计算机硬件技术基础课程的重要性

第一篇：计算机硬件技术基础课程的重要性

计算机硬件技术基础(III)（部分高校课程名为：微机原理及应用、微机原理与接口技术）是机械设计制造及自动化专业的主干课程，属专业基础课，为数控技术、机械电气控制及自动化、制造装备设计、工业机器人和专业课程设计等课程的先修课程，是专业名称中“自动化”内涵的主要体现。本课程的主要任务是，以主流机种中代表性、典型性、上下兼容性均较好的PC/486为主要背景机，使学生学习掌握计算机硬件技术的基本知识，通过对常用接口芯片的学习应用，培养学生利用计算机解决本专业及相关领域实际问题的能力。

现代机械产品或电子产品如手机、洗衣机、电视机、数控机床、机器人、航天飞机等都采用数字控制技术，即采用微型计算机和接口技术实现不同设备的控制。本门课程的设置和学习就是让学生具备机电一体控制的基本知识和技能，在毕业就业方面能更好适应设备的需求，就业面更宽。如若不学习本门课程，就无法学好后续与自动化相关的课程，培养的学生只懂点“机”，不懂“自动化”，与专业培养的要求是极不相符的。

机械工程学院

2014-2-26

第二篇：计算机硬件技术基础总结(考试必备)

计算机的性能指标

基本字长，存储容量，运算速度，系统可靠性，外部设备和软件配置。

三态门的功能

在计算机中可用于总线传输，多路数据通过三态门共享总线分时传输。

触发器的构成与特性

触发器由基本门电路和反馈线构成。基本特性：1.有两个互补的输出端。2.有两个稳定状态，具有记忆功能。3.在输入信号时，可从一种稳定状态变到另一个稳定状态。

计数器的用途

记录脉冲个数、分频、产生节拍脉冲、数字运算 运算器的组成由算数逻辑单元ALU、通用寄存器组、多路数据选择器级标志寄存器构成。

控制器的组成和功能

由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和微操作命令发生器组成。

功能：1.指令顺序控制。2.操作控制。3.时间控制。

4.对异常情况和某些请求的处理。

流水线性能指标

流水线吞吐率TP、流水线加速比、流水线效率 影响流水线性能的主要因素

资源相关、数据相关、控制相关

寻址方式

指令寻址：相对寻址、直接寻址和间接寻址

数据寻址：立即数寻址、寄存器寻址、存储器直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址加变址寻址和相对基址加变址寻址、带比例的变址寻RISC特点

指令条数较少、指令格式规整、面向寄存器操作、适合采用流水线技术、采用组合逻辑控制器、支持编译器优化、可在CPU中集成更多的功能。CISC特点

指令系统复杂、指令结构复杂、指令的执行时间长、CPU结构复杂、采用微程序控制、CPU面积大功耗大。

指令系统的要求

完备性、有效性、规整性和系列软件兼容性 子程序的构成子程序功能说明、入口和出口参数说明、保护现场、实现具体操作的程序段、恢复现场

存储器的性能指标

存储容量、存储速度、数据传输率、存储器价格 外存储器：硬盘存储器、光盘存储器、U盘存储器 硬盘存储器的特点和性能指标

非易失性、非破坏性读出、不能随机访问、需要复杂的寻址定位系统和校验技术。

性能指标：记录密度、存储容量、平均寻址时间、数据传输率、磁盘Cache容量

总线的概念和性能指标

总线是计算机中多个部件之间传送信息的公共桐庐，有一组传输线和相应的总线控制部件组成。性能指标：数据总线宽度、总线工作频率、总线数据传输率、总线负载能力。

总想数据传送的过程

总线请求和仲裁、寻址、数据传送、结束传送 1.速度快。2.支持多种CPU。3.具有即插即用的功能。

4.支持猝发传送。5.地址线和数据线复用。6.可连接多个主设备。7.具有较强的负载能力。8.引脚安排合理。

PCI-E总线特点

1.点对点互联技术。2.扩展更加灵活。3.支持即插即用和热拔插。4.在软件层和PCI兼容。5.信号线数减少、功耗降低。6.数据传输率高。

USB总线特点

1.使用方便。2.扩展容易。3.适合连接不同的外设。

4.成本低、功耗低、占用系统资源少。

主板上的插座、插槽和外设接口

CPU插座、内存条插槽、总线扩展插槽、电源插座、硬磁盘接口、其他外设接口

I/O接口的功能

数据缓冲、信号转换、设备选择、执行命令、通信联络、中断管理、可编程、错误检测等功能。设置中断优先级的原则

1.首先响应优先级最高的中断请求。2.正在进行的中断不能被新的同级或低优先级的中断请求所中断。3.正在进行的低优先级终端服务能被高优先级中断请求中断。

中断的过程

中断请求、中断识别和判优、中断响应、中断处理、中断返回

中断处理的过程 保护现场、开中断、中断服务、关中断、恢复现场、开中断 外部设备的功能和发展趋势 功能：实现人机交互、实现信息转换、实现数据存储、促进计算机应用领域和拓展 发展趋势：集成化、网络化、无线化、智能化、多功能化 显示器的性能指标 分辨率、显示屏尺寸、点距、颜色位数、刷新频率 键盘接口 AT串行接口、PS/2接口、USB接口

第三篇：计算机硬件基础教学大纲.

计算机硬件技术基础(III教学大纲

一、课程名称:计算机硬件技术基础(III

二、课程代码:17010130

三、课程的基本要求 1.微型计算机基础

掌握微型计算机的组成以及各组成部分的主要功能特性;掌握微型计算机的总线结构以及简单的工作过程;了解现代先进计算机技术,了解衡量微型计算机性能的主要性能指标以及典型的微型计算机系统。

2.Intel系列微处理器

了解微处理器的内部结构;掌握内部各寄存器的主要功能,以及微处理器的存储器管理方式;了解微处理器的指令流水线技术;了解80x86系列微处理器各种工作方式的特点;了解微处理器常用外部引脚信号的定义规范。

3.指令系统及汇编语言程序设计

结合存储器管理方式,掌握80x86微处理器的各种寻址方式;掌握486微处理器在实模式下的常用汇编语言指令,以及汇编语言程序设计的方法。

4.存储器

掌握存储器的分级结构,存储器的分类以及常用存储芯片的特点;了解存储芯片与系统总线间的连接方法。

5.I/O方式

掌握I/O接口的基本概念,熟悉I/O端口的编址方式;了解IN/OUT指令的执行过程,掌握接口设计方法;掌握微机与外设之间的3种程序传送方式的接口设计以及程序设计,了解DMA传送方式和I/O处理机传送方式。

6.中断及中断管理机制

掌握中断的基本概念;掌握中断向量表的设置方法。7.典型接口芯片及应用

熟悉定时器/计数器8254芯片的组成结构、工作原理,掌握8254芯片的接口设计和编程应用;熟悉并行I/O接口8255A的组成结构、工作方式,掌握8255A芯片的接口设计和编程应用;了解串行通信的基本概念;了解中断控制器8259的基本功能及使用方法。

8.人机接口

了解非编码键盘的接口设计和工作原理,掌握非编码键盘的键盘管理程序设计方法;熟悉八段LED显示器的显示原理和接口设计, 掌握控制八段LED显示的程序设计方法。

四、课程描述(较详细 1.微型计算机基础

微机的组成结构:运算器、控制器、存储器、输入和输出,重点介绍前3部分的主要功能;尤其是运算器中的组成结构,以及运算后各状态标志的含义及应用;微机的总线结构:连接微机各组成部件的三总线结构,三总线的作用以及采用总线结构的优点;简单的工作过程:以CPU为核心,由总线连接形成一个整体的微机,各部件如何协调工作;

简单介绍现代先进计算机技术,如中断技术、流水线技术等;主要性能指标以及典型的微机系统。

2.Intel系列微处理器

8086微处理器的内部结构、寄存器的作用、存储器管理方式以及指令流水线概念;80286微处理器的特点,为了兼容8086而形成的两种工作方式的特点,存储器管理方式以及指令流水线的发展;80486微处理器的特点,3种工作方式的特点,80486微处理器 的外部引脚特点,常用总线信号。3.指令系统及汇编语言程序设计

操作数的存放位置,以及相应的寻址方式;跳转指令JMP的转移地址的寻址方式;486微处理器的常用汇编语言指令:数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、字符串操作指令、控制转移类指令;常用伪指令,汇编语言程序设计架构,顺序结构、分支结构和循环结构的程序设计方法。

4.存储器

存储器的分级结构,各级存储器的特点以及所采用的存储器类型,几种不同类型存储器的特点;存储芯片与CPU的连接方法,3种存储芯片片选控制方法,及其特性和适用场合。

5.I/O方式

I/O接口的功能、分类以及基本结构,I/O端口地址和存储器地址的两种方式及其特点;IN/OUT指令的执行过程,简单外设的输入/输出接口设计;微机与外设之间的3种程序传送方式:无条件传送方式、查询

传送方式和中断传送方式,3种传送方式的适用范围、接口设计以及程序设计;DMA传送方式和I/O处理机传送方式的特点。6.中断及中断管理机制

中断、中断源、中断向量、中断向量表的基本概念,实模式下的中断响应过程以及中断向量表的设置方法。

7.典型接口芯片及应用

定时器/计数器8254芯片的组成结构、工作原理,8254芯片的接口设计和编程应用;并行I/O接口8255的组成结构、工作方式, 8255芯片的接口设计和编程应用;串行通信的基本概念;中断控制器8259A芯片的组成结构,主要功能,8259A芯片的接口设计和使用方法。

8.人机接口

非编码键盘的接口设计和工作原理,非编码键盘的键盘管理程序设计方法;LED显示器的显示原理和接口设计,控制LED显示的程序设计方法。

第四篇：计算机硬件基础介绍

现代的个人计算机一般有以下的组件： 1.显示器 2.主板 3.CPU（中央处理器）4.主存（RAM）5.个人电脑接口（PCI）6.电源供应器（火牛）7.光盘驱动器（VCD、DVD、蓝光光盘）8.辅助存储器（硬盘）9.键盘 10．鼠标

前端总线（Front Side Bus，简称FSB）是CPU和北桥芯片之间数据总线传输时钟频率 地址总线宽度决定了CPU到底能够使用多大容量的内存

北桥芯片（Memory Control HUB，简称MCH或者GMCH)是用来连接CPU、内存和南桥芯片的中枢，如果是包含独立显卡的电脑系统，还会提供与显卡芯片连接的AGP或PCI Express总线接口。它主要负责对一些高速、大容量的图形、存储数据进行运算和传输

南桥芯片（I/O South Bridge，又叫ICH）负责I/O总线之间的通讯，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、键盘控 制器、实时时钟控制器、高级电源管理等，这些技术一般相对来说比较稳定，所以不同芯片组中可能南桥芯片是一样的，不同的只是北桥芯片

电源管理芯片（EC常被称为KBC或PCU）的两大功能模块，一个是笔记本电脑内置键盘控制器（Keyboard Controller，简称KBC），一个就是系统电源控制单元（Power Control Unit，简称PCU）

BIOS（Basic Input/Output System 的缩写、中文:基本输出输入系统），是加载在电脑硬件系统上的最基本的软件代码。

目前全球只有四家独立BIOS供应商

Phoenix Technologies，美国凤凰科技，全球最大的BIOS供应商。

American Megatrends，美国安迈科技，已被凤凰科技超过，曾经是最大的BIOS供应商。Insyde Software，台湾系微公司。

Byosoft，新兴厂商，中国南京的百敖软件公司。

芯片组（Chipset）是构成主板电路的核心，它就是“南桥”和“北桥”的统称

迅驰（英语：Centrino）是英特尔公司旗下的结合Pentium M或酷睿处理器、Intel的芯片组和Intel无线网卡的移动计算解决方案的品牌。每当开发新一代技术都会再使用新的英文开发代号区别，因此迅驰(通常会用英文Centrino称呼)泛指英特尔Pentium M或酷睿笔记本电脑主板及无线网络组合的总称。

第五篇：机械制造技术基础课程教学大纲

《机械制造技术基础》课程教学大纲

课程名称：机械制造技术基础

课程代码：INDE3010 英文名称：Foundation of Mechanical Manufacturing Technology 课程性质：专业必修课程

学分/学时：3学分/54学时 开课学期：第5学期

适用专业：材料成型与控制工程

先修课程：机械制图、金工实习、材料科学基础 后续课程：材料成型工艺与设备、材料成型原理 开课单位：机电工程学院 大纲执笔人：陈再良

课程负责人：陈再良 大纲审核人：杨宏兵

一、教学目的

通过本课程学习，要求学生能对制造活动有一个总体的、全貌的了解和把握，能掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数，具备制订工业规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量分析的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工业问题的能力，了解当今先进制造技术的发展概况，初步具备对制造单元及制造系统选择决策的能力。

二、课程教学内容及学时分配

第一章 机械加工方法（6课时）

第一节 零件的成形方法

一、Δm＜0的制造工程

原材料或毛坯制造成零件后质量变化Δm＜0的制造过程

二、Δm＝0的制造过程

原材料或毛坯制造成零件后质量变化Δm＝0的制造过程。

三、Δm＞的制造过程

原材料或毛坯制造成零件后质量变化Δm＞0的制造过程

第二节 机械加工方法

一、车削

车削方法的特点和车床加工的典型工序

二、铣削

铣削加工的方法和特点

三、刨削

刨削加工的特点和方法

四、钻削与镗削 钻削与镗削的方法与的、特点

五、齿面加工

成形法和展成法的特点

六、复杂曲面加工

复杂曲面加工的方法

七、磨削

磨削加工的方法与特点

八、特种加工

电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工各自的方法和特点

思考题：

1、简述电解加工、电火花加工、激光加工和超声波加工的表面成形原理和应用范围

2、镗削与车削有哪些不同？

3、车削加工能形成哪些表面？

第二章 金属切削原理与刀具（12课时）

第一节 刀具的结构

一、切削运动与切削要素

切削运动定义、削运动的主运动和进给运动、切削用量、切削几何参数

二、刀具角度

刀具切削部分的组成、刀具角度的参考平面、刀具的标注角度、刀具的工作角度

三、刀具种类

刀具分类、常用刀具简介

第二节 刀具材料

一、刀具材料应具备的性能

刀具材料应满足的基本要求

二、常用的刀具材料

常用的刀具材料及其各自的特性

三、新型刀具材料

新型刀具材料及其优点

第三节 金属切削过程及其物理现象

一、切削过程及切削种类

切削的形成过程、切削的类型及其控制、积屑瘤现象

第四节 切削力与切削功率

一、切削力的来源，切削合力及其分解，切削功率

二、切削力的测量

目前采用的切削力测量手段

三、切削力的经验公式与切削力估算

计算切削力的指数公式、按单位切削力计算切削力和切削功率

第五节 切削热和切削温度

一、切削热的产生和传导

切削热的定义及产生

二、切削温度的测量

三、影响切削温度的主要因素

切削用量、工件材料、刀具角度、刀具磨损、切削液

四、切削液

三类切削液

五、切削温度对工件、刀具和切削过程的影响

第六节 刀具磨损与刀具寿命

一、刀具磨损的形态及其原因

刀具磨损的三种形式

二、具磨损过程及磨钝标准

刀具磨损过程的三个阶段

三、刀具寿命的经验公式

刀具寿命的定义、刀具寿命公式

第七节 切削用量的选择及工件材料加工性

一、切削用量的选择

对加工质量、基本工艺时间、刀具寿命和辅助时间的影响

二、工件材料的切削加工性

工件材料切削加工性的概念、改善工件材料切削加工性的途径

思考题：

1、金属切削过程有和特征？用什么参数来表示和比较？

2、车刀的角度如何定义？表注角度与工作角度有什么不同？

3、刀具的正常磨损过程可以分成几个阶段？各个阶段的特点是什么？

4、简述车刀、铣刀、钻头的特点。

5、刀具材料具备哪些性能？常用刀具材料有哪些？

第三章 金属切削机床（9课时）第一节 概述

一、机床的基本组成

二、机床的运动

表面形成运动和辅助运动

三、机床技术性能指标

机床的工艺范围、机床的技术参数

四、机床精度与刚度

机床精度的分类及各自定义

五、机床的型号编制

通用机床型号的编制方法、机床的特性代号、主参数、第二主参数和设计序号

第二节 金属切削机床部件

一、传动系统 主传动系统及其按特征分类、进给传动系统

二、主轴部件

主轴部件的组成结构、主轴部件满足的基本要求、主轴部件的传动方式

三、机床支承件

机床支承件的组成结构、满足的基本要求及其材料

四、机床导轨

导轨应满足的主要技术要求、截面形状和组合形式、导轨的结构类型及特点

五、机床刀架和自动换刀装置

机床刀架自动换刀装置的类型、应满足的要求

第三节 常见的金属切削机床

一、机床

二、磨床

三、钻床

四、铣床

五、加工中心

思考题：

1、机床常用的技术性能有哪些？

2、试说明如何区分机床的主运动和进给运动？

3、主轴部件、导轨、支承件及刀架应满足的基本技术要求有哪些？

第四章 机床夹具原理与设计（9课时）第一节 机床夹具概述

一、工件的装夹方法

工件在机床上的两种装夹方法

二、机床夹具的工作原理和在机械加工过程中的作用

夹具的主要工作原理、夹具的作用

三、夹具的分类与组成

第二节 工件在夹具中的定位

一、基准的概念

基准的定义及分类 二、六点定位原理

六点定位原理的概念、注意事项、具体设计和定位分析中常遇到的问题

三、常见的定位方式与定位元件

定位元件设计应满足的要求、各种典型表面的定位方法和定位元件

第三节 定位误差分析

一、定位误差及其产生原因

二、定位误差的计算

三、保证精度加工的条件

第四节 工件在夹具中的夹紧

一、夹紧装置的组成及基本要求

二、夹紧力的确定

夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力的大小

三、典型夹紧机构

几种利用机械摩擦实现夹紧

四、夹紧动力原装置

气动夹紧、液压加紧、气-液压组合夹紧

第五节 各类机床夹具

一、车床夹具

二、铣床夹具

三、钻床夹具

第六节 现代机床夹具

一、自动线夹具

二、组合夹具

三、通用可调夹具和成组夹具

四、数控机床夹具

第七节 机床夹具设计的基本步骤

思考题：

1、机床夹具由哪几部分组成？各部分起什么作用？

2、工件在机床上的装夹方法有哪些？其原理有哪些？

3、什么是“六点原理”？

4、定位误差产生的误差有哪些？其实质是什么？

5、夹紧装置的基本组成及基本要求是什么？

第五章 机械制造质量分析与控制（6课时）第一节 机械加工精度

一、概述

加工精度与加工误差、加工经济精度、原始误差、误差敏感方向的概念、研究机械加工精度的方法

二、工艺系统几何误差

机床的几何误差、刀具的几何误差、夹具的几何误差

三、调整误差

调整误差方式

四、工业系统受力变形引起的误差

基本概念、工件刚度、刀具刚度、机床部件刚度、工艺系统刚度及其对加工精度的影响

五、工业系统受热变形引起的误差

工艺系统的热源、工艺热变形对加工精度的影响、刀具热变形对加工精度的影响、机床热变形对加工精度的影响、减小工艺系统热变形的途径

六、内应力重新分布引起的误差 基本概念、内应力的产生、减小内应力变形误差的途径

七、提高加工精度的途径

减小原始误差、转移原始误差、均分原始误差、均化原始误差、补偿误差

第二节 工艺工程过程的统计分析

一、误差统计性质的分类

二、工艺工程的分布图分析

正态分布的基本概念及特点、机械制造中常见的误差分布规律、工艺过程的分布图分

三、工艺过程的点图分析

工艺过程的稳定性、点图的基本形式、点图的正常波动与异常波动

第三节 机械加工表面质量

一、机械加工表面质量对机器使用性能的影响

表面质量对耐磨性的影响、表面质量对疲劳强度的影响、表面质量对耐腐蚀性的影响、表面质量对配合质量的影响

二、影响表面粗糙的因素

切削加工影响表面粗糙的因素、磨削加工影响表面粗糙的因素

三、影响加工表面层物理力学性能的因素

表面层冷作硬化、表面层材料金相组织变化、表面层残余应力

第四节 机械加工过程中的振动

一、机械加工过程中的强迫振动

二、机械加工过程中的自激振动

思考题：

1、什么叫主轴回转误差？它包括哪些方面？为什么磨床头架主轴采用死顶尖，而车床主轴采用活顶尖？

2、什么是误差复映？误差复映的大小与哪些因素有关？

3、什么样性质的误差服从偏态分布？什么样性质的误差服从正态分布？

4、试简述机械加工中产生自激振动的条件。

第六章 工艺规程设计（6课时）第一节 概述

一、生产过程与工艺过程

二、机械加工工艺过程的组成

工序、工步和工作行程、装夹和工位

三、零件获得加工精度的方法

形状精度的获得方法、位置精度的获得方法、尺寸精度的获得方法

四、机械加工工艺与生产类型

生产类型、生产类型与组织方式

五、工艺规程的设计原则及原始资料

第二节

机械加工工艺规程设计

一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤

二、工艺路线的制定

定位基准的选择、表面加工方法的选择、加工阶段的划分、工序的集中与分散、工序顺序的安排、机床设备与工艺装备的选择

第三节 加工余量与工序尺寸

一、加工余量及其影响因素

加工余量的定义、影响加工余量的因素

二、工序尺寸及其公差的确定

基准重合时的情况、基准面在加工时经过转换的情况、孔系坐标尺寸的计算

第四节 工艺尺寸链

一、尺寸链及其尺寸计算公式

尺寸链的定义、分类、计算，极植法解尺寸链的计算公式、统计法解直线尺寸链基本计算公式

二、工艺尺寸链分析与计算的实例

第五节 机械加工工艺的技术经济性分析

一、时间定额

时间定额的概念、组成

二、工艺成本

工艺成本的组成计算、工艺方案的经济评比

三、编制工艺规程文件

机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片

第六节 机器装配工艺规程设计

一、概述

机械装配与装配工艺系统图、装配精度与装配尺寸链

二、保证装配精度的四种装配方法

互换装配法、分组装配法、修配装配法、调整装配法

三、装备工艺规程设计

第七节 机械产品设计的工艺性评价

一、概述

二、机械产品设计的机械加工工艺性评价

三、机械产品设计的装配工艺性评价

思考题：

1、什么是生产过程、工艺过程和工艺规程？

2、什么是加工余量、工序余量和总余量？

3、试分析比较用极值法解算尺寸链与用统计法解算尺寸链的本质区别。

第七章 先进制造技术（6课时）第一节 快速成形制造技术

一、简介 快速成形技术的优点

二、快速成形的基本原理

三、快速成形的工艺方法

四、基于快速成形的快速模具技术

快速模具按模具制造的分类

第二节 高速切削

一、高速切削技术的概念与特点

二、高速切削的机理

切削立、切削热、刀具磨损

三、高速切削的关键技术

高速切削的机床机构、高速切削的刀具系统

第三节 微机械及其微细加工技术

一、引言

二、微细加工技术

三、典型微电子机械系统装置

思考题：

1、基于快速成形的常见快速模具工艺方法有哪些？

2、总结高速切削工艺的特点。

3、简述常见的各种微细加工方法的工艺特点。

三、考核及成绩评定方式

考核方式：闭卷笔试，平时测验及作业

成绩评定方式：笔试成绩50%，平时成绩50%（含期中考试）

四、教材及参考书目

教材：《机械制造技术基础》，王健求，机械工业出版社，2011 参考书目： 卢秉恒主编.机械制造技术基础（第三版）.北京：机械工业出版社，2010 2 张世昌主编.机械制造技术基础.北京：高等教育出版社，2014 3 刘英等.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，2008 4 刘旺玉等.机床夹具设计.北京：华中科技大学出版社，2013