微机原理与接口技术教案.doc

1、微机原理与接口技术课程教案第 1 课 次 授 课 计 划基本内容: 课程性质及内容介绍、先修课程及参考书目 第 1 章 计算机基础知识（1）1.1 绪论 1.2 计算机的发展概述 1.3 微机中信息的表示及运算基础目的要求: 明确本课程的学习目的及要求、激发学习微机原理与接口的兴趣与热情，初步了解本课程的特点及学习方法；了解计算机发展历史；熟练掌握无符号数和带符号数的表示方法；掌握各种进制间的互换；（重点）掌握数的原码、反码、补码表示法，并熟练掌握补码加减运算。 （重点）难 点: 补码加减法运算；有符号数和无符号数溢出判断 。教学环节及组织: 新课引入课程性质：该课程属计算机硬件基础课程，是学

2、习微机组装、单片机应用开发、微机控制等课程的前序基础课。课程内容：微机的基本结构；指令系统及汇编语言；存储器结构及工作原理；I/O 接口及应用；可编程芯片及应用。学习方法：首先掌握微型计算机的基本原理，熟记其指令系统用指令和应用指令编写程序；掌握 I/O 接口的基本结构和接口应用；理论结合实际，多上机多编程，在应用中学习。新课讲授1 计算机基础知识1.2 计算机发展概述从 1946 年世界上第一台电子数字计算机 ENIAC 问世至今，计算机的发展主要经历了电子管、晶体管、小规模集成电路、大规模（LSI）和超大规模（VSLI）集成电路四个发展阶段，从 1981 年起进入智能计算机阶段。 微处理器

3、及微型计算机的发展4 位及低档 8 位中高档 8 位16 位32 位高档 32 位64 位（主要体现在位数的变化） 微型计算机的组成微型计算机通常由微处理器（即 CPU）、存储器（ROM，BAM）、IO 接口电路及系统总线（包括地址总线 AB、数据总线 DB、控制总线 CB）组成。 计算机编程语言的发展。介绍各编程语言的特点，本门课程主要学习汇编语言。1.3 计算机中信息的表示及运算基础 计算机中的数和编码系统 计算机中的进位计数制 进位计数制的基本概念 课堂讨论：为什么要使用二进制和十六进制，各进制间是否可以相互转换？ 四种不同进制数（二、八、十、十六进制）的相互转换（课堂练习）微机原理与接

4、口技术课程教案 计算机中带符号数的表示 原码、反码和补码的表示方法 原码、反码和补码之间的转换 课堂练习 补码加减运算 补码加减运算规则 XY 补 =X 补 Y 补 例题分析例 1X=-0110100B，Y=+1110100B，求 X+Y=？例 2X=-56，Y=-17，求 X-Y=？ 通过例题强调：运算完后要先判断结果的正负，结果若为负数，则需进行变补运算才能得到结果的真值。即XY 原 XY补 补 溢出判断 例题分析例 3X=-62H，Y=-3BH，求 X+Y=？例 4X=-1FH，Y=-4AH，求 X+Y=？ 溢出和进位的区别， 溢出判断标准：若最高进位次高位进位=1，则结果产生溢出。小结

5、1）主要介绍了计算机的发展以及计算机的基础知识。2）要求掌握：二、十、十六进制的相互转换，无符号数、带符号数、真值、机器数的区别，原码、反码、补码、真值之间的相互转换方法，补码加减运算，进位和溢出的概念。课外作业及思考题1） 课后练习 1,2,3,5,6 题自行练习。课 后 记 载 :微机原理与接口技术课程教案第 2 课 次 授 课 计 划基本内容: 第 1 章 计算机基础知识（2）1.3 微机中信息的表示及运算基础第 2 章 8086 体系结构（1）2.1 8086 CPU 结构（内部结构） 目的要求: 掌握二-十进制数的表示（BCD 数） ；掌握二-十进制数的加减运算；（重点）掌握字符的编

6、码（ASCII 码） ；掌握 8086 微处理器的基本结构和工作原理。难 点: 二-十进制数（BCD 数）的加减运算结果调整教学环节及组织: 复习巩固 计算机中的数和编码系统 计算机中的进位计数制及进制间的转换 计算机中带符号数的表示：原、反、补码的表示和转换 补码加减运算：XY 补 =X 补 Y 补 溢出判断：若最高进位次高位进位=1，则结果产生溢出。新课讲授1 计算机基础知识1.3 计算机中信息的表示及运算基础 二-十进制数（BCD 数） 二-十进制数的表示：用四位二进制数表示一位十进制数。 二-十进制数的加减运算 课堂讨论：例题中 BCD 数运算结果为什么不再是 BCD 数？为什么与十进

7、制结果不符？ 通过例题讨论，分析结果不一致的原因：BCD 数在计算机中按十六进制运算“逢十六进一”，而十进制为“逢十进一”。若要 BCD 数运算中仍保有十进制的“逢十进一”的效果，则对运算结果需进行调整。 二-十进制数的加减运算调整原则加法调整规则：（1）若二进制和小于 10，则保持不变化。（2）若二进制和大于等于 10，或有进位，则和数应加 6 修正。 减法调整规则：（1）若相减不发生借位，则减法直接进行。（2）若相减低位向高位发生借位，则低位应减 6 修正。 课堂练习：用 BCD 码计算 94+7=101 字符的编码（ASCII 码） 目前微机中应用最普遍的美国标准信息交换码微机原理与接口

8、技术课程教案 常用字符 ASCII 码：回车 0DH/ 换行 0AH/ 09（30H39H）/ a z（61H7AH）/ AZ（41H5AH）2 8086 体系结构从前续课程学习已经知道计算机的基本结构，从而可知微机的基本结构有运算器、控制器和存储器等，这些器件又是怎样构成微型计算机的以及怎样在 CPU 的指挥下工作的？这就是本节课要解决的间题。2.1 8086 CPU 结构初步认识： 8086 是 16 位微处理器，数据总线 16 位，地址总线 20 位（寻址范围 1M），40 脚双列直插组件封装。 课堂提问：计算机系统的三总线结构是哪三种总线？数据总线、地址总线、控制总线 8086 CPU

9、 的内部结构(基于图 2.1 8086 CPU 的内部结构框图讲解) BIU（Bus Interface Unit 总线接口部件）：实现 CPU 与存储器或 I/O 口间数据传送组成：1 个 20 位地址加法器、 专用寄存器组(段寄存器和指令指针寄存器等)、指令队列、 总线控制逻辑 EU（Execution Unit 指令执行部件）：主要功能是执行指令组成：算术逻辑运算单元 ALU 、 1 个 16 位标志寄存器 FLAGS、1 个数据暂存寄器、 8 个通用 16 位寄存器组、EU 控制器 8086 CPU 的工作原理 与一般 CPU 工作原理对比，解释流水线技术 动画演示 8086 CPU

10、流水线工作过程小结1）主要介绍了计算机中常用的编码方式：BCD、ASCII2）要求掌握：BCD 数的表示、加减运算，以及常用字符的 ASCII 码 3）主要学习了 Intel 80868088 微处理器基本结构和工作原理课外作业及思考题1） 课后练习 13 题 自行练习；2） 预习：8086CPU 的寄存器结构课 后 记 载 :微机原理与接口技术课程教案第 3 课 次 授 课 计 划基本内容: 第 2 章 8086 体系结构（1）2.1 8086 CPU 结构（内部结构+寄存器结构+管脚与功能） 目的要求: 熟练掌握 8086 CPU 内部寄存器组的定义及用法；（重点）基本掌握 8086 微处

11、理器管脚的功能；熟练掌握物理地址/逻辑地址的概念；（重点）掌握存储器结构和分段的意义；熟练掌握物理地址的形成方式；（重点）难 点: 8086 CPU 内部寄存器组的定义及用法；堆栈段的使用教学环节及组织: 复习巩固 第 1 章课堂作业评讲1下列无符号数中最大的数是 C 。 错解：D（2 人）A. （98） 16 B. （152） 10 C. （10011001） 2 D.（227） 8 2二进制数 10.11101B 写成浮点数形式是 D 。 错解：A（2 人）、B（1 人）A. 101110110-5 B. 10111012-1000C. 1.01110110+1 D. 1.0111012+

12、0001 3. 设 x-46，y117，则x-y 补 和x+y 补 分别等于 B 。 错解：D（2 人） A.D2H 和 75H B.5DH 和 47H C.2EH 和 71H D.47H 和 71H4补码表示的 8 位二进制有符号数表示的数值范围是 D 。 错解:A(3 人)、C(14人)A. 0255 B. 0256 C. -127127 D. -1281275 利用二进制补码完成有符号数加法运算：(16)+(-32)16补 =0 0010000B -32 原 =1 0100000B -32 补 =1 1100000B所以： 16-32 补 = 16补 + -32补 =0 0010000B

13、 +1 1100000B=1 1110000B (16)+(-32)=1 1110000B 补 =1 0010000B=-16出错之处：1）直接用原码相加；2）原反补码求取出错；3）纯计算错误；4）没有结论 第 2 章内容回顾 8086 CPU 的内部结构：BIU+EU （功能和组成） 8086 CPU 的流水线工作方式微机原理与接口技术课程教案 新课讲授2 8086 体系结构2.1 8086 CPU 结构 8086 CPU 的寄存器结构注意强调 16 位的 AX/BX/CX/DX 也可拆成两个 8 位的寄存器使用； 初步介绍存储器的分段存储的概念，由此给出段首地址和偏移地址的概念，帮助理解段

14、寄存器和地址寄存器的功能； 寄存器存在“隐含寻址”的概念，即要记住寄存器和对应的段首地址寄存器，这是后面学习指令寻址的基础。 IP 用来存放将要执行的下一条指令（不是当前指）在代码段中的偏移地址。具有自动加 1 功能。 课堂练习：巩固牢记标志寄存器各位的含义。 8086 CPU 的管脚与功能 两种工作模式：最大模式、最小模式 40 个引脚，32 个引脚功能固定，8 个引脚随工作模式不同含义不同2.2 8086 系统的结构和配置 8086 存储器结构 常识：存储空间以字节为单位，一个字节分配一个唯一的 20 位物理地址两个连续的字节称为一个字，低地址对应低字节，高地址对应高字节 课堂讨论：什么是

15、段？为什么要分段由于 8086 可以寻址 20 位地址空间，所以字或字节必须表示成 20 位的二进制。但是 8086 设计是用来执行 16 位计算的，它只能处理 16位长的字。所以必须设计一个巧妙的方法来表示地址-存储器分段。 20 位物理地址的形成。物理地址 PA=段基址16 + 偏移地址 堆栈段的使用强调：以字为单位进行出入栈的操作，工作方式为“先进后出”。课堂练习、分析小结1）重点掌握：8086 微处理器的寄存器结构，特别是标志寄存器的取值和寄存器组的组成和作用。2）重点掌握：8086 存储器分段、20 位物理地址的形成、 课外作业及思考题1） 要求牢记 8086CPU 内部寄存器的名字

16、、基本用法（这是学习汇编编程的基础）课 后 记 载 :微机原理与接口技术课程教案第 4 课 次 授 课 计 划国庆休假基本内容: 目的要求: 难 点: 教学环节及组织: 前次课程内容回顾新课讲授课外作业及思考题课 后 记 载 :微机原理与接口技术课程教案 第 5 课 次 授 课 计 划基本内容: 第 2 章 8086 体系结构（2）2.2 8086 系统的结构和配置（存储器结构） 目的要求: 基本掌握 8086 微处理器管脚的功能；了解最大及最小模式下管脚的不同定义；熟练掌握物理地址/逻辑地址的概念；（重点）掌握存储器结构和分段的意义；熟练掌握物理地址的形成方式；（重点）掌握 8086 CPU

17、 访问存储器的方式；（重点）掌握堆栈段的使用。 （重点）难 点: 存储器的组成：偶地址体、奇地址体8086 CPU 访问存储器的方式；堆栈段的使用教学环节及组织: 复习巩固 8086 CPU 的内部结构：BIU+EU 8086 CPU 的寄存器结构 8086 CPU 的管脚：40 个前次作业课堂评讲 1、3、4（特别提醒注意第 4 题（2）小题考虑周全）新课讲授2 8086 体系结构2.1 8086 CPU 结构 8086 CPU 的管脚 讲清楚地址/数据线复用的问题，强调不得以而为之2.2 8086 系统的结构和配置 8086 存储器结构 常识：存储空间以字节为单位，一个字节分配一个唯一的

18、20 位物理地址两个连续的字节称为一个字，低地址对应低字节，高地址对应高字节 存储器的组成：偶数地址单元+奇数地址单元难点分析（对照课件图分析）： 将 1MB 的存储空间分成两个 512KB 的存储体，一个存储体中包含偶数地址单元，另一个包含奇数地址单元。两个存储体之间采用字节交叉编址方式。 偶数地址单元与数据总线的低 8 位相连，奇数地址单元与数据总线的高 8 位相连。 地址总线 A0用于区分当前访问的存储体。微机原理与接口技术课程教案 8086 CPU 访问存储体的方式难点分析（对照课件图分析）： 特别注意 A0和 引脚的配合BHE由此推出“对准字”的概念：从偶地址开始的字 存储器的分段

19、课堂讨论：什么是段？为什么要分段？由于 8086 可以寻址 20 位地址空间，所以字或字节必须表示成 20 位的二进制。但是8086 设计是用来执行 16 位计算的，它只能处理 16 位长的字。所以必须设计一个巧妙的方法来表示地址-存储器分段。 20 位物理地址的形成。物理地址 PA=段基址16 + 偏移地址 堆栈段的使用强调：以字为单位进行出入栈的操作，工作方式为“先进后出”。课堂练习、分析小结1）主要学习了 Intel 8086 存储器的组成和工作原理2）重点掌握：8086 存储器分段、20 位物理地址的形成、CPU 对存储器的访问方式。课外作业及思考题1） 思考：段地址、偏移地址、物理地

20、址的含义和相互关系2） 课后习题 4-20课 后 记 载 :BHE微机原理与接口技术课程教案 第 6 课 次 授 课 计 划基本内容: 第 2 章 8086 体系结构（3）2.2 8086 系统的结构和配置（输入/输出结构、最大和最小模式系统）2.3 8086 CPU 内部时序 目的要求: 了解 8086 输入/输出结构；理解最大和最小工作模式应用场合；掌握最小工作模式的系统典型配置；（重点）熟练掌握时序基本概念；（重点）掌握最小模式下读写总线周期时序。难 点: 各种工作时序的分析教学环节及组织: 复习巩固 存储器的组成：以字节为单位，1M 存储空间分为偶地址体+奇地址体。以偶地址开始的字称为

21、“对准字”。 存储器的分段：可分为若干个逻辑段（容量不大于 64KB） 逻辑地址和物理地址：物理地址（20 位）=段基址（16 位）16 + 偏移地址（16 位） 堆栈段的使用：以字为单位，遵循“先进后出”的原则新课讲授2 8086 体系结构2.2 8086 系统的结构和配置 8086 输入/输出结构 简单介绍 CPU 要通过接口与外设实现输入/输出，外设地址的编制方法和访问指令。 此部分内容不展开，到第 5、6 章深入学习。 8086 的最小和最大模式系统 最大、最小模式应用场合 结合课件中的图分析最小、最大模式下系统典型配置。最下模式重点讲。 重点强调：地址锁存器的作用8086 CPU 的地址/数据引脚复用，利用地址锁存器才能分离数据和地址信号。2.3 8086 CPU 的内部时序 时序基本概念 时钟周期（状态周期）：CPU 的最小定时单位，由系统时钟的频率确定。若 8086 的主频为 10MHz，一个时钟周期为 100ns 总线周期（机器周期）：CPU 从存储器或 I/O 口存取一个字或字节的时间。利用总线完成一次数据传送的时间 指令周期：完成一条指令所需要的时间，由一个或多个总线周期组成