微机原理与~接口技术教案教学教程.doc
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1、.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,是学习
2、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
3、器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). 计算机中带符号数的表示 原码
4、、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 1)主要介绍了计算机的发展以及计算机的基础知识。
5、 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 :.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) 掌握字符的编码(ASCII 码) ; 掌握8086微处理器的基本结构和工作原
6、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
7、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. 常用字符ASCII码: 回车0DH/ 换行0AH/ 09(30H39H)/ az(
8、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 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
9、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、ASCII 2)要求掌握:BCD数的表示、加减运算,以及常用字符的ASCII码
10、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 :.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
11、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) 16B. (152) 10C. (10011001) 2D.(227) 82二进制数10.11101B写成浮点数形式是 D 。 错解:A(2人)、B(1人)A. 101110110 -5B. 10111012 -1000C. 1.01110110 +1D. 1.0111012 +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71H
12、 4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. -128127 5 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 +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;
13、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.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
14、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
15、=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、基本用法(这是学习汇编编程的基础) 课 后 记 载 :.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 :.第 5 课 次 授 课 计 划 基本内容:
16、 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
17、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
18、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A 0 用于区分当前访问的存储体。. 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A 0 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 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
19、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、物理地址的含义和相互关系 2)课后习题4-20 课 后 记 载 : BHE.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
20、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“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
21、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
22、个或多个总线周期组成. 各周期间的关系:时钟周期是最小时序单位,总线周期由若干时钟周期组成,指令周 期包含若干总线周期(因指令功能而异)。 总线周期的时序 一个基本的总线周期由4个时钟周期组成,即T 1 、T 2 、T 3 、T 4 CPU在T 3 周期时钟脉冲上升沿检测READY线号,若无效则插入若干T w 周期,直至 READY信号有效。 最小模式下读写总线周期时序分析 对照课件图进行分析。注意分析 、ALE、 、 、READY 信号的变化 BHE RD WR 本章小结 1)8086 CPU的内部结构:BIU+EU 2) 8086 CPU的寄存器结构(重点,要求熟记名字、使用) 3)808
23、6 CPU的引脚和功能:40个,地址和数据复用 4)8086存储器结构:分段、20位物理地址的形成、CPU 对存储器的访问方式 5)8086 CPU 的内部时序:明确计算机是一个时序系统,重点掌握几个周期的定义和关系。 前次作业随堂评讲 出现的错误多为计算错误,即没有使用十六进制运算原则。 课 后 记 载 :.第 7 课 次 授 课 计 划 基本内容: 第3 章 8086的指令系统(1) 3.1 8086指令的特点 3.2 8086的寻址方式 3.3 8086的指令格式及数据类型 目的要求: 了解8086指令的特点、格式 理解各种寻址方式(重点) 熟练掌握EA 有效地址的计算(重点) 难 点:
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- 微机 原理 接口 技术 教案 教学 教程
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