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

22、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微机原理与接口技术课程教案 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

23、周期组成，即 T1、 T2、 T3、 T4 CPU 在 T3周期时钟脉冲上升沿检测 READY 线号，若无效则插入若干 Tw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BHERDW本章小结1）8086 CPU 的内部结构：BIU+EU2) 8086 CPU 的寄存器结构（重点，要求熟记名字、使用）3）8086 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

24、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 :微机原理与接口技术课程教案 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: EA 地址的计算教学环节及组织: 复习巩固上一章学习了微机的基本结构和 8086 CPU 的组成，特别是 8086 寄存器的组成、功能和作用，以及分段地址管理的基本原理。

25、新课引入已知微机的执行过程是由程序（指令的集合）控制执行的，本章将介绍其指令的格式、功能和应用编程。3 8086 的指令系统基本概念：指令、指令系统、程序、程序设计语言（机器语言、汇编语言和高级语言）3.1 8086 指令的特点（稍作解释）3.3 8086 的指令格式及数据类型 格式：操作码+操作数 操作数个数：单个、两个、三个（其中一个为指令隐含的） 操作数数据类型：无符号数、有符号数、ASCII 码、BCD 数3.2 8086 的寻址方式 EA 地址：组合计算的逻辑偏移地址。对应图 3.1 存储器地址分析 寻址方式：如何寻找 8086 微理器指令的操作数来源的方式 立即、寄存器、直接、寄存

26、器间接、基址/变址、基址+变址、串、I/O 端口寻址 重点讲解 结合例题和图分析讲解各寻址方式的含义，EA 地址的计算 课堂练习 课后习题 1 小结：主要介绍了 8086 的指令系统、指令格式，重点掌握各寻址方式的特点和 EA 的计算。课外作业及思考题1） 牢记各种寻址方式，思考访问存储器的寻址方式有哪几种？本章总结 8086 的寻址方式（掌握定义、各类寻址方式中 EA 的计算方法） 立即寻址 寄存器寻址 直接寻址 寄存器间接寻址 基址/变址寻址 基址变址寻址微机原理与接口技术课程教案 串寻址 I/O 端口寻址 8086 指令格式和数据类型 8086 指令集（每类指令中掌握常用指令） 数据传输

27、类 算术运算类 逻辑运算类 串操作类 程序控制类 处理机控制类 强调： 指令的学习是后续章节特别是汇编语言程序设计的基础，要认真对待； 指令的学习不要死记硬背，要多读（例程）多想（可否用其他指令代替）多练课外作业及思考题总结常用指令的格式、操作数要求、功能和应用总结 8086 存储器寻址方式课 后 记 载 :微机原理与接口技术课程教案 第 8 课 次 授 课 计 划基本内容: 习题课：第 3 章作业讲评目的要求: 难 点: 教学环节及组织: 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 9 课 次 授 课 计 划基本内容: 第 4 章 存储器原理与接口(1)4.1 存储器分类

28、 4.2 多层存储结构概念 4.3 主存储器及存储控制目的要求: 了解存储器的分类与性能，理解多层存储结构概念掌握 RAM 和 ROM 的结构和工作原理重点掌握主存储器的技术指标、基本组成、基本操作及存储器译码方式（重点）难 点: RAM 和 ROM 的工作原理、存储器译码方式教学环节及组织: 新课引入从第 1 章中已知计算机的基本结构由 CPU、存储器、IO 接口和 BUS 组成，计算机的所有软件程序都是存放存储器中，才能执行之。从而应当清楚存储器的基本结构和工作原理。新课讲授4 存储器原理与接口4.1 存储器分类 存储器概念：许多存储单元的集合，用以存放计算机要执行的程序和有关数据。强调：

29、每个存储单元有一个固定的地址，若存储器地址译码器的输入地址线为 n，则存储器的单元数为 2n。 存储器分类：分类标准很多 按构成存储器的器件和存储介质分类，本章关注半导体存储器 按存储器存取方式分类，：主要分为 ROM 和 RAM 按在计算机中的作用分类：主要分为主存、辅存和缓存 ROM 和 RAM ROM (Read Only Memory) 意指只读存储器 工作原理：对照课件图分析 ROM 存储单元电路 特点：微机在线运行过程中，只能对其进行读操作，而不能进行写操作。电源关断，信息不会丢失，属于非易失性存储器件；常用来存放不需要改变的信息。 根据工艺不同，还有 MROM、PROM、EPRO

30、M、E2PROM RAM（Random Access Memory）意指随机存取存储器。 特点：微机工作过程中，可以随机地对其中的各个存储单元进行读写操作。 分类：静态随机存取存储器 SRAM、动态随机存取存储器 DRAM 工作原理：对照课件图分别分析 SRAM、DRAM 存储单元电路 课堂讨论SRAM 与 DRAM 的区别SRAM DRAM信息保存方式 多个晶体管组成电路来保存 利用单个晶体管和寄生电容来保存 特点 状态稳定，只要不掉电，信息不丢失； 集成度低 速度快，可用于高速缓存 即使不掉电也会因电容放电而丢失信息，故需刷新电路； 电路简单，功耗小，集成度高； 容量较大； 微机原理与接口

31、技术课程教案 4.2 多层存储结构概念存储器的作用是存储程序和数据，但由于对速度和容量的要求、价格因素的考虑等，需要将程序和数据存储在不同的器件和设备上，并基于此引申到以后的存储体系的建立。对应课件上的图形分析多层存储结构的形成和功能。4.3 主存储器及存储控制 存储器的主要技术指标存储器是用来存放程序和数据的，其衡量指标主要有：存储容量、存取周期、取数时间、可靠性、性能价格比。强调：存储容量的表示。课堂提问 存储器容量与地址条数的关系？ 主存储器的基本操作（对应课件图说明 CPU 对存储器的读写操作）注意：先送地址再进行数据传送，以及读写信号线的状态变化。 主存储器的基本组成 存储体：是存储

32、芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列规律构成。 外围电路：地址译码电路、逻辑控制电路、输入/输出电路 地址译码方式（对应课件中的图进行分析） 单译码方式字结构 双译码方式复合译码方式 常用译码芯片介绍74LS138小结主要学习半导体存储器中的存储器分类、性能和随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的工作原理。理解多层存储结构的概念。重点掌握主存储器的技术指标、基本操作、基本组成、工作原理。课外作业及思考题课后习题：2、3、9课 后 记 载 :微机原理与接口技术课程教案第 10 课 次 授 课 计 划基本内容: 第 4 章 存储器原理与接口(2)4.4 8086 系统的存储器组织 4.

33、5 现代内存芯片技术目的要求: 掌握存储器与 CPU 的连接技术（重点）掌握存储器扩展的基本方法（重点）难 点:存储器扩展的基本方法(地址译码)教学环节及组织: 复习巩固 存储器分类 随机存取存储器：SRAM、DRAM 只读存储器：ROM 多层存储结构概念 主存储器及存储控制 主存储器的主要性能指标：容量、速度、可靠性 主存储器的基本组成以及基本操作 存储器译码方式 新课引入存储器的总容量通常都比单片芯片的容量大，则需要由多片芯片组成，如何将多块芯片连成一个大容量的存储器体。就是本节课需要解决的问题。新课讲授4 存储器原理与接口4.4 8086 系统的存储组织 CPU 对存储器进行读写操作过程

34、 CPU 与存储器的连接 由芯片组成的存储器，主要是解决地址线、数据线和控制线与 CPU 的连接这三种线的连接问题。 除此之外，还存在另外几个问题，即总线的负载能力以及存储器与 CPU 各自固有时间特性间的配合问题。 存储器接口（RAM 和 ROM 芯片）复习引脚信号中地址线根数与芯片存储容量的关系。 存储器的扩展（重难点）问题提出 如何用容量较小、字长较短的芯片组成微机系统所需容量和字长的存储器？利用例题分析，分别说明位扩展、字扩展和同时扩展的连接方法。 位扩展连接方法：采取地址线、片选线和读写线的并联结构，而数据线采取串联结构。 字扩展连接方法：将地址线、数据线、读/写线各自并联，而将片选

35、线单独引出，决定每一片芯片的地址范围；使存储器的地址空间为各个芯片地址空间之和。 字位同时扩展微机原理与接口技术课程教案 将上述两种方法结合使用，一般先扩展位，再扩展字。假设存储器的容量为 M*N 位，而使用的存储器芯片的容量为 L*K 位，那么这个存储器共需要芯片数：M*N/（L*K） 。难点解析地址译码实现芯片的片选时，需要外加电路，其实现方法有如下三种：1）选线方式直接用 CPU 地址总线中某一高位线作为存储器芯片的片选信号，简称为线选法。2）全译码方式将高位地址线全部作为译码器的输入，用译码器的输出作片选信号。3）部分译方式将高位地址线的一部分为译码器的输入，用译码器的输出作存储器芯片

36、的片选信号。注意：以上 2、3 方式中，低位地址线用作字选，与芯片的地址输入端直接相连；高位地址线全部连接进译码电路，用来生成片选信号。复习：8086 本来有 16 位的数据线，为了在进行字节存取时，不改变其它字节的内容，8086 采用了 A0 低 8 位数据的允许信号；BHE 信号作为高 8 位数据的允许信号。小结本节课主要学习了 CPU 与存储器的连接、存储器的扩展方法。重点掌握地址线、数据线和控制线与 8086CPU 的连接方法，存储器的扩展重点掌握片选信号的生成、存储地址的分析。课外作业及思考题阅读课本，重点复习地址译码与存储容量分析、存储器扩展方法。课 后 记 载 :微机原理与接口技

37、术课程教案第 11 课 次 授 课 计 划基本内容: 第 5 章 微型计算机的输入输出（1）5.1 CPU 与外设通信的特点 5.2 输入/输出方式5.3 CPU 与外设通信的接口 5.4 8086 CPU 的输入/输出目的要求: 熟悉外部设备接口的主要功能，作用，一般结构熟练掌握 I/O 端口地址译码技术（重点）掌握 CPU 与接口之间传送信息的方式（重点）难 点: I/O 端口地址译码技术教学环节及组织: 复习巩固前面学习 RAM 和 ROM 存储器的结构和工作原理,同时介绍了常用的 RAM 和 ROM 芯片，并介绍了存储器的扩展和 CPU 与存储器的连接。新课引入微机只有 CPU 是不能

38、工作的，若加上存储器就基本具备工作的条件了,但它还不能很好地为我们服务, 必须配上外部设备，才能进行工作。外部设备与 CPU 之间如何连接、如何通信与传输数据等问题，就是本章要解决的问题。CPU 如何找到需要传输数据的端口地址，就得必须对端口进行编号，CPU 寻找规定端口的过程就是提供地址信号进行译码的过程。新课讲授5 微型计算机的输入/输出5.1 CPU 与外设通信的特点 计算机与外围设备进行通信的过程中，输入输出设备是必不可少的组成部分。 接口的基本概念指两台计算机之间、计算机与外围设备之间、计算机内各部件之间起连接作用的逻辑电路，是 CPU 与外界进行信息交换的中转站。强调：外设与 CP

39、U 信号的不同，如电平，格式，速度，负载等，因此需要接口进行协调。 接口的功能、特点 锁存功能 缓冲隔离功能 转换功能 联络功能 对外围设备编址（译码）功能 中断管理功能注意：接口与端口的区别 接口的结构（对应课件中的图简介接口由若干端口、地址译码电路、控制逻辑电路构成） I/O 端口的寻址方式 I/O 端口和存储器统一编址方式 I/O 和存储器分别独立编址方式课堂练习分析比较两种寻址方式的特点。 I/O 端口地址译码方法用门电路、译码器、或与大规模集成电路相连组成的译码电路微机原理与接口技术课程教案 5.4 8086 CPU 的输入/输出8086 CPU 对于外部设备采用 I/O 映射的端口

40、寻址方式，利用 I/O 指令在 AL/AX 寄存器与输入/输出口之间进行传输。端口寻址包括： 直接寻址输入输出指令(八位端口地址) DX 寄存器间接寻址输入（十六位端口地址） 动画演示 IN/OUT 指令执行过程。再次复习 CPU 工作原理，同时加深理解接口的作用，以及端口地址的设计、分析。5.2 输入/输出方式（简要介绍，具体内容接口部分详细分析）传送方式一般有四种：无条件方式、查询方式、中断方式和 DMA 方式。5.3 CPU 与外设通讯的接口 无条件传送方式（同步传送方式） 定义：指 CPU 对外设接口的读写随时都可以进行，不需要等待某种条件的满足。 应用范围：无条件传送方式仅局限于外部

41、控制过程的各种动作时间是固定且是已知的前提下，直接用 IN 或 OUT 指令与外设进行传送数据。 接口设计：输入加三态缓冲器，输出加锁存器 常用接口芯片：74LS244（输入） 、74LS273（输出） 例题分析设计一个输出接口，控制 8 个发光二极管，每隔 1 秒钟点亮一只（只有一只亮） ，从左到右循环往复。注意：端口地址的确定 查询方式输入输出（异步传送方式） 定义：指 CPU 在与外设传递数据前，首先查询外设的状态（即条件） ，若外设准备好才传送，若未准备好，CPU 就等待。 接口设计：在无条件方式接口电路基础上要增加状态端口。 例题分析假设从某输入设备上输入一组数据送缓冲区，若缓冲区已

42、满则输出一组信息“BOFFER OVERFLOW” ，然后结束。小结本节课中主要介绍了 I/O 接口的功能及结构， I/O 端口地址译码技术（ I/O 端口的寻址方式、I/O 端口地址分配、I/O 端口地址译码方法） ，8086 CPU 的输入/输出指令，以及输入/输出方式。重点掌握 CPU 与接口之间传送信息的方式中的无条件传送方式（同步传送方式）和查询方式输入输出（异步传送方式） 。课外作业及思考题阅读课本内容，重点为 5.3 CPU 与外设通信的接口 课 后 记 载 :微机原理与接口技术课程教案第 12 课 次 授 课 计 划基本内容: 第 5 章 微型计算机的输入输出（2）中断控制 I

43、/O 方式、直接存储器存取（DMA ）方式第 6 章 可编程接口芯片（1）6.1.1 可编程接口概述 6.1.2 可编程并行接口芯片 8255A目的要求: 掌握 CPU 与接口之间传送信息的方式掌握 8255 并行接口芯片的结构及引脚功能、工作方式、8255A 的命令字和初始化编程（重点）难 点: 8255A 控制字、端口地址的确定和初始化编程教学环节及组织: 复习巩固前次课学习了 I/O 接口的功能及接口，重点分析了 I/O 端口地址译码技术， 8086 CPU 的输入/输出指令，以及输入/输出方式。其中详细分析了 CPU 与接口之间传送信息的方式中无条件传送方式（同步传送方式）和查询方式输

44、入输出（异步传送方式） 。本次课继续学习另外两种传输方式。新课讲授5 微型计算机的输入/输出5.3 CPU 与外设通讯的接口 查询方式输入输出（异步传送方式） 优先级问题。一般由用户设定轮询顺序定义。 中断控制 I/O 的方式通过与查询方式比较简要说明中断控制方式的工作原理与特点。详细内容在第 7 章学习。 直接储存器存取方式 DMA(Direct Memory Access) 定义：在外设与存储器之间直接建立起一个通道，数据传送时不再经过 CPU 传送，则数据传送的时间将会大大缩短。 应用范围：高速、大容量数据传输场合。 工作原理：动画演示（7 步）本章小结重点掌握接口与端口概念、端口寻址方

45、式、端口译码计数、8086 CPU 输入/输出方式（能比较各方式的特点）在第 6 章中介绍 CPU 与接口之间传送信息方式，在第 7 章中我们将介绍具体的接口芯片, 学习其初始化编程和在微机系统中的应用。6 可编程接口芯片6.1.1 可编程接口概述通过一个简单的具有输入和输出功能的可编程接口电路的分析，引入可编程接口定义：用户可以通过指令设置接口的工作模式，提高计算机硬件系统的灵活性。可编程接口芯片的基本组成：若干数据端口、控制端口（存放控制字） 、译码电路等。可编程芯片的本质就是把各种功能电路集成到一个芯片中。微机原理与接口技术课程教案 6.1.2 可编程并行接口芯片 8255A提问什么是并

46、行通信？有何特点？如何实现？ 8255A 的功能、特点：通用的可编程的并行接口芯片，它有 三个并行 I/O 端口 ，又可通过编程设置 三种工作方式 。 价格低廉，使用方便，在中小系统中有着广泛的应用。 8255A 的内部结构：数据端口（8 位 A、B、C） 、A/B 组控制电路、读/写控制逻辑、数据总线缓冲器 8255A 的外部引脚（40 个）（1）和 CPU 相连的信号线：D0D7、读写控制 、 、 、A0、A1RDWCS（2）与 I/O 设备相连的信号线：PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7（3）其他的信号线:电源与地、Reset端口地址分析通过例题复习端口地址译码。 8255A 的控

47、制字 8255A 的控制字（对照课件中的图解释控制字对应位的定义） 方式选择控制字 端口 C 按位置 1/复位控制字注意：方式选择控制字要写入控制端口。对端口 C 进行置 1 或复位控制字必须写入控制端口，而不是写入端口 C。 8255A 的工作方式与编程 方式 0：简单输入/输出方式 A，B，C 三个端口均可工作于该方式。 适用范围：无条件数据传送；把 C 口的某一位作为状态位，实现查询方式的数据传送。 例题分析复习七段码显示查表算法，重点分析 8255A 的硬件连接和初始化编程小结学习了第 5 章中中断控制 I/O 和 DMA 数据输入/输出方式。初步学习可编程接口芯片。重点掌握 8255

48、 并行接口芯片的结构及引脚功能、工作方式、8255A 的命令字和初始化编程。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 13 课 次 授 课 计 划基本内容: 第 6 章 串行输入/输出接口 6.2 串行通信接口目的要求: 掌握串行通信接口的基本概念和标准了解同步通讯方式及其通讯规程和数据格式掌握异步通讯方式及其数据传输格式，波特率的概念（重点）掌握可编程串行接口芯片 8251A 的内部结构、外部引脚了解 8251A 初始化编程以及应用难 点: 串行通信的同步教学环节及组织: 新课引入在上一章节中我们学习了并行通信的知识和相关接口芯片的功能和应用，本章将学习串行通信的基本概念，以及实现串行通信的接口芯片 8251 的结构和应用。新课讲授6 串行输入/输出接口6. 2 串行通信接口 串行通信的实现 课堂提问什么是串行通信？（与并行通信比较分析） 常用的串行通信接口：RS232C 接口、USB 接口 串