微机原理与接口技术教案版.docx

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微机原理与接口技术教案版

第课次授课计划

基本内容:

1课程性质及内容介绍、先修课程及参考书目

2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。

Ø微处理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）

Ø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）、I／O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。

Ø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

Ø计算机中的数和编码系统

Ø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）

Ø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

Ø补码加减运算

✧补码加减运算规则[X±Y]补=[X]补±[Y]补

◆例题分析

[例1]X=-0110100B，Y=+1110100B，求X+Y=？

[例2]X=-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[X±Y]原[[X±Y]补]补

Ø溢出判断

◆例题分析

[例3]X=-62H，Y=-3BH，求X+Y=？

[例4]X=-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。

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）阅读分析课本第1章[例1-12]~[例1-19]；

2）课后练习2~6题自行练习。

课后记载:

第课次授课计划

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）

2.18086CPU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）；

理解数的定点和浮点表示；

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

Ø计算机中的数和编码系统

Ø计算机中的进位计数制及进制间的转换

Ø计算机中带符号数的表示：

原、反、补码的表示和转换

Ø补码加减运算：

[X±Y]补=[X]补±[Y]补

Ø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

Ø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

Ø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/0~9（30H~39H）/a~z（61H~7AH）/A~Z（41H~5AH）

Ø数的定点和浮点表示

✧定点表示：

小数点在数中的位置固定。

运算简便,表示范围小。

定点整数表示范围：

2n-1-1定点小数表示范围：

1-2-n

✧浮点表示：

小数点位置不固定。

表示范围大，运算复杂。

28086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。

2.18086CPU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

Ø8086CPU的内部结构（基于图2.18086CPU的内部结构框图讲解）

✧BIU（BusInterfaceUnit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（ExecutionUnit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

Ø8086CPU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8086CPU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

3）主要学习了Intel8086／8088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7~10题自行练习；

2）预习：

8086CPU的寄存器结构（思考题—课后习题3、4）

课后记载:

第课次授课计划

基本内容:

第2章8086体系结构

（1）

2.18086CPU结构（内部结构+寄存器结构+管脚与功能）

目的要求:

熟练掌握8086CPU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:

8086CPU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

Ø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）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.1011101×10-5B.1011101×2-1000

C.1.011101×10+1D.1.011101×2+0001

3.设x＝-46，y＝117，则[x-y]补和[x+y]补分别等于B。

错解：

D（2人）

A.D2H和75HB.5DH和47H

C.2EH和71HD.47H和71H

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.0～255B.0～256C.-127～127D.-128～127

5．利用二进制补码完成有符号数加法运算：

（16）+（-32）

[16]补=00010000B[-32]原=10100000B[-32]补=11100000B

所以：

[16-32]补=[16]补+[-32]补=00010000B+11100000B=11110000B

（16）+（-32）=[11110000B]补=10010000B=-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

Ø8086CPU的内部结构：

BIU+EU（功能和组成）

Ø8086CPU的流水线工作方式

新课讲授

28086体系结构

2.18086CPU结构

Ø8086CPU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：

巩固牢记标志寄存器各位的含义。

Ø8086CPU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

2.28086系统的结构和配置

Ø8086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=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:

第课次授课计