微机原理教学教案资料.docx

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微机原理教学教案资料

教案

授课题目

第1章微型计算机基础知识

授课时数

教学方法

授课班级

与时间

教学目标

微型计算机的组成和各部分的作用，以及计算机中数的表示方法。

技能目标：

计算机中数的表示方法：

原码、反码、补码的关系。

教学重点

微型计算机的组成和各部分的作用，以及计算机中数的表示方法。

教学难点

计算机中数的表示方法：

原码、反码、补码的关系。

教学内容、方法及过程

§1.1微型计算机的组成及工作原理

1.1.1微型计算机中的基本概念

1．微处理器（Microprocessor）

2．微型计算机

（1）单片微处理机

（2）通用微型计算机

3．微型计算机系统

1.1.2微型计算机的基本结构

微型计算机的基本组成

1.1.3微型计算机的基本工作过程

微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程，也就是CPU自动从程序存放的第1个存储单元起，逐步取出指令、分析指令，并根据指令规定的操作类型和操作对象，执行指令规定的相关操作。

如此重复，周而复始，直至执行完程序的所有指令，从而实现程序的基本功能，这就是微型计算机的基本工作原理。

工作过程：

§1.2微处理器及其发展

1.2.1微处理器的发展历史

1.2.2微处理器的内部结构

1．总线部件

2．预取部件

3．译码器

4．控制器

5．运算逻辑部件

6．存储器管理部件

1.2.3Pentium系列微处理器

1.2.3.1Pentium奔腾微处理器的主要特点：

1、标量体系结构

2、双流水线结构

1.2.3.2PentiumMMX的主要特点

PentiumMMX是在奔腾芯片基础上增加了MMX技术。

1.2.4微处理器的发展趋势

§1.3数制与编码

1.3.1数制的表示

1.常用数制

（1）十进制数

我们熟悉的十进制数有两个主要特点：

有十个不同的数字符号：

0、1、2、…、9；

低位向高位进、借位的规律是“逢十进一”“借一当十”的计数原则进行计数。

例如：

1234.45=1×103＋2×102＋3×101＋4×100＋4×10-1＋5×10-2

式中的10称为十进制数的基数,103、102、101、100、10-1称为各数位的权。

十进制数用D结尾表示。

（2）二进制数

在二进制中只有两个不同数码：

0和1，进位规律是“逢二进一”“借一当二”的计数原则进行计数。

二进制数用B结尾表示。

例如，二进制数11011011.01可表示为：

（11011011.01）2==1×27＋1×26＋0×25＋1×24＋1×23＋0×22＋1×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2

（3）八进制数

在八进制中有0、1、2…、7八个不同数码，采用“逢八进一”“借一当八”的计数原则进行计数。

八进制数用Q结尾表示。

例如，八进制数（503.04）Q可表示为：

（503.04）Q=5×82+0×81+3×80+0×8-1+4×8-2

4）十六进制数

在十六进制中有0、1、2…、9、A、B、C、D、E、F共十六个不同的数码，采用“逢十六进一”“借一当十六”的计数原则进行计数。

十六进制数用H结尾表示。

例如，十六进制数（4E9.27）H可表示为

（4E9.27）H=4×162＋14×161＋9×160＋2×16-1＋7×16-2

2．不同进制数之间的相互转换

表1-4列出了二、八、十、十六进制数之间的对应关系，熟记这些对应关系对后续内容的学习会有较大的帮助。

1）二、八、十六进制数转换成为十进制数

根据各进制的定义表示方式，按权展开相加，即可转换为十进制数。

【例1-1】将（10101）B，（72）Q，（49）H转换为十进制数。

（10101）B=1×24＋0×23＋1×22＋0×21＋1×20=37

（72）Q=7×81+2×80=58

（49）H=4×161＋9×160=73

（2）十进制数转换为二进制数

十进制数转换二进制数,需要将整数部分和小数部分分开,采用不同方法进行转换,然后用小数点将这两部分连接起来。

①整数部分：

除2取余法。

具体方法是：

将要转换的十进制数除以2，取余数；再用商除以2，再取余数，直到商等于0为止，将每次得到的余数按倒序的方法排列起来作为结果。

②小数部分：

乘2取整法。

具体方法是：

将十进制小数不断地乘以2，直到积的小数部分为零（或直到所要求的位数）为止，每次乘得的整数依次排列即为相应进制的数码。

最初得到的为最高有效数位，最后得到的为最低有效数字。

（3）二进制与八进制之间的相互转换

由于23=8，故可采用“合三为一”的原则，即从小数点开始向左、右两边各以3位为一组进行二-八转换：

若不足3位的以0补足，便可以将二进制数转换为八进制数。

反之，每位八进制数用三位二进制数表示，就可将八进制数转换为二进制数。

（4）二进制与十六进制之间的相互转换

由于24=16，故可采用“合四为一”的原则，即从小数点开始向左、右两边各以4位为一组进行二—十六转换，若不足4位的以0补足，便可以将二进制数转换为十六进制数。

反之，每位十六进制数用四位二进制数表示，就可将十六进制数转换为二进制数。

1.3.2常用的信息编码

二—十进制BCD码（Binary-CodedDecimal）

二—十进制BCD码是指每位十进制数用4位二进制数编码表示。

由于4位二进制数可以表示16种状态，可丢弃最后6种状态，而选用0000～1001来表示0～9十个数符。

这种编码又叫做8421码。

2.字符编码（ASCII码）

数字0～9的ASCII码为30H～39H。

大写英文字母A～Z的ASCII码为41H～5AH。

小写英文字母a～z的ASCII码为61H～7AH。

3.奇偶校验码

§1.4计算机数值数据表示与运算

1.4.1二进制数在计算机内的表示

1.机器数

在计算机中，因为只有“0”和“1”两种形式，所以数的正、负号，也必须以“0”和“1”表示。

通常把一个数的最高位定义为符号位，用0表示正，1表示负，称为数符：

其余位仍表示数值。

把在机器内存放的正、负号数码化的数称为机器数，把机器外部由正、负号表示的数称为真值数。

要注意的是，机器数表示的范围受到字长和数据的类型的限制。

字长和数据类型定了，机器数能表示的数值范围也就定了。

例如，若表示一个整数，字长为8位，则最大的正数为01111111，最高位为符号位，即最大值为127。

若数值超出127，就要“溢出”。

最小负数为10000000，最高位为符号位，即最小值为-128。

2.数的定点和浮点表示

计算机内表示的数，主要分成定点小数、定点整数与浮点数三种类型。

（1）定点小数的表示法

定点小数是指小数点准确固定在数据某一个位置上的小数。

一般把小数点固定在最高数据位的左边，小数点前边再设一位符号位。

按此规则，任何一个小数都可以写成：

N=NSN－1N－2···N－M，NS为符号位

（2）整数的表示法

整数所表示的数据的最小单位为1，可以认为它是小数点定在数值最低位右面的一种表示法。

整数分为带符号和不带符号两类。

对带符号的整数，符号位放在最高位。

可以写成：

N=NSNnNn－1···N2N1N0，NS为符号位

一般定点数表示的范围和精度都较小，在数值计算时，大多数采用浮点数。

（3）浮点数的表示方法

浮点表示法对应于科学（指数）计数法，如数110.011可表示为：

N=110.011=1.10011×2+10=11001.1×2－10=0.110011×2+11

在计算机机中一个浮点数由两部分构成：

阶码和尾数，阶码是指数，尾数是纯小数。

应当注意：

浮点数的正、负是由尾数的数符确定，而阶码的正、负只决定小数点的位置，即决定浮点数的绝对值大小。

带符号数的表示

在计算机中，带符号数可以用不同方法表示，常用的有原码、反码和补码。

（1）原码

（2）反码

（3）补码

1.4.2补码的运算

1.4.3逻辑运算

（1）“与”运算。

（2）“或”运算。

（3）“异或”运算。

教案

授课题目

第2章8086微处理器

教研室主任

教务科长

授课时数

教学方法

教具

授课班级

与时间

教学目标

知识目标：

本章主要讲述8086的硬件结构、外部引脚、内部寄存器的组织、和总线时序。

技能目标：

引脚功能和总线时序。

教学重点

本章主要讲述8086的硬件结构、外部引脚、内部寄存器的组织、和总线时序。

教学难点

引脚功能和总线时序。

教学内容、方法及过程

§2.18086CPU的结构

2.2.18086的结构特点

微处理器执行一段程序通常是通过重复执行如下步骤来完成。

即：

（1） 从内存储器中取出一条指令，分析指令操作码；

（2） 读出一个操作数（如果指令需要操作数）；

（3） 执行指令；

（4） 将结果写入内存储器（如果指令需要）。

1．总线接口部件

（1）4个段地址寄存器

CS--16位的代码段寄存器

DS--16位的数据段寄存器

ES--16位的扩展段寄存器

SS--16位的堆栈段寄存器

（2）16位的指令指针寄存器IP

（3）20位的地址加法器

（4）6字节的指令队列。

2．执行部件

（1）4个通用寄存器，即AX、BX、CX，DX；

（2）4个专用寄存器，即基数指针寄存器BP，堆栈指针寄存器SP，源变址寄存器SI，目的变址寄存器DI；

（3）标志寄存器Flag；

（4）算术逻辑单元ALU；

8086的执行部件（EU）有如下特点：

（1）4个通用寄存器既可以作为16位寄存器使用，也可以作为8位寄存器使用。

（2）AX寄存器也常称为累加器，8086指令系统中有许多指令都是通过累加器的动作来执行的。

（3）加法器是算术逻辑部件主要部件，绝大部分指令的执行都是由加法器完成的。

（4）标志寄存器共有16位，其中，7位未用

状态标志有6个，即SF、ZF，PF、CF，AF和OF。

符号标志SF（SignFlag）：

它和运算结果的最高位相同。

若运算结果最高位为1，则SF=1，否则SF=0。

零标志ZF（ZeroFlag）：

如果当前的运算结果为零，则ZF=1，否则ZF=0。

奇偶标志PF（ParityFlag）：

如果运算结果的低8位中所含的1的个数为偶数，则PF=1，否则PF=0。

进位标志CF（CarryFlag）：

当执行一个加法运算使最高位产生进位时，或者执行一个减法运算引起最高位产生借位时，则CF=1，否则CF=0。

辅助进位标志AF（AuxiliaryCarryFlag）：

当加法运算时，如果第三位往第四位有进位，或者当减法运算时，如果第三位从第四位有借位，则AF=1，否则AF=0。

溢出标志OF（OverflowFlag）：

当运算过程中产生溢出时，会使OF=1，否则OF=0。

控制标志有3个，即DF、IF、TF。

方向标志DF（DirectionFlag）：

这是控制串操作指令的标志。

如果DF=0，则串操作过程中地址会不断增值，反之，如果DF=1，则串操作过程中地址会不断减值。

中断标志IF（1uterruptEnableFlay）：

这是控制可屏蔽中断的标志。

如IF=0，则CPU不能对可屏蔽中断请求作出响应，如果IF=1，则CPU可以接受可屏蔽中断请求。

跟踪标志TF（TrapFlay）：

如果TF=1，则CPU按跟踪方式执行指令。

2.2.28086的总线工作周期

在8086中，一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成

①在T1状态，CPU往多路复用总线上发出地址信息，以指出要