微型计算机结构的简化形式教案-2022-2023学年高三上学期高教版中职计算机原理

江苏省XY中等专业学校2022-2023-1教案 编号： 备课组别 计算机 课程名称 计算机原理 所在 年级 三年级 主备 教师 授课教师 授课系部 授课班级 授课 日期 课题： 10.1 微型计算机结构的简化形式 教学 目标 知识目标：了解一个简化了的微型计算机的结构 能力目标：掌握简化微型计算机各部门的名称和作用 情感目标：培养学生对微型计算机学习的兴趣 重点 简化微型计算机各部门的名称和作用，系统指令 难点 简化微型计算机各部门的名称和作用，系统指令 教法 任务驱动法、讲授法、练习法、比较法、讨论法 教学设备 计算机机房 教学 环节 个案补充 教 学 内 容 教 学 内 容 教 学 内 容 教 学 内 容 导入：提问：程序计数器PC的作用。 引导学生思考、回答并相互补充。 教师总结归纳程序计数器PC的作用，进入教学课题。 讲授新课：（多媒体幻灯片演示和板书） 10.1 微型计算机结构的简化形式 1.一个简化了的微型计算机教材图10-1所示 提问：教材图10-1所示硬件结构特点是什么？ 虽然硬件结构如此简单，但已具备了一个可编程序计算机的雏型。尤其是有关控制矩阵和控制部件的控制过程和电路原理的分析，更有助于领会计算机的工作原理。 2. 简化微型计算机各部门的名称和作用 提问：微型计算机各部门的名称和作用是什么？ ⑴程序计数器PC 该计数器4位，计数范围由0000至1111（用十六进制可记作由0—F）。每次运行之前，先复位至0000。当取出一条指令后，PC应加1。 ⑵存储地址寄存器MAR 按收来自PC的二进制程序号，作为地址码送至PROM去。 ⑶可编程序只读存储器PROM 其原理见教材图10-2。这是一个4×4 PROM，图中每条横线与竖线都有一条由开关和二极管串联的电路将它们连接起来。因此，只要拨动开关，即可使该数据位置1或置0，从而达到使每个存储单元“写入”数据的目的。因而称这种ROM为可编程序PROM。PROM实际上同时具有RAM和ROM的功能。这里为了简化作图而只用4×4 PROM的图，如果是16×8PROM，则其横线应为16条（R0～R15），竖线为8条（D7～D0），地址码线则相应地应为四条（A3～A0）。 ⑷指令寄存器IR IR从PROM接收到指令字（当LI=1，ER=1），同时将指令字分送到控制部件CON和W总线上去： ⑸控制部件CON 根据控制字中各位的置1或置0情况，计算机就能自动地按指令程序而有秩序地运行。 ⑹累加器A 用以储存计算机运行期间的中间结果。它能接收W总线送来的数据(LA=1),也能将数据送到W总线上去(EA=1)。它还有一个数据输出端，将数据送至ALU去进行算术运算。这个输出是双态的，即是立即地送出去，而不受E门的控制。 ⑺算术逻辑部件ALU 它只是一个二进制补码加法器/减法器 ⑻寄存器B 将要与A相加减的数据暂存于此。它到ALU的输出也是双态的，即无E门控制。 ⑼输出寄存器O 计算机运行结束时，累加器A中存有答案。如要输出此答案，就得送入O。此时EA=1,ID=1,则O=A。 ⑽二进制显示器D 这是用发光二极管（LED）组成的显示器。每一个LED接到寄存器O的一位上去。当某位为高电位时，则该LED发光。因为寄存器O是8位的，所以这里也由8个LED组成显示器。 提问：试画出教材图10-1的功能分析图,说说各部分的作用？ ⑴中央处理器CPU是将程序计数功能（PC）、指令寄存功能（IR）、控制功能（CON）、算术逻辑功能（ALU）以及暂存中间数据功能（A及B）集成在一块电路器件上的集成电路（IC）。实用上的CPU要比这里的图例更为复杂些，但其主要功能是基本一样的。 ⑵存储器M在此图例中只包括存储地址寄存器（MAR）及可编程存储器（实际还包括了地址译码功能），这就是微型计算机的“内存”。实际的“内存”要包括更多的内容（如ROM、RAM及EPROM等）和更大的存储容量。 ⑶输入及输出接口（I/O）是计算机实行人-机对话的重要部件。本简例中的输入将是人工设定PROM（见下面的阐述）而没有输入电路接口，只有输出有接口（O）。实际微型计算机的输入设备多为键盘，输出设备则为监视器（即电视屏显示器），因而必须有专用的输出接口电路。 10.2 指令系统 提问：什么是指令系统？ 指令系统就是用来编制计算程序的一个指令集合。在未编制出计算程序之前，计算机是一堆无价值的电路硬件。 微型机有五条指令，即其控制部件能完成一系列例行程序以执行五种命令： LDA—将数据装入累加器A ADD—进行加法运算 SUB—进行减法运算 OUT—输出结果 HLT—停机 这五条指令在一起就称为这台计算机的指令系统。