6.2.1-程序控制方式（教案）-《计算机原理》同步教学（电子工业出版社第3版）

教案 编号：PTGZ-289 流水号：056 （首页）共 4页 课程 《计算机原理》 一体化 理论 章节（课题）及内容 程序控制方式 班级日期 中职 2024.04 授课方式 讲授与任务驱动相结合 课时 1 作业题数 1 拟用时间 40分钟 教学目标 使学生理解以下理论知识： · 了解程序控制方式的基本概念和分类。 · 掌握程序查询方式、程序中断方式和DMA方式的工作原理和特点。 · 理解不同程序控制方式在计算机系统中的应用场景。 教学资源准备 多媒体设备 课本教材 学生练习素材 教学重点 1. 程序控制方式的基本概念和分类。 2. 程序查询方式、程序中断方式和DMA方式的工作原理和特点。 教学难点 1. 不同程序控制方式的选择和优化方法。 2. 程序中断方式和DMA方式的中断处理和优先级管理。 教学方法 讲授法、任务驱动法、演示法、体验探究法等。 · 直观展示法：通过多媒体课件展示程序控制方式的相关图片、视频等资料，帮助学生建立直观印象。 · 案例分析法：通过分析实际案例，学习不同程序控制方式的设计和实现方法。 · 实践操作法：通过实验操作，让学生亲身体验不同程序控制方式的配置和使用过程，提高学生的动手能 授课教师： 审阅签名： 教学过程 教学活动内容 时间分配教学方法 课前导入 1. 引导学生回顾计算机系统中的基本组成，引出程序控制方式的概念。 2. 简要介绍程序控制方式在计算机系统中的作用和地位。 2分钟 讲授新课 练习指导 1. 程序控制方式概述 2. 1. 介绍程序控制方式的基本概念、分类和在计算机系统中的作用。 2. 分析程序控制方式与计算机性能之间的关系。 3. 程序查询方式 4. 4. 介绍程序查询方式的工作原理，包括CPU轮询和I/O设备应答等过程。 4. 分析程序查询方式的优缺点，以及在计算机系统中的应用场景。 5. 程序中断方式 6. 6. 介绍程序中断方式的工作原理，包括中断请求、中断响应、中断处理和中断返回等过程。 6. 分析程序中断方式的优缺点，以及在计算机系统中的应用场景。 7. DMA方式 8. 8. 介绍DMA方式的工作原理，包括DMA控制器、DMA请求和DMA传输等过程。 8. 分析DMA方式的优缺点，以及在计算机系统中的应用场景。 程序控制方式的基本概念和分类： 程序控制方式是指计算机系统中通过程序指令来控制输入/输出设备（I/O设备）与中央处理器（CPU）之间的数据传输过程。这种方式的核心思想是利用程序来实现对I/O设备的控制和管理，从而实现数据的输入和输出。根据数据传输过程中CPU是否参与，程序控制方式可以分为以下几类： 1. 程序查询方式 2. 程序中断方式 3. 直接内存访问（DMA）方式 程序查询方式的工作原理和特点： 程序查询方式是最简单的程序控制方式，其工作原理是CPU通过执行特定的程序指令，不断查询I/O设备的状态，判断设备是否准备好进行数据传输。当设备准备好后，CPU再执行相应的数据传输指令。这种方式的优点是实现简单，但缺点是CPU需要花费大量时间等待I/O设备，导致CPU的利用率降低。 程序中断方式的工作原理和特点： 程序中断方式是计算机系统中常用的一种程序控制方式。其工作原理是当I/O设备完成数据传输或发生特定事件时，向CPU发出中断请求。CPU在接收到中断请求后，暂停当前正在执行的程序，保存现场信息，然后执行中断服务程序处理中断请求。中断处理完成后，CPU恢复现场信息，继续执行原来的程序。这种方式的优点是CPU与I/O设备可以并行工作，提高了CPU的利用率，但缺点是需要额外的硬件支持，如中断控制器，以及较复杂的软件处理。 DMA方式的工作原理和特点： DMA方式是计算机系统中另一种高效的程序控制方式。其工作原理是DMA控制器代替CPU来控制I/O设备与内存之间的数据传输。当需要进行数据传输时，CPU只需设置好DMA控制器的工作参数，然后DMA控制器就可以自动完成数据传输任务。在整个过程中，CPU可以继续执行其他任务，不需要等待数据传输完成。这种方式的优点是数据传输效率高，CPU的利用率得到进一步提高，但缺点是需要专门的DMA控制器，且硬件成本较高。 10分钟 7分钟 自主学习 8分钟 练习训练 · 填空题：程序控制方式是指计算机系统中通过（ ）来控制I/O设备与CPU之间的数据传输过程。 · 选择题：下列程序控制方式中，（ ）方式下CPU与I/O设备可以并行工作。 A. 程序查询方式 B. 程序中断方式 C. DMA方式 D. 以上都是 12分钟 布置作