5.4 总线的仲裁（教案）-《计算机原理》(电工版第五版) 同步精品课堂

课  题

总线的仲裁

课  型

理论

课  时

2

授课班级

授课时间

授课教师

教材分析

本节内容承接总线的分类与性能指标，为后续多设备数据传输、中断控制等内容奠定基础，逻辑地位关键。教材先明确主、从模块的总线控制权差异，再引出总线仲裁的必要性，随后分述三种仲裁方式。编写上注重信号交互流程的拆解，通过 BS、BR、BG 等信号的作用分析，清晰呈现不同仲裁方式的工作机制，同时突出串行仲裁的固定优先级、并行仲裁的灵活可编程性、计数器仲裁的循环优先级等核心特点。内容兼顾理论深度与实用性，图示与文字结合的方式符合硬件知识的认知规律，便于学生构建系统的知识框架。

学情分析

本章节学习者已掌握 CPU、存储器等核心部件功能，对总线的传输作用有初步认知，但对 “多主模块竞争总线” 的冲突解决逻辑缺乏具象理解。学生易混淆串行、并行、计数器三种仲裁方式的信号传递路径与优先级判定规则，尤其对串行仲裁的信号链式传递、并行仲裁的编码器 / 译码器工作机制理解存在难点。从学习需求看，学生需掌握仲裁方式的原理差异，以支撑后续 DMA 传输、多设备协同等知识的学习。教学中需结合可视化图示，帮助学生区分不同仲裁方式的优先级特点与适用场景，降低抽象概念的理解难度。

学习目标

知识目标：

1. 理解总线仲裁的概念和必要性，掌握常用的总线裁决方式。
2. 熟悉串、并行总线仲裁方式和计数器仲裁方式的工作流程和优先权控制特点。

技能目标：

1. 能够根据实际需求选择合适的总线仲裁方式。
2. 具备分析和解决总线仲裁相关实际问题的能力。

情感目标：

培养学生对计算机硬件技术的兴趣和探索精神，提高学生的团队协作和创新能力。

学习重难点

重点：

1. 总线仲裁的概念和必要性。
2. 三种常用总线裁决方式的工作流程和优先权控制特点。

难点：

1. 不同总线仲裁方式的仲裁流程和优先权控制机制。
2. 根据实际需求选择合适的总线仲裁方式

教学方法

案例分析、讲授法、小组讨论法

课前准备

1.查找相应网站资料，课堂演示使用。

2.学生课前预习。

教学媒体

电子课件、多媒体视频

教学过程

教学环节

教师活动设计

学生活动设计

设计意图

活动一：

创设情境

生成问题

【课程导入】

同学们，在计算机的总线系统中，多个主模块可能会同时请求使用总线，那该如何决定哪个模块能获得总线使用权呢？这就涉及到总线仲裁的知识。接下来，让我们一起深入探究总线仲裁的奥秘。

【新知识传授】

         总线仲裁概述

活动 1：总线仲裁故事分享与讨论

         教师讲述一个多个小朋友争夺玩具的故事，类比多个主模块争夺总线控制权的情况，引出总线仲裁的概念。

         学生分组讨论故事中如何公平合理地分配玩具，类比到总线仲裁中如何高效合理地分配总线资源。

         每个小组选派代表分享讨论结果，全体同学共同交流，教师进行总结和点评，引导学生理解总线仲裁的必要性。

活动 2：总线仲裁概念辨析竞赛

         教师给出一系列关于总线仲裁的概念描述，让学生分组竞赛，判断描述的正确性。

         每个小组在规定时间内完成判断，教师检查答案，评选出判断准确率高的小组。

         对于表现优秀的小组给予奖励，同时对学生在判

1.   接收并查看本节课堂任务书。
2.   了解学习目标，带着目标进行学习。
3.   理解总线仲裁的概念和必要性，掌握常用的总线裁决方式。
4.   熟悉串行总线仲裁方式、并行总线仲裁方式和计数器仲裁方式的工作流程和优先权控制特点。思考其背后的技术支撑。
5.   针对教师给出的问题，初步发表个人见解。
6.   目标明确：跟随教师引导，明确本节课学习目标。

1.以提问的方式导入课程，让学生带着问题有针对性的进行学习。

2.通过任务实施，调动学生积极性。

3.故事引入与小组讨论结合。通过讲述一个多个设备争夺资源的故事，引出总线仲裁的概念。组织小组讨论，让学生分析总线仲裁的必要性。

断过程中出现的问题进行详细讲解，加深学生对总线仲裁概念的理解。

2.引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。

3.展示本讲学习目标。

活动二：

调动思维

探究新知

【新知识传授】

         串行总线仲裁方式

活动 1：串行总线仲裁方式动画观摩与讨论

         教师播放精心制作的串行总线仲裁方式动画，展示主模块检测总线 “忙” 信号、发出 “总线请求” 信号、总线控制器发出 “总线同意” 信号以及模块获得总线控制权的过程。

         动画播放结束后，学生分组讨论动画中展示的内容，分析串行总线仲裁方式的优先权特点。

         每个小组选派代表分享讨论结果，全体同学共同交流，教师进行总结和点评，强化重点知识。

活动 2：串行总线仲裁方式角色扮演

         设定一个总线使用场景，将学生分成不同的角色组，如主模块、总线控制器等。

         模拟串行总线仲裁的过程，每个角色组根据串行总线仲裁方式的工作流程进行操作。

         在活动过程中，其他小组的学生进行观察和记录，活动结束后，各小组进行总结和交流，分享自己在活动中的体验和收获。

2.   教师操作演示
3.   引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。

1.   阅读探究：阅读课本相关内容，探究多媒体技术的产生背景。
2.   概念理解：总线仲裁的概念和必要性，通过故事引入和小组讨论活动强化理解。
3.   三种常用总线裁决方式的工作流程和优先权控制特点，通过动画演示、角色扮演、模拟实验和游戏体验活动加深记忆。并尝试用自己的话复述。
4.   要点记录：记录多媒体技术强调的要点，加深理解。

1.   了解学生现有知识储备。
2.   巩固练习。
3.   动画演示与角色扮演结合。通过动画展示串行总线仲裁方式的工作流程，让学生直观理解。安排角色扮演活动，让学生深入体验串行总线仲裁的过程。