5.5 总线的通信协议（教案）-《计算机原理》(电工版第五版) 同步精品课堂

课  题

总线的通信协议

课  型

理论

课  时

2

授课班级

授课时间

授课教师

教材分析

本节是总线系统知识的延伸，承接总线仲裁的总线使用权分配内容，聚焦数据传输的规则保障，为后续中断、DMA 等高级总线操作奠定基础，逻辑衔接紧密。先明确通信协议的本质是总线时序规则，再提炼通信的两个核心条件，随后以读 / 写存储器、I/O 口周期为案例，拆解时钟周期内的信号变化。编写上注重时序图与文字的对应解读，突出不同周期的信号差异，同时强调等待周期的适配作用，内容由浅入深，符合硬件知识从原理到实例的认知规律，便于学生构建总线通信的完整知识框架。

学情分析

本节学习者已掌握总线仲裁的核心逻辑，对主从模块的总线交互有基础认知，但对总线周期时序这类抽象的信号变化过程理解难度较大。学生易混淆读 / 写存储器、I/O 口总线周期的信号差异，尤其对 ALE、MEMR/MEMW、IOR/IOW 等信号的有效时序和作用边界分辨不清，对等待周期 Tw 的插入条件和意义也易产生困惑。从学习需求看，学生需通过时序图建立 “时钟周期 - 信号状态 - 操作行为” 的对应关系，这是后续理解 DMA、中断响应等复杂总线操作的关键。教学中需借助可视化时序对比，帮助学生突破信号时序分析的难点。

学习目标

知识目标：

1. 理解总线通信协议的概念和作用，掌握保证正常通信的条件。
2. 熟悉 8088 CPU 组成的微型计算机的主要总线周期
3. 总线周期、读 I/O 口总线周期、写 I/O 口总线周期等的信号时序和工作流程。

技能目标：

1. 能够根据给定的信号时序图，分析不同总线周期的工作过程和关键步骤。
2. 具备分析和解决总线通信中实际问题的能力。

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. 总线通信协议的概念和作用。
2. 不同总线周期的信号时序和工作流程。

难点：

1. 不同总线周期中信号的变化和等待周期 Tw 的插入条件及作用。
2. 根据实际情况调整总线周期以保证数据正确传输。

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，在总线系统中，数据传输的准确性至关重要。那如何保证数据通过总线后，接收方能够收到正确的信息呢？这就依赖于总线的通信协议。接下来，让我们一起揭开总线通信协议的神秘面纱。

【新知识传授】

         总线通信协议概述

活动 1：总线通信协议生活类比讨论

         教师以两人打电话为例，说明打电话时双方要遵守的规则，如一方说话时另一方要倾听、说话要清晰等，类比总线通信协议中发送方和接收方要遵守的规则。

         学生分组讨论生活中还有哪些类似的通信规则，以及这些规则的作用。然后类比到总线通信中，分析总线通信协议的必要性。

         每个小组选派代表分享讨论结果，全体同

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.   理解总线通信协议的概念和作用，掌握保证正常通信的条件。
4.   熟悉 8088 CPU 组成的微型计算机的主要总线周期，包括读存储器总线周期、写存储器总线周期、读 I/O 口总线周期、写 I/O 口总线周期等的信号时序和工作流程。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. 生活实例类比与小组讨论结合。通过生活中两人通信的规则类比总线通信协议，让学生更容易理解。组织小组讨论，加深学生对通

学共同交流，教师进行总结和点评，引导学生理解总线通信协议的概念和重要性。

活动 2：总线周期知识问答竞赛

         教师准备一系列关于总线周期的问题，如 8088 CPU 组成的微型计算机有哪些主要总线周期等，提前分发给学生。

         将学生分成小组，每个小组进行抢答竞赛，回答教师提出的问题。

         教师根据小组的回答情况进行评分，评选出得分最高的小组。对于表现优秀的小组给予奖励，同时对学生在回答过程中出现的问题进行详细讲解，加深学生对总线周期的了解。

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。

信协议重要性的认识。

活动二：

调动思维

探究新知

【新知识传授】

         读存储器总线周期

活动 1：读存储器总线周期动画观摩与讨论

         教师播放精心制作的读存储器总线周期动画，展示 T1、T2、T3、T4 时钟周期以及等待周期 Tw 的插入过程，以及地址信号、MEMR 信号的变化和数据的读取过程。

         动画播放结束后，学生分组讨论动画中展示的内容，分析读存储器总线周期的特点和关键步骤。

         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：读存储器总线周期角色扮演

         设定一个读存储器的场景，将学生分成不同的角色组，如 CPU、存储器、总线等。

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：总线通信协议的概念和作用，通过生活实例类比和小组讨论活动强化理解。
3.   不同总线周期的信号时序和工作流程，通过动画演示、角色扮演和电路模拟实验活动加深记忆。并尝试用自己的话复述。
4.   要点记录：记录技术强调的要点，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。通过动画展示读存储器总线周期的信号时序和具体流程，让学生直观理解。安排角色扮演活动，让学生深入体验读存储器总线周期的工作机制。