微机原理教案(CPU与存储器的连接)
教案-计算机组成原理(DOC)
计算机组成原理教案（数字媒体专业）第一章计算机系统概论内容简介：计算机系统的层次结构，冯·诺伊曼计算机的硬件结构和主要功能，计算机的工作步骤以及计算机的主要技术指标。
教学目标：了解计算机系统的层次结构；了解冯·诺伊曼计算机的特点及硬件构成；理解计算机的工作步骤，了解计算机的主要技术指标的含义及其对计算机的影响。
教学重点和难点：虚拟机的概念；计算机的硬件构成；计算机的工作步骤。
教学媒体和教学方法：使用幻灯片在多媒体教室进行教学；教学中采用讲授与讨论相结合的方法。
教学过程：一、计算机系统简介1．计算机的软硬件概念（1）硬件（2）软件（3）软硬件的关系2．计算机系统的层次结构（1）虚拟机的概念（2）各层虚拟机及与真实机器的层次关系3．计算机的基本组成（1）冯·诺伊曼计算机的特点（2）计算机硬件结构，总线的构成。
讨论、分析直连结构的问题，提出总线思想，并简单介绍总线结构。
（3）计算机的工作步骤提出计算机解决问题的基本步骤计算机基本构成部件的介绍（运算器、存储器、控制器）以计算ax2+bx+c为例分析计算机工作的过程4．计算机的主要技术指标（1）机器字长计算机同时处理的二进制位机器字长与数据总线宽度、存储字长的关系（2）存储容量存储容量的单位主存容量辅存容量（3）运算速度几种计算运算速度的方法并对它们进行比较运算速度的表示单位第二章计算机的发展及应用内容简介：计算机的发展史；计算机的应用领域；计算机的发展展望。
教学目标：了解计算机的产生和发展以及发展思路；了解计算机的应用领域；了解计算机的发展趋势。
教学重点和难点：计算机的应用领域。
教学媒体和教学方法：使用幻灯片在多媒体教室进行教学；教学中采用讲授与讨论相结合的方法。
教学过程：一、计算机的发展史1．计算机的产生和发展现代计算机的研究工作第一台电子计算机的产生计算机的发展阶段计算机的发展规律计算机的发展趋势2．微型计算机的出现和发展微型计算机的发展阶段微型计算机的发展带来的工作、学习、生活方式的变化3．软件技术的兴起和发展软硬件的融合，简介嵌入式发展方向二、计算机的应用1．科学计算和数据处理通过ENIAC进行计算的一个案例，直观体会计算机的计算能力2．工业控制和实时控制3．网络技术应用4．虚拟现实介绍虚拟现实技术的一些应用5．办公自动化和管理信息系统6．多媒体技术7．人工智能三、计算机发展的展望第三章系统总线内容简介：总线的概念；总线的分类；总线的特性和性能指标；总线结构；总线控制。
《微机原理》课程教学大纲(本科)
《微机原理》课程教学大纲课程编号：081303351课程名称：微机原理英文名称：Microcomputer Principle and Interface课程类型：学科基础课程要求：必修学时/学分：4% （讲课学时：36实验学时：8上机学时：4）适用专业：生物医学工程一、课程性质与任务微机原理课程是生物医学工程专业本科大学生必修的学科基础课，它的目的和任务是通过课程学习使学生了解并掌握微型计算机的基本概念、组成、工作原理和使用方法。
培养学生分析问题、解决问题和自学的能力，为后续课程和将来微型计算机技术的实际应用打下基础。
微机原理是理论严谨、逻辑性强并与工程实际密切结合的课程。
本课程对培养学生正确严谨的科学作风、运用分析的能力、科学的实验能力和工程观念都有十分重要的作用。
二、课程与其他课程的联系本课程与其它课程有许多联系，先修课程《C语言程序设计》、《计算机软件技术基础》。
《微机原理》课程是生物医学工程专业基础课。
其中数制二进制运算，逻辑运算及数字脉冲电路方面知识，应在《数字脉冲电路》中讲授。
计算机组成的基本概念，CPU内部的运算器, 控制器的组成和工作原理等应在《计算机组成原理》中讲授。
汇编语言和808&8088指令系统应在《汇编语言程序设计》中讲授，也可在《计算机控制系统》课程中讲授。
为后续《微机控制技术》、《工业控制网络》、《单片机原理》等课程打基础。
三、课程教学目标1.要求学生能够将数学和自然科学基本概念，运用到微型计算机系统的基本结构和若干基本概念、工作原理中；掌握程序的基本结构及其实现方法，指令的寻址方式和常用指令的功能；存储器的分类、部分存储器芯片的容量、外部引脚的设置；并行接口芯片8255的基本功能和使用方法。
（支撑毕业能力要求1.L 1.2）o2.要求学生理解8086微处理器各部分的功能；汇编语言程序设计的方法和汇编语言上机的过程；通过搜索文献资料研究分析，编写汇编程序；存储器芯片与CPU相连的基本方法；I/O指令的功能及其应用、主机与外设之间数据传送的各种方式和特点。
微型计算机的内存及其与CPU的连接
第四章微型计算机的内存及其与CPU的连接一、要点与要求存储器是计算机用于存储信息的部件。
计算机的程序从磁盘读入到内存，才能够运行。
即把计算机需执行的程序以及数据处理与计算结果存储在计算机内存中，使计算机自动工作。
本章主要讲述存储器（内存）的基本知识。
要求了解存储器（内存与外存）的分类和指标：了解和熟悉静态、动态随机读写存储器、只读存储器的工作原理和应用情况：领会CPU与存储器的连接。
本章重点是了解存储器的分类，SRAM、DRAM和EPROM的工作原理，在此基础上，掌握总线与存储器（SRAM和EPROM）连接原则，IBM-PC计算机存储器的组成，了解内存管理模式。
二、典型例题例4-1什么是内存？什么是外存？内存是计算机的一个组成部分，它具有一定容量（通常为16MB~128MB），存取速度快（一般为几十ns，1ns=10s）。
外存储器属于计算机的外部设备，如磁带、软盘、硬盘。
软盘的规格有5.25英寸、容量1.2MB（也有低密度360KB）和3.5英寸、1.44MB两种，主要使用后者。
硬盘不象软盘片能拿出来，而是固定在硬盘驱动器内：硬盘的容量目前已经达到20G（1G=1000MB），体积很小。
其它外存储器即光盘存储器，主要用CD-ROM只读存储器，一般光盘片的容量为650MB，现在有4、8、36、40倍速的光盘驱动器。
磁带机用于小型计算机的外部设备，银行、网络服务器等都使用磁带机。
显然，外存储器比内存的容量大得多，故称海量存储器。
例4-2 指出常用存储器芯片的容量、地址线、数据线个数。
SRAM：6116是2KB存储器（28bit），数据线8根，地址线11根；6264是8KB随机读写存储器，数据线8根，地址线13根（A0~A12）；62256是32KB随机读写储器，数据线8根，地址线15根。
EPROM：2716是2KB只读存储器，数据线8根，地址线11根；2764是8KB只读存储器，数据线8根，地址线13根；27256是32KB存储器，数据线8根，地址线15根。
微机原理课教材
微机原理课1讲教案绪论§1-1 计算机的发展概况及分类§1-1-1 计算机的发展概况1946年，第一台计算机在美国诞生，至今已有近60年的历史。
60年来，计算机经历了迅猛的发展，得到了广泛的普及，对整个社会的进步和科学的发展产生了极其深远的影响。
在此期间，计算机经历了电子管计算机时代、晶体管计算机时代、集成电路计算机时代、大规模及超大规模集成电路计算机时代。
计算机的功能已经从早期的数值计算、数据处理发展到可以进行知识处理的人工智能阶段，不仅可以处理文字、字符、图形图象信息，而且可以处理音频、视频信息，形成了智能化的多媒体计算机。
在推动计算机技术发展的诸多因素中，除了计算机的系统结构和计算机的软件技术发展起到了重要的作用之外，电子技术特别是微电子技术的发展也起到了决定性的作用。
70年代初，随着大规模集成电路的出现，原来体积很大的中央处理器（CPU）电路集成为一个只有十几平方毫米的半导体芯片，称为微处理器（MPU）。
微处理器的出现，开创了微型计算机的新时代。
以微处理器为核心，再配上半导体存储器（RAM、ROM）、输入/输出接口电路（I/O接口电路）、系统总线以及其他支持逻辑，这样组成的计算机，称为微型计算机。
微型计算机的出现，是计算机技术发展史上的一个新的里程碑，为计算机技术的发展和普及开辟了崭新的途径。
由于微型计算机具有体积小、重量轻、价格便宜、耗电少、可靠性高、通用性和灵活性好等特点，加上超大规模集成电路工艺技术的迅速发展和成熟，使微型计算机技术得到了极其迅速的发展和广泛的应用。
从1971年美国INTEL公司首先研制成功世界上第一块微处理器芯片4004以来，在头十年中，差不多每隔2～3年就推出一代新的微处理器芯片，如今已经推出了多代微处理器产品。
微处理器是计算机的核心部件。
它的性能在很大程度上决定了微型计算机的性能，因此，微型计算机的发展是以微处理器的发展来更新换代的。
第一代（1971～1973）微处理器和微型计算机是4位微处理器和低档8位微处理器时代。
《微机原理与接口技术》教学课件 第6章
6.2 随机存取存储器
2 动态RAM 2164的工作过程
① 将要读出单元的行地 址送到地址线A0～A7上， RAS 信号有效时，在下 降沿将地址锁存在行地 址锁存器中。
② 将要读出单元的列地 址 送 到 地 址 线 A0 ～ A7 上 ， CAS 信号有效时，在下降 沿将地址锁存在列地址 锁存器中。
目录 CONTENTS
存储器入门 随机存取存储器
只读存储器 高速缓冲存储器
外部存储器
3
引子
计算机之所以能自动、连续地工作，是因为采用了存储程序的原理。计算机中的所有程序和数 据都存放在存储器中，存储器是计算机必不可少的组成部件之一。存储器的性能对整个计算机 系统的性能起着至关重要的作用。本章主要介绍存储器的分类、结构和主要性能指标，并通过 典型的存储器芯片来介绍存储器的工作原理及与CPU的连接方法。
6.1 存储器入门
连续两次读写操作之间所需的最短时间间隔称为存储周期。存储器每秒钟可读写的 数据量称为存储器带宽或数据传输速率，单位为bps（或bit/s）。存取周期和存储器带宽 也常作为存储器的性能指标。
提示
6.2 随机存取存储器
随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）也称随机读/写存储器或随机存储器，它既可以直接 从任何一个指定的存储单元中读出数据，也可以将数据写入任何一个指定的存储单元中。
6.1.2 存储器的性能指标
存储器容量：存储器中所包含存储单元的总数，单位是字节（B）。存储 器容量越大，存储的信息越多，计算机的性能也就越强。
01
02
存取时间：存储器完成一次读写操作所需的时间，单位为ns（纳秒，
1 ns＝10-9 sБайду номын сангаас。
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 教学目标1. 了解微机系统的概念和发展历程。
2. 掌握微机系统的组成和各部分功能。
3. 理解微机系统的工作原理。
1.2 教学内容1. 微机系统的概念和发展历程。
2. 微机系统的组成：微处理器、存储器、输入输出接口等。
3. 微机系统的工作原理：指令执行过程、数据传输等。
1.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微机系统的概念和发展历程。
2. 采用案例分析法，分析微机系统的组成和各部分功能。
3. 采用实验演示法，展示微机系统的工作原理。
1.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微机系统概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微机系统组成的理解。
3. 实验报告：评估学生对微机系统工作原理的掌握程度。
第二章：微处理器2.1 教学目标1. 了解微处理器的概念和结构。
2. 掌握微处理器的性能指标。
3. 理解微处理器的工作原理。
2.2 教学内容1. 微处理器的概念和结构：CPU、寄存器、运算器等。
2. 微处理器的性能指标：主频、缓存、指令集等。
3. 微处理器的工作原理：指令执行过程、数据运算等。
2.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微处理器的概念和结构。
2. 采用案例分析法，分析微处理器的性能指标。
3. 采用实验演示法，展示微处理器的工作原理。
2.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微处理器概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微处理器性能指标的理解。
3. 实验报告：评估学生对微处理器工作原理的掌握程度。
第三章：存储器3.1 教学目标1. 了解存储器的概念和分类。
2. 掌握存储器的性能指标。
3. 理解存储器的工作原理。
3.2 教学内容1. 存储器的概念和分类：随机存储器、只读存储器等。
2. 存储器的性能指标：容量、速度、功耗等。
3. 存储器的工作原理：数据读写过程、存储器组织结构等。
3.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解存储器的概念和分类。
2. 采用案例分析法，分析存储器的性能指标。
“存储器与CPU的连接”教学设计分析
（ 岛科技大学 ，山东青岛 ２ ６４ ） 青 ６ ０ ２
摘 要：“ 存储器与 Ｃ Ｕ 的连接”是存储 系统的教学重点。针对学生的实际情况设计出教师引导、学生参与的 “ Ｐ 互动
式 ”教 学过程 ， 有助 于解 决教 学 中的 一些 难点 ，如存 储容 量的扩 展 以及存储 器与 Ｃ Ｕ 之 间 的地 址线 、数 据线 、控 制线 的 这 Ｐ 连接 等 。
（ ）Ｃ Ｕ的 负载 能 力 一 Ｐ
Ｃ Ｕ总线 的负载 能力是 有 限制 的 ， Ｐ 一般 情况 下 ， Ｐ Ｃ Ｕ总线 的直 流 负载 能力可 带动一 个标准 的 Ｔ Ｌ门。 当采用 Ｍ Ｓ存储 器时 ， 由 Ｔ Ｏ 于 直流 负载很 小 ， 要的 负载是 电容 负载 ，故在小 型 系统 中， Ｐ 主 ＣＵ 可 以直接 与存储 器相 连 但 对于 较大 的系统 ， 当 Ｃ Ｕ的总线 不能 Ｐ 直接 带动 是有存 储器 芯片 时 ，需要加 上缓 冲器或 驱 动器 ， 以提 高 总线 的 负载能 力 。一 般做 法是 ，对 单 向传送 的地 址 和控 制总线 ， 可 采用三 态锁存 器和 三态 单 向驱 动器 等来 加 以锁 存 和驱 动：对 双 向传送 的数据 总线 ，可采 用三态 双 向驱 动器 来加 以驱动 。 （ ）ＣＵ的 时序 与存 储器 的存取 速度 之 间的配 合 二 Ｐ Ｃ Ｕ 与存 储器之 间 的时序 配合 问题 是整个 计算 机系 统可靠 、 Ｐ 高 效地 工作 的关键 。ＣＵ 访 问存储 器是 有固 定时序 的 ，由此确 定 Ｐ 了对存储 器存 取速度 的要 求 。Ｃ Ｕ 在取 指令和 进行 读 出操作 时 ， Ｐ 都 是在相 应 的时序控 制下 进行 的 ，如 读 周期和 写周 期 ， 已根据 时 钟 频率和 机器运 算速 度确 定好 范 围。在选 用存储 器时 ，它的最 大 存 取时 间要 小于 Ｃ Ｕ安排 的 读写 周期 。否则 ，要使 Ｃ Ｕ插入 等待 Ｐ Ｐ 周 期 ，才 能保 证读 写数据 的可 靠传送 。 （ ）存 储器 芯片 的选片 问题 三 １ 芯片类 型 的选 用 。通常 在微型 机 的主存通 常 由 Ｒ Ｍ和 Ｒ Ｍ ． Ａ ０ 两 类构成 。其 中 ，对 ＲＭ芯片类 型的选 择又 与容 量要求 有关 ， 当 Ａ 容 量要求 不太 大 时用 静态 ＲＭ组成较 好 ， Ａ 因为静态 ＲＭ 态 稳定 ， Ａ状 不 需要动 态刷 新 ，接 口简 单 。相 反， 当容量要 求很 大 时适用 于动 态 ＲＭ组成 ，因 为，动态 ＲＭ比静 态 ＲＭ集 成度 高、功 耗小 、价 Ａ Ａ Ａ 的较 多。 ２ 芯片 型号 的选 用 。芯 片类 型确定 之后 ，在进 行具 体芯 片型 ． 号 选择 时 ，一 般考 虑存取 速度 、存 储容 量 、结构和 价格 等 因素 。 般在满 足存 储 系统总 容量 的前提 下 ，应尽 可能选 用集 成度 高 、 存 储容量 大 的芯 片。总线 上 芯片接 的很 多时 ，不但 系统 中要 加接 更 多 的总线驱 动器 ，而且 可 能 出丁负载 电容 变得很 大而 使信 号产 生 畸变 。 三 、常用 的译码 电路
微机原理和接口技术-5-2 存储系统
20
Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
例3 （1）解：如果ROM和RAM存储器芯片都采用 8K×1的芯片，试画出存储器与CPU的连接图。
MREQ# A15-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
例2解
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
MREQ# A20-0 R/W#
CPU
D7~D0
OE#
A20-18
000
3-8译码器
001
010
A17-0
WE A CS
256K ×8
D
WE A CS
256K ×8
D
WE A CS
256K ×8
D
D7~D0
D7~D0
D7~D0
…
111
WE A CS
如果采用的字节编址方式，则需要20条地址线，因为220=1024K byte。
注：字编址方式时，每个32位字地址能够访问4个字节； 如果按照字节编址方式，则每个地址只对应一个字节， 因此所需的地址数是前者的4倍， 218* 4=220 ，即需要20条地址线）
13
Zuo 华中科技大学计算机学院
微机原理与接口技术---Chapter5 存储器
解：256K*8位SRAM芯片包含18根地址线 (1) 该存储器需要2048K/256K = 8片SRAM芯片； (2) 需要21条地址线， 因为221=2048K， 其中高3位经过译码器输出后用于芯片选择， 低18位作为每个存储器芯片的地址输入。 (3) 该存储器与CPU连接的结构图如下。
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“微机原理及程序设计”多媒体课堂教学
教案之CPU与存储器的连接
教师姓名课程名称微机原理及程序设计
授课形式多媒体教学授课班级
章节名称第五章第四节 CPU与存储器的连接
教学内容RAM存储器系统扩展（该内容教材中并没有，但
是从教学的角度考虑应增加此部分知识，以利于学
生对后续知识点的学习。
）知识点1、SRAM芯片回顾；
2、存储器系统扩展的连接方法：三总线对接
3、存储器系统扩展的三种方法：
（1）字扩展；
（2）位扩展；
（3）字位扩展。
讲授的重点1、如何进行三总线对接？
2、如何计算存储器系统扩展时所需的芯片数目？
3、如何进行位扩展、字扩展、字位扩展？
讲授的难点1、位扩展和字扩展时数据线的连接；
2、扩展时地址线的连接—片内寻址与片间寻址，
深刻理解片内寻址和片间寻址。
3、如何对芯片进行分组？如何组成片选择信号？
深刻理解公式：（M×N）/（L×K）
M×N——待扩展存储器系统的容量
L×K——存储器芯片的容量
教学过程设计首先回顾SRAM芯片的引脚，引出存储器系统
扩展时三总线对接的思想，再对存储器系统扩展的
三种方法举例进行详细讲解。
教学互动环节主要通过提问的方式进行教学互动，设计提问
问题如下：
1、幻灯片9：扩展时，需要几片存储器芯片？
2、幻灯片10：图中，芯片片选CS可以如何接线
呢？
3、幻灯片11：扩展时，需要几片存储器芯片？
4、幻灯片12：各芯片的片选信号如何连接？
5、幻灯片13：需要几片存储器芯片？如何扩展
呢？
6、幻灯片17：如何形成16个片选信号？
版面设计见课件
课外作业教材231页第8题；
预习下一节：存储器的地址选择（教材226页～231页）。