微机原理课件第3章

微机原理课件第3章CATALOGUE目录引言计算机中的数据表示计算机中的数据运算指令系统控制器的工作原理实践操作与实验01引言03为后续课程奠定基础微机原理是许多计算机相关专业的必修课程，学好它能为后续的专业课程奠定扎实的基础。01掌握计算机内部工作原理通过学习微机原理，可以深入了解计算机的内部结构和工作原理，有助于更好地理解和使用计算机。02培养解决问题能力微机原理的学习过程强调分析和解决问题的能力，有助于提高个人的综合素质。微机原理的重要性掌握指令系统了解指令系统的概念、指令格式、寻址方式等，掌握常用指令的功能和使用方法。熟悉微机的工作过程了解微机的工作过程，包括取指、执行指令、访存等过程，理解中断和异常的概念及处理方式。学习汇编语言了解汇编语言的语法规则和编程方法，通过实践掌握汇编语言的编程技巧。理解微机的组成结构掌握微机的硬件组成，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，了解它们之间的相互关系和作用。第3章的学习目标02计算机中的数据表示二进制数的定义二进制数是计算机中采用的一种数制，它只有两个数码0和1，可以表示逻辑状态和算术运算的结果。二进制数的运算规则二进制数的运算规则包括加法、减法、乘法和除法等，这些运算都基于二进制的位运算。二进制数的应用二进制数在计算机中应用广泛，包括数据的存储、传输和处理等方面。二进制数的概念十进制转二进制将十进制数转换为二进制数的方法是通过连续除以2取余数，直到商为0为止。十六进制转二进制将十六进制数转换为二进制数的方法是将每一位上的数码转换为4位的二进制数。二进制转十进制将二进制数转换为十进制数的方法是将每一位上的数码乘以对应的权值，然后将各位上的结果相加。二进制转十六进制将二进制数转换为十六进制数的方法是将二进制数每4位为一组转换为十六进制数码。不同进制数的转换定点数的表示定点数采用固定小数点位置的方式表示数值，分为定点整数和定点小数两种。浮点数的表示浮点数采用指数和尾数的方式表示实数，分为单精度和双精度两种。定点数和浮点数的概念定点数是计算机中表示整数的一种方法，而浮点数是表示实数的一种方法。数值数据的表示字符数据的表示字符数据在计算机中采用ASCII码进行表示，每个字符占用一个字节的空间。字符串数据的处理字符串数据是由多个字符组成的序列，在计算机中以字符数组的形式进行处理。图像和音频数据的表示图像和音频数据在计算机中以二进制的形式进行存储和传输，需要使用特定的编码方式来表示。非数值数据的表示03计算机中的数据运算计算机中的加法运算通常采用补码表示法，通过加法器实现加法运算。加法运算减法运算乘法运算除法运算计算机中的减法运算可以通过加法运算实现，将减数取反加1后再进行加法运算。计算机中的乘法运算通常采用移位和加法相结合的方式实现，利用左移位操作实现乘法。计算机中的除法运算通常采用连续减法或移位和减法相结合的方式实现，利用右移位操作实现除法。算术运算逻辑与运算通常用AND表示，表示当所有条件都满足时结果才为真。与运算逻辑或运算通常用OR表示，表示只要有一个条件满足时结果就为真。或运算逻辑非运算通常用NOT表示，表示对一个条件取反。非运算逻辑异或运算通常用XOR表示，表示当两个条件不同时结果为真。异或运算逻辑运算位与运算表示对应位都为1时结果才为1。位与运算位右移运算表示将二进制数向右移动指定的位数，低位用0填充。位右移运算位或运算表示对应位有一个为1时结果就为1。位或运算位取反运算表示将对应位取反。位取反运算位左移运算表示将二进制数向左移动指定的位数，高位用0填充。位左移运算0201030405位运算04指令系统定义指令系统是计算机硬件能够执行的所有指令的集合，包括各种算术运算、逻辑运算、数据传送、输入/输出等指令。分类根据指令的操作性质和操作数的个数，可以将指令系统分为复杂指令系统（CISC）和精简指令系统（RISC）。指令系统的定义和分类操作码表示指令的操作性质，如加、减、乘、除等。长度码表示地址码的长度，根据不同的指令格式有所不同。地址码表示操作数的地址，可以是寄存器、内存单元或立即数。指令格式寻址方式立即寻址寄存器寻址内存寻址操作数在寄存器中，需要查找寄存器。操作数在内存单元中，需要查找内存地址。操作数在指令中直接给出，不需要查找。指令的功能和执行过程指令的功能根据指令的操作码确定，如加、减、乘、除等。执行过程指令从内存读取、解码、执行、回写等过程。05控制器的工作原理控制器是计算机的指挥中心，负责协调计算机各部分的工作，使计算机能够按照程序的要求完成一系列操作。控制器主要由指令寄存器、操作码译码器、时序部件、节拍脉冲发生器、控制电路等组成。控制器的功能和组成组成功能取指令从内存取出指令，将其存放在指令寄存器中。分析指令指令寄存器中的指令送至操作码译码器，译码器将其翻译成相应的操作码。执行指令根据操作码的要求，控制器向有关部件发出控制信号，完成相应的操作。指令执行完成将执行结果存回内存或寄存器中，并继续取下一条指令。指令执行流程ABCD时序信号时序信号是计算机中各个部件协同工作的基准信号，它规定了各个部件的工作节拍和工作顺序。控制电路控制电路根据指令的要求，按照一定的顺序发出控制信号，控制各部件完成相应的操作。状态转换图状态转换图描述了计算机各状态之间的转换关系和转换条件，是控制器设计的重要依据。节拍脉冲发生器节拍脉冲发生器产生一定频率的脉冲信号，作为计算机各部件工作的基本节拍。时序系统06实践操作与实验掌握微机原理的基本概念和原理。培养学生对微机原理实验的兴趣和动手能力。学会使用微机原理实验箱进行实验操作。了解微机原理在现实生活中的应用。实验目的与要求实验前准备熟悉实验箱的组成和功能，准备好实验所需的器材和工具。实验操作按照实验指导书的要求，逐步完成实验操作，包括电路连接、程序编写和调试等。数据记录在实验过程中，及时记录实验数据和观察到的现象，以便进行分析和总结。实验总结根据实验结果，进行总结和分析，写出实验报告。实验步骤与操作结果展示展示实验结果