《中科大微机原理》课件

《中科大微机原理》ppt课件微机原理概述微机的基本组成指令系统与汇编语言微机的中断技术微机的输入输出技术微机的存储管理目录01微机原理概述总结词微机是一种体积小、功耗低、价格便宜、易于使用的计算机系统，具有高速运算和数据处理能力。详细描述微机通常采用集成电路技术，将计算机的各个部件集成在一个芯片上，从而实现计算机的小型化。由于其体积小、功耗低的特点，微机广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备等领域。微机的定义与特点微机的发展经历了多个阶段，从早期的4位机到8位机、16位机，再到32位机和64位机，其性能和功能不断提升。总结词微机的发展始于上世纪70年代，最早的微机是4位机，主要用于简单的控制和运算。随着技术的发展，8位机、16位机相继出现，微机的运算速度和数据处理能力得到大幅提升。进入90年代后，32位机和64位机成为主流，微机的性能和功能得到了极大的提升，能够满足各种复杂的应用需求。详细描述微机的发展历程微机在现实生活中的应用微机在现实生活中有着广泛的应用，如智能家居、工业自动化、医疗设备、航空航天等。总结词智能家居是微机应用的一个重要领域，各种智能家电和家居控制系统都离不开微机的支持。在工业自动化领域，微机被用于控制生产设备和生产线，提高生产效率和产品质量。在医疗设备领域，各种医疗检测和监护设备都离不开微机的控制。此外，航空航天领域的各种控制系统也需要微机的支持。详细描述02微机的基本组成03CPU的性能指标包括速度、字长、主频等，这些指标直接影响微机的整体性能。01中央处理器（CPU）是微机的核心部件，负责执行指令和处理数据。02CPU由运算器和控制器组成，运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责协调各个部件的工作。中央处理器123存储器是微机中用于存储数据和程序的部件。存储器分为内存储器和外存储器，内存储器包括RAM和ROM，外存储器包括硬盘、U盘等。存储器的容量和速度也是影响微机性能的重要因素。存储器输入输出设备是微机中用于输入和输出数据的部件。常见的输入设备包括键盘、鼠标、摄像头等，常见的输出设备包括显示器、打印机等。输入输出设备的性能和兼容性也会影响微机的整体性能和使用体验。输入输出设备总线分为地址总线、数据总线和控制总线，分别负责地址传输、数据传输和信号控制。总线的带宽和速度也是影响微机性能的重要因素。总线是微机中各个部件之间传输数据和控制信号的通道。总线03指令系统与汇编语言指令系统的定义指令系统是计算机硬件能够直接识别的指令的集合，是计算机的基本指令集。指令系统的分类根据指令的操作性质，指令系统可分为数据操作指令、控制指令和输入输出指令等。指令系统的功能指令系统具有运算、控制、存储等功能，是计算机实现各种复杂操作的基础。指令系统的基本概念指令的类型根据操作数的个数和性质，指令可分为单操作数指令、双操作数指令和无操作数指令等类型。指令的寻址方式寻址方式指明操作数的有效地址来源，包括直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等。指令的基本格式指令由操作码和操作数组成，操作码指明指令的操作性质，操作数指明参与运算的数据来源和存放结果的地址。指令的格式与类型汇编语言的语法规则汇编语言的程序结构包括程序头、程序主体和程序尾等部分，其中程序主体由若干个汇编指令组成。汇编语言的程序结构汇编语言由汇编指令和伪指令组成，汇编指令是计算机能够执行的指令，伪指令是用于指示汇编程序如何处理汇编指令的指令。汇编语言的格式汇编语言的语法规则包括操作码的书写规则、操作数的书写规则、注释的书写规则等。汇编语言的语法规则04微机的中断技术中断是一种使CPU暂时停止正在执行的程序，转而去执行另一些程序或处理一些事件的技术。中断的定义中断可以由硬件设备、操作系统或其他程序产生，用来通知CPU需要处理一些重要事件。中断的来源中断可以用于实现多任务处理、实时控制、异常处理等功能，是现代计算机系统中不可或缺的一部分。中断的作用010203中断的基本概念当某个事件发生时，中断源向CPU发送中断请求信号。中断请求CPU检测到中断请求后，会暂时停止当前正在执行的程序，保存现场，转而去执行中断处理程序。中断响应中断处理程序会对中断事件进行处理，例如读取数据、执行计算等。中断处理中断处理完成后，CPU会恢复被中断的程序，继续执行。中断返回中断的处理过程中断的优先级与向量表优先级每个中断源都有自己的优先级，当多个中断同时发生时，CPU会根据优先级的高低来决定先处理哪个中断。向量表向量表是存放中断处理程序地址的表格，CPU通过查找向量表来找到对应的中断处理程序地址，从而执行相应的中断处理程序。05微机的输入输出技术功能接口的主要功能包括数据传输、地址译码、设备选择、数据缓冲、设备控制等。组成输入输出接口通常由寄存器、译码器、缓冲器等组成。接口定义输入输出接口是微机系统中的重要组成部分，它负责连接微处理器和外部设备，实现数据传输和控制信号的传递。输入输出接口的基本概念程序控制方式在这种方式下，CPU通过执行输入输出指令来控制数据的传输。这种方式的特点是简单可靠，但效率较低。中断方式在这种方式下，当外部设备需要与CPU交换数据时，它会向CPU发送中断请求，CPU在响应中断后进行数据传输。这种方式的特点是效率较高，但需要设计合理的中断处理程序。DMA方式在这种方式下，数据传输由DMA控制器控制，CPU只需发送起始地址和传输长度即可。这种方式的特点是传输速度快，但需要设计复杂的DMA控制器。输入输出数据的传输方式在这种方式下，输入输出设备和内存单元分别进行编址，访问输入输出设备需要使用专门的输入输出指令。这种方式的特点是简单直观，但需要占用一定的内存地址空间。独立编址方式在这种方式下，输入输出设备和内存单元使用同一套地址码进行编址，访问输入输出设备可以使用与访问内存单元相同的指令。这种方式的特点是方便灵活，但需要设计复杂的指令系统。统一编址方式输入输出设备的编址方式06微机的存储管理存储管理的基本概念用于存储程序和数据的硬件设备，分为内存储器和外存储器。存储器中的最小存储单位，用于存储二进制数据。标识存储单元的二进制数，用于访问存储单元中的数据。由多个连续的存储单元组成的区域，用于存储程序或数据。存储器存储单元地址码存储空间固定分配将内存划分为固定大小的区域，每个区域只能用于一种特定功能。动态分配根据程序运行时的需要，动态地分配和释放内存空间。分段分配将内存划分为多个段（每个段大小固定），每个段用于一种特定功能。实模式下内存的分配方式段式管理将内存划分为多个段，每个段大小可变。每