微机原理课件-第3章s

微机原理课件-第3章contents目录引言微机系统的基本构成存储器原理CPU的工作原理输入输出原理总线原理CHAPTER01引言

微机原理的重要性掌握计算机底层原理微机原理课程帮助学生深入了解计算机底层的工作原理，包括硬件和软件的交互方式，有助于更好地理解和使用计算机。培养系统思维能力学习微机原理有助于培养学生的系统思维能力，理解整体和部分的关系，提高分析和解决问题的能力。为专业课程奠定基础微机原理是许多计算机相关专业的重要基础课程，为学生后续学习操作系统、编译原理、计算机网络等课程奠定基础。微机原理在嵌入式系统领域应用广泛，涉及智能家居、工业控制、医疗器械等领域。嵌入式系统计算机体系结构软件开发通过对微机原理的学习，可以更好地理解计算机体系结构，优化程序设计和系统性能。深入理解微机原理有助于软件工程师编写更高效、稳定的程序，提升软件产品的质量和用户体验。030201微机原理的应用领域CHAPTER02微机系统的基本构成硬件系统执行算术和逻辑运算的部件，是计算机的核心部分之一。控制微机各部件协调工作的部件，负责指令的读取和执行。存储程序和数据，分为内存储器和外存储器。用于输入输出数据和程序，如键盘、显示器、打印机等。运算器控制器存储器输入输出设备操作系统、编译程序等，用于管理和控制计算机的硬件资源。系统软件各种应用程序，用于完成特定的任务或实现特定的功能。应用软件维护和管理计算机的工具，如驱动程序、病毒查杀软件等。工具软件软件系统指令的格式包括操作码和地址码，操作码指定指令的操作类型，地址码指定操作数或操作数的地址。指令类型包括算术运算指令、逻辑运算指令、控制转移指令、输入输出指令等。指令的执行过程包括取指令、解码、执行和写回四个阶段，其中取指令阶段是从内存储器中读取指令并存放到寄存器中，解码阶段是将指令的操作码解码成相应的控制信号，执行阶段是实现指令所指定的操作，写回阶段是将运算结果写回到内存储器或寄存器中。指令格式指令类型指令执行过程指令系统CHAPTER03存储器原理按存储介质分按存取方式分按存取特性分按容量分存储器的分类01020304半导体存储器、磁表面存储器、光盘存储器等。随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、快闪存储器等。静态存储器（SRAM）、动态存储器（DRAM）等。小容量、中容量、大容量及超大容量存储器等。是存储器中最小的信息存取单元，由一个或多个晶体管组成。存储元用于将输入的地址码转换成对应的行选择信号和列选择信号。地址译码器用于暂存需要写入存储器的数据或需要从存储器中读出的数据。数据寄存器用于产生控制信号，控制存储器的读、写操作。控制电路存储器的结构当某一行被选中时，对应行的数据被传送到数据线路上，然后通过写入电路将数据写入到被选中的存储元中。写操作当某一行被选中时，该行的数据被传送到数据线路上，然后通过读出电路将数据读出并送到输出端。读操作存储器的读写原理CHAPTER04CPU的工作原理控制计算机的各个部件协调工作，实现指令的取、译、执行。控制器进行算术和逻辑运算，处理数据。运算器存储运算中间结果和指令。寄存器CPU的结构从内存中读取指令，存入指令寄存器。取指令对指令进行译码，确定指令的操作码和操作数。指令译码根据操作码和操作数，执行相应的操作。执行指令完成指令的执行，返回程序计数器，准备执行下一条指令。指令结束CPU的工作过程CPU工作的时钟频率，单位是Hz。主频字长缓存指令集CPU一次能处理的二进制位数，单位是位（bit）。CPU内部存储数据的部件，分为一级缓存、二级缓存等。CPU支持的指令集合，包括算术指令、逻辑指令、控制指令等。CPU的性能指标CHAPTER05输入输出原理键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等，用于向计算机输入数据和命令。显示器、打印机、音响等，用于将计算机处理的结果以用户能理解的形式输出。输入输出设备输出设备输入设备0102输入输出接口常见的输入输出接口有串行接口、并行接口、USB接口等。输入输出接口是连接微机内部与外部设备之间的桥梁，负责数据的传输和控制信号的传递。ABCD程序查询方式通过程序查询外部设备状态，按需进行数据传输。DMA方式外部设备通过DMA控制器直接与内存进行数据交换，无需CPU介入。通道方式通道是一种独立于CPU的专用处理器，负责管理I/O操作，减轻CPU负担。中断方式外部设备在需要时向CPU发出中断请求，CPU暂停当前工作转去处理外部事件，处理完毕后继续原来的工作。输入输出控制方式CHAPTER06总线原理按照传输方式单向总线、双向总线按照传输速率低速总线、高速总线按照功能划分数据总线、地址总线、控制总线总线的分类03总线复用结构同一组总线上同时传输多种信息01单总线结构所有信息都通过一条总线传02多总线结构数据总线、地址总线、控制总线独立传