微机原理及接口技术课件一

微机原理及接口技术课件一目录微机原理概述微机的硬件结构微机的指令系统汇编语言程序设计微机的中断系统微机的输入输出技术01微机原理概述010203微机微型计算机的简称，是一种体积小、结构紧凑、性能强大、易于扩展的计算机系统。微机的特点高集成度、低功耗、高性能、低成本等。微机的应用领域工业控制、智能家居、医疗设备、航空航天等。微机的基本概念以8位微处理器为核心，代表机型为AppleI和IBMPC。以16位微处理器为核心，代表机型为IBMPC/AT。以32位微处理器为核心，代表机型为Pentium系列。以64位微处理器为核心，代表机型为AMDOpteron和IntelItanium。第一代微机第二代微机第三代微机第四代微机微机的发展历程是微机的核心部件，负责执行指令和处理数据。中央处理器（CPU）存储器（Memory）输入/输出接口（I/O）总线（Bus）用于存储程序和数据，分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。用于连接外部设备和主机之间的数据传输。是连接各部件的公共通道，负责传输数据和控制信号。微机的基本组成02微机的硬件结构中央处理器010203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。CPU由运算器和控制器组成，运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责控制指令的执行顺序。CPU的性能指标包括时钟频率、指令集、核心数等，这些指标直接影响微机的运算速度和效率。存储器是微机中用于存储数据和程序的部件。存储器分为内部存储器和外部存储器，内部存储器包括高速缓存（Cache）和寄存器，外部存储器包括硬盘、光盘、闪存等。存储器的容量和速度也是重要的性能指标，直接影响微机的存储能力和运行速度。存储器

输入输出接口输入输出接口是微机中用于连接外部设备和软件的部件。常见的输入输出接口包括串口、并口、USB、HDMI等，这些接口可以连接键盘、鼠标、显示器、打印机等设备。输入输出接口的性能指标包括数据传输速率、接口类型、兼容性等，这些指标直接影响微机的外部设备和软件的使用效果。总线的带宽和速度也是重要的性能指标，直接影响微机的数据传输能力和效率。总线是微机中用于连接各个部件的通道。总线分为地址总线、数据总线和控制总线，地址总线用于传输地址信息，数据总线用于传输数据信息，控制总线用于传输控制信号。总线03微机的指令系统一条指令是一个具体的操作命令，它告诉计算机做什么。指令指令系统指令系统的发展一个计算机所拥有的全部指令的集合，它定义了计算机的全部操作。随着计算机技术的发展，指令系统的功能越来越强大，操作越来越复杂。030201指令系统的基本概念指令的格式包括操作码和地址码两部分，操作码表示指令的操作类型，地址码表示操作数所在内存单元的地址。指令的格式寻址方式是指确定操作数所在内存单元地址的方式，包括隐含寻址、立即寻址、直接寻址、间接寻址、变址寻址和相对寻址等。寻址方式指令的格式和寻址方式指令集指令集是计算机硬件所能执行的全部指令的集合，包括算术运算、逻辑运算、数据传送、控制转移等指令。RISC和CISC指令集根据指令集的特点，可以将指令集分为RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）两种类型。RISC指令集强调指令系统的简单和优化，而CISC则强调指令系统的完整性和易用性。指令集04汇编语言程序设计汇编语言是一种面向机器的程序设计语言，用助记符表示指令代码，便于程序员理解和记忆。汇编语言定义由于计算机硬件结构复杂，为了更方便地控制硬件，汇编语言应运而生。汇编语言的产生汇编语言具有高度的可移植性、可读性和可维护性，同时能够直接访问计算机硬件，执行效率高。汇编语言的特点汇编语言的基本概念每条汇编指令都有特定的格式，包括操作码和操作数。操作码指明指令的功能，操作数指明操作的对象。指令格式操作数可以是立即数、寄存器、内存单元等，寻址方式包括隐含寻址、直接寻址、间接寻址等。寻址方式汇编语言中的数据类型包括字节型、字型、双字型等，不同数据类型对应不同的存储空间大小。数据类型汇编语言的语法规则程序主体程序主体是程序的执行部分，包括指令序列和数据单元。程序入口程序入口是程序的起始点，通常使用标签来表示。程序出口程序出口是程序的结束点，通常使用标签来表示。汇编语言的程序结构05微机的中断系统中断是微处理器在执行程序过程中，遇到突发异常事件或外部请求时，暂时停止当前工作，转去处理突发事件或响应外部请求，处理完毕后再返回到原程序继续执行的过程。中断是实现多任务并发、实时控制、异常处理等的重要手段。中断可以由硬件产生，也可以由软件产生。中断的基本概念中断的处理过程中断请求中断判优保存现场转入处理恢复现场当某个事件发生时，产生中断请求信号。根据中断优先级和判优逻辑，选择优先级最高的中断进行处理。将当前程序的执行环境（如程序计数器、寄存器等）保存到内存中。转去执行相应的中断处理程序。将保存的现场信息恢复，返回到原程序继续执行。用于确定不同中断事件的优先级，优先级高的中断可以打断优先级低的中断。用于保存中断处理程序的地址，当发生中断时，通过查找向量表，可以快速找到对应的中断处理程序地址，实现中断的快速处理。中断的优先级和向量表向量表优先级06微机的输入输出技术输入输出接口是微机系统中的重要组成部分，负责连接微机与外部设备，实现数据传输和控制信号的传递。输入输出接口输入输出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、状态控制等。输入输出接口的功能输入输出接口一般由数据总线、地址总线、控制总线等组成，根据需要还可以包括中断控制器、DMA控制器等。输入输出接口的组成输入输出接口的基本概念统一编址方式在这种方式下，输入输出设备被视为内存的一部分，通过读写内存指令进行访问。编址方式的比较独立编址方式的优点是简单易实现，但需要占用大量的地址空间；统一编址方式的优点是节省地址空间，但实现较为复杂。独立编址方式在这种方式下，输入输出端口被分配独立的地址空间，通过专门的输入输出指令进行访问。输入输出接口的编址方式123在这种方式下，CPU通过执行程序中的输入输出指令，逐个字节地读取或写入数据。程