微機原理課件-第3章

THEFIRSTLESSONOFTHESCHOOLYEAR微機原理課件-第3章目CONTENTS引言微機系統(tǒng)概述微處理器結構存儲器原理輸入輸出原理微機系統(tǒng)的發(fā)展趨勢錄01引言微機原理是計算機科學與技術專業(yè)的一門核心課程，旨在介紹計算機的基本原理和組成結構。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，微機原理課程在培養(yǎng)計算機專業(yè)人才方面具有重要意義。本課程將通過課件的形式，系統(tǒng)地介紹微機原理的基本概念、原理和方法，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下基礎。課程背景章節(jié)目標掌握微機的基本組成和工作原理。了解微機中的存儲器層次結構、輸入輸出系統(tǒng)以及中斷技術。理解指令系統(tǒng)、匯編語言和機器語言的概念和特點。通過實驗和實踐環(huán)節(jié)加深對微機原理的理解和應用。01微機系統(tǒng)概述總結詞微機系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的計算機系統(tǒng)，具有高效的信息處理能力。詳細描述微機系統(tǒng)是指采用微處理器作為核心組件的計算機系統(tǒng)。它由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件包括微處理器、存儲器、輸入輸出接口電路等，而軟件則包括操作系統(tǒng)、應用程序等。微機系統(tǒng)的定義與組成微機系統(tǒng)通過執(zhí)行存儲在存儲器中的指令來實現(xiàn)信息處理，這些指令由微處理器按照程序計數(shù)器的指示順序讀取并執(zhí)行?？偨Y詞微機系統(tǒng)的基本工作原理是按照程序計數(shù)器的指示順序讀取并執(zhí)行存儲在存儲器中的指令。當一條指令被讀取后，微處理器會解析該指令，并根據(jù)指令的內(nèi)容執(zhí)行相應的操作，如數(shù)據(jù)傳輸、算術運算、邏輯運算等。詳細描述微機系統(tǒng)的基本工作原理總結詞根據(jù)微處理器的主要類型和應用領域，微機系統(tǒng)可分為單片機、嵌入式系統(tǒng)和通用計算機等。詳細描述微機系統(tǒng)的分類方式有多種，其中一種常見的分類方式是根據(jù)微處理器的主要類型和應用領域進行分類。常見的微機系統(tǒng)包括單片機、嵌入式系統(tǒng)和通用計算機等。單片機是一種將計算機的各個部分集成在一個芯片上的微型計算機，常用于控制和監(jiān)測等領域；嵌入式系統(tǒng)則是將計算機硬件和軟件集成在設備中，用于實現(xiàn)設備的智能化控制；通用計算機則是一種通用的信息處理系統(tǒng)，廣泛應用于科學計算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡通信等領域。微機系統(tǒng)的分類01微處理器結構運算器負責執(zhí)行算術和邏輯運算，是微處理器中最重要的組成部分之一?？刂破髫撠熆刂莆⑻幚砥鞯母鱾€部件協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)指令的執(zhí)行。寄存器用于存儲數(shù)據(jù)和指令，是微處理器內(nèi)部的重要存儲單元。指令緩存用于暫存指令，提高指令的讀取速度。微處理器的內(nèi)部結構負責與外部設備進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)微處理器與外部設備的通信。輸入輸出接口用于連接微處理器與其他總線設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?？偩€接口用于連接微處理器與存儲器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和讀取。存儲器接口用于處理外部事件或異常，使微處理器能夠及時響應。中斷接口微處理器的外部特性微處理器支持的一系列指令集合，包括算術指令、邏輯指令、控制指令等。指令集尋址方式指令格式指令執(zhí)行時序確定操作數(shù)所在位置的方式，包括直接尋址、間接尋址、寄存器尋址等。指令的編碼格式，包括操作碼和操作數(shù)。微處理器執(zhí)行指令的時間順序和周期數(shù)。微處理器的指令系統(tǒng)01存儲器原理根據(jù)存儲介質(zhì)，存儲器可分為半導體存儲器、磁表面存儲器和光盤存儲器等；根據(jù)信息的可修改性，存儲器可分為只讀存儲器和隨機存取存儲器。存儲器的基本結構由存儲單元陣列、地址寄存器、數(shù)據(jù)寄存器和讀寫控制電路組成。存儲器的分類與結構結構分類指存儲器能存儲的二進制信息量，一般以字節(jié)為單位，如64KB、256MB等。容量指存儲器完成一次存取操作所需的時間，即存取時間或訪問時間，通常以納秒或微秒為單位。速度指存儲器的穩(wěn)定性和壽命，一般用平均無故障時間MTBF來衡量?？煽啃灾复鎯ζ鞯暮碾娏?，低功耗設計是現(xiàn)代存儲器的一個重要指標。功耗存儲器的主要技術指標順序訪問按照地址順序逐個訪問存儲單元，主要用于外存儲器的數(shù)據(jù)塊讀取。隨機訪問任意訪問任意地址的存儲單元，并可按需讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，主要用于內(nèi)存儲器的數(shù)據(jù)讀寫。存儲器的訪問方式01輸入輸出原理輸入輸出接口通常由一組寄存器組成，用于存儲從外部設備傳入的數(shù)據(jù)或主機發(fā)送給外部設備的命令。輸入輸出接口的作用包括數(shù)據(jù)傳輸、地址譯碼、設備選擇、數(shù)據(jù)緩沖、狀態(tài)檢測等。輸入輸出接口是微機系統(tǒng)中用于連接外部設備和主機的重要橋梁，實現(xiàn)主機和外部設備之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制。輸入輸出接口的概述03間接編址方式通過內(nèi)存單元來間接訪問輸入輸出接口，需要使用間接尋址指令。01獨立編址方式輸入輸出接口的地址空間獨立于主機的內(nèi)存地址空間，訪問輸入輸出接口需要使用專門的輸入輸出指令。02統(tǒng)一編址方式輸入輸出接口的地址空間與主機的內(nèi)存地址空間統(tǒng)一編址，訪問輸入輸出接口可以使用普通的內(nèi)存訪問指令。輸入輸出接口的編址方式輸入輸出數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞酵ㄟ^專門的DMA控制器實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，不需要主機的干預，數(shù)據(jù)傳輸效率較高。DMA（DirectMemoryAccess）控…通過程序控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，通常使用輸入輸出指令來實現(xiàn)。程序控制方式當外部設備需要與主機進行數(shù)據(jù)傳輸時，通過中斷請求打斷主機的正常執(zhí)行流程，再由中斷處理程序負責處理數(shù)據(jù)傳輸。中斷控制方式01微機系統(tǒng)的發(fā)展趨勢優(yōu)勢多核微處理器技術可以顯著提高程序的執(zhí)行效率和響應速度，同時還可以降低能耗，延長設備的電池壽命。概述多核微處理器技術是當前微機系統(tǒng)發(fā)展的一個重要趨勢，它通過在一個芯片上集成多個處理器核心，提高了處理器的并行處理能力和整體性能。應用場景多核微處理器技術廣泛應用于服務器、桌面計算機、移動設備等領域，特別是在需要高性能計算和多任務處理的場景中表現(xiàn)優(yōu)異。多核微處理器技術并行處理技術是一種利用多個處理器同時處理多個任務以提