微機(jī)原理課件

微機(jī)原理課件目錄contents微機(jī)系統(tǒng)概述微處理器與內(nèi)存輸入輸出與中斷匯編語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì)總線(xiàn)技術(shù)與接口電路微機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)微機(jī)系統(tǒng)概述CATALOGUE01計(jì)算機(jī)的基本組成包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備。運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)的核心部件，負(fù)責(zé)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算；控制器是計(jì)算機(jī)的指揮中心，負(fù)責(zé)統(tǒng)一指揮計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件；存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的信息存儲(chǔ)部件，用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)；輸入輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)與外部進(jìn)行信息交換的部件。微機(jī)系統(tǒng)的基本組成微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)包括主機(jī)箱、電源、主板、CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等。主機(jī)箱是微機(jī)系統(tǒng)的外殼，用于保護(hù)和支撐內(nèi)部硬件；電源是微機(jī)系統(tǒng)的能源供應(yīng)部件；主板是微機(jī)系統(tǒng)的核心部件，上面集成了許多重要的電子元件；CPU是微機(jī)的中央處理器，是計(jì)算機(jī)的核心部件；內(nèi)存是微機(jī)的臨時(shí)存儲(chǔ)部件，用于存儲(chǔ)當(dāng)前正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)；硬盤(pán)是微機(jī)的永久存儲(chǔ)部件，用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)；顯示器是微機(jī)的輸出設(shè)備，用于顯示輸出的信息；鍵盤(pán)和鼠標(biāo)是微機(jī)的輸入設(shè)備，用于輸入用戶(hù)指令。微機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)微機(jī)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)微機(jī)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)的基本軟件，包括操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等；應(yīng)用軟件是針對(duì)具體應(yīng)用需求開(kāi)發(fā)的軟件，例如辦公軟件、圖像處理軟件等。微處理器與內(nèi)存CATALOGUE02運(yùn)算器控制器寄存器時(shí)序發(fā)生器微處理器的基本結(jié)構(gòu)01020304負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，可進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。負(fù)責(zé)指令執(zhí)行，控制各部件協(xié)調(diào)工作。存儲(chǔ)常用數(shù)據(jù)，可高速訪(fǎng)問(wèn)。產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)，控制微處理器工作。可隨時(shí)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)丟失。隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器（RAM）數(shù)據(jù)一次寫(xiě)入，不可隨意更改，斷電后數(shù)據(jù)不丟失。只讀存儲(chǔ)器（ROM）可快速擦寫(xiě)數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)部分丟失?？觳翆?xiě)存儲(chǔ)器（Flash）利用激光束擦除數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)不丟失。光擦寫(xiě)存儲(chǔ)器（Optical）內(nèi)存的分類(lèi)與工作原理內(nèi)存的管理與使用為訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)分配地址。根據(jù)地址訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。合理分配內(nèi)存空間，避免內(nèi)存浪費(fèi)。防止非法訪(fǎng)問(wèn)和操作，保護(hù)數(shù)據(jù)安全。內(nèi)存地址內(nèi)存尋址內(nèi)存分配內(nèi)存保護(hù)輸入輸出與中斷CATALOGUE03輸入輸出接口01輸入輸出接口是微機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的橋梁。根據(jù)外部設(shè)備的不同，輸入輸出接口可以分為串行接口、并行接口、USB接口等。輸入輸出方式02根據(jù)信息交換方式的不同，輸入輸出方式可以分為同步方式和異步方式。同步方式是指外部設(shè)備與微機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)保持一致，而異步方式則不依賴(lài)于系統(tǒng)時(shí)鐘。中斷請(qǐng)求與響應(yīng)03當(dāng)外部設(shè)備需要與微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行信息交換時(shí)，會(huì)向系統(tǒng)發(fā)出中斷請(qǐng)求。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)優(yōu)先級(jí)和中斷向量表來(lái)響應(yīng)中斷請(qǐng)求。輸入輸出的基本原理中斷的基本概念中斷是指當(dāng)外部事件發(fā)生時(shí)，打斷正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。中斷處理程序通常包括保存現(xiàn)場(chǎng)、處理中斷事件、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)等步驟。中斷源中斷源是指能夠觸發(fā)中斷的外部事件。常見(jiàn)的中斷源包括鍵盤(pán)輸入、定時(shí)器溢出、串口接收到數(shù)據(jù)等。中斷優(yōu)先級(jí)當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)優(yōu)先級(jí)來(lái)選擇響應(yīng)哪個(gè)中斷。中斷優(yōu)先級(jí)高的中斷源會(huì)打斷正在執(zhí)行的中斷處理程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行優(yōu)先級(jí)更高的中斷處理程序。中斷的基本概念與工作原理VS中斷處理程序通常由兩部分組成，分別是保存現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。保存現(xiàn)場(chǎng)是指將當(dāng)前程序的執(zhí)行環(huán)境（如CPU寄存器、堆棧指針等）保存到特定的內(nèi)存區(qū)域，以便日后能夠恢復(fù)程序的執(zhí)行?；謴?fù)現(xiàn)場(chǎng)則是將保存的現(xiàn)場(chǎng)信息恢復(fù)到CPU寄存器和堆棧指針中，以便程序能夠繼續(xù)執(zhí)行。中斷屏蔽與嵌套在多任務(wù)操作系統(tǒng)中，通常會(huì)支持多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)生。為了控制哪些中斷能夠打斷當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)，操作系統(tǒng)會(huì)使用中斷屏蔽和嵌套功能。中斷屏蔽是指禁止某些中斷源發(fā)生；而嵌套則是指當(dāng)一個(gè)中斷處理程序正在執(zhí)行時(shí)，禁止其他中斷源打斷該程序的執(zhí)行。中斷處理程序的結(jié)構(gòu)中斷的處理與控制匯編語(yǔ)言與程序設(shè)計(jì)CATALOGUE04匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言是一種面向機(jī)器的語(yǔ)言，它用簡(jiǎn)短的符號(hào)指令來(lái)代替機(jī)器語(yǔ)言的操作碼和操作數(shù)。每一條匯編指令對(duì)應(yīng)著機(jī)器語(yǔ)言的一條機(jī)器指令。匯編語(yǔ)言的組成匯編語(yǔ)言由三部分組成，分別是指令、偽指令和宏指令。其中，指令是能夠被計(jì)算機(jī)執(zhí)行的命令，偽指令和宏指令是用來(lái)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和程序控制的。匯編語(yǔ)言的語(yǔ)法匯編語(yǔ)言的語(yǔ)法包括指令格式、操作數(shù)、尋址方式、指令語(yǔ)句等。其中，指令格式是用來(lái)規(guī)定指令的操作碼和操作數(shù)的格式；操作數(shù)是用來(lái)指定指令操作的對(duì)象；尋址方式是指令中尋找操作數(shù)的地址的方式；指令語(yǔ)句是指令的書(shū)寫(xiě)格式。匯編語(yǔ)言的基本概念與語(yǔ)法匯編程序設(shè)計(jì)的步驟匯編程序設(shè)計(jì)的步驟包括分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)程序、編寫(xiě)代碼、調(diào)試程序等。其中，分析問(wèn)題是程序設(shè)計(jì)的前提，設(shè)計(jì)程序是程序設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)，編寫(xiě)代碼是程序設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)，調(diào)試程序是保證程序正確性的重要步驟。匯編程序設(shè)計(jì)的方法匯編程序設(shè)計(jì)的方法包括結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、模塊化程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)等。其中，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是以過(guò)程為中心，將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單的子問(wèn)題，逐步求解；模塊化程序設(shè)計(jì)是將一個(gè)復(fù)雜的程序分解為若干個(gè)獨(dú)立的模塊，每個(gè)模塊都具有特定的功能；面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是以對(duì)象為中心，將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解為若干個(gè)對(duì)象，通過(guò)對(duì)象之間的交互來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的功能。匯編程序的設(shè)計(jì)方法該程序是一個(gè)簡(jiǎn)單的加法程序，它使用了x86匯編語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)數(shù)的相加并輸出結(jié)果的功能。該程序的指令格式為movax,num1；addax,num2；movresult,ax；其中，mov是移動(dòng)指令，add是加法指令，ax是寄存器，num1和num2是要相加的兩個(gè)數(shù)，result是結(jié)果寄存器。匯編程序?qū)嵗?該程序是一個(gè)分支程序，它使用了x86匯編語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)用戶(hù)輸入的數(shù)字來(lái)輸出對(duì)應(yīng)的英文單詞的功能。該程序的指令格式為cmpal,1；jeone；cmpal,2；jetwo；cmpal,3；jethree；...；one:db'one',0；two:db'two',0；three:db'three',0；其中，cmp是比較指令，je是跳轉(zhuǎn)指令，al是寄存器，one、two、three等是標(biāo)簽，db是定義字節(jié)指令，0是字符串結(jié)束標(biāo)志。匯編程序?qū)嵗?匯編程序的設(shè)計(jì)實(shí)例總線(xiàn)技術(shù)與接口電路CATALOGUE05總線(xiàn)的基本概念總線(xiàn)是微機(jī)系統(tǒng)中重要的組成部分，是連接各個(gè)部件的公共通信線(xiàn)路。它由數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)組成，可以實(shí)現(xiàn)各部件之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換?？偩€(xiàn)的分類(lèi)總線(xiàn)可以根據(jù)傳輸速率、傳輸方向、連接方式等不同方式進(jìn)行分類(lèi)，如單向總線(xiàn)、雙向總線(xiàn)、串行總線(xiàn)、并行總線(xiàn)等?？偩€(xiàn)的基本概念與分類(lèi)接口電路是微機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分，它負(fù)責(zé)將各種外設(shè)與微處理器連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和控制。常見(jiàn)的接口電路包括串行接口、并行接口、中斷控制器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等。常見(jiàn)接口電路的工作原理接口電路的應(yīng)用非常廣泛，如串行通信、并行通信、中斷控制、定時(shí)控制等。它們可以用于實(shí)現(xiàn)微機(jī)與外部設(shè)備的通信和控制，也可以用于擴(kuò)展微機(jī)的功能和性能。接口電路的應(yīng)用常見(jiàn)接口電路的工作原理與應(yīng)用接口電路的編程需要考慮不同的數(shù)據(jù)格式、傳輸速率、控制方式等因素，需要使用匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程。接口電路的編程接口電路的實(shí)現(xiàn)需要選擇合適的芯片和電路板，需要考慮信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性，需要調(diào)試和測(cè)試等步驟。接口電路的實(shí)現(xiàn)接口電路的編程與實(shí)現(xiàn)微機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)CATALOGUE06介紹微機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，如過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集等。工業(yè)控制介紹微機(jī)在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用，如智能門(mén)鎖、智能照明等。智能家居介紹微機(jī)在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用，如醫(yī)療影像、監(jiān)護(hù)系統(tǒng)等。醫(yī)療設(shè)備介紹微機(jī)在金融電子領(lǐng)域的應(yīng)用，如ATM機(jī)、電子支付等。金融電子微機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域與實(shí)例介紹微機(jī)的運(yùn)算速度和精度不斷提高，以滿(mǎn)足更復(fù)雜計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的需求。高速高精度微機(jī)將更多地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中，如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能傳感器等。嵌入式系統(tǒng)微機(jī)將與人工智能技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更智能化的應(yīng)用。人工智能微機(jī)的發(fā)展將更加注重節(jié)能和環(huán)保，采用更低功耗的技術(shù)和材料。綠色環(huán)保微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)與未來(lái)展望實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)CATALOGUE07123微機(jī)系統(tǒng)與組成實(shí)驗(yàn)一了解微機(jī)系統(tǒng)的基本組成、CPU結(jié)構(gòu)與工作原理、內(nèi)存儲(chǔ)器與I/O接口。實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察微機(jī)系統(tǒng)硬件組成，分析CPU和內(nèi)存條實(shí)物。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與安排01實(shí)驗(yàn)安排：2學(xué)時(shí)。02實(shí)驗(yàn)二：匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜R編語(yǔ)言的基本語(yǔ)法和編程過(guò)程，掌握匯編程序的調(diào)試方法。03實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：編寫(xiě)簡(jiǎn)單的匯編程序，進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)安排：4學(xué)時(shí)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與安排項(xiàng)目一：微機(jī)接口應(yīng)用要求：利用微機(jī)接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸和處理等功能，提交完整的系統(tǒng)