微機(jī)原理課件-第3章VIP

THEFIRSTLESSONOFTHESCHOOLYEAR微機(jī)原理課件-第3章目CONTENTS引言微機(jī)系統(tǒng)概述微處理器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器原理輸入輸出原理微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)錄01引言微機(jī)原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，旨在介紹計(jì)算機(jī)的基本原理和組成結(jié)構(gòu)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，微機(jī)原理課程在培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才方面具有重要意義。本課程將通過(guò)課件的形式，系統(tǒng)地介紹微機(jī)原理的基本概念、原理和方法，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。課程背景章節(jié)目標(biāo)掌握微機(jī)的基本組成和工作原理。了解微機(jī)中的存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)、輸入輸出系統(tǒng)以及中斷技術(shù)。理解指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言的概念和特點(diǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)加深對(duì)微機(jī)原理的理解和應(yīng)用。01微機(jī)系統(tǒng)概述總結(jié)詞微機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有高效的信息處理能力。詳細(xì)描述微機(jī)系統(tǒng)是指采用微處理器作為核心組件的計(jì)算機(jī)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(chǔ)器、輸入輸出接口電路等，而軟件則包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序等。微機(jī)系統(tǒng)的定義與組成微機(jī)系統(tǒng)通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)信息處理，這些指令由微處理器按照程序計(jì)數(shù)器的指示順序讀取并執(zhí)行。總結(jié)詞微機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理是按照程序計(jì)數(shù)器的指示順序讀取并執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令。當(dāng)一條指令被讀取后，微處理器會(huì)解析該指令，并根據(jù)指令的內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的操作，如數(shù)據(jù)傳輸、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等。詳細(xì)描述微機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理總結(jié)詞根據(jù)微處理器的主要類型和應(yīng)用領(lǐng)域，微機(jī)系統(tǒng)可分為單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)和通用計(jì)算機(jī)等。詳細(xì)描述微機(jī)系統(tǒng)的分類方式有多種，其中一種常見(jiàn)的分類方式是根據(jù)微處理器的主要類型和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分類。常見(jiàn)的微機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)和通用計(jì)算機(jī)等。單片機(jī)是一種將計(jì)算機(jī)的各個(gè)部分集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，常用于控制和監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域；嵌入式系統(tǒng)則是將計(jì)算機(jī)硬件和軟件集成在設(shè)備中，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化控制；通用計(jì)算機(jī)則是一種通用的信息處理系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域。微機(jī)系統(tǒng)的分類01微處理器結(jié)構(gòu)運(yùn)算器負(fù)責(zé)執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，是微處理器中最重要的組成部分之一?？刂破髫?fù)責(zé)控制微處理器的各個(gè)部件協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)指令的執(zhí)行。寄存器用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令，是微處理器內(nèi)部的重要存儲(chǔ)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(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)微處理器與外部設(shè)備的通信。輸入輸出接口用于連接微處理器與其他總線設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。總線接口用于連接微處理器與存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。存儲(chǔ)器接口用于處理外部事件或異常，使微處理器能夠及時(shí)響應(yīng)。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(shù)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(shí)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(shí)間順序和周期數(shù)。微處理器的指令系統(tǒng)01存儲(chǔ)器原理根據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)器可分為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器等；根據(jù)信息的可修改性，存儲(chǔ)器可分為只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)由存儲(chǔ)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(chǔ)器的分類與結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分類指存儲(chǔ)器能存儲(chǔ)的二進(jìn)制信息量，一般以字節(jié)為單位，如64KB、256MB等。容量指存儲(chǔ)器完成一次存取操作所需的時(shí)間，即存取時(shí)間或訪問(wèn)時(shí)間，通常以納秒或微秒為單位。速度指存儲(chǔ)器的穩(wěn)定性和壽命，一般用平均無(wú)故障時(shí)間MTBF來(lái)衡量?？煽啃灾复鎯?chǔ)器的耗電量，低功耗設(shè)計(jì)是現(xiàn)代存儲(chǔ)器的一個(gè)重要指標(biāo)。功耗存儲(chǔ)器的主要技術(shù)指標(biāo)順序訪問(wèn)按照地址順序逐個(gè)訪問(wèn)存儲(chǔ)單元，主要用于外存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)塊讀取。隨機(jī)訪問(wèn)任意訪問(wèn)任意地址的存儲(chǔ)單元，并可按需讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，主要用于內(nèi)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)讀寫。存儲(chǔ)器的訪問(wèn)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(chǔ)從外部設(shè)備傳入的數(shù)據(jù)或主機(jī)發(fā)送給外部設(shè)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(shè)備選擇、數(shù)據(jù)緩沖、狀態(tài)檢測(cè)等。輸入輸出接口是微機(jī)系統(tǒng)中用于連接外部設(shè)備和主機(jī)的重要橋梁，實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外部設(shè)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(guò)內(nèi)存單元來(lái)間接訪問(wèn)輸入輸出接口，需要使用間接尋址指令。01獨(dú)立編址方式輸入輸出接口的地址空間獨(dú)立于主機(jī)的內(nèi)存地址空間，訪問(wèn)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(jī)的內(nèi)存地址空間統(tǒng)一編址，訪問(wèn)輸入輸出接口可以使用普通的內(nèi)存訪問(wèn)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^(guò)專門的DMA控制器實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，不需要主機(jī)的干預(yù)，數(shù)據(jù)傳輸效率較高。DMA（DirectMemoryAccess）控…通過(guò)程序控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程，通常使用輸入輸出指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。程序控制方式當(dāng)外部設(shè)備需要與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通過(guò)中斷請(qǐng)求打斷主機(jī)的正常執(zhí)行流程，再由中斷處理程序負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)傳輸。中斷控制方式01微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)優(yōu)勢(shì)多核微處理器技術(shù)可以顯著提高程序的執(zhí)行效率和響應(yīng)速度，同時(shí)還可以降低能耗，延長(zhǎng)設(shè)備的電池壽命。概述多核微處理器技術(shù)是當(dāng)前微機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，它通過(guò)在一個(gè)芯片上集成多個(gè)處理器核心，提高了處理器的并行處理能力和整體性能。應(yīng)用場(chǎng)景多核微處理器技術(shù)廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、桌面計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域，特別是在需要高性能計(jì)算和多任務(wù)處理的場(chǎng)景中表現(xiàn)優(yōu)異。多核微處理器技術(shù)并行處理技術(shù)是一種利用多個(gè)處理器同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)以提