微機(jī)原理課件-第4章

微機(jī)原理課件-第4章引言計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)指令系統(tǒng)匯編語言基礎(chǔ)存儲(chǔ)器系統(tǒng)引言01掌握計(jì)算機(jī)硬件和軟件的基本原理微機(jī)原理課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，通過學(xué)習(xí)微機(jī)原理，學(xué)生可以深入了解計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力微機(jī)原理課程強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生可以親自動(dòng)手進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力。提高職業(yè)競爭力掌握微機(jī)原理知識(shí)和技能對(duì)于提高學(xué)生的職業(yè)競爭力具有重要意義，因?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的需求越來越大，具備扎實(shí)的微機(jī)原理基礎(chǔ)將有助于學(xué)生在就業(yè)市場上脫穎而出。微機(jī)原理的重要性第4章的學(xué)習(xí)目標(biāo)理解微處理器的工作原理學(xué)生應(yīng)該能夠掌握微處理器的基本組成和工作原理，了解指令執(zhí)行過程以及微處理器與內(nèi)存、輸入輸出設(shè)備之間的交互方式。學(xué)習(xí)中斷處理機(jī)制學(xué)生應(yīng)該了解中斷的基本概念和作用，掌握中斷處理程序的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，理解中斷對(duì)于實(shí)時(shí)處理和多任務(wù)處理的重要性。熟悉匯編語言學(xué)生應(yīng)該熟悉匯編語言的語法和編程技巧，能夠編寫簡單的匯編程序，理解匯編語言與機(jī)器語言之間的關(guān)系。掌握輸入輸出原理學(xué)生應(yīng)該了解輸入輸出設(shè)備的種類和工作原理，掌握輸入輸出程序的編寫方法，理解輸入輸出對(duì)于人機(jī)交互和系統(tǒng)通信的重要性。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)02計(jì)算機(jī)的基本組成負(fù)責(zé)執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。負(fù)責(zé)控制計(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作。用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序。用于輸入和輸出數(shù)據(jù)。運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入/輸出設(shè)備123計(jì)算機(jī)按照指令順序執(zhí)行，每條指令包括操作碼和操作數(shù)。指令執(zhí)行數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，通過地址碼定位。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)采用中斷方式進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)多道程序運(yùn)行?？刂品绞接?jì)算機(jī)的工作原理巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)等。按規(guī)模分按用途分按處理方式分通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)等。模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字計(jì)算機(jī)等。030201計(jì)算機(jī)的分類指令系統(tǒng)03操作碼表示指令的基本操作，如加、減、乘、除等。地址碼表示操作數(shù)所在內(nèi)存單元的地址或寄存器的名稱。修飾符表示操作數(shù)的尋址方式或數(shù)據(jù)長度等信息。操作數(shù)表示指令要執(zhí)行的操作數(shù)。指令的格式用于進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，如加、減、乘、除等。算術(shù)指令用于進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如與、或、非等。邏輯指令用于控制程序的流程，如跳轉(zhuǎn)、調(diào)用、返回等?？刂浦噶钣糜谠趦?nèi)存和寄存器之間傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸指令指令的分類

指令集架構(gòu)精簡指令集（RISC）指令數(shù)量較少，但每個(gè)指令的功能比較簡單，執(zhí)行速度快。復(fù)雜指令集（CISC）指令數(shù)量較多，每個(gè)指令的功能比較復(fù)雜，執(zhí)行速度較慢?；旌现噶罴∕ISC）結(jié)合了RISC和CISC的特點(diǎn)，既有較少的指令數(shù)量，又有較快的執(zhí)行速度。匯編語言基礎(chǔ)04指令的格式包括操作碼和操作數(shù)，操作碼指定指令的操作類型，操作數(shù)指定指令操作的對(duì)象。匯編語言指令格式偽指令不是真正的機(jī)器指令，而是用于輔助匯編程序工作的指令，如定義符號(hào)、分配內(nèi)存等。偽指令宏指令是一種簡化匯編程序開發(fā)的指令，通過宏定義可以創(chuàng)建可重復(fù)使用的程序段。宏指令匯編語言的語法規(guī)則用于在寄存器、內(nèi)存和輸入/輸出設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，如MOV指令。數(shù)據(jù)傳輸類指令算術(shù)運(yùn)算類指令邏輯運(yùn)算類指令控制轉(zhuǎn)移類指令用于執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，如加法、減法、乘法和除法等，如ADD、SUB、MUL和DIV等指令。用于執(zhí)行邏輯運(yùn)算，如與、或、非等，如AND、OR、NOT等指令。用于改變程序的執(zhí)行流程，如條件轉(zhuǎn)移、無條件轉(zhuǎn)移等，如JMP、JE、JNZ等指令。匯編語言的指令系統(tǒng)包括段定義、過程調(diào)用、子程序和循環(huán)結(jié)構(gòu)等。匯編語言源程序的基本結(jié)構(gòu)輸入和輸出可以通過輸入/輸出指令實(shí)現(xiàn)，如IN和OUT指令。匯編語言程序的輸入和輸出內(nèi)存布局包括代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段等，不同的段用于存儲(chǔ)不同類型的代碼和數(shù)據(jù)。匯編語言程序的內(nèi)存布局匯編語言的程序結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器系統(tǒng)05隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）：允許數(shù)據(jù)在任何位置隨機(jī)讀取和寫入。01存儲(chǔ)器的分類只讀存儲(chǔ)器（ROM）：只能讀取數(shù)據(jù)，不能寫入數(shù)據(jù)。02串行存取存儲(chǔ)器（SAM）：按順序讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。03相變存儲(chǔ)器（PRAM）：利用相變材料在加熱后改變狀態(tài)的性質(zhì)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。04鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FRAM）：利用鐵電材料的特殊性質(zhì)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。05輔助存儲(chǔ)器如硬盤、光盤等，用于大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，通常使用機(jī)械技術(shù)實(shí)現(xiàn)。主存儲(chǔ)器主要負(fù)責(zé)長期存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序，通常使用半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)現(xiàn)。二級(jí)緩存位于CPU和主存之間，用于進(jìn)一步加速數(shù)據(jù)訪問。寄存器位于CPU內(nèi)部，用于暫存操作數(shù)和中間結(jié)果。一級(jí)緩存位于CPU和主存之間，用于加速數(shù)據(jù)訪問。存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主存儲(chǔ)器使用半導(dǎo)體技術(shù)將數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)在內(nèi)存單元中。數(shù)據(jù)讀取CPU通過地址總線