《微机原理6章》课件

《微机原理6章》ppt课件•微机概述CONTENTS目录•微机系统组成•指令系统与汇编语言•内存储器与I/O组织•中断系统与定时器/计数器•串行通信与并行通信CHAPTER01微机概述微机的定义与特点总结词微机是一种体积小、价格低、功能强、可靠性高的计算机，具有运算速度快、精度高、存储容量大、可靠性高、通用性强等特点详细描述微机通常采用集成电路技术，体积小，结构紧凑，可靠性高，能在恶劣的环境下工作同时，微机价格低廉，功能强大，运算速度快，精度高，可以广泛应用于各种领域微机的发展历程总结词详细描述微机的发展历程可以分为四个阶段小小型化阶段是微机的初期阶段，主要特点型化阶段、微型化阶段、个人化阶段和是体积小、价格低、功能简单微型化阶智能化阶段VS段是微机发展的关键阶段，以IBM PC的推出为标志，微机开始进入个人和家庭个人化阶段是微机的成熟阶段，随着Windows操作系统的推出，微机开始进入千家万户智能化阶段是微机发展的最新阶段，以人工智能技术的应用为标志，微机开始具备更高级的功能微机的应用领域要点一要点二总结词详细描述微机广泛应用于科学计算、数据处理、自动控制、辅助设在科学计算领域，微机可以用于数值计算、统计分析等方计等领域面在数据处理领域，微机可以用于数据库管理、办公自动化等方面在自动控制领域，微机可以用于工业控制、智能家居等方面在辅助设计领域，微机可以用于计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）等方面此外，微机还可以用于多媒体应用、网络通信等方面CHAPTER02微机系统组成微处理器微处理器概述微处理器的指令集微处理器是计算机系统的核心部件，负责执行指指令集是微处理器执行操作的基础，不同的指令令和处理数据集会影响微处理器的性能和功能A BC D微处理器的基本结构微处理器的优化技术微处理器由运算器、控制器、寄存器等组成，各为了提高微处理器的性能，采用了许多优化技术，部分协同工作完成计算机的基本功能如流水线技术、并行处理技术等存储器存储器概述存储器的分类存储器是计算机系统中用于存储数据和程序的部件根据存储介质和访问方式的不同，存储器可以分为多种类型，如RAM、ROM、Flash等存储器的容量与速度存储器的层次结构存储器的容量和速度是衡量其性能的重要指标，随着技术存储器层次结构是指不同类型的存储器按照访问速度和容的发展，存储器的容量和速度都在不断提高量从大到小的顺序排列，形成多层次的存储系统输入输出设备输入输出设备概述输入设备输入输出设备是计算机系统中用于与输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏、外部环境进行信息交互的部件扫描仪等，用于将外部信息输入到计算机中输出设备输入输出设备的接口输出设备包括显示器、打印机、音响输入输出设备的接口是连接设备和计等，用于将计算机中的信息输出到外算机之间的桥梁，不同的接口协议会部环境中影响设备的性能和功能总线与接口01020304总线概述总线的分类总线的标准与协议总线与接口的关系总线是计算机系统中各部根据传输方式和数据宽度总线的标准与协议规定了总线与接口相互依存，总件之间传输信息的公共通不同，总线可以分为多种总线的电气特性、传输协线负责传输数据，接口负道类型，如并行总线、串行议等方面的规范，以确保责连接设备和总线的物理总线等各部件之间的正常通信连接CHAPTER03指令系统与汇编语言指令系统概述指令系统分类根据指令的操作性质和操作数所在位置，可以将指指令系统定义令系统分为复杂指令系统（CISC）和精简指令系统（RISC）指令系统是计算机硬件能够直接识别的指令集合，是计算机的基本软件指令系统发展随着计算机技术的发展，指令系统的功能越来越强大，操作越来越复杂指令格式与寻址方式指令格式指令格式包括操作码和地址码两部分，操作码表示指令的操作性质，地址码表示操作数的地址寻址方式寻址方式是指根据指令中给出的地址码信息，寻找出操作数所在位置的方法常见的寻址方式有立即寻址、寄存器寻址、内存寻址等指令格式与寻址方式的关系不同的指令格式和寻址方式会影响指令的执行效率和代码长度汇编语言程序设计汇编语言定义汇编语言是一种低级语言，它使用助记符来表示机器指令，使得编程更加方便汇编语言的特点汇编语言具有高度的可移植性、可读性和可维护性，同时能够直接控制硬件，实现高效的程序汇编语言程序设计流程汇编语言程序设计包括编写源代码、汇编、链接和调试等步骤，其中汇编是将源代码转换成目标代码的过程，链接是将目标代码转换成可执行程序的过程CHAPTER04内存储器与I/O组织内存储器组织分类内存储器分为只读存储器和随机存取存储器两类只读存储器只能读出数据，不能写入数据；随机存取存储器可以随时读写任意单元容量内存储器的容量通常以字节为单位，常见的容量有128MB、256MB、512MB等性能指标内存储器的性能指标主要包括存取时间、存储周期和可靠性等存取时间是指从启动读或写操作到操作完成的时间；存储周期是指连续两次独立读写操作所需的最短时间；可靠性则是指内存储器的故障率和使用寿命I/O接口组织功能I/O接口是微机中与外部设备进行数据交换的部件，它负责将外部设备的信号转换成计算机能够识别的信号，并将计算机的信号转换成外部设备能够执行的命令分类I/O接口按数据传输方式可分为串行接口和并行接口两类串行接口按数据一位一位地顺序传送，并行接口则一次传送一个字节地址分配在I/O接口中，需要为每个外部设备分配一个唯一的地址，以便计算机能够正确地识别和访问各个设备内存储器与I/O接口的连接连接方式内存储器与I/O接口的连数据传输方式在内存与I/O接口之性能比较不同的连接方式和数据传接方式主要有独立编址和统一编址两间进行数据传输时，常用的数据传输输方式各有优缺点，适用于不同的应种独立编址是指内存和I/O设备各方式有程序直接控制方式、中断控制用场景例如，程序直接控制方式简自拥有独立的地址空间；统一编址则方式、DMA（Direct Memory单易行，但效率较低；中断控制方式将I/O设备看作是内存的一部分，统Access）控制方式和通道控制方式适用于随机性的数据传输，但需要处一使用一个地址空间进行寻址程序直接控制方式是通过程序直接对理中断服务程序；DMA控制方式适硬件进行操作来实现数据传输；中断用于大量数据的连续传输，但需要专控制方式则是通过中断来处理数据传门的硬件支持；通道控制方式则适用输；DMA控制方式则由专门的DMA于高速、并行的数据传输，但实现较控制器来控制数据的传输；通道控制为复杂方式则是通过通道来执行数据的输入输出操作CHAPTER05中断系统与定时器/计数器中断系统概述中断系统定义中断系统是计算机中用于处理异常事件或外部请求的机制，它允许程序在执行过程中暂时中断，转而处理其他紧急事件中断系统的功能中断系统的主要功能包括响应外部事件、保存程序状态、转交控制权给中断处理程序以及恢复程序执行中断系统的组成中断系统通常由中断控制器、中断向量表和中断处理程序组成中断处理程序与中断优先级010203中断处理程序中断优先级中断处理程序的执行流程中断处理程序是用于处理特定中断的中断优先级是用来确定不同中断事件中断处理程序的执行流程通常包括保程序代码，它在中断发生时自动执行的处理优先级的标识符，高优先级的存上下文、转交控制权给中断处理程中断可以打断低优先级的执行序、执行中断处理程序、恢复上下文以及返回原程序定时器/计数器的工作原理与应用定时器/计数器定义定时器/计数器是计算机中用于产生时间间隔或计数的硬件设备定时器/计数器的工作原理定时器/计数器通常由一个计数器和一个比较器组成，计数器在时钟信号的驱动下递增，当计数器的值达到预设值时，比较器产生一个中断信号定时器/计数器的应用定时器/计数器广泛应用于计算机系统中，如实现定时操作、测量时间间隔、实现精确延时等CHAPTER06串行通信与并行通信串行通信概述串行通信原理通过将数据转换为电信号，在传输串行通信定义线路上一位一位地传输，接收端再将这些电信号一位一位地还原为数串行通信是一种数据传输方式，据数据在单条线路上按位依次传输，每一位数据占用固定的时间长度串行通信特点线路简单，只需一对传输线，成本低，适用于距离较远的设备间通信并行通信概述并行通信定义并行通信是一种数据传输方式，数据在多条线路上同时传输，每一位数据都有自己的传输线路并行通信原理通过多条传输线路同时传输数据，接收端同时接收所有线路上的数据，再将数据组合还原为原始数据并行通信特点传输速度快，适用于近距离的高速数据传输，但线路复杂，成本较高串行通信与并行通信的比较与选择适用场景比较成本比较传输速度比较选择建议串行通信适用于距离较远的设串行通信线路简单，成本较低；并行通信传输速度快，适用于根据实际应用需求选择合适的备间通信，而并行通信适用于并行通信线路复杂，成本较高大数据量的传输；串行通信传通信方式如果需要长距离传近距离的高速数据传输输速度较慢，适用于小数据量输且数据量不大，可以选择串的传输行通信；如果需要近距离高速传输大量数据，可以选择并行通信。