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《微机运算基础》ppt课件•课程介绍与背景•计算机系统概述•进制数与编码表示•指令系统与寻址方式目录•汇编语言程序设计基础•微机接口技术与应用实例•课程总结与展望contents01课程介绍与背景微机运算基础的重要性计算机技术基石微机运算基础是计算机科学技术的核心,对于理解计算机工作原理、提高计算思维具有重要意义普及计算机教育作为计算机基础教育的重要组成部分,微机运算基础对于提高全民计算机素养具有推动作用课程目标与要求知识与技能目标情感态度与价值观目标掌握微机运算的基本概念、原理和方培养学生对计算机科学技术的兴趣和法,具备运用所学知识解决实际问题热爱,树立正确的计算思维观念的能力过程与方法目标通过案例分析、实践操作等方式,培养学生分析问题、解决问题的能力教材及参考资料推荐教材《微机运算基础》(第二版),清华大学出版社参考资料《计算机组成与设计硬件/软件接口》,机械工业出版社;《计算机组织与结构性能设计》(第九版),电子工业出版社02计算机系统概述计算机硬件组成中央处理器(CPU)存储器执行计算机指令,处理数据,是计算机的分为内存和外存,用于存储数据和程序“大脑”输入设备输出设备如键盘、鼠标等,用于向计算机输入数据如显示器、打印机等,用于输出计算机处理结果计算机软件分类及功能系统软件如操作系统、编译器等,用于管理计算机硬件和应用程序应用软件如办公软件、图像处理软件等,用于满足用户特定需求编程语言如C、Java等,用于编写计算机程序计算机系统性能指标运算速度I/O速度单位时间内执行指令的数量,输入/输出设备与CPU之间传输通常以MIPS(百万条指令/秒)数据的速度,通常以Mbps(兆或GFLOPS(十亿次浮点运算/比特每秒)或Gbps(吉比特每秒)衡量秒)衡量存储容量可靠性存储器可以存储的总数据量,计算机系统稳定运行的能力,通常以字节(Byte)为单位衡通常以MTBF(平均无故障时间)量衡量03进制数与编码表示进制数基本概念及转换方法进制数定义二进制与十六进制之间的转换进制数是一种数制表示方法,常见的有二进制、每4位二进制数对应1位十六进制数,通过分组八进制、十进制和十六进制等转换法实现A BC D二进制与十进制之间的转换十进制与十六进制之间的转换先将十进制转换为二进制,再将二进制转换为十通过按权展开法或除2取余法进行转换六进制二进制运算规则与技巧加法运算乘法运算从低位到高位逐位相加,注意通过逐位相乘并相加的方法实进位现二进制运算规则减法运算除法运算包括加法、减法、乘法和除法从低位到高位逐位相减,注意通过逐位相除并求余的方法实等基本运算,遵循“逢二进一”借位现和“借一当二”的原则常见编码表示方法及其特点将符号位和数值位一起编码,符号位为0表示正数,为1表示负原码表示法数正数的补码与原码相同,负数的补码为原码按位取反后加1补补码表示法码解决了原码中正负数相加的问题正数的反码与原码相同,负数的反码为原码按位取反(符号位反码表示法不变)反码作为原码和补码之间的过渡编码将补码的符号位取反得到移码移码常用于浮点数的阶码表示,移码表示法便于比较大小04指令系统与寻址方式指令格式及分类方法指令格式指令由操作码和操作数组成,操作码指明操作的性质,如算术运算、逻辑运算等;操作数指明操作的对象,可以是寄存器、内存单元或立即数等分类方法指令可以按照其功能、操作数类型、操作码长度等多种方式进行分类常见的分类方法包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令等寻址方式类型及特点分析立即寻址直接寻址间接寻址寄存器寻址寄存器间接寻址操作数就在指令中,紧存储单元的有效地址EA操作数所在内存单元的操作数包含在寄存器中,操作数所在内存单元的跟在操作码后面,作为(即操作数的有效地址)地址通过存储器间接给寄存器的名称由指令指地址通过寄存器间接给指令一部分存放在内存直接由指令给出出定出的代码段中,该操作数为立即数,这种寻址方式称为立即寻址方式典型指令功能描述和举例数据传送指令算术运算指令用于在存储器和寄存器之间传送数据,或在寄存器之间传用于执行加、减、乘、除等算术运算例如,ADD指令送数据例如,MOV指令可将一个字节、字或双字的数可将两个操作数相加,并将结果存储在目标操作数中据从源操作数传送到目标操作数逻辑运算指令程序控制指令用于执行与、或、非等逻辑运算例如,AND指令可将用于改变程序的执行流程,如条件转移、无条件转移、子两个操作数进行逻辑与运算,并将结果存储在目标操作数程序调用等例如,JMP指令可实现无条件转移,将程序中的控制转移到指定的内存地址05汇编语言程序设计基础汇编语言程序结构特点简洁高效可控性强汇编语言接近机器语言,代码执行效率高,汇编语言允许程序员直接控制硬件,实现底且语言本身较为简洁层操作依赖硬件可读性差汇编语言与硬件平台密切相关,不同硬件平由于汇编语言使用助记符代替操作码,代码台需要不同的汇编语言可读性相对较差伪指令和宏指令使用方法伪指令用于指示汇编程序进行某些操作,如定义数据、分配存储空间等伪指令在汇编过程中不产生目标代码,只影响汇编程序的行为宏指令用于定义一段可重复使用的代码片段,通过宏替换实现代码复用宏指令在汇编前由预处理器进行替换,生成实际的汇编代码汇编语言程序设计实例分析实例一实例二实例三实例四简单算术运算程序设计通输入输出程序设计通过实子程序设计通过实例掌握中断服务程序设计通过实过实例学习如何使用汇编语例了解如何在汇编语言中使如何在汇编语言中编写子程例学习如何在汇编语言中处言实现基本的算术运算,如用输入输出指令,实现与外序,实现模块化编程和代码理中断,实现中断服务程序加、减、乘、除等设的数据交换复用的编写和调试06微机接口技术与应用实例接口技术基本概念和原理接口定义微机接口是计算机与外部设备或计算机内部部件之间传输信息的连接电路,用于实现数据缓冲、电平转换、信息格式转换等功能接口分类根据数据传输方式可分为并行接口和串行接口;根据信号电平可分为TTL接口和RS-232接口等接口原理接口电路通过CPU控制信号进行数据传输,包括数据缓冲、地址译码、控制逻辑等部分常见接口芯片功能和使用方法8255芯片具有3个8位并行I/O端口,可通过编程实现多种1数据传送方式,适用于数据采集、开关量控制等场合8253芯片可编程间隔定时器,具有3个独立的16位计数器,2可用于产生定时/计数信号,实现定时、延时等功能8251芯片可编程串行通信接口芯片,支持异步和同步通信3方式,具有数据格式转换、波特率发生器等功能微机接口技术应用实例分析键盘接口显示器接口通过键盘接口电路将按键信息转换为计算将计算机内部的数据信息转换为显示器可机可识别的二进制代码,实现键盘输入功显示的图像信号,实现人机交互界面的显能示功能串行通信接口打印机接口实现计算机与外部设备之间的串行数据通将计算机输出的数据信息转换为打印机可信,如RS-232接口可用于计算机与调制解识别的控制信号,驱动打印机完成打印任调器、终端等设备之间的通信务07课程总结与展望课程重点回顾与总结微机运算基本概念指令系统与汇编语言深入理解了微机运算的基本原理、数掌握了指令系统的构成、寻址方式和据表示和运算方法汇编语言的编程方法存储器与I/O接口中断与异常处理了解了存储器的层次结构、I/O接口学习了中断与异常的概念、分类及处的工作原理及数据传输方式理方法,理解了其在微机系统中的作用学生自我评价报告分享知识掌握程度通过课程学习,我对微机运算基础知识有了较为全面的掌握,能够独立完成相关实验和作业学习方法与技巧我采用了课前预习、课后复习的方法,同时结合实验和作业巩固所学知识,取得了良好的学习效果团队协作与沟通能力在课程中,我积极参与小组讨论和团队协作,提高了自己的沟通和协作能力对未来学习方向的展望和建议深入学习微机原理与接口技术01为了更深入地理解微机系统的工作原理,建议后续课程加强对微机原理与接口技术的学习强化实践环节02通过实验和课程设计等实践环节,提高学生对理论知识的应用能力和解决实际问题的能力拓展相关领域知识03鼓励学生自学或选修相关课程,如嵌入式系统、计算机组成原理等,以拓宽知识面并提升综合素质THANK YOU感谢观看。