微机原理课件-第3章

微机原理课件-第3章THE FIRSTLESSON OFTHE SCHOOLYEARCONTENTS目录•引言•微机系统概述•微处理器结构•存储器原理•输入输出原理•微机系统的发展趋势01引言课程背景微机原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在介绍计算机的基本原理和组成结构随着计算机技术的不断发展，微机原理课程在培养计算机专业人才方面具有重要意义本课程将通过课件的形式，系统地介绍微机原理的基本概念、原理和方法，为后续专业课程的学习打下基础章节目标掌握微机的基本组成和工理解指令系统、汇编语言作原理和机器语言的概念和特点了解微机中的存储器层次通过实验和实践环节加深结构、输入输出系统以及对微机原理的理解和应用中断技术01微机系统概述微机系统的定义与组成总结词微机系统是由硬件和软件两部分组成的计算机系统，具有高效的信息处理能力详细描述微机系统是指采用微处理器作为核心组件的计算机系统它由硬件和软件两部分组成，其中硬件包括微处理器、存储器、输入输出接口电路等，而软件则包括操作系统、应用程序等微机系统的基本工作原理总结词微机系统通过执行存储在存储器中的指令来实现信息处理，这些指令由微处理器按照程序计数器的指示顺序读取并执行详细描述微机系统的基本工作原理是按照程序计数器的指示顺序读取并执行存储在存储器中的指令当一条指令被读取后，微处理器会解析该指令，并根据指令的内容执行相应的操作，如数据传输、算术运算、逻辑运算等微机系统的分类总结词详细描述根据微处理器的主要类型和应用领域，微机系统可分微机系统的分类方式有多种，其中一种常见的分类方式为单片机、嵌入式系统和通用计算机等是根据微处理器的主要类型和应用领域进行分类常见的微机系统包括单片机、嵌入式系统和通用计算机等单片机是一种将计算机的各个部分集成在一个芯片上的微型计算机，常用于控制和监测等领域；嵌入式系统则是将计算机硬件和软件集成在设备中，用于实现设备的智能化控制；通用计算机则是一种通用的信息处理系统，广泛应用于科学计算、数据处理、网络通信等领域01微处理器结构微处理器的内部结构运算器负责执行算术和逻辑运算，是微处理器中最重要的组成部分之一控制器负责控制微处理器的各个部件协调工作，实现指令的执行寄存器用于存储数据和指令，是微处理器内部的重要存储单元指令缓存用于暂存指令，提高指令的读取速度微处理器的外部特性输入输出接口存储器接口负责与外部设备进行数据交换，用于连接微处理器与存储器，实现微处理器与外部设备的通实现数据的存储和读取信总线接口中断接口用于连接微处理器与其他总线用于处理外部事件或异常，使设备，实现数据传输微处理器能够及时响应微处理器的指令系统指令集寻址方式微处理器支持的一系列指令集合，包确定操作数所在位置的方式，包括直括算术指令、逻辑指令、控制指令等接寻址、间接寻址、寄存器寻址等指令格式指令执行时序指令的编码格式，包括操作码和操作微处理器执行指令的时间顺序和周期数数01存储器原理存储器的分类与结构分类根据存储介质，存储器可分为半导体存储器、磁表面存储器和光盘存储器等；根据信息的可修改性，存储器可分为只读存储器和随机存取存储器结构存储器的基本结构由存储单元阵列、地址寄存器、数据寄存器和读写控制电路组成存储器的主要技术指标容量速度指存储器能存储的二进制信息量，一般以指存储器完成一次存取操作所需的时间，字节为单位，如64KB、256MB等即存取时间或访问时间，通常以纳秒或微秒为单位可靠性功耗指存储器的稳定性和寿命，一般用平均无指存储器的耗电量，低功耗设计是现代存故障时间MTBF来衡量储器的一个重要指标存储器的访问方式顺序访问按照地址顺序逐个访问存储单元，主要用于外存储器的数据块读取随机访问任意访问任意地址的存储单元，并可按需读取或写入数据，主要用于内存储器的数据读写01输入输出原理输入输出接口的概述输入输出接口是微机系统中用于输入输出接口通常由一组寄存器输入输出接口的作用包括数据传连接外部设备和主机的重要桥梁，组成，用于存储从外部设备传入输、地址译码、设备选择、数据实现主机和外部设备之间的数据的数据或主机发送给外部设备的缓冲、状态检测等传输和控制命令输入输出接口的编址方式独立编址方式01输入输出接口的地址空间独立于主机的内存地址空间，访问输入输出接口需要使用专门的输入输出指令统一编址方式02输入输出接口的地址空间与主机的内存地址空间统一编址，访问输入输出接口可以使用普通的内存访问指令间接编址方式03通过内存单元来间接访问输入输出接口，需要使用间接寻址指令输入输出数据传输的控制方式程序控制方式通过程序控制数据传输的过程，通常使用输入输出指令来实现中断控制方式当外部设备需要与主机进行数据传输时，通过中断请求打断主机的正常执行流程，再由中断处理程序负责处理数据传输DMA（Direct MemoryAccess）控…通过专门的DMA控制器实现高速数据传输，不需要主机的干预，数据传输效率较高01微机系统的发展趋势多核微处理器技术概述优势应用场景多核微处理器技术是当前微机系多核微处理器技术可以显著提高多核微处理器技术广泛应用于服统发展的一个重要趋势，它通过程序的执行效率和响应速度，同务器、桌面计算机、移动设备等在一个芯片上集成多个处理器核时还可以降低能耗，延长设备的领域，特别是在需要高性能计算心，提高了处理器的并行处理能电池寿命和多任务处理的场景中表现优异力和整体性能并行处理技术概述并行处理技术是一种利用多个处理器同时处理多个任务以提高系统性能的技术优势并行处理技术可以充分利用多核处理器的计算能力，提高程序的执行效率和响应速度应用场景并行处理技术广泛应用于科学计算、图像处理、视频编辑、游戏渲染等领域，特别是在需要大规模计算和复杂算法的场景中表现优异。