微机原理及接口技术课件一

微机原理及接口技术课件一目录•微机原理概述•微机的硬件结构•微机的指令系统•汇编语言程序设计•微机的中断系统•微机的输入输出技术微机原理概述01微机的基本概念微机01微型计算机的简称，是一种体积小、结构紧凑、性能强大、易于扩展的计算机系统微机的特点02高集成度、低功耗、高性能、低成本等微机的应用领域03工业控制、智能家居、医疗设备、航空航天等微机的发展历程第一代微机第二代微机第三代微机第四代微机以8位微处理器为核心，以16位微处理器为核心，以32位微处理器为核心，以64位微处理器为核心，代表机型为Apple I和代表机型为IBM PC/AT代表机型为Pentium系代表机型为AMDIBM PC列Opteron和IntelItanium微机的基本组成中央处理器（CPU）存储器（Memory）是微机的核心部件，负责执行指令和用于存储程序和数据，分为随机存取处理数据存储器（RAM）和只读存储器（ROM）输入/输出接口（I/O）总线（Bus）用于连接外部设备和主机之间的数据是连接各部件的公共通道，负责传输传输数据和控制信号微机的硬件结构02中央处理器中央处理器（CPU）是微机的核心部件，负责执行指令和处理数据01CPU由运算器和控制器组成，运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责控制指令的执行顺序02CPU的性能指标包括时钟频率、指令集、核心数等，这03些指标直接影响微机的运算速度和效率存储器存储器是微机中用于存储数据和程序的部件存储器分为内部存储器和外部存储器，内部存储器包括高速缓存（Cache）和寄存器，外部存储器包括硬盘、光盘、闪存等存储器的容量和速度也是重要的性能指标，直接影响微机的存储能力和运行速度输入输出接口输入输出接口的性能指标包括数据传输速率、接口类型、兼容性等，这些输入输出接口是微机中用于连接外部指标直接影响微机的外部设备和软件设备和软件的部件的使用效果常见的输入输出接口包括串口、并口、USB、HDMI等，这些接口可以连接键盘、鼠标、显示器、打印机等设备总线总线是微机中用于连接各个部件的通道总线分为地址总线、数据总线和控制总总线的带宽和速度也是重要的性能指标，线，地址总线用于传输地址信息，数据直接影响微机的数据传输能力和效率总线用于传输数据信息，控制总线用于传输控制信号微机的指令系统03指令系统的基本概念010203指令指令系统指令系统的发展一条指令是一个具体的操一个计算机所拥有的全部随着计算机技术的发展，作命令，它告诉计算机做指令的集合，它定义了计指令系统的功能越来越强什么算机的全部操作大，操作越来越复杂指令的格式和寻址方式指令的格式指令的格式包括操作码和地址码两部分，操作码表示指令的操作类型，地址码表示操作数所在内存单元的地址寻址方式寻址方式是指确定操作数所在内存单元地址的方式，包括隐含寻址、立即寻址、直接寻址、间接寻址、变址寻址和相对寻址等指令集指令集指令集是计算机硬件所能执行的全部指令的集合，包括算术运算、逻辑运算、数据传送、控制转移等指令RISC和CISC指令集根据指令集的特点，可以将指令集分为RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）两种类型RISC指令集强调指令系统的简单和优化，而CISC则强调指令系统的完整性和易用性汇编语言程序设计04汇编语言的基本概念汇编语言定义汇编语言的产生汇编语言的特点汇编语言是一种面向机器由于计算机硬件结构复杂，汇编语言具有高度的可移的程序设计语言，用助记为了更方便地控制硬件，植性、可读性和可维护性，符表示指令代码，便于程汇编语言应运而生同时能够直接访问计算机序员理解和记忆硬件，执行效率高汇编语言的语法规则寻址方式操作数可以是立即数、寄存器、内指令格式存单元等，寻址方式包括隐含寻址、直接寻址、间接寻址等每条汇编指令都有特定的格式，包括操作码和操作数操作码指明指令的功能，操作数指明操作的对象数据类型汇编语言中的数据类型包括字节型、字型、双字型等，不同数据类型对应不同的存储空间大小汇编语言的程序结构程序入口程序主体程序出口程序入口是程序的起始点，通常程序主体是程序的执行部分，包程序出口是程序的结束点，通常使用标签来表示括指令序列和数据单元使用标签来表示微机的中断系统05中断的基本概念中断是微处理器在执行程序过程中，遇到突发异常事件或外部请求时，暂时停止当前工作，转去处理突发事件或响应外部请求，处理完毕后再返回到原程序继续执行的过程中断是实现多任务并发、实时控制、异常处理等的重要手段中断可以由硬件产生，也可以由软件产生中断的处理过程中断请求当某个事件发生时，产生中断请求信号根据中断优先级和判优逻辑，选择优先级最中断判优高的中断进行处理将当前程序的执行环境（如程序计数器、寄保存现场存器等）保存到内存中转入处理转去执行相应的中断处理程序将保存的现场信息恢复，返回到原程序继续恢复现场执行中断的优先级和向量表优先级用于确定不同中断事件的优先级，优先级高的中断可以打断优先级低的中断向量表用于保存中断处理程序的地址，当发生中断时，通过查找向量表，可以快速找到对应的中断处理程序地址，实现中断的快速处理微机的输入输出技术06输入输出接口的基本概念输入输出接口输入输出接口是微机系统中的重要组成部分，负责连接微机与外部设备，实现数据传输和控制信号的传递输入输出接口的功能输入输出接口的主要功能包括数据传输、地址译码、设备选择、数据缓冲、状态控制等输入输出接口的组成输入输出接口一般由数据总线、地址总线、控制总线等组成，根据需要还可以包括中断控制器、DMA控制器等输入输出接口的编址方式独立编址方式在这种方式下，输入输出端口被分配独立的地址空间，通过专门的输入输出指令进行访问统一编址方式在这种方式下，输入输出设备被视为内存的一部分，通过读写内存指令进行访问编址方式的比较独立编址方式的优点是简单易实现，但需要占用大量的地址空间；统一编址方式的优点是节省地址空间，但实现较为复杂输入输出数据的传输方式程序控制方式在这种方式下，CPU通过执行程序中的输入输出1指令，逐个字节地读取或写入数据中断方式在这种方式下，当外部设备需要与CPU交换数据2时，通过中断控制器向CPU发送中断请求，CPU响应后进行数据传输DMA方式在这种方式下，数据传输由DMA控制器控制，3CPU只需要在开始和结束时介入，大大提高了数据传输的效率谢谢聆听。