《微机原理习题》课件

《微机原理习题》课件PPTby课程概述微机原理基础知识程序设计与应用深入理解计算机系统的基本组成和工掌握汇编语言编程，理解程序执行过作原理，为后续课程学习打下坚实基程，培养编程能力础实验实践通过仿真实验，将理论知识应用于实践，加深理解微机原理基础知识计算机系统概述数据表示与运算介绍计算机系统的基本组成部分讲解数据在计算机内部的表示方，包括硬件和软件重点讲解硬式，包括二进制、十进制、十六件系统的组成，如CPU、存储器进制等介绍计算机进行算术运、I/O设备等算和逻辑运算的原理指令系统与程序设计讲解计算机指令系统的基本概念，包括指令格式、寻址方式、指令类型等介绍程序设计的基本概念和方法工作原理CPU指令获取1CPU从内存中获取指令，并将其存入指令寄存器指令译码2CPU分析指令的含义，并将其转换为一系列操作步骤指令执行3CPU根据指令的操作步骤，执行相应的操作，例如数据读取、数据写入或运算总线的概念和分类概念分类总线是连接计算机系统各个部件的一组公共信号线它传输数据总线可以根据不同的标准进行分类，例如数据宽度、传输方式、、地址和控制信号仲裁方式等总线的传输方式同步传输异步传输所有设备共用一个时钟信号，数据在时钟信号的边缘进行传输数据传输由控制信号控制，没有统一的时钟信号总线的仲裁方式集中式仲裁分布式仲裁12由一个专门的仲裁器来协调多每个设备都具有仲裁逻辑，并个设备对总线的访问通过竞赛的方式来获得总线控制权链式仲裁3设备以链式连接，优先级高的设备拥有总线控制权存储器分类及其工作原理主存储器RAM辅助存储器Secondary高速缓存Cache主要用于存放当前运行的程序和数据用于长期存储数据和程序，如硬盘、光盘位于CPU和主存储器之间，存放被频繁等访问的数据存储器访问方式随机访问1直接访问任意地址顺序访问2按顺序访问直接访问3通过地址直接访问系统基本概念I/O输入输出设备I/O接口与计算机系统进行信息交换的设连接输入输出设备和主机系统的备，例如键盘、鼠标、显示器等桥梁，负责数据的转换和控制I/O控制方法程序控制、中断控制、直接存储器访问DMA等，用于管理数据传输和控制设备直接存储器访问DMA简介直接存储器访问DMA是一种数据传输方式，允许外设直接访问内存，而不需要CPU的干预这极大地提高了数据传输效率，尤其在高速数据传输的情况下工作原理DMA控制器从CPU获取数据传输指令，并控制内存和外设之间的直接数据传输CPU可以继续执行其他任务，无需等待数据传输完成优势DMA减少了CPU的负担，提高了系统性能，并减少了数据传输时间应用场景DMA广泛应用于硬盘、网卡、声卡等外设与内存之间的高速数据传输中断系统异步事件处理中断请求中断系统用于处理由外部设备或内部外部设备或内部事件发生时，向事件触发的异步事件，提高系统效率CPU发送中断请求信号中断处理CPU接收中断请求后，保存当前状态，转而执行中断服务程序处理中断事件中断处理过程中断请求1CPU接受到来自外设的中断信号中断响应2CPU暂停当前程序，保存现场中断向量3根据中断源找到对应的中断服务程序中断处理4执行中断服务程序，处理中断请求中断返回5恢复现场，返回中断点继续执行程序中断服务程序处理中断特定任务12中断服务程序是专门用于处理每个中断服务程序都针对特定特定中断事件的代码段中断事件，执行相应的处理操作恢复执行3中断处理完成后，中断服务程序会将控制权返回到主程序，继续执行之前的任务程序计数器的作用PC指令地址顺序执行跳转指令程序计数器PC指向下一条将要执行的在大多数情况下，PC会自动递增以指向跳转指令可以修改PC的值，允许程序跳指令的内存地址下一个指令，从而确保程序按顺序执行到其他位置执行指令系统的分类按指令长度分类按指令格式分类指令长度是指指令中包含的二进制位数常见分类有:指令格式是指指令中各字段的排列方式和含义常见分类有:•定长指令:指令长度固定，例如8位、16位、32位等•三地址指令格式:指令中包含三个地址，分别为操作数1地址、操作数2地址和结果地址•变长指令:指令长度可变，指令长度取决于指令的操作码和操作数的类型•二地址指令格式:指令中包含两个地址，分别为操作数地址和结果地址•一地址指令格式:指令中只包含一个地址，通常为操作数地址，结果地址隐含在累加器中•零地址指令格式:指令中不包含任何地址，操作数和结果地址都隐含在累加器或堆栈中指令执行流程取指令1从存储器中读取下一条指令译码2将指令转换为CPU可理解的指令格式执行3根据译码后的指令执行相应的操作指令寻址方式立即寻址直接寻址12指令中直接包含操作数，例如指令中给出操作数的物理地址MOV AX,10H，例如MOV AX,[1000H]寄存器寻址寄存器间接寻址34指令中给出操作数所在的寄存指令中给出寄存器中存放的操器，例如MOV AX,BX作数的物理地址，例如MOV AX,[BX]输入输出接口/键盘接口显示器接口键盘接口电路负责将键盘上的按键信显示器接口电路负责将计算机内部数息转换为计算机可识别的信号据转换成显示器可显示的信号打印机接口串行/并行接口打印机接口电路负责将计算机数据转串行/并行接口电路负责将计算机数换成打印机可识别的信号据与外部设备之间进行数据传输键盘接口电路键盘接口电路是微机系统中重要的输入接口之一，主要负责将键盘输入的字符信号转换为微机可识别的编码，并送入微机进行处理键盘接口电路通常包括扫描电路、编码电路、缓冲电路、数据锁存电路、中断电路等扫描电路负责对键盘矩阵进行扫描，检测按键是否按下编码电路将按键的扫描码转换为ASCII码或其他字符编码缓冲电路用于存储键盘输入的字符数据，等待CPU读取数据锁存电路将缓冲电路中的数据锁定，防止数据丢失中断电路负责向CPU发出中断请求，通知CPU读取键盘输入的数据显示器接口电路显示器接口电路是连接计算机与显示器的桥梁，它负责将计算机产生的数字信号转换为显示器可识别的模拟信号显示器接口电路主要包括显示控制器、字符发生器、图形发生器、显示存储器、时序控制电路、颜色控制电路等这些电路协同工作，完成对显示器的控制和显示信息的处理打印机接口电路打印机接口电路是连接计算机与打印机的桥梁，负责将计算机输出的数据转换为打印机可以识别的信号，并控制打印机的操作常见的打印机接口电路包括并行接口、串行接口和USB接口等并行接口传输速度快，适用于高速打印机；串行接口传输速度较慢，适用于低速打印机；USB接口是目前最常用的接口，具有传输速度快、易于安装等优点串行接口电路串行接口电路是微机系统中常用的I/O接口之一，它将数据一位一位地串行传输串行接口电路主要由以下部分组成数据缓冲器、地址译码器、控制逻辑、时钟电路和数据传输线常见的串行接口标准有RS-

232、RS-

422、RS-485等，它们在数据传输速率、传输距离、抗干扰能力等方面各有优劣并行接口电路并行接口传输方式应用场景并行接口电路采用多根数据线同时传输数数据以字节为单位，一次传输一个字节的常用于连接打印机、硬盘等设备据，速度快数据，效率高时钟电路定时信号频率和周期时钟电路为计算机系统提供定时时钟频率决定计算机的运行速度信号，控制各个部件的同步运行，周期是时钟信号的持续时间振荡器振荡器是时钟电路的核心，产生稳定的时钟信号，通常使用晶体振荡器定时计数电路/定时器计数器应用定时器用来产生一定时间间隔的脉冲计数器用来对脉冲信号进行计数，用定时/计数电路在微机系统中广泛应用信号，用于控制系统的工作流程于记录系统的工作状态，例如控制系统时钟、数据采集、中断处理等模数转换电路芯片结构应用领域精度和速度模数转换电路的核心是集成芯片，该芯片广泛应用于工业自动化、医疗仪器、音频/模数转换器的精度和速度取决于采样频率包含了模拟信号处理、采样保持、量化和视频设备、数据采集系统等领域、量化位数和转换时间等参数编码等功能模块数模转换电路原理类型应用将数字信号转换为模拟信号，用于控制常见的类型包括权重型、逐次逼近型广泛应用于工业控制、音频处理、视频模拟设备或将数字信号转换成模拟信号、并行型、电压型、电流型等显示、医疗设备、传感器等领域进行处理仿真实验设计实验环境搭建选择合适的仿真软件，搭建与实际硬件环境相似的虚拟环境实验程序编写编写测试程序，模拟各种操作指令和数据传输过程实验数据采集在仿真环境中运行程序，记录实验数据，并进行分析和验证实验结果评估评估实验结果是否符合预期，分析实验过程中的问题和不足实验数据分析实验结果数据分析测量值误差分析统计数据图表展示数据规律结论提炼实验报告撰写清晰结构数据分析实验报告需要包含清晰的结构，包括对实验数据进行分析，得出结论，并实验目的、实验步骤、实验结果、数解释结论的意义据分析和结论等文字表达语言简洁明了，专业术语使用规范，图表清晰易懂，排版整洁美观课程小结本课程系统地介绍了微机原理的基本概念、关键技术和应用场景，为进一步学习计算机相关课程打下了坚实基础。