《微型计算机系统》教学课件

《微型计算机系统》教学课件欢迎来到《微型计算机系统》课程！本课程旨在系统地介绍微型计算机系统的基本概念、组成原理、软硬件技术及其应用通过本课程的学习，您将能够深入理解计算机系统的工作方式，掌握微型计算机系统的设计、开发和应用技能让我们一起探索微型计算机系统的奥秘，开启您的计算机科学之旅！课程目标与内容概述本课程的目标是使学生掌握微型计算机系统的基本概念、组成原理和工作方式课程内容涵盖计算机系统的基本组成、冯·诺依曼体系结构、数制与编码、逻辑代数基础、数字电路基础、微处理器、存储器系统、I/O系统、总线系统、中断系统、DMA、软件基础、汇编语言程序设计、操作系统概述、设备驱动程序、计算机病毒与安全、应用领域以及实验教学等通过本课程的学习，学生将能够理解微型计算机系统的各个组成部分及其相互关系，掌握汇编语言程序设计的基本方法，了解操作系统的基本原理和功能，以及掌握设备驱动程序的开发和调试技术此外，学生还将了解计算机病毒的类型、传播途径和安全防护措施，以及微型计算机系统在各个领域的应用理论知识实践技能12掌握微型计算机系统的基本概念具备汇编语言编程和设备驱动程和原理序开发能力应用能力3了解微型计算机系统在各领域的应用学习方法与资源推荐为了更好地掌握本课程的内容，建议采用以下学习方法认真听讲、积极思考、及时复习、多做练习此外，还可以利用以下学习资源•教材《微型计算机系统原理与应用》•参考书《计算机组成原理》、《汇编语言程序设计》•在线课程Coursera、edX等平台上的相关课程•学习网站CSDN、博客园等技术社区积极参与课堂讨论，勇于提问，与同学互相学习，共同进步利用实验课的机会，动手实践，加深对理论知识的理解养成良好的编程习惯，注重代码质量和规范教材在线课程实践系统学习理论知识拓展视野，深入学习动手编程，提升技能计算机系统概论什么是微型计算机？微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器作为核心部件构成的计算机系统它具有体积小、功耗低、价格低廉等特点，广泛应用于个人电脑、嵌入式系统、工业控制等领域微型计算机是现代信息技术的重要组成部分，对社会发展产生了深远的影响微型计算机的发展经历了多个阶段，从最初的单片机到现代的高性能多核处理器，其性能不断提升，功能日益强大微型计算机的出现极大地推动了计算机技术的普及和应用，为各行各业带来了巨大的便利和效益随着技术的不断进步，微型计算机将在未来发挥更加重要的作用体积小功耗低价格低廉便于携带和部署节能环保，延长电池寿命易于普及和应用微型计算机的基本组成微型计算机由以下几个基本部分组成•中央处理器（CPU）负责指令的执行和数据的处理•存储器用于存储程序和数据•输入/输出（I/O）系统负责与外部设备进行数据交换•总线用于连接各个组成部分，实现数据传输这些组成部分相互协作，共同完成计算机系统的各种任务CPU是计算机的核心，存储器是计算机的仓库，I/O系统是计算机的桥梁，总线是计算机的交通枢纽理解这些组成部分的功能和相互关系，是理解微型计算机系统的关键存储器系统总线CPU I/O指令执行和数据处理程序和数据存储与外部设备数据交换连接各部分，数据传输冯诺依曼体系结构详解·冯·诺依曼体系结构是现代计算机的基础它定义了计算机的五个基本组成部分运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备其核心思想是采用二进制表示数据和指令，程序存储在存储器中，计算机按照指令的顺序执行冯·诺依曼体系结构的优点是结构简单、易于实现，但同时也存在一些局限性，例如“冯·诺依曼瓶颈”，即CPU与存储器之间的数据传输速度限制了计算机的整体性能尽管如此，冯·诺依曼体系结构仍然是现代计算机设计的重要参考运算器负责算术运算和逻辑运算控制器负责指令的读取和执行存储器存储程序和数据输入输出设备/与外部世界进行交互计算机中的数制与编码在计算机系统中，数据和指令都以二进制形式表示常用的数制包括二进制、十进制和十六进制不同的数制各有特点，适用于不同的场合编码是指将字符、符号等信息转换为计算机可以识别的二进制代码的过程常用的编码包括ASCII码和汉字编码理解数制和编码对于理解计算机的工作原理至关重要掌握不同数制之间的转换方法，了解常用编码的特点，可以帮助我们更好地进行程序设计和数据处理数制和编码是计算机科学的基础，也是学习后续课程的重要前提二进制1计算机内部表示数据的方式十进制2人类常用的计数方式十六进制3简化二进制表示，方便阅读和书写编码4将字符、符号等信息转换为二进制代码二进制、十进制、十六进制转换不同数制之间的转换是计算机科学中的基本技能二进制转换为十进制采用按权展开法，十进制转换为二进制采用除2取余法，二进制转换为十六进制采用四位一组法，十六进制转换为二进制采用一位拆四法掌握这些转换方法可以帮助我们更好地理解计算机内部数据的表示方式熟练掌握数制转换是进行程序设计和调试的基础例如，在汇编语言编程中，经常需要将十进制数转换为二进制或十六进制数，以便进行地址计算和数据操作因此，务必认真学习和练习数制转换，打好扎实的基础二进制转十进制十进制转二进制二进制转十六进制按权展开法除2取余法四位一组法十六进制转二进制一位拆四法常用编码码、汉字编码ASCIIASCII码（American StandardCode forInformation Interchange）是一种常用的字符编码，用于表示英文字母、数字、符号等汉字编码用于表示汉字，常用的汉字编码包括GB

2312、GBK和UTF-8不同的编码方式各有特点，适用于不同的场合了解常用编码的特点对于进行文本处理和信息交换至关重要例如，在网络通信中，需要使用UTF-8编码来保证汉字在不同系统之间的正确显示在程序设计中，需要根据具体的编码方式来处理字符串，避免出现乱码问题掌握常用编码是进行软件开发的基础码ASCII GB2312GBK UTF-8表示英文字母、数字、符简体中文编码GB2312的扩展，包含更通用的Unicode编码，支号等多汉字持多国语言逻辑代数基础逻辑运算与逻辑门逻辑代数是数字电路的基础，它研究的是逻辑变量之间的关系基本的逻辑运算包括与、或、非三种逻辑门是实现逻辑运算的电路，常用的逻辑门包括与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门逻辑代数和逻辑门是数字电路设计的基础掌握逻辑代数的基本概念和逻辑门的特点，可以帮助我们更好地理解数字电路的工作原理逻辑代数可以用于化简逻辑表达式，简化电路设计逻辑门可以用于构建各种复杂的数字电路，实现各种逻辑功能逻辑代数和逻辑门是学习后续课程的重要前提或2两者只要有一个为真，结果就为真与1两者都为真时，结果才为真非取反，真变为假，假变为真3基本逻辑门电路与门、或门、非门与门（AND gate）的特点是当所有输入都为真时，输出才为真或门（OR gate）的特点是当任一输入为真时，输出就为真非门（NOT gate）的特点是输出与输入相反这些基本逻辑门是构成复杂数字电路的基础理解基本逻辑门的工作原理是数字电路设计的基础通过组合这些基本逻辑门，可以实现各种复杂的逻辑功能例如，与门可以用于实现地址译码，或门可以用于实现多路选择，非门可以用于实现信号反转掌握基本逻辑门是学习后续课程的重要前提与门或门非门所有输入都为真时，输出才为真任一输入为真时，输出就为真输出与输入相反复合逻辑门与非门、或非门、异或门与非门（NAND gate）是与门和非门的组合，其输出与与门的输出相反或非门（NOR gate）是或门和非门的组合，其输出与或门的输出相反异或门（XOR gate）的特点是当输入不同时，输出为真，输入相同时，输出为假这些复合逻辑门在数字电路设计中有着广泛的应用掌握复合逻辑门的工作原理可以帮助我们更好地进行数字电路设计例如，与非门可以用于实现各种逻辑功能，或非门可以用于实现存储功能，异或门可以用于实现奇偶校验熟练掌握复合逻辑门是进行数字电路设计的关键与非门或非门12与门和非门的组合或门和非门的组合异或门3输入不同时，输出为真，输入相同时，输出为假数字电路基础组合逻辑电路组合逻辑电路是指输出仅取决于当前输入的电路它由各种逻辑门组成，没有记忆功能常用的组合逻辑电路包括加法器、编码器、译码器、数据选择器等组合逻辑电路是数字电路的基础理解组合逻辑电路的工作原理是进行数字系统设计的关键通过合理地组合各种逻辑门，可以实现各种复杂的逻辑功能例如，加法器可以用于实现算术运算，编码器可以用于将输入信号转换为二进制代码，译码器可以用于将二进制代码转换为输出信号掌握组合逻辑电路是学习后续课程的重要前提加法器1实现加法运算编码器2将输入信号转换为二进制代码译码器3将二进制代码转换为输出信号组合逻辑电路设计与分析组合逻辑电路的设计通常包括以下几个步骤确定输入输出变量、列出真值表、写出逻辑表达式、化简逻辑表达式、绘制逻辑电路图组合逻辑电路的分析是指根据给定的逻辑电路图，确定电路的逻辑功能掌握组合逻辑电路的设计和分析方法是进行数字系统设计的关键通过合理的设计，可以实现各种复杂的逻辑功能通过正确的分析，可以理解电路的工作原理熟练掌握组合逻辑电路的设计和分析方法是进行数字系统设计的基础确定输入输出明确电路的功能列出真值表描述输入输出关系写出逻辑表达式用逻辑代数表示电路功能化简逻辑表达式简化电路设计绘制逻辑电路图实现电路功能加法器、编码器、译码器加法器是实现加法运算的电路，常用的加法器包括半加器和全加器编码器是将输入信号转换为二进制代码的电路，常用的编码器包括二进制编码器和十进制编码器译码器是将二进制代码转换为输出信号的电路，常用的译码器包括二进制译码器和BCD译码器这些电路在数字系统中有着广泛的应用理解加法器、编码器和译码器的工作原理是进行数字系统设计的关键通过合理地使用这些电路，可以实现各种复杂的逻辑功能例如，加法器可以用于实现算术运算，编码器可以用于实现数据压缩，译码器可以用于实现地址译码掌握这些电路是学习后续课程的重要前提加法器编码器译码器实现加法运算将输入信号转换为二进制代码将二进制代码转换为输出信号数字电路基础时序逻辑电路时序逻辑电路是指输出不仅取决于当前输入，还取决于电路的过去状态的电路它具有记忆功能，由组合逻辑电路和存储元件（触发器）组成常用的时序逻辑电路包括触发器、计数器、寄存器等时序逻辑电路是数字电路的重要组成部分理解时序逻辑电路的工作原理是进行数字系统设计的关键通过合理地组合组合逻辑电路和存储元件，可以实现各种复杂的时序逻辑功能例如，触发器可以用于存储一位二进制数据，计数器可以用于计数，寄存器可以用于存储多位二进制数据掌握时序逻辑电路是学习后续课程的重要前提计数器计数触发器寄存器存储一位二进制数据存储多位二进制数据213触发器触发器、触发器、触发器RS DJK触发器是构成时序逻辑电路的基本单元，它可以存储一位二进制数据常用的触发器包括RS触发器、D触发器和JK触发器不同的触发器具有不同的特点和功能，适用于不同的场合理解不同触发器的工作原理是进行时序逻辑电路设计的关键RS触发器具有置位和复位功能，D触发器可以实现数据锁存，JK触发器具有翻转功能熟练掌握不同触发器的特点和功能是进行时序逻辑电路设计的基础触发器触发器触发器RS DJK具有置位和复位功能实现数据锁存具有翻转功能计数器、寄存器计数器是一种可以计数的时序逻辑电路，它可以记录输入脉冲的个数常用的计数器包括二进制计数器、十进制计数器和可逆计数器寄存器是一种可以存储多位二进制数据的时序逻辑电路，它可以用于存储数据、指令和地址等信息理解计数器和寄存器的工作原理是进行数字系统设计的关键计数器可以用于实现定时、分频等功能，寄存器可以用于实现数据存储、数据移位等功能熟练掌握计数器和寄存器的特点和功能是进行数字系统设计的基础计数器1记录输入脉冲的个数寄存器2存储多位二进制数据微处理器（）的结构CPU CPU与功能微处理器（CPU）是微型计算机的核心部件，它负责指令的执行和数据的处理CPU的结构包括运算器、控制器和寄存器组运算器负责算术运算和逻辑运算，控制器负责指令的读取和执行，寄存器组用于存储数据和地址等信息理解CPU的结构和功能是理解计算机工作原理的关键CPU通过执行指令来完成各种任务，指令的执行过程包括取指令、译码、执行和写回等步骤CPU的性能直接影响计算机的整体性能掌握CPU的结构和功能是学习后续课程的重要前提运算器控制器寄存器组算术运算和逻辑运算指令的读取和执行存储数据和地址等信息指令系统指令格式、寻址方式指令系统是CPU可以执行的所有指令的集合指令格式是指指令的结构，包括操作码和操作数寻址方式是指确定操作数地址的方式，常用的寻址方式包括立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址和寄存器间接寻址等不同的寻址方式具有不同的特点和适用场合理解指令系统对于进行汇编语言编程至关重要掌握指令格式可以帮助我们理解指令的结构，掌握寻址方式可以帮助我们有效地访问内存中的数据熟练掌握指令系统是进行汇编语言编程的基础操作码操作数寻址方式指示指令的功能指示指令操作的对象确定操作数地址的方式运算器算术逻辑单元（）ALU算术逻辑单元（ALU）是CPU中的核心部件，它负责进行算术运算和逻辑运算ALU可以执行加、减、乘、除等算术运算，以及与、或、非、异或等逻辑运算ALU的性能直接影响CPU的运算速度理解ALU的工作原理是理解CPU工作原理的关键ALU通过组合各种逻辑门和加法器来实现不同的运算功能ALU的控制信号决定了它执行哪种运算掌握ALU的工作原理是学习后续课程的重要前提算术运算1加、减、乘、除等逻辑运算2与、或、非、异或等控制器指令周期、时序产生控制器是CPU中的控制中心，它负责指令的读取和执行指令周期是指CPU执行一条指令所需要的时间，包括取指令、译码、执行和写回等阶段时序产生是指产生控制信号的时序，以保证指令的正确执行理解控制器的工作原理是理解CPU工作原理的关键控制器通过控制信号来协调CPU各个部件的工作，保证指令的正确执行控制器的设计是CPU设计的难点之一掌握控制器的工作原理是学习后续课程的重要前提取指令译码执行写回从内存中读取指令分析指令的功能执行指令的操作将结果写回内存或寄存器存储器系统存储器的分类与特点存储器是计算机系统中用于存储程序和数据的部件存储器可以分为主存储器和辅助存储器主存储器是指CPU可以直接访问的存储器，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）辅助存储器是指CPU不能直接访问的存储器，包括硬盘、U盘等理解存储器系统的分类和特点是理解计算机工作原理的关键不同类型的存储器具有不同的特点和适用场合RAM用于存储临时数据和程序，ROM用于存储固定的程序和数据，硬盘用于存储大量的数据掌握存储器系统的分类和特点是学习后续课程的重要前提主存储器CPU可以直接访问的存储器辅助存储器CPU不能直接访问的存储器RAM随机存储器，用于存储临时数据和程序ROM只读存储器，用于存储固定的程序和数据随机存储器（）静态、动态RAM RAMRAM随机存储器（RAM）是一种可以随机访问的存储器，它可以随时读取和写入数据RAM可以分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）SRAM的速度快，但集成度低，价格高；DRAM的速度慢，但集成度高，价格低不同的RAM具有不同的特点和适用场合理解SRAM和DRAM的工作原理是理解存储器工作原理的关键SRAM使用触发器存储数据，DRAM使用电容存储数据DRAM需要定期刷新，以保持数据的有效性掌握SRAM和DRAM的特点和功能是学习后续课程的重要前提SRAM DRAM速度快，但集成度低，价格高速度慢，但集成度高，价格低只读存储器（）、ROM PROMEPROM、EEPROM只读存储器（ROM）是一种只能读取数据，不能写入数据的存储器ROM可以分为PROM、EPROM和EEPROMPROM只能写入一次数据，EPROM可以通过紫外线擦除数据，EEPROM可以通过电擦除数据不同的ROM具有不同的特点和适用场合理解PROM、EPROM和EEPROM的工作原理是理解存储器工作原理的关键PROM适用于存储固定的程序和数据，EPROM适用于需要频繁更新的程序和数据，EEPROM适用于需要在线更新的程序和数据掌握PROM、EPROM和EEPROM的特点和功能是学习后续课程的重要前提PROM1只能写入一次数据EPROM2可以通过紫外线擦除数据EEPROM3可以通过电擦除数据存储器原理与应用CacheCache存储器是一种位于CPU和主存储器之间的告诉小容量存储器，用于存储CPU频繁访问的数据和指令Cache存储器的原理是利用程序的局部性原理，将CPU频繁访问的数据和指令存储在Cache中，以提高CPU的访问速度理解Cache存储器的工作原理是理解计算机性能优化的关键Cache存储器的命中率直接影响CPU的访问速度Cache存储器的设计是CPU设计的重要组成部分掌握Cache存储器的工作原理是学习后续课程的重要前提提高速度局部性原理小容量减少CPU访问主存储程序访问具有时间局Cache容量小，但速器的次数部性和空间局部性度快输入输出（）系统接口与设备/I/O I/O输入/输出（I/O）系统是计算机系统中用于与外部设备进行数据交换的部件I/O系统包括I/O接口和I/O设备I/O接口是CPU与外部设备之间的桥梁，I/O设备是计算机系统中的各种输入输出设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等理解I/O系统的工作原理是理解计算机与外部世界交互的关键I/O接口负责数据的传输和控制，I/O设备负责数据的输入和输出I/O系统的性能直接影响计算机的整体性能掌握I/O系统的工作原理是学习后续课程的重要前提接口设备I/O I/OCPU与外部设备之间的桥梁计算机系统中的各种输入输出设备控制方式程序查询、中断、I/O DMAI/O控制方式是指CPU控制I/O设备进行数据交换的方式常用的I/O控制方式包括程序查询、中断和DMA程序查询是指CPU不断查询I/O设备的状态，以确定是否需要进行数据交换中断是指I/O设备主动向CPU发出信号，请求进行数据交换DMA是指I/O设备可以直接访问主存储器，而不需要CPU的干预不同的I/O控制方式具有不同的特点和适用场合理解不同的I/O控制方式是理解计算机I/O系统的关键程序查询适用于简单的I/O设备，中断适用于需要实时响应的I/O设备，DMA适用于高速数据传输的I/O设备掌握不同的I/O控制方式是学习后续课程的重要前提程序查询CPU不断查询I/O设备的状态中断I/O设备主动向CPU发出信号DMAI/O设备可以直接访问主存储器总线系统总线的分类与结构总线是计算机系统中用于连接各个部件，实现数据传输的公共通道总线可以分为内部总线和外部总线内部总线用于连接CPU、存储器和I/O接口等部件，外部总线用于连接外部设备总线的结构包括地址总线、数据总线和控制总线不同的总线具有不同的特点和适用场合理解总线系统的分类和结构是理解计算机系统互连的关键地址总线用于传输地址信号，数据总线用于传输数据信号，控制总线用于传输控制信号总线的性能直接影响计算机的整体性能掌握总线系统的分类和结构是学习后续课程的重要前提内部总线外部总线地址总线连接CPU、存储器和I/O接口等部件连接外部设备传输地址信号数据总线控制总线传输数据信号传输控制信号总线时序与控制总线时序是指总线上各种信号的时序关系，它规定了总线上数据的传输顺序和时间总线控制是指对总线的控制，包括总线仲裁和总线传输控制总线仲裁是指在多个设备同时请求使用总线时，确定哪个设备可以使用总线总线传输控制是指控制总线上数据的传输过程理解总线时序与控制是理解计算机总线系统的关键正确的总线时序可以保证数据的正确传输，有效的总线控制可以提高总线的利用率掌握总线时序与控制是学习后续课程的重要前提总线仲裁2确定哪个设备可以使用总线总线时序1规定数据的传输顺序和时间总线传输控制3控制数据的传输过程常用总线标准、PCIe USBPCIe（Peripheral ComponentInterconnect Express）是一种高速串行总线标准，用于连接显卡、网卡等高性能外部设备USB（Universal SerialBus）是一种通用的串行总线标准，用于连接键盘、鼠标、U盘等低速外部设备不同的总线标准具有不同的特点和适用场合了解常用总线标准的特点是进行计算机系统设计的关键PCIe具有高速、可扩展等优点，USB具有通用、易用等优点选择合适的总线标准可以提高计算机系统的性能和易用性掌握常用总线标准的特点是学习后续课程的重要前提PCIe USB高速串行总线通用串行总线中断系统中断的概念与处理过程中断是指CPU在执行程序的过程中，由于发生了某种事件，暂停当前程序的执行，转而执行中断服务程序，处理完该事件后，再返回到原程序继续执行中断的概念是计算机系统中实现实时响应的重要机制中断处理过程包括中断请求、中断响应、中断处理和中断返回等步骤理解中断的概念和处理过程是理解计算机实时性的关键中断可以使CPU及时响应外部事件，提高计算机系统的效率掌握中断的概念和处理过程是学习后续课程的重要前提中断请求中断响应中断处理中断返回外部设备向CPU发出中断请求信号CPU响应中断请求，暂停当前程序CPU执行中断服务程序，处理中断CPU返回到原程序继续执行的执行事件中断向量表与中断服务程序中断向量表是指存储中断服务程序入口地址的表格中断服务程序是指处理中断事件的程序当CPU响应中断请求时，会根据中断向量表中的入口地址，跳转到相应的中断服务程序执行中断向量表和中断服务程序是中断系统的核心组成部分理解中断向量表和中断服务程序是理解中断系统的关键中断向量表可以使CPU快速定位中断服务程序，中断服务程序可以有效地处理中断事件掌握中断向量表和中断服务程序是学习后续课程的重要前提中断向量表1存储中断服务程序入口地址中断服务程序2处理中断事件的程序中断优先级与中断嵌套中断优先级是指不同中断请求的优先级，优先级高的中断请求可以优先得到处理中断嵌套是指在执行中断服务程序的过程中，又发生了新的中断请求，CPU暂停当前中断服务程序的执行，转而执行新的中断服务程序中断优先级和中断嵌套可以提高计算机系统的实时性和效率理解中断优先级和中断嵌套是理解计算机高级中断处理的关键合理地设置中断优先级可以保证重要的中断请求得到及时处理，有效地使用中断嵌套可以提高CPU的利用率掌握中断优先级和中断嵌套是学习后续课程的重要前提中断优先级不同中断请求的优先级中断嵌套在执行中断服务程序的过程中，又发生了新的中断请求直接存储器访问（）的工作原理DMA DMA直接存储器访问（DMA）是指I/O设备可以直接访问主存储器，而不需要CPU的干预DMA的工作原理是由DMA控制器控制I/O设备和主存储器之间的数据传输，CPU只需要在DMA传输开始前设置DMA控制器，并在DMA传输完成后处理结果DMA可以大大提高数据传输的速度和效率理解DMA的工作原理是理解计算机高速数据传输的关键DMA可以使I/O设备直接访问主存储器，而不需要CPU的参与，从而释放CPU的资源，提高计算机系统的整体性能掌握DMA的工作原理是学习后续课程的重要前提传输DMA2I/O设备和主存储器之间进行数据传输设置CPU DMA1设置DMA控制器的参数处理结果CPUDMA传输完成后，CPU处理结果3控制器的结构与功能DMADMA控制器是DMA系统的核心部件，它负责控制I/O设备和主存储器之间的数据传输DMA控制器的结构包括地址寄存器、计数器、控制逻辑等地址寄存器用于存储数据传输的起始地址，计数器用于记录数据传输的长度，控制逻辑用于控制数据传输的过程DMA控制器具有多种功能，如地址计数、数据传输、中断请求等理解DMA控制器的结构和功能是理解DMA系统的关键DMA控制器可以自动完成数据传输的过程，而不需要CPU的干预，从而提高数据传输的效率掌握DMA控制器的结构和功能是学习后续课程的重要前提地址寄存器计数器控制逻辑存储数据传输的起始地址记录数据传输的长度控制数据传输的过程传输方式DMADMA传输方式是指I/O设备和主存储器之间进行数据传输的方式常用的DMA传输方式包括突发传输、周期窃取和透明传输突发传输是指DMA控制器一次性传输大量数据，周期窃取是指DMA控制器在CPU不使用总线时传输数据，透明传输是指DMA控制器在CPU使用总线时暂停传输，CPU不使用总线时继续传输不同的DMA传输方式具有不同的特点和适用场合了解不同的DMA传输方式是进行DMA系统设计的关键突发传输适用于高速数据传输，周期窃取适用于CPU空闲时间较多的系统，透明传输适用于CPU和I/O设备需要同时使用总线的系统掌握不同的DMA传输方式是学习后续课程的重要前提突发传输周期窃取12一次性传输大量数据在CPU不使用总线时传输数据透明传输3CPU使用总线时暂停传输，CPU不使用总线时继续传输微型计算机系统的软件基础微型计算机系统的软件基础包括汇编语言程序设计、操作系统概述和设备驱动程序汇编语言程序设计是指使用汇编语言编写程序，直接控制计算机硬件操作系统概述是指了解操作系统的作用和功能，操作系统是管理计算机硬件和软件资源的系统软件设备驱动程序是指控制和管理外部设备的程序，它是操作系统和外部设备之间的桥梁理解微型计算机系统的软件基础是进行系统级程序设计的关键汇编语言程序设计可以使程序员直接控制计算机硬件，操作系统可以简化应用程序的开发，设备驱动程序可以使操作系统管理外部设备掌握微型计算机系统的软件基础是学习后续课程的重要前提汇编语言程序设计操作系统概述设备驱动程序直接控制计算机硬件管理计算机硬件和软件资源操作系统和外部设备之间的桥梁汇编语言程序设计汇编语言指令汇编语言是一种面向机器的程序设计语言，它使用助记符来表示机器指令汇编语言指令包括数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、控制转移指令和输入输出指令等不同的指令具有不同的功能和适用场合掌握汇编语言指令是进行汇编语言程序设计的关键数据传送指令用于在寄存器和内存之间传送数据，算术运算指令用于进行算术运算，逻辑运算指令用于进行逻辑运算，控制转移指令用于控制程序的执行流程，输入输出指令用于控制I/O设备熟练掌握汇编语言指令是进行汇编语言程序设计的基础数据传送1寄存器和内存之间传送数据算术运算2进行算术运算逻辑运算3进行逻辑运算控制转移4控制程序的执行流程汇编语言程序结构汇编语言程序结构通常包括数据段、代码段和堆栈段数据段用于存储程序中使用的数据，代码段用于存储程序的指令，堆栈段用于存储程序的临时数据和函数调用信息不同的段具有不同的功能和作用理解汇编语言程序结构是进行汇编语言程序设计的关键合理地组织汇编语言程序结构可以提高程序的可读性和可维护性掌握汇编语言程序结构是进行汇编语言程序设计的基础数据段存储程序中使用的数据代码段存储程序的指令堆栈段存储程序的临时数据和函数调用信息汇编语言程序调试汇编语言程序调试是指使用调试工具来查找和修复汇编语言程序中的错误常用的调试工具包括调试器和模拟器调试器可以单步执行程序，查看寄存器和内存的内容，设置断点等，模拟器可以模拟计算机硬件，方便程序的调试掌握汇编语言程序调试技巧可以有效地提高程序开发的效率理解汇编语言程序调试方法是进行汇编语言程序设计的关键熟练使用调试工具可以快速定位和修复程序中的错误，提高程序的质量掌握汇编语言程序调试方法是进行汇编语言程序设计的重要环节调试器单步执行程序，查看寄存器和内存的内容，设置断点等模拟器模拟计算机硬件，方便程序的调试操作系统概述操作系统的作用与功能操作系统是一种管理计算机硬件和软件资源的系统软件，它位于硬件和应用程序之间操作系统的作用是提供用户和计算机硬件之间的接口，管理计算机的硬件资源，提供各种系统服务，提高计算机的效率和易用性操作系统的功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理等理解操作系统的作用和功能是理解计算机系统软件的关键操作系统是计算机系统的重要组成部分，它对计算机的性能和易用性有着重要的影响掌握操作系统的作用和功能是学习后续课程的重要前提进程管理内存管理12管理程序的执行管理内存的分配和使用设备管理文件系统管理管理外部设备管理文件的存储和访问43操作系统的类型批处理、分时、实时根据不同的应用需求，操作系统可以分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统批处理操作系统是指将多个作业组织成一批，由计算机自动依次处理分时操作系统是指将CPU的时间划分为多个时间片，每个用户占用一个时间片，实现多个用户同时使用计算机实时操作系统是指能够及时响应外部事件，并在规定的时间内完成处理的操作系统不同的操作系统类型具有不同的特点和适用场合了解不同操作系统类型的特点是进行操作系统选型的关键批处理操作系统适用于处理大量的数据，分时操作系统适用于多用户交互，实时操作系统适用于需要实时响应的系统掌握不同操作系统类型的特点是学习后续课程的重要前提批处理分时实时自动依次处理多个作业多个用户同时使用计算及时响应外部事件机嵌入式操作系统嵌入式操作系统是指运行在嵌入式系统中的操作系统嵌入式系统是指嵌入到其他设备中的计算机系统，如智能手机、智能家居、工业控制系统等嵌入式操作系统通常具有体积小、功耗低、实时性高等特点常用的嵌入式操作系统包括Linux、FreeRTOS、VxWorks等了解嵌入式操作系统的特点是进行嵌入式系统开发的关键嵌入式操作系统需要根据具体的硬件平台进行定制，以满足嵌入式系统的需求掌握嵌入式操作系统的特点是学习后续课程的重要前提Linux FreeRTOS开源、可定制小型、实时设备驱动程序设备驱动程序的作用设备驱动程序是指控制和管理外部设备的程序，它是操作系统和外部设备之间的桥梁设备驱动程序的作用是提供操作系统和外部设备之间的接口，使操作系统能够管理和控制外部设备设备驱动程序通常由硬件厂商提供，也可以由程序员自行开发理解设备驱动程序的作用是进行设备开发的关键设备驱动程序需要根据具体的硬件平台和操作系统进行开发，以保证外部设备能够正常工作掌握设备驱动程序的作用是学习后续课程的重要前提提供接口操作系统和外部设备之间的接口管理设备使操作系统能够管理和控制外部设备设备驱动程序的开发设备驱动程序的开发通常包括以下几个步骤分析硬件设备、编写驱动程序代码、编译和链接驱动程序、安装和测试驱动程序设备驱动程序的开发需要了解硬件设备的原理和操作，熟悉操作系统的驱动程序接口，掌握编程语言和调试工具设备驱动程序的开发是一项复杂而重要的任务理解设备驱动程序的开发流程是进行设备开发的的关键设备驱动程序的开发需要根据具体的硬件平台和操作系统进行开发，以保证外部设备能够正常工作掌握设备驱动程序的开发流程是学习后续课程的重要前提编写驱动程序代码分析硬件设备1根据硬件设备的原理和操作，编写驱动程序代了解硬件设备的原理和操作2码安装和测试驱动程序4编译和链接驱动程序3将驱动程序安装到系统中，并进行测试将驱动程序代码编译和链接成可执行文件设备驱动程序的调试设备驱动程序的调试是指使用调试工具来查找和修复设备驱动程序中的错误常用的调试工具包括调试器和日志工具调试器可以单步执行程序，查看寄存器和内存的内容，设置断点等，日志工具可以记录程序的运行信息，方便程序的调试掌握设备驱动程序调试技巧可以有效地提高程序开发的效率理解设备驱动程序调试方法是进行设备开发的的关键熟练使用调试工具可以快速定位和修复程序中的错误，提高程序的质量掌握设备驱动程序调试方法是进行设备驱动程序开发的重要环节调试器单步执行程序，查看寄存器和内存的内容，设置断点等日志工具记录程序的运行信息，方便程序的调试计算机病毒与安全计算机病毒的类型计算机病毒是指一种能够自我复制和传播的恶意程序，它可以破坏计算机系统的数据和功能计算机病毒的类型包括引导型病毒、文件型病毒、宏病毒、脚本病毒和网络病毒等不同的病毒具有不同的特点和传播方式了解计算机病毒的类型是进行计算机安全防护的关键不同的病毒需要采取不同的防护措施，才能有效地保护计算机系统掌握计算机病毒的类型是学习后续课程的重要前提宏病毒文件型病毒感染Office文档脚本病毒感染可执行文件感染脚本文件引导型病毒网络病毒感染硬盘的引导扇区3通过网络传播2415计算机病毒的传播途径计算机病毒的传播途径包括软件下载、邮件附件、网页浏览、U盘传播和网络共享等不同的传播途径具有不同的特点和传播范围了解计算机病毒的传播途径可以有效地防止病毒感染了解计算机病毒的传播途径是进行计算机安全防护的关键不同的传播途径需要采取不同的防范措施，才能有效地保护计算机系统掌握计算机病毒的传播途径是学习后续课程的重要前提软件下载从不可靠的网站下载软件邮件附件打开可疑的邮件附件网页浏览访问恶意网站盘传播U使用未杀毒的U盘网络共享共享受感染的文件计算机安全防护措施计算机安全防护措施包括安装杀毒软件、安装防火墙、定期更新系统补丁、不打开可疑邮件附件、不访问恶意网站、不下载不可靠的软件、定期备份数据等不同的防护措施具有不同的作用和适用范围采取多种防护措施可以有效地保护计算机系统了解计算机安全防护措施是进行计算机安全防护的关键不同的安全威胁需要采取不同的防护措施，才能有效地保护计算机系统掌握计算机安全防护措施是学习后续课程的重要前提安装杀毒软件安装防火墙定期更新系统补丁123查杀已知病毒防止恶意网络连接修复系统漏洞不打开可疑邮件附件不访问恶意网站不下载不可靠的软件456防止病毒通过邮件传播防止病毒通过网页传播防止病毒通过软件传播定期备份数据7防止数据丢失微型计算机系统的应用领域微型计算机系统的应用领域非常广泛，包括工业控制、智能家居、物联网、医疗设备、航空航天等随着技术的不断发展，微型计算机系统的应用领域将越来越广泛微型计算机系统是现代信息技术的重要组成部分，对社会发展产生了深远的影响了解微型计算机系统的应用领域可以更好地理解计算机技术对社会发展的作用掌握微型计算机系统的应用领域是学习后续课程的重要前提工业控制智能家居物联网医疗设备自动化生产线、机器人等智能家电、智能照明等智能传感器、智能设备等医疗仪器、诊断设备等工业控制、智能家居、物联网在工业控制领域，微型计算机系统被广泛应用于自动化生产线、机器人、数控机床等在智能家居领域，微型计算机系统被广泛应用于智能家电、智能照明、智能安防等在物联网领域，微型计算机系统被广泛应用于智能传感器、智能设备、智能交通等这些应用都极大地提高了生产效率和生活质量了解微型计算机系统在不同领域的应用可以更好地理解计算机技术对社会发展的作用掌握微型计算机系统的应用是学习后续课程的重要前提工业控制智能家居物联网自动化生产线智能家电智能传感器嵌入式系统开发实例本节将介绍一个嵌入式系统开发实例，以加深对嵌入式系统开发流程的理解该实例是一个智能温控系统，它使用单片机作为控制核心，通过传感器采集温度数据，通过PID算法控制加热器，实现恒温控制该实例涵盖了嵌入式系统开发的各个环节，包括硬件设计、软件设计、调试和测试等通过本实例的学习，可以掌握嵌入式系统开发的基本方法，了解嵌入式系统的开发流程，提高解决实际问题的能力该实例是学习后续课程的重要实践环节硬件设计选择合适的硬件平台软件设计编写控制程序调试调试程序，确保系统正常工作测试测试系统性能，确保满足需求实验教学汇编语言编程实验本节将介绍汇编语言编程实验，通过编写汇编语言程序，加深对汇编语言指令和程序结构的理解实验内容包括数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移和输入输出等通过本实验的学习，可以掌握汇编语言编程的基本方法，提高解决实际问题的能力本次实验是学习汇编语言的重要实践环节，通过实验可以加深对理论知识的理解，提高动手能力希望同学们认真完成本次实验，为后续课程的学习打下坚实的基础数据传送1实现数据在寄存器和内存之间的传送算术运算2实现加、减、乘、除等运算逻辑运算3实现与、或、非等运算控制转移4实现程序的跳转和循环输入输出5实现程序与外部设备的交互实验教学接口电路实验本节将介绍接口电路实验，通过搭建和调试接口电路，加深对I/O接口和I/O控制方式的理解实验内容包括并行接口、串行接口、中断接口和DMA接口等通过本实验的学习，可以掌握接口电路的设计和调试方法，提高解决实际问题的能力本次实验是学习I/O系统的重要实践环节，通过实验可以加深对理论知识的理解，提高动手能力希望同学们认真完成本次实验，为后续课程的学习打下坚实的基础并行接口实现并行数据的传输串行接口实现串行数据的传输中断接口实现中断控制接口DMA实现DMA传输实验教学系统设计实验本节将介绍系统设计实验，通过设计和实现一个简单的微型计算机系统，综合运用所学的知识实验内容包括CPU设计、存储器设计、I/O系统设计和软件设计等通过本实验的学习，可以提高系统设计能力，培养创新意识本次实验是本课程的重要综合实践环节，通过实验可以加深对理论知识的理解，提高动手能力和创新能力希望同学们认真完成本次实验，为今后的工作打下坚实的基础设计存储器设计系统设计CPU I/O设计CPU的结构和功能设计存储器的结构和寻址设计I/O接口和控制方式方式软件设计编写系统软件课程总结与复习本课程系统地介绍了微型计算机系统的基本概念、组成原理、软硬件技术及其应用通过本课程的学习，您已经掌握了计算机系统的基本知识，具备了进行系统级程序设计的能力希望您在今后的学习和工作中，能够不断探索计算机技术的奥秘，为社会发展做出贡献在复习阶段，建议同学们认真阅读教材，回顾课堂笔记，完成课后习题，积极参与讨论通过复习，巩固所学知识，提高解决实际问题的能力预祝大家在考试中取得优异成绩！回顾知识点1整理课程内容完成习题2巩固所学知识积极讨论3加深理解重点知识回顾本节将回顾本课程的重点知识，包括冯·诺依曼体系结构、数制与编码、逻辑代数基础、数字电路基础、微处理器、存储器系统、I/O系统、总线系统、中断系统、DMA、软件基础、汇编语言程序设计、操作系统概述、设备驱动程序、计算机病毒与安全以及应用领域等通过回顾重点知识，巩固所学内容，为考试做好准备希望同学们认真阅读本节内容，回顾课堂笔记，完成课后习题，积极参与讨论通过重点知识回顾，加深对课程内容的理解，提高解决实际问题的能力预祝大家在考试中取得优异成绩！冯诺依曼体系结构数制与编码微处理器存储器系统·现代计算机的基础计算机内部数据的表示方计算机的核心部件存储程序和数据的部件式考试范围与注意事项本次考试的范围包括本课程所讲授的全部内容，重点考察学生对基本概念、组成原理、软硬件技术以及应用的理解和掌握程度请同学们认真复习，做好考试准备考试时请注意以下事项•携带有效证件参加考试•考试时不得使用手机等电子设备•认真审题，仔细作答•保持考场安静，遵守考场纪律复习范围考察重点考试要求全部课程内容基本概念、组成原理、软硬件技术认真审题，仔细作答，遵守考场纪以及应用律答疑与讨论欢迎同学们就本课程的内容提出问题，进行讨论通过答疑和讨论，可以加深对课程内容的理解，解决学习中的疑难问题，提高解决实际问题的能力希望同学们积极参与答疑和讨论，共同进步！感谢大家对本课程的支持！祝大家学习顺利，取得优异成绩！提出问题参与讨论解决学习中的疑难问题加深对课程内容的理解。