南邮微机原理课件第8章
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目录
01
微机原理概述
02
指令系统
03
存储系统
04
输入输出系统
05
微机接口技术
06
微机应用实例
微机原理概述
第一章
微机系统组成
CPU是微机的核心部件，负责执行指令和处理数据，如Intel的i7处理器。
中央处理单元(CPU)
I/O设备如键盘、鼠标和显示器，负责与用户交互和数据的输入输出，例如罗技的无线键盘。
输入输出(I/O)设备
存储器包括RAM和ROM，用于临时和永久存储数据，例如DDR4内存条和SSD固态硬盘。
存储器系统
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03
微机系统组成
总线连接CPU、内存和I/O设备，传输数据和控制信号，例如PCIe总线技术。
总线系统
外围设备如打印机、扫描仪，扩展微机的功能，例如惠普的多功能一体机。
外围设备
微处理器功能
微处理器通过内置的算术逻辑单元(ALU)执行指令，处理数据和执行程序。
指令执行
微处理器内部集成寄存器用于临时存储数据和指令，保证处理速度。
数据存储
微处理器产生控制信号，协调计算机内部各部件的工作，确保指令正确执行。
控制信号生成
微处理器负责管理计算机的输入输出操作，实现与外部设备的数据交换。
输入输出管理
微机工作原理
CPU是微机的核心，负责执行指令和处理数据，是微机运算和控制的中心。
中央处理器（CPU）功能
存储器分为RAM和ROM，RAM用于临时存储数据，ROM存储系统固件和启动程序。
存储器结构
输入输出系统负责微机与外部设备的数据交换，包括键盘、鼠标、显示器等。
输入输出系统
总线是连接微机各部件的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线，确保信息流畅传输。
总线系统
指令系统
第二章
指令格式
操作码指示计算机执行特定操作，如加法、减法等，是指令的核心部分。
操作码的定义
操作数指明了指令操作的对象，可以是寄存器、内存地址或立即数。
操作数的表示
寻址方式决定了如何找到操作数，常见的有立即寻址、直接寻址、间接寻址等。
寻址方式
指令集分类
指令集可按操作类型分为数据传输、算术逻辑、控制转移等指令。
按操作类型分类
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指令集按寻址方式可分为立即寻址、直接寻址、间接寻址等。
按寻址方式分类
03
指令集可依据指令长度分为固定长度指令集和可变长度指令集。
按指令长度分类
指令执行过程
CPU从内存中读取指令，确定操作类型和操作数，为指令的执行做准备。
指令获取
若指令涉及数据存储或读取，CPU会访问内存，获取或存储操作数。
访问内存
根据解码结果，CPU执行相应的算术或逻辑运算，完成指令规定的操作。
执行指令
指令解码阶段，CPU解析指令内容，确定需要执行的操作和操作数地址。
指令解码
执行完指令后，将结果写回到指定的寄存器或内存位置，完成指令的整个执行过程。
写回结果
存储系统
第三章
存储器分类
存储器可按其使用的介质分为半导体存储器、磁性存储器和光学存储器等。
按存储介质分类
01
根据数据的存取方式，存储器可分为随机存取存储器（RAM）、顺序存取存储器（SAM）等。
按存取方式分类
02
存储器按功能可分为只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）等。
按存储器功能分类
03
根据性能特点，存储器可分为高速缓存（Cache）、主存储器（MainMemory）等。
按存储器性能分类
04
存储器层次结构
高速缓存（Cache）位于CPU和主存之间，用于减少处理器访问主存的延迟，提高系统性能。
高速缓存存储器
寄存器位于CPU内部，用于存储临时数据和指令，其访问速度最快，但容量有限。
寄存器存储器
存储器层次结构
主存或随机存取存储器（RAM）是计算机的主要工作存储区，用于存储正在运行的程序和数据。
主存储器（RAM）
硬盘驱动器（HDD）和固态驱动器（SSD）作为辅助存储器，提供大容量数据存储，但访问速度较慢。
辅助存储器（硬盘）
存储管理技术
虚拟存储技术通过映射机制，使得程序能够使用比实际物理内存更大的地址空间。
虚拟存储技术
缓存技术利用局部性原理，将频繁访问的数据暂存于高速存储器中，提高数据访问速度。
缓存技术
段式管理将程序的地址空间划分为多个段，每个段具有不同的长度，适应程序结构化的需求。
段式存储管理
分页技术将物理内存划分为固定大小的页框，逻辑地址空间划分为页，实现内存的高效利用。
分页存储管理
存储保护机制确保各个进程的存储空间互不干扰，防止非法访问和数据破坏。
存储保护机制
输入输出系统
第四章
输入输出接口
USB接口
并行接口
03
通用串行总线（USB）接口广泛用于计算机与外设之间的连接，支持热插拔和即插即用。
串行接口
01
并行接口允许数据同时通过多个通道传输，提高数据传输速率，如打印机接口。
02
串行接口一次传输一个比特