南邮微机原理课件第2章
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20XX
汇报人：XX
目录
01
微机系统概述
02
微处理器基础
03
存储系统
04
输入输出系统
05
微机总线技术
06
微机系统扩展
微机系统概述
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微机系统定义
微机系统由硬件和软件两大部分组成，硬件包括CPU、内存、输入输出设备等。
微机系统的组成
微机系统广泛应用于办公自动化、工业控制、教育科研、娱乐游戏等多个领域。
微机系统的应用领域
微机系统能够执行程序指令，处理数据，实现信息的输入、存储、处理和输出等功能。
微机系统的功能
01
02
03
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和AMD生产的处理器。
中央处理器（CPU）
随机存取存储器（RAM）用于临时存储运行中的数据和程序，如DDR4内存条。
内存（RAM）
输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器等，它们是用户与计算机交互的接口。
输入输出设备
硬盘和固态硬盘（HDD/SSD）用于长期存储数据，如西部数据和三星的硬盘产品。
存储设备
微机系统功能
微机系统能够高效处理大量数据，支持各种计算任务，如科学计算、商业分析等。
数据处理能力
现代微机系统支持多任务操作，用户可以同时运行多个应用程序，提高工作效率。
多任务操作
微机系统具备网络通信功能，能够连接互联网，实现信息的快速交换和资源共享。
网络通信功能
微处理器基础
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微处理器架构
CPU是微处理器的核心，负责执行指令和处理数据，如Intel的x86架构和ARM处理器。
中央处理单元(CPU)
微处理器架构中包含不同速度和容量的存储器，如寄存器、高速缓存(Cache)和主存。
存储器层次结构
I/O系统负责微处理器与外部设备的数据交换，例如使用PCI总线连接显卡和硬盘。
输入输出(I/O)系统
ISA定义了微处理器能理解和执行的指令集，如x86指令集和MIPS架构指令集。
指令集架构(ISA)
指令集与寻址方式
寄存器寻址
指令集架构
03
寄存器寻址是通过寄存器编号直接访问数据，速度快，是微处理器中最常用的寻址方式之一。
寻址方式概述
01
指令集是微处理器能够理解和执行的指令集合，如x86、ARM等，决定了微处理器的功能和性能。
02
寻址方式定义了数据在内存中的位置如何被确定，常见的寻址方式包括立即寻址、直接寻址等。
内存寻址技术
04
内存寻址技术涉及如何在内存中定位和访问数据，包括基址寻址、变址寻址等复杂方式。
微处理器性能指标
微处理器的时钟频率决定了其运行速度，如IntelCorei9-10900K的基准频率为3.7GHz。
时钟频率
01
02
多核心和超线程技术能提升处理器并行处理能力，例如AMDRyzen93950X拥有16核心32线程。
核心与线程数量
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缓存大小影响数据访问速度，如AppleM1芯片集成了16MB的统一缓存。
缓存大小
微处理器性能指标
指令集架构决定了处理器能执行的指令类型，例如ARM架构广泛应用于移动设备。
指令集架构
处理器的功耗和热设计功耗影响其能效比，如NVIDIATegraX1的热设计功耗为10W。
功耗与热设计功耗
存储系统
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存储器分类
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按存储介质分类
存储器可分为半导体存储器、磁性存储器和光学存储器等，如SSD和硬盘。
02
按访问方式分类
存储器分为随机存取存储器（RAM）、顺序存取存储器（SAM）等，如RAM允许数据随机访问。
03
按存储器功能分类
分为主存储器、辅助存储器和缓存存储器，例如CPU中的L1、L2缓存。
04
按存储器用途分类
包括系统存储器、显示存储器和专用存储器等，如显卡上的显存用于图像处理。
存储器层次结构
寄存器位于CPU内部，提供最快的访问速度，用于存储临时数据和指令。
寄存器存储
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。
高速缓存存储
主存储器（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
辅助存储器如硬盘和固态硬盘，提供大容量存储空间，用于长期保存数据。
辅助存储器
存储器管理技术
虚拟存储技术
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。
存储器保护机制
通过设置访问权限和界限寄存器等，确保不同进程的存储空间互不干扰，保障系统安全。
分页存储管理
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。
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。
输入输出系统
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输入输出接口
并行接口允许数据同时在多个通道上传输，提高数据传输速率，如打印机接口。
并行接口
串行接口一次只传输一位数据，虽然速度较慢，但接口简单，成本低，如USB