微機原理課件-第7章

微機原理課件-第7章目錄引言微機系統(tǒng)概述指令系統(tǒng)匯編語言程序設計微機系統(tǒng)總線微機系統(tǒng)接口技術實驗與實踐環(huán)節(jié)01引言微機原理是計算機科學和電子工程學科的重要基礎，是理解計算機內部工作原理的關鍵。掌握微機原理有助于更好地設計、開發(fā)和應用計算機系統(tǒng)，提高系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性。微機原理的學習有助于培養(yǎng)學生對計算機科學的興趣和熱愛，激發(fā)創(chuàng)新思維。微機原理的重要性微機原理知識應用于計算機硬件設計，如CPU、內存、總線等。計算機硬件設計嵌入式系統(tǒng)計算機體系結構微機原理在嵌入式系統(tǒng)領域應用廣泛，如智能家居、工業(yè)控制等。通過微機原理的學習，可以深入理解計算機體系結構，優(yōu)化系統(tǒng)設計和性能。030201微機原理的應用領域掌握微機原理的基本概念和原理。理解計算機系統(tǒng)的組成和工作方式。熟悉常見微處理器和指令集架構。能夠運用微機原理知識解決實際問題。01020304本章學習目標02微機系統(tǒng)概述作為微機系統(tǒng)的核心，負責指令執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理。微處理器用于存儲程序和數(shù)據(jù)，分為RAM、ROM、FlashMemory等類型。存儲器實現(xiàn)微機與外部設備的信息交換。輸入輸出接口微機系統(tǒng)的基本組成執(zhí)行算術和邏輯運算。運算器負責取指令、解碼和執(zhí)行指令?？刂茊卧糜跁捍鏀?shù)據(jù)和地址。寄存器組微處理器的基本結構ROM（只讀存儲器）：存儲固定數(shù)據(jù)和程序，掉電后數(shù)據(jù)不丟失。RAM（隨機存取存儲器）：可讀可寫，掉電后數(shù)據(jù)丟失。FlashMemory：可電擦寫，非易失性存儲器。存儲器分類與組成串行接口實現(xiàn)低速數(shù)據(jù)傳輸，常用RS232等標準。USB接口通用串行總線接口，用于連接外部設備。并行接口實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。輸入輸出接口03指令系統(tǒng)

指令格式操作碼表示指令的操作類型，如加、減、乘、除等。地址碼表示操作數(shù)的有效地址，可以是寄存器、內存單元或立即數(shù)。修飾符用于修改指令的某些屬性，如尋址方式、寄存器選擇等。操作數(shù)直接包含在指令中，如MOVAX,1000H。立即尋址操作數(shù)存儲在寄存器中，如MOVAX,BX。寄存器尋址操作數(shù)存儲在內存單元中，如MOVAX,[BX]。內存尋址指令的尋址方式指令集用于進行算術運算，如ADD、SUB、MUL、DIV等。用于進行邏輯運算，如AND、OR、XOR等。用于控制程序流程，如JMP、CALL、RET等。用于在寄存器、內存和輸入/輸出設備之間傳輸數(shù)據(jù)，如MOV、PUSH、POP等。算術指令邏輯指令控制指令數(shù)據(jù)傳輸指令取指令階段分析指令階段執(zhí)行指令階段寫回結果階段指令執(zhí)行時序01020304從內存中讀取指令并存放到指令寄存器中。對指令進行譯碼和分析，確定操作碼和操作數(shù)。根據(jù)分析結果執(zhí)行相應的操作，如數(shù)據(jù)傳輸、算術運算等。將執(zhí)行結果寫回到目標寄存器或內存單元中。04匯編語言程序設計03宏指令語句用于簡化匯編程序的編寫。01指令語句用于向計算機發(fā)出操作命令。02偽指令語句用于指示匯編程序如何處理指令和數(shù)據(jù)。匯編語言的語句種類程序頭包含程序標題、版本信息、編譯日期等。程序主體包含程序的主要功能代碼。程序尾包含程序結束指令和注釋。匯編語言的程序結構自底向上設計法先編寫最底層模塊的代碼，再逐步組合成完整的程序。自頂向下設計法先設計程序的整體結構，再逐步細化每個模塊。逐步求精設計法逐步細化程序的細節(jié)，直到滿足要求為止。匯編語言程序設計方法使用匯編語言編寫源代碼。編寫匯編源程序將源代碼轉換成目標文件。匯編將目標文件轉換成可執(zhí)行文件。鏈接執(zhí)行可執(zhí)行文件，得到程序的輸出結果。運行匯編語言程序的上機過程05微機系統(tǒng)總線總線是連接各個部件的橋梁，使得各個部件之間能夠相互通信和協(xié)同工作?？偩€的特點是遵循一定的標準，使得各個部件能夠相互匹配和兼容?？偩€是微機系統(tǒng)中各部件之間進行信息傳輸?shù)囊唤M共用信號線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線?？偩€的基本概念可以分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。按傳輸性質分類可以分為單總線、雙總線和多總線。按連接部件的數(shù)量分類可以分為高速總線、低速總線和介于高速與低速之間的總線。按傳輸速率分類可以分為并行總線和串行總線。按傳輸方式分類總線的分類當一個部件需要向另一個部件發(fā)送數(shù)據(jù)時，它通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)地址確定控制信號當一個部件需要從另一個部件接收數(shù)據(jù)時，它通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)接收進來。當需要訪問某個部件時，通過地址總線來確定要訪問的部件的地址。控制總線用于傳遞各種控制信號，如開始信號、結束信號等?？偩€的數(shù)據(jù)傳輸過程為了確保各個部件之間的兼容性和匹配性，制定了一系列的總線標準，如ISA、PCI、USB等。總線標準總線的性能指標包括傳輸速率、帶寬、傳輸延遲等，這些指標直接影響到微機系統(tǒng)的性能和效率?？偩€性能指標總線標準與性能指標06微機系統(tǒng)接口技術接口是微機系統(tǒng)中各部件之間進行信息交換的橋梁，實現(xiàn)主機與外部設備之間的信息傳輸和控制。接口定義接口內部通常設有數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用于暫存主機發(fā)送的數(shù)據(jù)或從外部設備接收的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)緩沖接口通過地址譯碼電路識別主機發(fā)送的命令，并選擇相應的外部設備進行響應。地址譯碼接口根據(jù)主機發(fā)送的命令，控制外部設備的狀態(tài)，如啟動、停止、復位等。狀態(tài)控制接口的基本概念與功能并行接口傳輸數(shù)據(jù)時使用多根數(shù)據(jù)線同時傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速率較高，但連接線數(shù)量多，適用于近距離傳輸。串行接口使用一根數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率相對較低，但連接線數(shù)量少，適用于遠距離傳輸。并行接口與串行接口串行接口并行接口中斷控制器中斷控制器用于管理微機系統(tǒng)中的中斷請求，根據(jù)優(yōu)先級對中斷請求進行處理，實現(xiàn)實時控制和多任務處理。DMA控制器DMA控制器負責管理直接內存訪問操作，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，減輕主機負擔，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。中斷控制器與DMA控制器顯示器接口顯示器接口用于連接顯示器設備，實現(xiàn)將主機處理結果顯示在顯示器上的功能。鼠標接口鼠標接口用于連接鼠標設備，實現(xiàn)用戶通過鼠標進行光標定位和操作的功能。鍵盤接口鍵盤接口用于連接鍵盤設備，實現(xiàn)用戶輸入字符和命令的功能。人機交互設備接口07實驗與實踐環(huán)節(jié)實驗設備微機實驗箱、示波器、信號發(fā)生器、萬用表等。軟件環(huán)境匯編器、調試器、仿真器等微機軟件開發(fā)工具。實驗設備與軟件環(huán)境實驗一匯編語言程序的編寫與調試。實驗二微機接口電路的設計與實現(xiàn)。實驗三中斷處理程序的編寫與調試。實驗四多任務程序的編寫與調試。實驗內容與步驟完成一個具有實際應用價值的微機系統(tǒng)設計，包括硬件和軟件部分。課程設計要求與步驟設