微機(jī)原理宋志平第四章課件

微機(jī)原理宋志平第四章課件目錄CONTENTS第四章指令系統(tǒng)第四章匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第四章微處理器結(jié)構(gòu)和工作原理第四章存儲(chǔ)器系統(tǒng)01第四章指令系統(tǒng)CHAPTER是用來(lái)描述計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作的命令，由操作碼和操作數(shù)組成。指令是指計(jì)算機(jī)中所有指令的集合，是計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成部分。指令系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，指令系統(tǒng)也在不斷演變和改進(jìn)。指令系統(tǒng)的發(fā)展根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以將指令系統(tǒng)分為不同的類型，如按操作碼長(zhǎng)度、尋址方式、數(shù)據(jù)類型等。指令系統(tǒng)的分類指令系統(tǒng)的基本概念是指令系統(tǒng)中指令的書寫格式，包括操作碼和操作數(shù)的安排和表示方式。指令格式的概念指令格式的設(shè)計(jì)需要考慮多種因素，如指令長(zhǎng)度、尋址方式、數(shù)據(jù)類型等。指令格式的設(shè)計(jì)常見的指令格式有零地址指令、一地址指令、二地址指令和三地址指令等。常見指令格式為了提高指令執(zhí)行效率，可以對(duì)指令格式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。指令格式的優(yōu)化指令格式尋址方式的概念是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行指令時(shí)尋找操作數(shù)的方式。常見尋址方式常見的尋址方式有立即尋址、寄存器尋址、內(nèi)存尋址、基址尋址、變址尋址等。尋址方式的優(yōu)化為了提高指令執(zhí)行效率，可以對(duì)尋址方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。尋址方式的實(shí)現(xiàn)尋址方式的實(shí)現(xiàn)需要硬件的支持，如地址碼的產(chǎn)生、地址碼的解碼等。指令和操作數(shù)的尋址方式是指計(jì)算機(jī)中所有指令的集合，是計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成部分。指令系統(tǒng)的概念指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)常見指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮多種因素，如指令長(zhǎng)度、尋址方式、數(shù)據(jù)類型等。常見的指令系統(tǒng)有復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISC）和精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（RISC）。指令系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要硬件的支持，如指令碼的產(chǎn)生、指令碼的解碼等。指令系統(tǒng)02第四章匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)CHAPTER03匯編語(yǔ)言的應(yīng)用匯編語(yǔ)言常用于系統(tǒng)軟件、嵌入式系統(tǒng)、游戲開發(fā)等需要高效、直接控制硬件的領(lǐng)域。01匯編語(yǔ)言定義匯編語(yǔ)言是一種面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，用助記符表示指令，具有低級(jí)語(yǔ)言的特性。02匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)匯編語(yǔ)言具有高度的靈活性，可以直接控制硬件，運(yùn)行速度快，代碼緊湊。匯編語(yǔ)言概述匯編語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的匯編語(yǔ)言程序通常包括程序頭、程序體和程序尾三個(gè)部分。偽指令的作用偽指令用于提供編譯程序在匯編過(guò)程中所需要的各種信息，如內(nèi)存單元的分配、程序入口地址的指定等。匯編源程序匯編源程序是由匯編指令和偽指令組成的文本文件，描述了計(jì)算機(jī)硬件執(zhí)行的操作。匯編語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)123分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)算法、編寫程序、調(diào)試程序。匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本步驟利用寄存器、編寫子程序、使用條件分支和循環(huán)結(jié)構(gòu)等。匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本技巧如MOV、ADD、SUB、MUL、DIV等，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等功能。常見匯編指令及其功能匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)將匯編源代碼編譯成目標(biāo)文件，再將目標(biāo)文件鏈接成可執(zhí)行文件的過(guò)程。匯編語(yǔ)言的編譯和鏈接通過(guò)命令行或集成開發(fā)環(huán)境運(yùn)行可執(zhí)行文件，觀察程序的輸出結(jié)果。上機(jī)運(yùn)行匯編程序使用調(diào)試工具檢查程序的運(yùn)行狀態(tài)，查找并修正程序中的錯(cuò)誤。調(diào)試匯編程序匯編語(yǔ)言程序的上機(jī)過(guò)程03第四章微處理器結(jié)構(gòu)和工作原理CHAPTER負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)微處理器各部分的工作，根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)的操作?？刂破髫?fù)責(zé)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令。運(yùn)算器用于存儲(chǔ)指令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，是微處理器內(nèi)部的重要組件。寄存器組負(fù)責(zé)微處理器與內(nèi)存和其他外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。總線接口微處理器的基本結(jié)構(gòu)取指從內(nèi)存中讀取指令并存放在指令寄存器中。譯碼對(duì)指令進(jìn)行譯碼，確定需要執(zhí)行的操作和操作數(shù)。執(zhí)行根據(jù)譯碼結(jié)果，由控制器協(xié)調(diào)運(yùn)算器和寄存器組完成指令規(guī)定的操作。訪存根據(jù)需要訪問(wèn)內(nèi)存或輸入/輸出設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。微處理器的工作原理01020304指令系統(tǒng)微處理器支持的指令集合，包括算術(shù)、邏輯、控制和輸入/輸出指令等。匯編語(yǔ)言一種低級(jí)語(yǔ)言，與指令系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，用于編寫程序。匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)可以直接控制硬件，執(zhí)行速度快，占用存儲(chǔ)空間少。匯編語(yǔ)言的缺點(diǎn)編寫難度大，可移植性差，維護(hù)困難。微處理器的指令系統(tǒng)及匯編語(yǔ)言04第四章存儲(chǔ)器系統(tǒng)CHAPTER存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的硬件設(shè)備。存儲(chǔ)器定義存儲(chǔ)器分類存儲(chǔ)器作用根據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)、讀寫方式、工作方式等不同，存儲(chǔ)器有多種分類方式。存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的重要組成部分，用于存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)和指令，支持計(jì)算機(jī)的快速讀寫操作。030201存儲(chǔ)器概述主存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中直接與CPU交換數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，也稱為內(nèi)存儲(chǔ)器。主存儲(chǔ)器定義主存儲(chǔ)器由多個(gè)存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)。主存儲(chǔ)器組成主存儲(chǔ)器采用隨機(jī)存取方式，即CPU可以直接訪問(wèn)任意地址的存儲(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)快速讀寫操作。主存儲(chǔ)器讀寫方式主存儲(chǔ)器010203高速緩沖存儲(chǔ)器定義高速緩沖存儲(chǔ)器是一種介于CPU和主存儲(chǔ)器之間的存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)，用于存放CPU近期使用的數(shù)據(jù)和指令。高速緩沖存儲(chǔ)器工作原理當(dāng)CPU需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)或指令時(shí)，會(huì)首先訪問(wèn)高速緩沖存儲(chǔ)器，如果所需數(shù)據(jù)或指令不在其中，再?gòu)闹鞔鎯?chǔ)器中讀取，同時(shí)將所需數(shù)據(jù)或指令復(fù)制到高速緩沖存儲(chǔ)器中，以便下次快速訪問(wèn)。高速緩沖存儲(chǔ)器的性能影響高速緩沖存儲(chǔ)器的容量、命中率和替換策略等參數(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)性能有重要影響。高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）