《微機(jī)原理復(fù)習(xí)》課件

《微機(jī)原理復(fù)習(xí)》ppt課件2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTING目錄CATALOGUE微機(jī)原理概述微機(jī)的硬件組成微機(jī)的指令系統(tǒng)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)微機(jī)的中斷技術(shù)微機(jī)的常用接口技術(shù)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐微機(jī)原理概述PART01微機(jī)原理的定義01微機(jī)原理是研究微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成和工作原理的一門(mén)學(xué)科。02它涉及到計(jì)算機(jī)硬件和軟件的底層實(shí)現(xiàn)，以及它們之間的相互關(guān)系。微機(jī)原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的重要基礎(chǔ)課程之一。03嵌入式系統(tǒng)微機(jī)原理在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如智能家居、智能儀表等。工業(yè)控制微機(jī)原理在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，如自動(dòng)化生產(chǎn)線、機(jī)器人等。醫(yī)療設(shè)備微機(jī)原理在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用，如醫(yī)療儀器、診斷設(shè)備等。微機(jī)原理的應(yīng)用領(lǐng)域微機(jī)的發(fā)展歷程01微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代，隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，微機(jī)逐漸普及。02微機(jī)的性能不斷提高，體積不斷減小，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。03目前，微機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的重要工具之一。微機(jī)的硬件組成PART02中央處理器01中央處理器（CPU）是微機(jī)的核心部件，負(fù)責(zé)執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)。02CPU由運(yùn)算器和控制器組成，運(yùn)算器負(fù)責(zé)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，控制器負(fù)責(zé)控制指令的執(zhí)行順序。03CPU的性能指標(biāo)包括時(shí)鐘頻率、字長(zhǎng)、指令集等。04多核處理器允許多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行，提高了處理器的并行處理能力。存儲(chǔ)器是微機(jī)中用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的部件。存儲(chǔ)器的容量和速度是衡量存儲(chǔ)器性能的重要指標(biāo)。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器，內(nèi)存儲(chǔ)器分為RAM和ROM，外存儲(chǔ)器包括硬盤(pán)、U盤(pán)、光盤(pán)等。高速緩存（Cache）用于提高存儲(chǔ)器的訪問(wèn)速度，分為一級(jí)緩存、二級(jí)緩存等。輸入輸出設(shè)備是微機(jī)中用于輸入和輸出數(shù)據(jù)的部件。通用串行總線（USB）是一種常見(jiàn)的接口標(biāo)準(zhǔn)，支持多種類(lèi)型的輸入輸出設(shè)備。常見(jiàn)的輸入設(shè)備包括鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、觸摸屏、掃描儀等，常見(jiàn)的輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)、音響等。輸入輸出設(shè)備的性能指標(biāo)包括分辨率、傳輸速率、響應(yīng)時(shí)間等。輸入輸出設(shè)備總線是微機(jī)中用于連接各個(gè)部件的通信通道?？偩€的帶寬和傳輸速率是衡量總線性能的重要指標(biāo)。擴(kuò)展總線用于連接外部設(shè)備和主機(jī)之間的通信，如PCIe、SATA等?？偩€分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，分別用于傳輸?shù)刂沸畔?、?shù)據(jù)信息和控制信號(hào)?？偩€微機(jī)的指令系統(tǒng)PART03指令系統(tǒng)的定義與功能指令系統(tǒng)的定義指令系統(tǒng)是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的各種指令的集合。指令系統(tǒng)的功能指令系統(tǒng)決定了計(jì)算機(jī)的基本功能，通過(guò)執(zhí)行指令來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)炔僮?。指令通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成，操作碼指明指令的操作性質(zhì)，操作數(shù)指明操作數(shù)的內(nèi)容或操作數(shù)所在的位置。指令的格式根據(jù)指令的操作數(shù)個(gè)數(shù)，可以將指令分為單操作數(shù)指令和雙操作數(shù)指令；根據(jù)指令的執(zhí)行周期，可以將指令分為單周期指令、雙周期指令和微周期指令。指令的類(lèi)型指令的格式與類(lèi)型寫(xiě)回結(jié)果階段將運(yùn)算結(jié)果寫(xiě)回內(nèi)存或寄存器中。訪存取數(shù)階段根據(jù)指令需要，訪問(wèn)內(nèi)存以獲取所需數(shù)據(jù)。執(zhí)行階段根據(jù)譯碼結(jié)果，從寄存器或內(nèi)存中取出操作數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算或傳輸操作。取指令階段從內(nèi)存中取出要執(zhí)行的指令并送入CPU的指令寄存器。譯碼階段對(duì)指令寄存器中的操作碼進(jìn)行譯碼，確定該指令要執(zhí)行的操作。指令的執(zhí)行過(guò)程匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)PART04匯編語(yǔ)言的定義：匯編語(yǔ)言是一種面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，也稱(chēng)為低級(jí)語(yǔ)言。它使用助記符來(lái)代替機(jī)器指令的操作碼，用地址符號(hào)或標(biāo)號(hào)代替操作數(shù)的地址。匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)匯編語(yǔ)言與機(jī)器語(yǔ)言一一對(duì)應(yīng)，因此其可移植性較差。匯編語(yǔ)言程序依賴(lài)于特定的處理器體系結(jié)構(gòu)，因此其可維護(hù)性較差。匯編語(yǔ)言程序執(zhí)行速度快，因?yàn)槠渲苯优c硬件交互。匯編語(yǔ)言提供對(duì)硬件的直接訪問(wèn)和控制，因此其適合編寫(xiě)系統(tǒng)軟件和嵌入式系統(tǒng)。匯編語(yǔ)言的定義與特點(diǎn)指令語(yǔ)句是指向機(jī)器指令的語(yǔ)句，用于指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行特定的操作。指令語(yǔ)句偽指令語(yǔ)句數(shù)據(jù)定義語(yǔ)句控制流語(yǔ)句偽指令語(yǔ)句不是真正的機(jī)器指令，而是用于指示匯編程序在匯編時(shí)執(zhí)行特定的操作。數(shù)據(jù)定義語(yǔ)句用于定義數(shù)據(jù)變量和常量，例如DB、DW、DD等?？刂屏髡Z(yǔ)句用于控制程序的流程，例如IF、LOOP、CALL等。匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句種類(lèi)02030401匯編語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)匯編語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)包括程序頭、程序體和程序尾三個(gè)部分。程序頭包括標(biāo)題行和段定義，用于指示程序的名稱(chēng)和使用的段（內(nèi)存區(qū)域）。程序體包括若干個(gè)段，每個(gè)段由一系列的指令和數(shù)據(jù)組成。程序尾包括結(jié)束指令和注釋?zhuān)糜谥甘境绦虻慕Y(jié)束和提供附加信息。微機(jī)的中斷技術(shù)PART05微處理器在執(zhí)行程序的過(guò)程中，遇到突發(fā)情況，導(dǎo)致程序暫時(shí)停止執(zhí)行，轉(zhuǎn)向處理突發(fā)情況，處理完畢后，再返回到停止處繼續(xù)執(zhí)行。中斷指引起中斷的各種事件，如輸入輸出操作結(jié)束、定時(shí)器溢出等。中斷源中斷處理程序的入口地址。中斷向量中斷的基本概念當(dāng)某個(gè)中斷源需要微處理器處理時(shí)，該中斷源向微處理器發(fā)出中斷請(qǐng)求。中斷請(qǐng)求執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，微處理器將保存的現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序?；謴?fù)現(xiàn)場(chǎng)微處理器收到中斷請(qǐng)求后，根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)和當(dāng)前狀態(tài)，決定是否響應(yīng)中斷。中斷響應(yīng)響應(yīng)中斷后，微處理器將當(dāng)前程序的執(zhí)行環(huán)境（如程序計(jì)數(shù)器、寄存器等）保存到內(nèi)存中。保存現(xiàn)場(chǎng)微處理器跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷向量，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。執(zhí)行中斷服務(wù)程序0201030405中斷的處理過(guò)程用于表示不同中斷源的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的中斷源可以打斷優(yōu)先級(jí)低的中斷服務(wù)程序。用于保存中斷向量的內(nèi)存區(qū)域，每個(gè)中斷源都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的中斷向量。中斷優(yōu)先級(jí)與中斷向量表中斷向量表中斷優(yōu)先級(jí)微機(jī)的常用接口技術(shù)PART06并行接口是一種數(shù)據(jù)傳輸方式，它通過(guò)多個(gè)數(shù)據(jù)線同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)位。并行接口常用于連接打印機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等高速設(shè)備，因?yàn)樗鼈冃枰罅繑?shù)據(jù)傳輸。并行接口的數(shù)據(jù)傳輸速率比串行接口快，但線路數(shù)量多，成本較高。并行接口串行接口常用于連接鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器等低速設(shè)備，因?yàn)樗鼈儾恍枰罅繑?shù)據(jù)傳輸。串行接口的數(shù)據(jù)傳輸速率比并行接口慢，但線路數(shù)量少，成本較低。串行接口是一種數(shù)據(jù)傳輸方式，它通過(guò)單個(gè)數(shù)據(jù)線逐位傳輸數(shù)據(jù)。串行接口可編程接口芯片是一種具有可編程功能的接口芯片，它可以實(shí)現(xiàn)各種不同的接口功能?？删幊探涌谛酒梢酝ㄟ^(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種不同的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和控制邏輯，以滿足不同設(shè)備的需求?？删幊探涌谛酒瑥V泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和各種電子設(shè)備中，是實(shí)現(xiàn)各種不同接口功能的重要器件之一?？删幊探涌谛酒C(jī)原理實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐PART07實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求掌握微機(jī)系統(tǒng)的基本組成和工作原理。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力。學(xué)會(huì)使用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和控制。提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。實(shí)驗(yàn)一：微機(jī)系統(tǒng)的基本組成與連接1.學(xué)習(xí)微機(jī)系統(tǒng)的基本組成和工作原理。2.掌握微機(jī)的硬件連接方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟3.完成微機(jī)系統(tǒng)的基本配置和啟動(dòng)。實(shí)驗(yàn)二：數(shù)據(jù)采集與處理1.學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集的基本原理和方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟03實(shí)驗(yàn)三：微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)012.掌握數(shù)據(jù)處理的常用算法和軟件。023.利用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，并分析結(jié)果。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.學(xué)習(xí)微機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成和原理。2.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的微機(jī)控制系統(tǒng)