微机原理课件-第4章

微机原理课件-第4章引言计算机体系结构指令系统汇编语言基础存储器系统引言01掌握计算机硬件和软件的基本原理微机原理课程是计算机科学与技术专业的重要基础课程，通过学习微机原理，学生可以深入了解计算机的内部结构和工作原理，为后续的专业课程学习打下坚实的基础。培养解决实际问题的能力微机原理课程强调理论与实践相结合，通过实验和实践环节，学生可以亲自动手进行硬件设计和软件编程，培养解决实际问题的能力。提高职业竞争力掌握微机原理知识和技能对于提高学生的职业竞争力具有重要意义，因为现代社会对计算机专业人才的需求越来越大，具备扎实的微机原理基础将有助于学生在就业市场上脱颖而出。微机原理的重要性第4章的学习目标理解微处理器的工作原理学生应该能够掌握微处理器的基本组成和工作原理，了解指令执行过程以及微处理器与内存、输入输出设备之间的交互方式。学习中断处理机制学生应该了解中断的基本概念和作用，掌握中断处理程序的设计和实现方法，理解中断对于实时处理和多任务处理的重要性。熟悉汇编语言学生应该熟悉汇编语言的语法和编程技巧，能够编写简单的汇编程序，理解汇编语言与机器语言之间的关系。掌握输入输出原理学生应该了解输入输出设备的种类和工作原理，掌握输入输出程序的编写方法，理解输入输出对于人机交互和系统通信的重要性。计算机体系结构02计算机的基本组成负责执行算术和逻辑运算。负责控制计算机各部分协调工作。用于存储数据和程序。用于输入和输出数据。运算器控制器存储器输入/输出设备123计算机按照指令顺序执行，每条指令包括操作码和操作数。指令执行数据以二进制形式存储在存储器中，通过地址码定位。数据存储计算机采用中断方式进行控制，实现多道程序运行。控制方式计算机的工作原理巨型机、大型机、小型机、微型机等。按规模分按用途分按处理方式分通用计算机、专用计算机等。模拟计算机、数字计算机等。030201计算机的分类指令系统03操作码表示指令的基本操作，如加、减、乘、除等。地址码表示操作数所在内存单元的地址或寄存器的名称。修饰符表示操作数的寻址方式或数据长度等信息。操作数表示指令要执行的操作数。指令的格式用于进行算术运算，如加、减、乘、除等。算术指令用于进行逻辑运算，如与、或、非等。逻辑指令用于控制程序的流程，如跳转、调用、返回等。控制指令用于在内存和寄存器之间传输数据。数据传输指令指令的分类

指令集架构精简指令集（RISC）指令数量较少，但每个指令的功能比较简单，执行速度快。复杂指令集（CISC）指令数量较多，每个指令的功能比较复杂，执行速度较慢。混合指令集（MISC）结合了RISC和CISC的特点，既有较少的指令数量，又有较快的执行速度。汇编语言基础04指令的格式包括操作码和操作数，操作码指定指令的操作类型，操作数指定指令操作的对象。汇编语言指令格式伪指令不是真正的机器指令，而是用于辅助汇编程序工作的指令，如定义符号、分配内存等。伪指令宏指令是一种简化汇编程序开发的指令，通过宏定义可以创建可重复使用的程序段。宏指令汇编语言的语法规则用于在寄存器、内存和输入/输出设备之间传输数据，如MOV指令。数据传输类指令算术运算类指令逻辑运算类指令控制转移类指令用于执行算术运算，如加法、减法、乘法和除法等，如ADD、SUB、MUL和DIV等指令。用于执行逻辑运算，如与、或、非等，如AND、OR、NOT等指令。用于改变程序的执行流程，如条件转移、无条件转移等，如JMP、JE、JNZ等指令。汇编语言的指令系统包括段定义、过程调用、子程序和循环结构等。汇编语言源程序的基本结构输入和输出可以通过输入/输出指令实现，如IN和OUT指令。汇编语言程序的输入和输出内存布局包括代码段、数据段和堆栈段等，不同的段用于存储不同类型的代码和数据。汇编语言程序的内存布局汇编语言的程序结构存储器系统05随机存取存储器（RAM）：允许数据在任何位置随机读取和写入。01存储器的分类只读存储器（ROM）：只能读取数据，不能写入数据。02串行存取存储器（SAM）：按顺序读取或写入数据。03相变存储器（PRAM）：利用相变材料在加热后改变状态的性质来存储数据。04铁电随机存取存储器（FRAM）：利用铁电材料的特殊性质来存储数据。05辅助存储器如硬盘、光盘等，用于大量数据的存储，通常使用机械技术实现。主存储器主要负责长期存储数据和程序，通常使用半导体技术实现。二级缓存位于CPU和主存之间，用于进一步加速数据访问。寄存器位于CPU内部，用于暂存操作数和中间结果。一级缓存位于CPU和主存之间，用于加速数据访问。存储器的层次结构数据存储主存储器使用半导体技术将数据以二进制形式存储在内存单元中。数据读取CPU通过地址总线