[工学]微机原理第二章课件.pptx
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,工学微机原理第二章课件,设计者：,XXX,时间：,2024,年,X,月,目录,第1章 微机原理概述第2章 二进制和逻辑门第3章 存储器与I/O系统第4章 中央处理器第5章 总线第6章 微处理器第7章 实验与应用第8章 课程总结,01,第1章 微机原理概述,课程介绍,本章将介绍微机原理课程的内容和目标，确定学习该课程的重要性，并讨论微机原理在工程领域的应用。学习微机原理有助于深入了解计算机系统的工作原理和结构，为今后在工程领域的应用提供基础知识。,计算机基本概念,了解计算机的核心组件及其功能,计算机的基本组成和功能,掌握计算机技术的演变过程,计算机的发展历程,理解计算机的工作方式和不同类型的分类,计算机的工作原理及分类,存储器,介绍主存储器和辅助存储器讨论存储器的存储方式,输入输出设备,功能及种类与计算机如何交互,计算机硬件组成,中央处理器（CPU）的结构和功能,解析CPU的内部结构探讨CPU的运行原理,了解软件的概念和不同类型,计算机软件的定义和分类,01,03,区分应用软件和系统软件的特点,应用软件和系统软件的区别,02,分析操作系统在计算机中的作用,操作系统的作用和重要性,总结,通过本章的学习，我们对微机原理有了更深入的了解。从计算机的基本概念到硬件组成再到软件概述，我们探讨了计算机系统的各个方面。微机原理是工程领域必不可少的知识，希望大家能够认真学习，掌握其中的精髓。,02,第2章 二进制和逻辑门,二进制数及运算,在计算机中，二进制数被广泛应用，它们通过不同的位表示不同的数值。二进制运算符号包括加法、减法、乘法和除法，这些运算规则基于位的逻辑，可以方便地进行数值计算。此外，二进制数与十进制数之间可以通过转换互相转换，为计算机领域的数值表示提供了便利。,逻辑门基础,逻辑运算AND,与门,逻辑运算OR,或门,逻辑运算NOT,非门,逻辑运算XOR,异或门,方法和步骤,确定逻辑关系确定逻辑元件设计逻辑电路验证逻辑电路,设计,多位加法器译码器多选器数码显示器,应用,电子计算机数字逻辑电路自动控制系统数码电子系统,组合逻辑电路,概念,组合逻辑电路由逻辑门组成输出仅取决于输入信号的当前值,具有存储元件的逻辑电路,时序逻辑电路,01,03,用于同步系统的时钟信号,时钟信号,02,与组合逻辑电路的对比,区别,总结,第二章主要介绍了二进制数及运算、逻辑门基础、组合逻辑电路和时序逻辑电路。通过学习这些内容，我们可以深入了解计算机内部的运作原理和逻辑设计，为进一步学习微机原理打下坚实基础。,03,第3章 存储器与I/O系统,存储器概述,存储器是计算机中用于存储数据的设备，包括主存储器和辅助存储器。主存储器直接与CPU交互，速度快，而辅助存储器容量大，价格低廉，适合长期保存数据。存储器的读写操作是计算机系统中的重要部分，决定系统的运行效率。,主存储器结构,随机访问、易读写、易丢失,RAM特点及应用,只读、不易丢失、用于BIOS等固化程序,ROM特点及应用,顺序访问、随机访问、直接访问,存储器访问方式,输入输出系统,数据交换、外设控制、数据传输,输入输出系统功能,人机交互、数据存储、通信传输,输入输出设备分类,程序控制方式、直接存储器访问方式,数据交换方式,连接CPU和外设，实现数据传输,I/O接口作用,01,03,程序查询方式、中断方式、直接存储器访问方式,数据传输方式,02,接口负责连接，控制器管理数据传输,接口与控制器联系,写操作,将CPU数据写入存储单元根据地址定位写入位置,操作速度,存储器寻址速度较快辅助存储器速度较慢,存储器读写操作,读操作,将存储单元数据传输到CPU根据地址寻址所需数据,总结,存储器和I/O系统是计算机系统中至关重要的部分，主存储器提供了与CPU交互的临时存储空间，辅助存储器则负责长期存储数据。输入输出系统为计算机与外部设备的联系桥梁，确保数据的有效传输和交互。掌握存储器和I/O系统的原理和工作方式，有助于理解计算机系统的整体运行机制。,04,第四章 中央处理器,CPU概述,中央处理器（CPU）是计算机的核心部件，负责执行各种程序指令和处理数据。CPU的基本结构包括运算器、控制器和寄存器。指令集架构定义了CPU能够执行的指令集合，指令执行过程包括取指、解指、执行和写回阶段。,CPU运算原理,实现算术和逻辑运算,ALU功能,暂存指令和数据,寄存器作用,直接寻址、间接寻址等,指令寻址方式,绝对寻址、相对寻址等,地址计算方法,概念和优势,01,03,应用场景,02,工作原理,缓存结构,分为L1、L2、L3等级别,映射方式,直接映射全相联映射组相联映射,替换算法,最近最少使用（LRU）先进先出（FIFO）,CPU缓存技术,缓存意义,提高数据访问速度减少主存访问次数,多核处理器的性能提升,多核处理器能够同时处理多个线程，提高了系统整体的计算性能和响应速度。然而，多核处理器也面临着任务调度、数据共享和性能扩展等挑战，需要合理的软件设计和优化。,05,第5章 总线,总线概述,总线是计算机系统中连接各功能部件，传送信息和传输控制信号的通道。总线可以实现不同硬件设备之间的通信，提高系统的整体性能。总线根据功能和传输方式可以分为地址总线、数据总线和控制总线。传统总线的传输速度相对较慢，限制了系统整体的运行速度。,总线结构,传送地址信息,地址总线,传送数据信息,数据总线,传送控制信号,控制总线,同时传输多位数据，速度快但受干扰较大,并行总线,01,03,02,逐位传输数据，受干扰小但速度较慢,串行总线,AGP,Accelerated Graphics Port专注于图形加速数据传输,USB,Universal Serial Bus通用串行总线，易用性强,Thunderbolt,支持多种设备连接数据传输速度高,高速总线技术,PCI,Peripheral Component Interconnect传输速度快，应用广泛,总线的应用,总线技术在现代计算机系统中扮演着重要的角色。通过不断提升总线速度和扩展总线功能，可以实现更高效的数据传输和更好的系统性能。不同的总线标准适用于不同领域，如PCI主要应用于台式计算机，USB则广泛应用于外围设备连接。,06,第6章 微处理器,微处理器概述,微处理器是指集成在一块芯片上的中央处理器，是计算机的大脑，承担着指令解码和执行的任务。随着技术的发展，微处理器的性能和功能不断提升。在计算机系统中，微处理器起着至关重要的作用，影响着计算机的整体性能和功能。,微处理器体系结构,不同类型的指令集,指令系统,存储指令和数据,寄存器组织,数据处理流程,工作原理,指令的执行过程,指令执行,微处理器设计与优化,从概念到实现,设计流程,提升性能的途径,优化方法,提高指令执行效率,流水线技术,同时执行多条指令,超标量技术,整合多个处理核心,多核概念,01,03,适用于高性能计算等领域,应用场景,02,如何实现多核技术,设计原理,结尾,微处理器作为计算机系统的核心组件，承担着重要的计算和控制任务。通过不断优化设计和技术进步，微处理器的性能不断提升，为计算机技术的发展做出重要贡献。,07,第7章 实验与应用,实验介绍,第25页实验介绍包括介绍微机原理实验的内容和目的，讨论实验所需的器材和软件工具，提出实验设计的思路和方法。,逻辑门电路分析,逻辑门的工作原理逻辑门的应用价值,实验1：逻辑门实验,具体内容和步骤,搭建逻辑门电路测试逻辑门功能,实验2：存储器读写实验,存储器读写实验,设计目的和流程,存储器操作,读写操作原理和方法,存储器读写实验,意义和实用性讨论,CPU指令执行实验,背景和意义,01,03,指令执行过程,关键问题和解决方案分析,02,指令执行实验,具体步骤和方法介绍,实验总结,第7章实验与应用是微机原理课程的重要组成部分，通过逻辑门实验、存储器读写实验、CPU指令执行实验等实践环节，学生能够更深入地理解计算机系统的工作原理和应用。这些实验有助于培养学生的动手能力和问题解决能力。,08,第8章 课程总结,介绍二进制和十六进制表示,数据表示,01,03,解释不同指令集的特点,指令集体系结构,02,讨论存储器的层次结构,存储器层次,学习收获和挑战,加深对微机原理的理解,收获,掌握基本的数据表示方法,收获,理解指令集体系结构的复杂性,挑战,深入理解存储器层次的作用,挑战,控制系统,设计和实现基于微机原理的控制系统监控和调节系统的运行,嵌入式系统,嵌入式系统开发依赖于微机原理知识设计小型高效的嵌入式设备,数字信号处理,运用微机原理进行数字信号处理滤波、编码和解码等处理操作,微机原理对工学专业的应用,数据通信,应用微机原理进行数据传输和通信控制数据包的发送和接收,学习如何设计和优化计算机硬件,硬件设计,01,03,研究计算机系统的架构设计原则,架构设计,02,深入了解系统级编程和优化技术,系统编程,展望未来,微机原理是工学专业中一门不可或缺的基础课程，深入理解和掌握微机原理知识对未来的发展至关重要。通过学习微机原理，可以为将来的专业发展打下坚实的基础，为技术创新和应用提供强大支持。希望同学们能够继续研究微机原理，并在工程领域取得更大的成就。,谢谢观看！感谢支持,
