《寄存器与存储器》课件.pptx

《《寄存器与存储器》课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《寄存器与存储器》课件.pptx（61页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、寄存器与存储寄存器与存储器器制作人：时间：2024年X月contents目目 录录第第1 1章章 简介简介第第2 2章章 计算机寄存器计算机寄存器第第3 3章章 计算机存储器计算机存储器第第4 4章章 存储器的操作存储器的操作第第5 5章章 存储器的优化和管理存储器的优化和管理第第6 6章章 总结总结第第7 7章章 参考文献参考文献 0101第第1章章 简简介介导入导入导入导入计算机系统是由多个部件组成的，其中寄存器和存储器是其中重要的组成部分。本章将计算机系统是由多个部件组成的，其中寄存器和存储器是其中重要的组成部分。本章将介绍计算机系统的组成以及寄存器和存储器的作用。介绍计算机系统的组成以

2、及寄存器和存储器的作用。计算机系统组成计算机系统组成CPU、内存、外设、总线等硬件部分硬件部分操作系统、应用程序等软件部分软件部分计算机系统框计算机系统框图图 寄存器和存储器的概念寄存器和存储器的概念内部寄存器、通用寄存器、专用寄存器等寄存器寄存器内存、硬盘、光盘等存储器存储器CPU缓存、指针、变量等使用场景使用场景 寄存器是CPU内部使用的高速存储器，存储器包括内存和外存区别区别0103寄存器位于CPU内部，用于存放临时数据；存储器位于主板上，用于长期存储数据位置和作用位置和作用02寄存器和存储器的数据交换需要通过总线来完成联系联系存储器类型存储器类型存储器类型存储器类型内存内存硬盘硬盘光盘

3、光盘使用场景使用场景使用场景使用场景CPUCPU缓存缓存指针指针变量变量 寄存器和存储器类型寄存器和存储器类型寄存器类型寄存器类型寄存器类型寄存器类型内部寄存器内部寄存器通用寄存器通用寄存器专用寄存器专用寄存器本章主要内容本章主要内容本章将介绍计算机系统的组成、寄存器和存储器的概念、区别和联系以及它们在计算机系统中各自的位置和作用。0202第第2章章 计计算机寄存器算机寄存器导入导入计算机寄存器是在CPU内部的高速存储器，其中存储的数据可以被CPU快速访问和处理。本章将介绍计算机寄存器的种类和作用，帮助大家更好地理解计算机的工作原理。通用寄存器通用寄存器存放算术运算结果AXAX寄存器寄存器变址

4、寄存器，存放数组变址地址BXBX寄存器寄存器存放循环计数器的初始值CXCX寄存器寄存器存放I/O端口数据DXDX寄存器寄存器通用寄存器通用寄存器通用寄存器通用寄存器通用寄存器是计算机中最常用的寄存器，它们用于保存算术运算的结果和中间结果，以通用寄存器是计算机中最常用的寄存器，它们用于保存算术运算的结果和中间结果，以及存储地址和变量值等。通用寄存器可以通过轮换使用来实现更高效的计算。及存储地址和变量值等。通用寄存器可以通过轮换使用来实现更高效的计算。特殊寄存器特殊寄存器存放下一条要执行的指令地址IPIP寄存器寄存器存放处理器的标志位FLAGSFLAGS寄存器寄存器存放代码段的基址地址CSCS寄存

5、器寄存器存放数据段的基址地址DSDS寄存器寄存器存放下一条要执行的指令地址IPIP寄存器寄存器0103存放代码段的基址地址CSCS寄存器寄存器02存放处理器的标志位FLAGSFLAGS寄存器寄存器浮点寄存器浮点寄存器存储浮点数ST0ST0和和ST1ST1寄存寄存器器用于浮点数运算ST2ST2和和ST3ST3寄存寄存器器用于浮点数运算和数据传送ST4ST4和和ST5ST5寄存寄存器器用于浮点数运算和数据传送ST6ST6和和ST7ST7寄存寄存器器浮点寄存器浮点寄存器浮点寄存器是用于存储浮点数的寄存器，主要用于科学计算和图形处理等领域。浮点寄存器能够进行高精度的数值计算，因此在需要进行精确计算的场

6、合广泛应用。PFPFPFPF奇偶标志位奇偶标志位用于存放运算结果的奇偶性用于存放运算结果的奇偶性AFAFAFAF辅助标志位辅助标志位用于存放两个操作数的低四位运算结果的进位或借位用于存放两个操作数的低四位运算结果的进位或借位值值ZFZFZFZF零标志位零标志位用于存放运算结果是否为用于存放运算结果是否为0 0的信息的信息状态寄存器状态寄存器CFCFCFCF进位标志位进位标志位用于存放最高位的进位值用于存放最高位的进位值 0303第第3章章 计计算机存算机存储储器器导入导入计算机存储器是指计算机中用于存储数据和指令的硬件设备。根据存储数据的类型和存储介质的不同，存储器可分为随机存储器、只读存储器

7、、磁盘存储器和快闪存储器等多种类型。本章将详细介绍这些存储器的作用、种类和优缺点，帮助读者全面了解和掌握存储器的基本知识。随机存储器随机存储器随机存储器是一种能够随机读写数据的存储器。它主要由存储芯片、地址译码器和控制线等组成。根据存储芯片的不同，随机存储器可分为静态随机存储器(SRAM)和动态随机存储器(DRAM)两种类型。SRAM和DRAM各有优劣，可以根据不同的使用场景进行选择。SRAM读写速度快、稳定可靠，适用于高速缓存等场景；DRAM容量大、价格低廉，适用于主存等大容量存储场景。随机存储器种类随机存储器种类读写速度快，稳定可靠静态随机存储静态随机存储器器(SRAM)(SRAM)容量大

8、，价格低廉动态随机存储动态随机存储器器(DRAM)(DRAM)静态随机存储器静态随机存储器静态随机存储器静态随机存储器(SRAM)(SRAM)(SRAM)(SRAM)静态随机存储器静态随机存储器(SRAM)(SRAM)是一种由多个存储芯片组成的存储器。它能够随机读写数据，是是一种由多个存储芯片组成的存储器。它能够随机读写数据，是应用最广泛的存储器之一。应用最广泛的存储器之一。SRAMSRAM主要由存储单元、地址译码器和控制部件等组成。它具主要由存储单元、地址译码器和控制部件等组成。它具有读写速度快、稳定可靠等优点，通常被用作高速缓存等场景。有读写速度快、稳定可靠等优点，通常被用作高速缓存等场景

9、。只读存储器种类只读存储器种类可擦写的可编程只读存储器EPROM(ErasabEPROM(Erasable le Programmable Programmable ROM)ROM)可擦写的可编程只读存储器EEPROM(ElectEEPROM(Electrically rically Erasable Erasable Programmable Programmable ROM)ROM)非易失性存储器，具有快速读写和擦写的能力闪存存储器闪存存储器(Flash(Flash Memory)Memory)只读存储器只读存储器只读存储器只读存储器只读存储器只读存储器(ROM)(ROM)是一种仅可读取而

10、不能写入的存储器。它是由一组不可擦除的存储芯是一种仅可读取而不能写入的存储器。它是由一组不可擦除的存储芯片组成，其中已经存储了固定的数据或指令。根据存储芯片的不同，只读存储器可分为片组成，其中已经存储了固定的数据或指令。根据存储芯片的不同，只读存储器可分为EPROMEPROM、EEPROMEEPROM和闪存存储器等多种类型。闪存存储器是一种非易失性存储器，具有快和闪存存储器等多种类型。闪存存储器是一种非易失性存储器，具有快速读写和擦写的能力，通常用于固件、速读写和擦写的能力，通常用于固件、BIOSBIOS等场景。等场景。固固固固 态态态态 硬硬硬硬 盘盘盘盘(Solid(Solid(Solid

11、(Solid State Drive)State Drive)State Drive)State Drive)读写速度快、稳定可靠读写速度快、稳定可靠存储容量较小、价格较贵存储容量较小、价格较贵软盘软盘软盘软盘(Floppy Disk)(Floppy Disk)(Floppy Disk)(Floppy Disk)存储容量小、价格低廉存储容量小、价格低廉已逐渐淘汰已逐渐淘汰光光光光盘盘盘盘存存存存储储储储器器器器(Optical(Optical(Optical(Optical Disk)Disk)Disk)Disk)存储容量较大、价格适中存储容量较大、价格适中仅能读取而不能写入仅能读取而不能写入

12、可读取的数据类型有限可读取的数据类型有限磁盘存储器种类和特点磁盘存储器种类和特点硬硬硬硬 盘盘盘盘(Hard(Hard(Hard(Hard Disk Disk Disk Disk Drive)Drive)Drive)Drive)存储容量大、价格低廉存储容量大、价格低廉机械结构复杂、容易受到物理冲击和电磁干扰机械结构复杂、容易受到物理冲击和电磁干扰小巧轻便、容量大SDSD卡卡0103读写速度快、稳定可靠固态硬盘固态硬盘02便携、易于传输U U盘盘结尾结尾本章中我们详细介绍了计算机存储器的种类、作用和优缺点。通过学习，我们了解了随机存储器、只读存储器、磁盘存储器和快闪存储器等多种存储器的基本原理和

13、使用技巧，能够根据实际需求选择合适的存储器类型。在后续的学习中，我们将进一步探讨计算机存储器的进阶知识，建立更深入的理解。0404第第4章章 存存储储器的操作器的操作导入导入存储器是计算机中的重要组成部分。本章将介绍存储器的操作和相关指令，并说明本章的主要内容和目标。存储器指令分类存储器指令分类用于将数据从存储器传送到寄存器或将寄存器中的数据传送到存储器传送指令传送指令用于比较存储器中的数据和寄存器中的数据比较指令比较指令用于跳转到存储器中指定的地址跳转指令跳转指令用于将数据从输入输出设备传送到存储器或将存储器中的数据传送到输出设备输入输出指令输入输出指令存储器地址计算存储器地址计算直接给出存

14、储单元的地址直接寻址直接寻址用寄存器中的内容作为存储单元的地址间接寻址间接寻址先用一个寄存器保存存储单元的地址，再用该寄存器的内容作为存储单元的地址寄存器间接寻寄存器间接寻址址先用一个寄存器保存一个基地址，再用另一个寄存器保存偏移量，通过这两个值计算出存储单元的地址变址寻址变址寻址直接将数据从存储器传送到寄存器，或将寄存器中的数据传送到存储器直接数据传输直接数据传输0103将数据从输入输出设备传送到存储器，或从存储器传送到输出设备输入输出数据传输输入输出数据传输02用堆栈这种特殊的数据结构进行数据传输堆栈操作堆栈操作软件保护软件保护软件保护软件保护操作系统保护操作系统保护应用程序保护应用程序保

15、护多级保护多级保护多级保护多级保护在不同的级别上设置不同的保护机制，以提高系统的在不同的级别上设置不同的保护机制，以提高系统的安全性安全性异常处理异常处理异常处理异常处理在发生异常时，通过保护机制进行异常处理，以保护在发生异常时，通过保护机制进行异常处理，以保护系统的正常运行系统的正常运行存储器保护机制存储器保护机制硬件保护硬件保护硬件保护硬件保护地址保护地址保护访问权限保护访问权限保护数据保护数据保护总结总结本章介绍了存储器的操作和相关指令，包括存储器指令分类、存储器地址计算、存储器数据传输和存储器保护机制等内容。通过本章的学习，可以更好地理解和掌握存储器在计算机系统中的作用和实现原理。05

16、05第第5章章 存存储储器的器的优优化和管理化和管理导入导入本章主要介绍存储器的优化和管理。优化方法包括存储器的优化、管理与分配、共享与交换以及虚拟化等方面。存储器的优化存储器的优化存储器的优化方法包括：缓存、页面、压缩等。缓存是指把内存中的数据存储到速度更快的存储设备中，在使用时再读取。页面是指一种内存分配管理技术，将物理内存分割成固定大小的区域，每个区域称为页面。压缩是指对内存中的数据进行压缩，可以减小内存的占用空间。存储器的优化存储器的优化存储器的优化存储器的优化以上三种存储器优化方法，都有利于提高计算机的性能，减少时间和成本的浪费。以上三种存储器优化方法，都有利于提高计算机的性能，减少

17、时间和成本的浪费。存储器管理与分配存储器管理与分配存储器管理和分配是指对内存的管理和分配。常见的存储器管理和分配策略包括：分区、分页和段落等。其中，分区是指将内存分为若干个固定大小的区域，每个区域可以独立使用；分页是指将内存分为若干个固定大小的页面，每个页面可以独立使用。段落是指将程序划分为不同的段，每个段可以独立使用。将内存分为若干个固定大小的区域分区分区0103将程序划分为不同的段段落段落02将内存分为若干个固定大小的页面分页分页存储器共享与交换存储器共享与交换存储器共享和交换是指多个程序之间共享和交换存储器的过程。存储器共享可以减少内存的占用，提高内存的利用率；存储器交换可以在多个程序之

18、间共享数据和代码，实现程序间的交互。存储器交换存储器交换存储器交换存储器交换可以在多个程序之间共享数据和代码可以在多个程序之间共享数据和代码实现程序间的交互实现程序间的交互优劣分析优劣分析优劣分析优劣分析共享和交换可以提高计算机的性能共享和交换可以提高计算机的性能但也会增加程序的复杂度和运行时间但也会增加程序的复杂度和运行时间 存储器共享与交换存储器共享与交换存储器共享存储器共享存储器共享存储器共享可以减少内存的占用可以减少内存的占用提高内存的利用率提高内存的利用率存储器虚拟化存储器虚拟化存储器虚拟化是指将多个物理存储器虚拟成一个逻辑上的存储器，来提供更大的存储容量和更高的性能。存储器虚拟化可

19、以提高计算机的性能和灵活性，降低了硬件的成本。存储器虚拟化存储器虚拟化提供更大的存储容量和更高的性能作用作用将多个物理存储器虚拟成一个逻辑上的存储器实现实现提高计算机的性能和灵活性，降低了硬件的成本优缺点优缺点 0606第第6章章 总结总结本章小结本章小结掌握了基本知识点之后，可以更好地理解计算机的工作原理计算机寄存器计算机寄存器和存储器的基和存储器的基本知识点本知识点掌握了应用技巧之后，可以更加高效地使用计算机计算机寄存器计算机寄存器和存储器的应和存储器的应用技巧用技巧了解未来的发展趋势有助于更好地规划学习和职业生涯计算机寄存器计算机寄存器和存储器的未和存储器的未来发展趋势来发展趋势 计算机

20、寄存器和存储器的应用前景计算机寄存器和存储器的应用前景计算机寄存器和存储器的应用前景计算机寄存器和存储器的应用前景随着计算机技术的不断发展，计算机寄存器和存储器的应用前景也越来越广泛。未来，随着计算机技术的不断发展，计算机寄存器和存储器的应用前景也越来越广泛。未来，计算机寄存器和存储器将在人工智能、云计算、大数据等领域发挥更加重要的作用。计算机寄存器和存储器将在人工智能、云计算、大数据等领域发挥更加重要的作用。计算机寄存器和存储器的应用前景计算机寄存器和存储器的应用前景计算机寄存器和存储器在人工智能领域中扮演着重要角色，可以提升模型的训练和推理速度人工智能人工智能云计算需要处理大量的数据，计算

21、机寄存器和存储器可以提高计算效率云计算云计算大数据的处理需要大量的内存和存储器，计算机寄存器和存储器可以满足这一需求大数据大数据物联网需要大量的传感器采集数据，计算机寄存器和存储器可以提高处理速度物联网物联网未来计算机寄存器和存储器的容量将会越来越大，可以存储更多的数据超大容量超大容量0103未来计算机寄存器和存储器的功耗将会越来越低，可以更加节能环保更低的功耗更低的功耗02未来计算机寄存器和存储器的速度将会越来越快，可以更加高效地处理数据更快的速度更快的速度快速访问寄存器快速访问寄存器快速访问寄存器快速访问寄存器在编写程序时，可以采用寄存器变量，提高程序的运在编写程序时，可以采用寄存器变量，

22、提高程序的运行效率行效率在使用寄存器时，可以使用汇编语言，更加精细地控在使用寄存器时，可以使用汇编语言，更加精细地控制寄存器的使用制寄存器的使用寄寄寄寄存存存存器器器器和和和和存存存存储储储储器器器器的的的的数数数数据传输据传输据传输据传输在进行数据传输时，可以采用在进行数据传输时，可以采用 DMA DMA 等技术，提高数据等技术，提高数据传输的速度传输的速度在进行数据传输时，可以采用数据压缩等技术，减少在进行数据传输时，可以采用数据压缩等技术，减少数据传输的量数据传输的量寄寄寄寄存存存存器器器器和和和和存存存存储储储储器器器器的的的的故故故故障处理障处理障处理障处理在出现故障时，可以采用冗余

23、设计等技术，提高系统在出现故障时，可以采用冗余设计等技术，提高系统的可靠性的可靠性在进行故障排除时，可以采用测试仪器等工具，更加在进行故障排除时，可以采用测试仪器等工具，更加精准地定位故障精准地定位故障计算机寄存器和存储器的应用技巧计算机寄存器和存储器的应用技巧提提提提高高高高存存存存储储储储器器器器的的的的使使使使用用用用效率效率效率效率在使用存储器时，可以采用分区、压缩等技术，提高在使用存储器时，可以采用分区、压缩等技术，提高存储器的使用效率存储器的使用效率在选择存储器时，可以根据自己的需求选择合适的类在选择存储器时，可以根据自己的需求选择合适的类型和容量型和容量精彩问题答疑精彩问题答疑在

24、学习计算机寄存器和存储器的过程中，经常会遇到一些问题，如如何选择合适的寄存器和存储器、如何提高计算机的性能等。在这里，我们将为大家提供高质量的解答和解决方案，帮助大家更好地掌握相关知识。0707第第7章章 参考文献参考文献参考图书参考图书David Paterson,John Hennessy/高等教育出版社/2014年计算机组成与计算机组成与设计设计 硬件硬件/软软件接口件接口Andrew S.Tannenbaum/机械工业出版社/2014年现代操作系统现代操作系统James F.Kurose,Keith W.Ross/机械工业出版社/2013年计算机网络计算机网络 自顶向下方法自顶向下方法

25、 参考网站参考网站计算机艺术与计算机艺术与设计：集成计设计：集成计算机视觉算机视觉计算机程序设计算机程序设计计(编程编程)计算机科学简计算机科学简介介 参考文献介绍参考文献介绍本章介绍了本课程所参考的相关图书和网站，供学生们进一步研究所学知识，拓宽视野，深化对计算机体系结构的认识。通过阅读这些文献，学生们将更好地了解计算机系统中不同层次的组成部分，从而更好地掌握其工作原理。由CPU、存储器、输入输出设备组成，采用存储程序的方式执行指令冯诺依曼体系结构冯诺依曼体系结构0103指令集简单，执行效率高，常用于高性能计算机RISCRISC体系结构体系结构02将存储器分为程序存储器和数据存储器，可以实现

26、并行处理哈佛体系结构哈佛体系结构计算机组成计算机组成计算机组成计算机组成计算机系统由硬件和软件两部分组成，硬件包括计算机系统由硬件和软件两部分组成，硬件包括CPUCPU、存储器、输入输出设备等，而软、存储器、输入输出设备等，而软件则包括操作系统、应用软件等。计算机体系结构的设计对于计算机的性能和功耗有着件则包括操作系统、应用软件等。计算机体系结构的设计对于计算机的性能和功耗有着至关重要的影响，同时也决定了计算机的应用范围。至关重要的影响，同时也决定了计算机的应用范围。非易失性存储器非易失性存储器非易失性存储器非易失性存储器ROMROMEPROMEPROMEEPROMEEPROMFlashFlash虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器虚拟存储器磁盘磁盘光盘光盘U U盘盘高速缓存存储器高速缓存存储器高速缓存存储器高速缓存存储器一级缓存一级缓存二级缓存二级缓存存储器分类存储器分类易失性存储器易失性存储器易失性存储器易失性存储器DRAMDRAMSRAMSRAM存储器技术存储器技术动态随机存储器，采用电容存储数据DRAMDRAM静态随机存储器，采用双稳态存储数据SRAMSRAM只读存储器，只能读取不能写入ROMROM可擦写可编程存储器，采用紫外线擦除EPROMEPROM THANKS