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1、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,微机原理第4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 微处理器的基本知识第3章 存储器与输入输出设备第4章 中断和DMA控制第5章 汇编语言程序设计第6章 微机原理实验第7章 计算机网络基础,01,第1章 微机原理概述,课程简介,微机原理是指对微型计算机的内部构造和工作原理进行研究的科目。本课程旨在帮助学生了解微机原理的基本概念,掌握微机系统的结构和计算机的发展历程,同时需要具备一定的数字电路知识作为前提。,微机系统结构,负责指令执行和数据处理,中央处理单元,
2、用于存储程序和数据,存储器,将信息输入计算机,输入设备,将计算结果输出,输出设备,第二代计算机,采用晶体管性能提升,第三代计算机,采用集成电路小型化,第四代计算机,采用大规模集成电路个人计算机的诞生,计算机的发展历程,第一代计算机,采用真空管容量小体积大,主要用于通用计算任务,微处理器,01,03,微处理器重点在计算,微控制器重点在控制,区别,02,集成了控制功能的芯片,微控制器,微机的应用领域,微机在工程领域有着广泛的应用,例如控制系统、通信设备、嵌入式系统等。学习微机原理有助于理解和应用这些技术,提高工程设计水平。,02,第2章 微处理器的基本知识,微处理器的核心组成部分,控制单元和运算单
3、元,01,03,数据传输和指令执行的流程,数据通路和指令执行过程,02,用于存储数据和指令,寄存器的种类和作用,寻址方式,直接寻址间接寻址寄存器寻址,指令的执行过程,取指令分析指令执行指令,指令系统,指令的种类和格式,数据传送指令算术运算指令逻辑运算指令,中断和异常,中断是指CPU暂停当前执行的程序转而执行另一个程序,异常是指CPU遇到无法继续执行的情况。中断和异常都会导致程序的暂停,但中断是外部事件导致的,而异常是程序内部出现问题导致的。,指令流水线,将指令执行过程分成多个阶段并行执行,流水线技术的原理,提高了处理速度,但可能出现数据依赖等问题,流水线的优缺点,减少数据冲突,优化流水线结构,
4、如何提高流水线效率,总结,微处理器的基本知识包括控制单元和运算单元、寄存器、指令系统、中断和异常处理、指令流水线等内容。了解微处理器的原理和结构对于深入学习计算机体系结构非常重要。,03,第3章 存储器与输入输出设备,存储器的种类,存储器的种类包括随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM),以及可编程只读存储器(EPROM)和闪存。这些存储器具有不同的特点和应用场景,为计算机系统的正常运行提供重要支持。,输入输出设备的分类,区分不同设备的功能,输入设备与输出设备的定义,介绍不同的数据传输方式,串行设备和并行设备的区别,列举常见设备及其功能,常见输入输出设备的名称及作用,介绍存储器的管理方法,存
5、储器管理的基本原理,01,03,探讨虚拟内存的应用及优势,虚拟内存的概念和作用,02,讲解不同的内存分配策略,内存分配方式,输入输出接口的种类,并口接口串口接口,接口的工作原理和通信流程,数据传输流程通信协议,输入输出接口,输入输出接口的功能,数据传输信息处理,总结,存储器与输入输出设备是计算机系统中至关重要的组成部分,它们通过各自的功能和特点,协同工作实现数据的存储和传输。了解存储器的种类、输入输出设备的分类以及管理和接口相关知识,有助于深入理解计算机系统的运行原理。,04,第4章 中断和DMA控制,中断系统,中断系统负责处理外设、软件或者其他硬件的中断请求。当系统检测到一个中断请求时,会暂
6、停当前执行的程序,保存状态并跳转到中断处理程序。中断向量表存储了中断处理程序的入口地址,通过索引来找到对应的处理程序。中断嵌套允许在处理一个中断时,另一个更高优先级的中断请求也可以被接受。中断屏蔽用于控制允许哪些中断请求被接受。,DMA控制,直接内存存取,DMA的概念,寄存器、控制逻辑,DMA控制器的结构,循环传输、块传输,DMA传输的方式,解放CPU、提高效率,DMA传输的优势,DMA与中断的区别,DMA和中断都是计算机系统中用于处理外部事件的机制,但它们有着不同的作用和原理。DMA负责数据的直接传输,减少CPU的负担;而中断则是在特定事件发生时中断当前的程序执行,执行相应的处理程序。DMA
7、控制器和中断控制器之间有着联系,但各自独立工作。选择合适的DMA或中断方式取决于具体情况和需求。,网卡DMA传输实例,网络数据传输对速度要求较高,利用DMA技术可以提高网络数据传输的效率。DMA控制器将数据直接传输到内存,减少了CPU的干预。,DMA在多媒体数据传输中的应用,多媒体数据传输对实时性要求高,使用DMA技术可以实现高速稳定的数据传输,确保多媒体数据的流畅播放。DMA技术在视频、音频等多媒体领域有着重要应用。,DMA应用实例,硬盘DMA传输实例,在硬盘数据读写过程中,使用DMA技术可以实现快速高效的数据传输。DMA控制器负责数据的直接写入或读取,提高了数据传输速度。,中断请求来源、中
8、断响应流程,中断请求的产生和处理过程,01,03,多重中断处理、中断优先级设置,中断嵌套和中断屏蔽,02,中断处理程序入口地址存储,中断向量表的作用,结尾,通过本章学习,我们深入了解了中断和DMA控制在微机原理中的重要性和应用。中断系统和DMA控制是计算机系统中必不可少的基本功能,通过对其原理和应用的学习,我们能更好地理解计算机工作的机制,提高数据传输的效率和速度。在实际应用中,合理选择中断和DMA方式可以提高系统的性能,实现更高效的数据处理和传输。,05,第五章 汇编语言程序设计,汇编语言基础,汇编语言是一种低级语言,直接对硬件进行操作,与高级语言相比更接近计算机的底层。汇编指令格式通常包括
9、操作码和操作数,基本语法简洁直观。,寄存器和指令,AX、BX、CX、DX,常用寄存器,数据传送指令、算术运算指令,指令分类,加载、存储、运算等,指令功能,程序设计流程,汇编程序设计需要遵循一定的流程,包括需求分析、算法设计、编写代码、调试和优化。合理的编写方法和规范可以提高程序的效率和可维护性。,简单算术运算,演练实例,01,03,优化程序性能,挑战与发展,02,控制流程设计,应用案例分析,应用领域,嵌入式系统实时控制,未来趋势,更高效指令集更强大编译器,汇编语言的发展,历史演变,8086指令集8088处理器,06,第6章 微机原理实验,实验项目介绍,微机原理实验的意义和目的是通过实践加深对计
10、算机原理的理解,掌握计算机系统的组成和工作原理。实验内容包括CPU的功能模块实现、存储器的数据交换、外设的输入输出等,要求学生熟练掌握实验操作流程和原理。实验器材包括计算机主机、示波器、逻辑分析仪等,软件环境需安装相关模拟仿真软件和编程工具。,实验操作步骤,检查实验器材齐全,准备工作,连接主机和外设,操作步骤,如遇设备故障,常见问题解决方法,记录实验过程数据,数据收集整理,01,03,分析数据背后含义,数据结果解读,02,使用统计分析,数据分析方法,报告内容结构,实验目的实验操作数据分析结论,提交评分标准,准时提交内容完整实验结果准确,实验报告撰写,报告格式要求,封面目录引言,结论,微机原理实
11、验是深化知识理解的重要手段,通过实践操作加深对计算机原理的认识,培养学生动手能力和解决问题的能力。学生应按要求认真完成实验报告,总结实验经验,提高对计算机系统结构和工作原理的理解。,07,第7章 计算机网络基础,网络拓扑结构,所有设备共享同一条传输线,总线型拓扑,所有设备通过中心节点进行通信,星型拓扑,设备间通过传输介质形成一个环状连接,环型拓扑,以树状结构连接各个设备,树型拓扑,传输控制协议/互联网协议,负责将数据分割、发送和重组,TCP/IP协议,01,03,文件传输协议,用于在网络上传输文件,FTP协议,02,超文本传输协议,用于传输网页文档,HTTP协议,网络安全,监控和控制网络通信的安全设备,防火墙,通过密码将信息转化为看似无意义的代码,加密技术,限制用户对系统资源的访问,访问控制,网络组建与管理,网络的搭建需要考虑硬件设备的选购、拓扑结构的设计以及网络安全的保障。网络管理包括对网络设备的监控、配置以及故障排除等工作,是保持网络正常运行的关键。,谢谢观看!感谢支持,
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