微機原理課件第3章CATALOGUE目錄引言計算機中的數(shù)據(jù)表示計算機中的數(shù)據(jù)運算指令系統(tǒng)控制器的工作原理實踐操作與實驗01引言03為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)微機原理是許多計算機相關(guān)專業(yè)的必修課程，學好它能為后續(xù)的專業(yè)課程奠定扎實的基礎(chǔ)。01掌握計算機內(nèi)部工作原理通過學習微機原理，可以深入了解計算機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，有助于更好地理解和使用計算機。02培養(yǎng)解決問題能力微機原理的學習過程強調(diào)分析和解決問題的能力，有助于提高個人的綜合素質(zhì)。微機原理的重要性掌握指令系統(tǒng)了解指令系統(tǒng)的概念、指令格式、尋址方式等，掌握常用指令的功能和使用方法。熟悉微機的工作過程了解微機的工作過程，包括取指、執(zhí)行指令、訪存等過程，理解中斷和異常的概念及處理方式。學習匯編語言了解匯編語言的語法規(guī)則和編程方法，通過實踐掌握匯編語言的編程技巧。理解微機的組成結(jié)構(gòu)掌握微機的硬件組成，包括中央處理器、存儲器、輸入輸出設(shè)備等，了解它們之間的相互關(guān)系和作用。第3章的學習目標02計算機中的數(shù)據(jù)表示二進制數(shù)的定義二進制數(shù)是計算機中采用的一種數(shù)制，它只有兩個數(shù)碼0和1，可以表示邏輯狀態(tài)和算術(shù)運算的結(jié)果。二進制數(shù)的運算規(guī)則二進制數(shù)的運算規(guī)則包括加法、減法、乘法和除法等，這些運算都基于二進制的位運算。二進制數(shù)的應(yīng)用二進制數(shù)在計算機中應(yīng)用廣泛，包括數(shù)據(jù)的存儲、傳輸和處理等方面。二進制數(shù)的概念十進制轉(zhuǎn)二進制將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)的方法是通過連續(xù)除以2取余數(shù)，直到商為0為止。十六進制轉(zhuǎn)二進制將十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)的方法是將每一位上的數(shù)碼轉(zhuǎn)換為4位的二進制數(shù)。二進制轉(zhuǎn)十進制將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)的方法是將每一位上的數(shù)碼乘以對應(yīng)的權(quán)值，然后將各位上的結(jié)果相加。二進制轉(zhuǎn)十六進制將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)的方法是將二進制數(shù)每4位為一組轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)碼。不同進制數(shù)的轉(zhuǎn)換定點數(shù)的表示定點數(shù)采用固定小數(shù)點位置的方式表示數(shù)值，分為定點整數(shù)和定點小數(shù)兩種。浮點數(shù)的表示浮點數(shù)采用指數(shù)和尾數(shù)的方式表示實數(shù)，分為單精度和雙精度兩種。定點數(shù)和浮點數(shù)的概念定點數(shù)是計算機中表示整數(shù)的一種方法，而浮點數(shù)是表示實數(shù)的一種方法。數(shù)值數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)的表示字符數(shù)據(jù)在計算機中采用ASCII碼進行表示，每個字符占用一個字節(jié)的空間。字符串數(shù)據(jù)的處理字符串數(shù)據(jù)是由多個字符組成的序列，在計算機中以字符數(shù)組的形式進行處理。圖像和音頻數(shù)據(jù)的表示圖像和音頻數(shù)據(jù)在計算機中以二進制的形式進行存儲和傳輸，需要使用特定的編碼方式來表示。非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示03計算機中的數(shù)據(jù)運算計算機中的加法運算通常采用補碼表示法，通過加法器實現(xiàn)加法運算。加法運算減法運算乘法運算除法運算計算機中的減法運算可以通過加法運算實現(xiàn)，將減數(shù)取反加1后再進行加法運算。計算機中的乘法運算通常采用移位和加法相結(jié)合的方式實現(xiàn)，利用左移位操作實現(xiàn)乘法。計算機中的除法運算通常采用連續(xù)減法或移位和減法相結(jié)合的方式實現(xiàn)，利用右移位操作實現(xiàn)除法。算術(shù)運算邏輯與運算通常用AND表示，表示當所有條件都滿足時結(jié)果才為真。與運算邏輯或運算通常用OR表示，表示只要有一個條件滿足時結(jié)果就為真。或運算邏輯非運算通常用NOT表示，表示對一個條件取反。非運算邏輯異或運算通常用XOR表示，表示當兩個條件不同時結(jié)果為真。異或運算邏輯運算位與運算表示對應(yīng)位都為1時結(jié)果才為1。位與運算位右移運算表示將二進制數(shù)向右移動指定的位數(shù)，低位用0填充。位右移運算位或運算表示對應(yīng)位有一個為1時結(jié)果就為1。位或運算位取反運算表示將對應(yīng)位取反。位取反運算位左移運算表示將二進制數(shù)向左移動指定的位數(shù)，高位用0填充。位左移運算0201030405位運算04指令系統(tǒng)定義指令系統(tǒng)是計算機硬件能夠執(zhí)行的所有指令的集合，包括各種算術(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、輸入/輸出等指令。分類根據(jù)指令的操作性質(zhì)和操作數(shù)的個數(shù)，可以將指令系統(tǒng)分為復雜指令系統(tǒng)（CISC）和精簡指令系統(tǒng)（RISC）。指令系統(tǒng)的定義和分類操作碼表示指令的操作性質(zhì)，如加、減、乘、除等。長度碼表示地址碼的長度，根據(jù)不同的指令格式有所不同。地址碼表示操作數(shù)的地址，可以是寄存器、內(nèi)存單元或立即數(shù)。指令格式尋址方式立即尋址寄存器尋址內(nèi)存尋址操作數(shù)在寄存器中，需要查找寄存器。操作數(shù)在內(nèi)存單元中，需要查找內(nèi)存地址。操作數(shù)在指令中直接給出，不需要查找。指令的功能和執(zhí)行過程指令的功能根據(jù)指令的操作碼確定，如加、減、乘、除等。執(zhí)行過程指令從內(nèi)存讀取、解碼、執(zhí)行、回寫等過程。05控制器的工作原理控制器是計算機的指揮中心，負責協(xié)調(diào)計算機各部分的工作，使計算機能夠按照程序的要求完成一系列操作。控制器主要由指令寄存器、操作碼譯碼器、時序部件、節(jié)拍脈沖發(fā)生器、控制電路等組成。控制器的功能和組成組成功能取指令從內(nèi)存取出指令，將其存放在指令寄存器中。分析指令指令寄存器中的指令送至操作碼譯碼器，譯碼器將其翻譯成相應(yīng)的操作碼。執(zhí)行指令根據(jù)操作碼的要求，控制器向有關(guān)部件發(fā)出控制信號，完成相應(yīng)的操作。指令執(zhí)行完成將執(zhí)行結(jié)果存回內(nèi)存或寄存器中，并繼續(xù)取下一條指令。指令執(zhí)行流程ABCD時序信號時序信號是計算機中各個部件協(xié)同工作的基準信號，它規(guī)定了各個部件的工作節(jié)拍和工作順序?？刂齐娐房刂齐娐犯鶕?jù)指令的要求，按照一定的順序發(fā)出控制信號，控制各部件完成相應(yīng)的操作。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述了計算機各狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和轉(zhuǎn)換條件，是控制器設(shè)計的重要依據(jù)。節(jié)拍脈沖發(fā)生器節(jié)拍脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號，作為計算機各部件工作的基本節(jié)拍。時序系統(tǒng)06實踐操作與實驗掌握微機原理的基本概念和原理。培養(yǎng)學生對微機原理實驗的興趣和動手能力。學會使用微機原理實驗箱進行實驗操作。了解微機原理在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。實驗?zāi)康呐c要求實驗前準備熟悉實驗箱的組成和功能，準備好實驗所需的器材和工具。實驗操作按照實驗指導書的要求，逐步完成實驗操作，包括電路連接、程序編寫和調(diào)試等。數(shù)據(jù)記錄在實驗過程中，及時記錄實驗數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象，以便進行分析和總結(jié)。實驗總結(jié)根據(jù)實驗結(jié)果，進行總結(jié)和分析，寫出實驗報告。實驗步驟與操作結(jié)果展示展示實驗結(jié)果