微机原理知识点归纳总结

微机原理知识点归纳总结

微机原理是计算机专业的基础课程之一，它是学习计算机硬件和软件原理的入门课程。本

文将对微机原理课程的主要知识点进行归纳总结，希望可以帮助读者更好地理解微机原理，并为日后的学习和工作提供帮助。

一、计算机系统

计算机系统是由硬件和软件两部分组成的，硬件是计算机的物理构成，软件是控制硬件工

作的程序。计算机系统的主要组成部分包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备

（I/O设备）和总线。

1. 中央处理器（CPU）

中央处理器是计算机系统的核心部件，它负责执行计算机程序的指令和控制计算机的操作。中央处理器由运算器和控制器两部分组成，运算器负责执行算术和逻辑运算，控制器负责

控制指令的执行顺序和数据的流动。

2. 存储器

存储器是计算机系统用来存储数据和程序的设备，它分为主存储器（RAM）和辅助存储器（ROM、硬盘等）。主存储器用来临时存储程序和数据，辅助存储器用来长期存储程序和

数据。

3. 输入输出设备（I/O设备）

输入输出设备用来与外部环境进行交互，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。它们负责

将数据输入到计算机系统中或者将计算机系统的输出结果显示或打印出来。

4. 总线

总线是计算机系统各个部件之间传输数据和控制信号的通道，它分为地址总线、数据总线

和控制总线。地址总线用来传输地址信息，数据总线用来传输数据，控制总线用来传输控

制信号。

二、数据的表示和运算

1. 二进制数

计算机是以二进制形式进行运算的，因此需要了解二进制数的表示和运算规则。二进制数

由0和1组成，其表示方法和十进制数类似，但是各位上的权值是2的幂次方。

2. 字符编码

计算机系统中的字符是使用字符编码进行表示的，常用的字符编码包括ASCII码和Unicode。ASCII码是美国标准信息交换码，每个字符用一个字节表示；而Unicode是一种全球字符集，包括了几乎所有国家的字符，每个字符用两个字节表示。

3. 整数表示和运算

计算机系统中的整数是通过二进制补码形式进行表示和运算的。补码是将一个数与其相反数相加得到一个特殊的数。在计算机中，使用补码表示负整数可以简化运算和逻辑电路的设计。

4. 浮点数表示和运算

计算机系统中的浮点数是通过IEEE 754标准进行表示和运算的。IEEE 754标准将浮点数表示为符号、指数和尾数三部分，其中指数和尾数都使用补码表示。

三、指令系统和指令执行

1. 指令系统

计算机的指令集是由一组用于控制CPU操作的指令组成的。指令集包括算术运算、逻辑运算、数据传送、控制转移等多种类型的指令，不同的指令集可以支持不同的指令类型和操作。

2. 指令格式

指令格式是指指令在存储器中的存储形式。通常指令格式包括操作码、地址码等信息，不同的指令格式对应不同的指令类型和功能。指令格式的设计需要考虑到指令长度、操作码位数等因素。

3. 指令执行过程

指令的执行过程包括指令的取指、指令的译码、操作数的读取、指令的执行等步骤。每条指令都需要按照执行过程进行执行，不同的指令可能需要不同的执行步骤和流程。

四、存储器系统

1. 存储器层次结构

存储器系统有多级存储器，包括寄存器、高速缓存、主存储器和辅助存储器等多个层次。不同层次的存储器具有不同的容量、访问速度和成本，需要根据存储器访问的特点来进行合理的设计和使用。

2. 存储器的读写操作

存储器的读写操作是指CPU和存储器之间的数据传输过程。主存储器的基本读写周期包

括地址选通、存储器访问、数据传送等步骤，需要考虑到存储器的访问速度、时序要求等

因素。

3. 存储器容量和地址分配

存储器的容量和地址分配是存储器系统设计中的重要问题。存储器的容量决定了系统可以

存储的程序和数据的大小，地址分配决定了程序和数据在存储器中的存放位置。

五、输入输出系统

1. I/O接口

I/O接口是连接计算机系统和外部设备的接口，可以实现数据传输和控制信号的交换。I/O 接口可以包括数据寄存器、状态寄存器、命令寄存器等多个部分，用于完成与外部设备的

通信和控制。

2. I/O通道和I/O处理器

I/O通道是用于连接存储器和外部设备的通道，可以实现大容量数据的快速传输。I/O处

理器是负责管理和控制I/O操作的处理器，可以减轻CPU的负担和提高系统的效率。

3. 中断和DMA

中断是计算机系统中用来处理异步事件的机制，可以使CPU在处理一条指令时暂时中断，转而执行与中断有关的服务程序。DMA（直接存储器访问）是一种用来减轻CPU负担的

技术，它可以实现外设和存储器之间的直接数据传输。

六、总线系统

总线系统是计算机系统中负责连接各种设备和部件的系统，它包括地址总线、数据总线和

控制总线。总线系统的设计涉及到总线的带宽、时序、协议等多个方面。

1. 总线的类型和性能

总线根据数据传输方式和传输介质的不同可以分为并行总线和串行总线，根据工作方式可

以分为同步总线和异步总线。总线的性能包括带宽、时钟频率、响应时间等参数。

2. 总线传输控制

总线传输控制是指总线上数据传输的控制和管理，包括总线的竞争访问、总线的仲裁、总

线的传输方式等。总线传输控制对总线系统的性能和效率有重要影响。

七、中央处理器

中央处理器是计算机系统的核心部件，由运算器和控制器两部分组成。控制器负责指令的执行顺序和数据的流动，运算器负责执行算术和逻辑运算。

1. 指令流水线

指令流水线是一种提高CPU工作效率的技术，可以使CPU同时处理多条指令，从而提高指令执行速度。指令流水线的设计需要考虑到指令的相关性、冒险问题等因素。

2. 中央处理器的时钟和时序

中央处理器的时钟是CPU内部时序的基准，控制CPU内部各个部件的工作。时钟频率是衡量CPU工作速度的重要指标，时序要求决定了CPU内部各个部件的工作顺序和时序关系。

3. 中央处理器的状态和控制

中央处理器的工作状态包括指令执行状态、中断处理状态、DMA操作状态等多种状态。控制信号用来控制CPU内部各个部件的工作和协调各部件之间的数据传输。

八、计算机系统性能和评价

计算机系统的性能是评价计算机系统工作效率和质量的重要指标，它包括响应时间、吞吐量、可靠性等多个方面。

1. 响应时间

响应时间是指用户输入命令后系统做出响应的时间，它包括输入延迟、处理延迟和输出延迟等部分。

2. 吞吐量

吞吐量是指计算机系统在单位时间内可以处理的任务量，它包括CPU的运算速度、I/O设备的传输速度等。

3. 可靠性

可靠性是指计算机系统工作能够持续稳定、不发生故障的能力，它包括硬件的可靠性、软件的可靠性等。

以上就是微机原理的知识点归纳总结，希望可以对读者有所帮助。微机原理是计算机专业的基础课程，通过学习微机原理，可以更好地理解计算机系统的工作原理和结构，为日后的学习和工作打下坚实的基础。