微处理器存储器管理技术
微机原理复习总结考试题及答案
微机原理1、8086从功能上分成两大部分：总线接口单元BIU（负责8086CPU 与存储器和I/O设备间的信息传送。
），执行单元EU （负责指令的执行。
）2、执行工作方式：8位微处理器（串行工作），8086（并行工作）。
3、8086微处理器的执行环境：地址空间，基本程序执行寄存器，堆栈，I/O端口。
4、基本的程序执行寄存器（8086）：8个通用寄存器、1个指令指针寄存器、1个标志寄存器、4个段寄存器5、8086的16位通用寄存器是：AX（累加器）BX（基址寄存器）CX（计数） DX（数据）：数据寄存器SI（源变址）DI（目的变址）BP（基址指针）SP（堆栈指针）：指针寄存器6、8086的8位通用寄存器是：AL BL CL DL（低8位）AH BH CH DH（高8位）7、16位的段寄存器：CS、SS、DS、ES8、16位FLAGS寄存器包含一组状态标（SF,ZF,OF，CF,AF，PF）、一个控制标志（DF）和两个系统标志（IF,TF）9、下一条将要执行指令的PA=（CS）内容左移4位+（IP）10、逻辑地址的形式为：段寄存器：偏移地址；物理地址=段寄存器（DS/CS/SS/ES）左移四位+偏移地址11、寻址方式：（1）立即数寻址方式（2）寄存器寻址方式（3）直接寻址方式（4）寄存器间接寻址方式（5）寄存器相对寻址方式[立即方式，寄存器方式，存储器方式]12、最小组态：就是系统中只有一个8088/8086微处理器，所有的总线控制信号，都是直接由CPU产生的，系统中的总线控制逻辑电路被减到最少，该模式适用于规模较小的微机应用系统。
最大组态：系统中可以只有一个微处理器，也可以有两个或两个以上的微处理器，其中一个为主处理器，即8086/8088CPU，其它的微处理器称之为协处理器，它们是协助主处理器工作的。
系统的控制信号由8288总线控制器给出。
13、总线分类：地址总线，数据总线，控制总线14、总线传输过程的四个阶段：申请阶段，寻址~，传输~，结束阶段。
微型计算机技术及应用
操作系统的主要功能包括进程管理、 内存管理、文件管理和设备管理。
程序设计语言
程序设计语言定义
程序设计语言是用于编写计算机程序的一组符号和规 则，它能够精确地描述计算机程序的逻辑行为。
程序设计语言分类
程序设计语言可以分为机器语言、汇编语言、高级语 言等。
常见程序设计语言
常见的微型计算机程序设计语言有C、C、Java、 Python等。
工控机
主要用于工业控制和自动 化系统，具有较高的稳定 性和可靠性，价格较高。
微型计算机的应用领域
家庭娱乐
用于游戏、音乐、 视频播放和网络浏 览等。
工业控制
用于自动化生产线 控制、监测和故障 诊断等。
办公自动化
用于文字处理、电 子表格、邮件和网 页浏览等。
科学计算
用于数值计算、数 据处理和统计分析 等。
随着微型计算机应用的广泛，数据安全和隐私保 护成为重要挑战，需要加强技术研究和法律监管。
3
新兴市场与发展空间
随着物联网、云计算等新兴市场的快速发展，微 型计算机技术将拥有更广阔的发展空间和机遇。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
常见的总线与接口技术标准包括PCIe、USB、 HDMI等，这些标准在不同的应用场景下有各 自的优势和局限性。
03
微型计算机软件技术
操作系统
操作系统定义
操作系统是控制和管理计算机硬件与 软件资源、合理组织计算机工作流程 以及为用户提供方便的使用接口的计 算机程序集合。
操作系统功能
常见操作系统
常见的微型计算机操作系统有 Windows、macOS、Linux等。
网络技术
网络协议
包括TCP/IP协议族、HTTP协议、SMTP协议等， 用于实现计算机之间的通信和信息交换。
寄存器结构、存储器管理
08
例： MOV AX, [BX+03H]
CX——Count可以作计数寄存器使用。 在循环LOOP指令和串处理指令中用作隐含计数器。 例： MOV CX , 200H AGAIN: …… …… LOOP AGAIN ；（CX)-1(CX),结果0转AGAIN DX——Data可以作为数据寄存器使用。 一般在双字长乘除法运算时， 把DX和AX组合在一起存放一个双字长(32位)数，DX用来存放高16位; 对某些I/O操作DX可用来存放I/O的端口地址（口地址 256）。 例： MUL BX ; (AX)(BX)(DX)(AX) 例: IN AL , DX
奇偶标志PF（Parity Flag）
若算术运算的结果有溢出，则OF＝1；
否则 OF＝0
3AH + 7CH＝B6H，产生溢出：OF＝1 AAH + 7CH＝（1）26H，没有溢出：OF＝0
溢出标志OF（Overflow Flag）
3AH＋7CH＝B6H，就是58＋124＝182，
什么是溢出
处理器内部以补码表示有符号数 8位表达的整数范围是：＋127 ~ －128 16位表达的范围是：＋32767 ~ －32768 如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出 有溢出，说明有符号数的运算结果不正确
01
AX——（Accumulator）作为累加器。
02
它是算术运算的主要寄存器，
03
所有I/O指令都使用这一寄存器与外部设备交换数据。
04
例： IN AL , 20H
05
OUT 30H , AX
06
BX——Base用作基址寄存器使用。
07
在计算内存储器地址时，经常用来存放基址。
0
微处理器的工作原理
微处理器的工作原理
微处理器是计算机的核心组件之一，它具有执行各种计算任务和控制计算机操作的功能。
微处理器的工作原理可以总结为以下几个关键步骤：
1. 取指令：微处理器从内存中读取指令，并将其存储在指令寄存器(IR)中。
2. 解码指令：微处理器解码指令以确定应该执行的操作。
3. 执行操作：根据解码后的指令，微处理器执行相应的操作，如加法、减法、逻辑运算等。
4. 访问存储器：在执行操作的过程中，微处理器可能需要从内存中读取数据或将结果写入内存。
5. 更新寄存器：微处理器利用寄存器来存储临时数据和运算结果。
在执行操作的过程中，微处理器将根据需要更新寄存器中的内容。
6. 控制流程：微处理器根据指令执行的结果来决定下一步应该执行的指令。
这包括跳转指令、条件分支等。
以上是微处理器的基本工作原理。
微处理器通过不断循环这些步骤，可以高效地执行各种计算任务，并控制计算机的运行。
随着技术的发展，微处理器的性能和功能不断提升，使得计算机能够进行更加复杂和高效的计算和操作。
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案第一章：微处理器概述1.1 微处理器的定义与发展历程1.2 微处理器的组成与工作原理1.3 微处理器的性能指标1.4 嵌入式系统与微处理器的关系第二章：微处理器指令系统2.1 指令系统的基本概念2.2 常见的指令类型及其功能2.3 指令的寻址方式2.4 指令执行过程第三章：微处理器存储系统3.1 存储器的分类与特点3.2 内存管理单元（MMU）3.3 存储器层次结构与缓存技术3.4 存储系统的性能优化第四章：微处理器输入/输出系统4.1 I/O 接口的基本概念与分类4.2 常见的I/O 接口技术4.3 直接内存访问（DMA）4.4 interrupt 与事件处理第五章：嵌入式系统设计概述5.1 嵌入式系统的设计流程5.2 嵌入式处理器选型与评估5.3 嵌入式系统硬件设计5.4 嵌入式系统软件设计第六章：嵌入式处理器架构与特性6.1 嵌入式处理器的基本架构6.2 嵌入式处理器的分类与特性6.3 嵌入式处理器的发展趋势6.4 嵌入式处理器选型considerations 第七章：数字逻辑设计基础7.1 数字逻辑电路的基本概念7.2 逻辑门与逻辑函数7.3 组合逻辑电路与触发器7.4 微处理器内部的数字逻辑设计第八章：微处理器系统设计与验证8.1 微处理器系统设计流程8.2 硬件描述语言（HDL）与数字逻辑设计8.3 微处理器系统仿真与验证8.4 设计实例与分析第九章：嵌入式系统软件开发9.1 嵌入式软件的基本概念9.2 嵌入式操作系统与中间件9.3 嵌入式软件开发工具与环境9.4 嵌入式软件编程实践第十章：嵌入式系统应用案例分析10.1 嵌入式系统在工业控制中的应用10.2 嵌入式系统在消费电子中的应用10.3 嵌入式系统在医疗设备中的应用10.4 嵌入式系统在其他领域的应用案例分析第十一章：嵌入式系统与物联网11.1 物联网基本概念与架构11.2 嵌入式系统在物联网中的应用11.3 物联网设备的硬件与软件设计11.4 物联网安全与隐私保护第十二章：实时操作系统（RTOS）12.1 实时操作系统的基本概念12.2 RTOS的核心组件与特性12.3 常见的实时操作系统及其比较12.4 实时操作系统在嵌入式系统中的应用第十三章：嵌入式系统功耗管理13.1 嵌入式系统功耗概述13.2 低功耗设计技术13.3 动态电压与频率调整（DVFS）13.4 嵌入式系统的电源管理方案第十四章：嵌入式系统可靠性设计14.1 嵌入式系统可靠性概述14.2 故障模型与故障分析14.3 冗余设计技术与容错策略14.4 嵌入式系统可靠性评估与测试第十五章：现代嵌入式系统设计实践15.1 现代嵌入式系统设计挑战15.2 多核处理器与并行处理15.3 系统级芯片（SoC）设计与集成15.4 嵌入式系统设计的未来趋势重点和难点解析第一章：微处理器概述重点：微处理器的定义、发展历程、组成、工作原理、性能指标。
操作系统的五大功能是什么
word格式-可编辑-感谢下载支持操作系统的五大功能是什么操作系统的功能主要体现在对计算机资源――微处理器、存储器、外部设备、文件和作业五大计算机资源的管理，操作系统将这种管理功能分别设置成相应的程序管理模块，每个管理模块分管一定的功能。
即操作系统的五大功能。
1、微处理器管理功能在大型操作系统中．可存在多个微处理器，并同时可管理多个作业。
怎样选出其中一个作业进入主存储器难备运行，怎样为这个作业分配微处理器等等，都由微处理器管理模块负责。
微处理器管理模块，要对系统中各个微处理器的状态进行登记，还要登记各个作业对微处理器的要求。
管理模块还要用一个优化算法实现最佳调度规则。
把所有的微处理器分配给各个用户作业使用。
最终日的是提高微处理器的利用率。
这就是操作系统的微处理器管理功能。
2、内存管理功能内存储器的管理，主要由内存管理模块来完成。
内存管理模块对内存的管理分三步。
首先为各个用户作业分配内存空间；其次是保护已占内存空间的作业不被破坏；最后，是结合硬件实现信息的物理地址至逻辑地址的变换。
使用户在操作中不必担心信息究竟在四个具体空间――即实际物理地址，就可以操作，这样就方便了用户对计算机的使用和操作。
内存管理模块对内存的管理是使用一种优化算法对内存管理进行优化处理，以提高内存的利用率。
这就是操作系统的内存管理功能。
3、外部设备管理功能由于计算机的不断发展，其应用领域越来越广泛，应用技术越来越提高，应用方法越来越简便，与用户的界面越来越友好，随之外部设备的种类也日益增多，功能不断提高，档次日渐升级，因此，操作系统的设备管理模块的功能也必须跟上外部设备的发展而不断发展、不断升级以适应外部设备的日益发展的需要。
设备管理模块的任务是当用户要求某种设备时，应马亡分配给用户所要求的设备，并技用户要求驱动外部设备以供用户应用。
并且对外部设备的中断请求，设备管理模块要给以响应并处理。
这就是操作系统的外部设备管理功能。
4、文件管理功能操作系统对文件的管理主要是通过文件管理模块来实现的。
微处理器的原理与应用
微处理器的原理与应用1. 引言微处理器（Microprocessor），又称CPU（Central Processing Unit），是计算机的核心部件，负责执行计算机指令并处理数据。
微处理器的原理及其应用广泛应用于现代计算机系统、嵌入式系统以及各类电子设备中。
本文将介绍微处理器的原理和应用，并探讨其在现代科技领域的重要性。
2. 微处理器的原理微处理器是由大量的晶体管组成的集成电路，通过电子信号的控制来实现数据的计算和处理。
微处理器的原理主要包括指令集架构、运算单元、控制单元和存储器等几个核心方面。
•指令集架构：微处理器通过指令集架构来定义其支持的指令和数据格式。
常见的指令集架构包括x86、ARM等，不同的架构对应不同的指令集和寄存器组织方式。
•运算单元：微处理器的运算单元负责执行算术和逻辑运算。
它包括算术逻辑单元（ALU）和浮点运算单元（FPU），能够完成加减乘除等基本运算。
•控制单元：微处理器的控制单元负责解析和执行指令序列。
它包括指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和指令解码器等组件，能够将指令翻译为对应的控制信号，驱动运算单元和存储器进行数据处理。
•存储器：存储器是微处理器的重要组成部分，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于存储数据和程序，而ROM中存储了微处理器的固件和指令集。
3. 微处理器的应用微处理器的应用已经渗透到各个领域，包括个人电脑、服务器、手机、智能家居、汽车等等。
下面将以几个典型的应用领域为例进行介绍。
3.1 个人电脑个人电脑（PC）是微处理器最常见的应用之一。
微处理器在个人电脑中扮演着核心的角色，负责执行和处理用户的指令和数据。
随着技术的发展，个人电脑的处理能力越来越强大，微处理器的性能也得到了持续的提升。
3.2 嵌入式系统嵌入式系统是指把微处理器嵌入到各种电子设备中，以实现特定功能的电子系统。
例如，智能手机、智能手表、家用电器等都使用了微处理器来实现各种功能。
第2章 ARM微处理器概述
工业控制领域：
作为32位 的RISC 架构，基于ARM 核的微控制器芯片不
但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也 逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM 微控制器的低 功耗、高性价比，向传统的8 位/16 位微控制器提出了挑 战。
无线通讯领域：
目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM 技术，
ARM体系结构的变种
（4）J变种（Java加速器Jazelle）
ARM的Jazelle技术将Java的优势和先进的32位RISC芯
片完美地结合在一起。Jazelle技术提供了Java加速功能， 可以得到比普通Java虚拟机高得多的性能。与普通的 Java虚拟机相比，Jazelle使Java代码运行速度提高了8 倍，而功耗降低了80％。 Jazelle技术使得程序员可以在一个独立的处理器上同时 运行Java应用程序、已经建立好的操作系统、中间件以 及其他的应用程序。与使用协处理器和双处理器相比， 使用单独的处理器可以在提供高性能的同时保证低功耗 和低成本。 J变种首先在ARM体系版本4TEJ中使用，用字母J表示。
使用电池供电的高性能的便携式设备。这些 设备一方面需要处理器提供高性能，另一方 面又需要功耗很低。SIMD功能扩展为包括音 频/视频处理在内的应用相同提供了优化功能。 它可以使音频/视频处理性能提高4倍。 Version 6首先在2002年春季发布的ARM11 处理器中使用。
2.2.3 ARM体系结构的变种及版本 命名格式
Version 4（v4）
该版本增加了下列指令：
半字加载和存储指令； 加载带符号的字节和半字数据的指令； 增加mb状态； 增加了处理器的特权模式。 该版本不再强制要求与以前的26位地址空间 兼容。
8086微处理器存取原则
8086微处理器存取原则
8086微处理器是一种16位微处理器，其存取原则包括以下几个方面：
1. 存储器的字节寻址能力，8086微处理器具有16位的数据总线和20位的地址总线，因此可以寻址的内存空间为2的20次方，即1MB。
它可以直接访问1MB的内存空间，这为当时来说是非常大的一个数字。
2. 存储器的字节和字寻址，8086微处理器可以以字节（8位）或字（16位）为单位进行存取。
它可以以字节为单位或者以字为单位进行寻址，这种灵活的寻址方式为程序员编写程序提供了便利。
3. 存储器的奇偶地址存取，8086微处理器的存储器奇偶地址存取是指它可以以字为单位存取数据，但是在存取字时，它要求字的起始地址必须是偶数。
如果字的起始地址为奇数，8086会进行两次内存访问，将两个奇地址的字节合并成一个字。
这种存取方式称为奇偶地址存取。
4. 存储器的段地址和偏移地址，8086微处理器采用段地址和
偏移地址的方式来访问内存。
它通过将一个16位的段地址左移4位再加上一个16位的偏移地址来得到20位的物理地址。
这种寻址方式可以方便地访问1MB的内存空间。
总的来说，8086微处理器的存取原则包括了对存储器的大小、存取单位、奇偶地址存取和段地址偏移地址寻址方式的规定，这些原则为程序员编写程序提供了灵活和方便的条件。
微处理器中存储器管理的研究
关 键 词 ：存 储 器 管 理 单 元 ； 块 保 护 单 元 ； 实 际物 理 地 址
中图分 类 号 ：Ｔ ３ ３ Ｐ ３ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：１ ０ － ５ Ｘ（０ ２ １ － ０ １０ ０ ３３ ３ ２ ０ ）００ ２ ・３
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏｆ ｍ ｅ ｏ ｙ ｍ ａ ｇ ｍ ｅ ｔｕｎ ｔ ｓ ａｃ ｍ ｒ ｎａ ｅ ｎ ｉ
２ 存 储 器 管理 部 件 ＨＨＵ地 址 变换
２ １ 实 现 思 想 ．
设 计完 处理器 后 ，发 现速 度达 不到 要求 ，虽 然
定点 、浮 点处理 单独布 局布线 速度 能达 到 １ ０ ，但 ０Ｍ 与 ＭＭｕ 放 到一 起 布 局 布 线 ，速 度 就 降到 只 有 ５ 、
地 管 理好 更 多 的存 储 空 间成 为 了急 待解 决 的 问题 。 本文 主要基 于 “ 五 ”重 点预研项 目某 １ 位 微处理 九 ６
器 芯片研 制 的课题 提 出 的， 该处 理器 是一 个通 用 的
部分 （ ４位 ）确 定 具 体 的哪 一 组 ，通 过 Ｉ 信 号确 ／ Ｄ
维普资讯
微 处 理 器 中存 储 器 管 理 的研 究
屈 玉 峰 ， 冯 根 宝 ， 胡 涛 ， 杨 向 群
（ 海 贝 尔阿 尔卡 特 股份 有 限公 司 Ｅ 上 ＤＡ 中心 ，上 海 ２ １０ ０ ２ ６）
摘 要 ：通过 分 析 该微 处 理器 访 存 的 时序 要求 以及 对存 储 器保 护 的 要求 ， 设 计 了具 有 自主 知 识 产权 的存 储器 管 理 部 件 ，论 述 了逻 辑 地址 映射 到物 理 地 址 、 存 储 块 保 护 以及 Ｃａ ｈ ｃ ｅ设 计 思 想 。
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案一、教学目标1. 了解微机原理的基本概念，掌握微处理器、存储器、输入输出接口等的基本工作原理。
2. 熟悉接口技术的应用，学会使用接口电路实现微机与外部设备的数据传输和控制。
3. 能够分析微机系统中的信号转换、中断处理、定时与控制等问题，为后续的实际应用打下基础。
二、教学内容1. 微机原理概述：微处理器、存储器、输入输出接口的基本概念和工作原理。
2. 接口技术：接口电路的分类、功能、工作原理和应用实例。
3. 信号转换：模拟信号与数字信号的转换、数字信号与模拟信号的转换。
4. 中断处理：中断的概念、中断源、中断响应过程和中断处理程序的编写。
5. 定时与控制：定时器/计数器的工作原理及其在微机系统中的应用。
三、教学方法1. 采用讲授与实验相结合的方式，让学生在理论学习和实践操作中掌握微机原理与接口技术。
2. 通过案例分析、讨论等形式，激发学生的学习兴趣，提高解决问题的能力。
3. 注重实践操作，培养学生的动手能力和实际应用能力。
四、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，每个课时45分钟。
2. 教学进度安排：第1-8课时：微机原理概述第9-16课时：接口技术第17-24课时：信号转换第25-32课时：中断处理与定时控制五、教学评价1. 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等，占总成绩的30%。
2. 期末考试：包括理论知识测试和实验操作考核，占总成绩的70%。
3. 期末考试不合格者需参加补考，补考不合格则需重修。
4. 鼓励学生参加相关竞赛和实践活动，提高自身综合素质。
六、教学资源1. 教材：《微机原理与接口技术》教材，选用国内知名出版社出版的最新版教材。
2. 实验设备：微机原理实验箱、接口电路实验设备、信号发生器、示波器等。
3. 网络资源：利用校园网，为学生提供相关学术论文、技术文档、在线课程等资源。
4. 教学软件：选用适合教学的微机原理与接口技术相关软件，如模拟器、编程工具等。
微型计算机原理及接口技术
微型计算机原理及接口技术
微型计算机原理及接口技术是指在微型计算机和外部设备之间进行数据交换和通信的技术。
微型计算机原理是指微型计算机的基本工作原理，包括微处理器、存储器、输入输出设备等组成部分的工作原理。
接口技术是指微型计算机与外部设备之间进行数据交换和通信所需要的硬件和软件技术。
在微型计算机中，微处理器是控制微型计算机工作的核心部件。
它负责执行指令、进行数据处理和控制操作。
微处理器通过总线与其他部件进行连接，包括存储器、输入输出设备等。
其中，存储器用于存储程序和数据，输入输出设备用于与外界进行数据交换。
为了实现微型计算机与外部设备之间的数据交换和通信，需要使用接口技术。
接口技术可以分为硬件接口和软件接口两种。
硬件接口是指通过物理接口的方式连接微型计算机和外部设备，例如串口、并口、USB等。
软件接口是指通过编程的方式实
现微型计算机与外部设备之间的数据交换和通信。
接口技术的选择取决于具体的应用场景和外部设备的要求。
不同的外部设备可能需要不同类型的接口进行连接。
例如，打印机通常通过并口或USB接口连接到微型计算机，而鼠标则通
常通过PS/2或USB接口连接。
此外，还可以通过网络接口实
现微型计算机之间的数据通信。
总的来说，微型计算机原理及接口技术是实现微型计算机与外
部设备之间数据交换和通信的关键技术。
了解和掌握这些技术对于有效地使用微型计算机和外部设备具有重要意义。
微处理器
微处理器已经无处不在，无论是录像机、智能洗衣机、移动**等家电产品，还是汽车引擎控制，以及数控机 床、导弹精确制导等都要嵌入各类不同的微处理器。微处理器不仅是微型计算机的核心部件，也是各种数字化智 能设备的关键部件。国际上的超高速巨型计算机、大型计算机等高端计算系统也都采用大量的通用高性能微处理 器建造。
微处理器
计算机的运算核心和控制核心
01 综述
03 的分类
目录
02 内部结构 04 发展历程
05 组成
07 其他发展
目录
06 AMDCPU 08 中国研发
微处理器是由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的 功能。
微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控 制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。
第三阶段（1978—1984年）即16位微处理器。1978年，Intel公司率先推出16位微处理器8086，同时，为了 方便原来的8位机用户，Intel公司又提出了一种准16位微处理器8088。
8086微处理器最高主频速度为8MHz，具有16位数据通道，内存寻址能力为1MB。同时英特尔还生产出与之相 配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指 数和三角函数等数学计算的指令。人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。虽然以后英特尔又陆续生产出第二 代、பைடு நூலகம்三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的x86指令，而且英特尔在后续CPU的命名上沿用了原 先的x86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。
简述微机的主要技术指标
简述微机的主要技术指标微机是指以微处理器为核心的计算机系统。
微机的主要技术指标包括处理器、内存、存储器、输入输出设备以及操作系统等。
下面将对这些指标逐一进行简述。
首先是处理器，也称为中央处理器（CPU）。
处理器是微机的核心组件，负责执行计算机指令和控制计算机的操作。
处理器的性能直接影响微机的运行速度和处理能力。
常见的处理器型号有英特尔的i5、i7和AMD的Ryzen等，其主要指标包括主频、核心数和缓存大小等。
主频越高，处理器的运行速度越快；核心数越多，处理器的多任务处理能力越强；缓存大小越大，处理器对数据的读写能力越高。
其次是内存，也称为随机存取存储器（RAM）。
内存是用于临时存储计算机程序和数据的地方，与处理器紧密配合，直接影响计算机的运行速度和效率。
内存的主要指标包括容量和频率。
容量越大，计算机能够同时处理的程序和数据越多；频率越高，内存的读写速度越快。
存储器是用于长期存储数据和程序的设备，包括硬盘、固态硬盘（SSD）和光盘等。
存储器的主要指标是容量和读写速度。
容量越大，存储的数据越多；读写速度越快，访问数据的速度越快。
输入输出设备是微机与外部设备之间的接口，用于与用户进行信息交互和数据传输。
常见的输入输出设备包括显示器、键盘、鼠标、打印机和扫描仪等。
这些设备的主要指标包括分辨率、响应速度和接口类型等。
分辨率越高，显示效果越清晰；响应速度越快，设备的反应越迅速；接口类型决定了设备与计算机之间的连接方式和传输速度。
操作系统是微机的核心软件，负责管理计算机的硬件和软件资源，提供用户界面和应用程序的运行环境。
常见的操作系统有Windows、macOS和Linux等。
操作系统的主要指标包括稳定性、易用性和兼容性等。
稳定性越高，操作系统的崩溃和错误率越低；易用性越好，用户操作和设置越方便；兼容性越强，操作系统能够运行更多的应用程序和驱动程序。
微机的主要技术指标包括处理器、内存、存储器、输入输出设备和操作系统等。
微处理器概述
每段最大64KB。 4．存储器中保留两个固定的区域，一个是初始化程序区FFFFFH—
FFFF0H，另一个为中断向量表003FFH—00000H。 5．4特权级，在实地址方式下，程序在最高级0级上执行，指令集
除少数指令外，绝大多数指令在实地址方式下都有效。
2022年3月14日星期一1.5 Intel处理器的命源自方法Pentium 处理器号
处理器号如3XX（赛扬系列处理器）、5XX （Pentium 4系列）和7XX（Pentium M系列）等。
处理器号描述了处理器的体系架构、高速缓存、主 频、前端总线以及其它技术。处理器号用于区分某 一处理器家族内部的相关总体特性。
时钟频率
3.80 GHz 3.60 GHz 3.60 GHz 3.40 GHz 3.40 GHz 3.20 GHz 3.20 GHz
3 GHz 3 GHz 3.40 GHz 3.20 GHz 3 GHz 2.80 GHz
前端总线 频率
800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz
Cure 2 Duo Xnmmm
X:热功耗E(≥50W);T(25-49W)L(15-24)U(≤14) n:处理器类型(奇数为移动机,偶数为台式机用) mmm:产品型号 如Intel Core 2 Duo E6600;Core 2 Duo T7600
Pentium4系列
处理器号
670 661 660 651 650 641 640 631 630 551 541 531 521
微机原理与接口技术知识点总结
微机原理与接口技术知识点总结一、微机原理1.微机系统的组成：微处理器，存储器，输入输出设备和系统总线。
2.微处理器：CPU（中央处理单元），是微机中控制和数据处理的核心部件。
3.存储器：用于存储程序和数据的器件，分为只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM）。
4.输入设备：键盘，鼠标等，用于接收操作者的命令。
5.输出设备：显示器，打印机等，用于展示和输出处理结果。
二、接口技术1.接口技术是连接微机与外部设备的技术，其作用是实现微机与外部设备之间的信息交换和控制。
2.接口技术主要包括接口电路、接口程序和相关接口协议等方面的内容。
三、常用总线1.数据总线：用于在微处理器与其它器件之间传输数据，其宽度决定了微处理器一次能处理的最大数据位数。
2.地址总线：用于传输微处理器发出的地址信息，其宽度决定了微处理器能够寻址的最大地址范围。
3.控制总线：用于传达微处理器和其他部件之间的控制信号，如读写、中断等。
四、中断技术及其应用1.中断技术是微处理器处理紧急事件的一种技术，通过改变程序执行顺序，使微处理器处理外部设备产生的异常情况。
2.中断种类：硬件中断，软件中断。
3.中断处理过程：中断请求，中断响应，中断处理程序执行，中断返回。
五、微处理器指令系统1.微处理器的指令系统是指微处理器可以执行的指令集，包括数据传输指令、算术逻辑指令、程序控制指令等。
2.指令执行过程：取指令、分析指令、执行指令。
3.指令周期：取指周期、分析周期、执行周期。
六、存储器及其访问方式1.存储器：用于存储程序和数据的器件，分为只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM）。
2.存储器访问方式：按地址访问，按内容访问。
3.存储器的分类：主存储器，辅助存储器，外存储器。
4.存储器扩展技术：使存储器的地址空间与数据空间保持一致，实现存储器的扩展。
七、输入输出设备及其接口技术1.输入设备：键盘，鼠标等，用于接收操作者的命令。
2.输出设备：显示器，打印机等，用于展示和输出处理结果。
微处理器系统原理与应用
计算机系统结构
计算机系统结构是计算机科学的一个 重要分支，主要研究计算机硬件和软 件的组成、设计和实现。微处理器作 为计算机系统的核心部件，是计算机 系统结构的重要组成部分。
功耗、成本等因素。
设计合理的存储器层次 结构，包括高速缓存、 主存和辅助存储器等。
输入输出接口
设计合适的输入输出接 口，以满足与外部设备
的通信需求。
总线设计
设计高效的总线结构， 实现微处理器与各模块
之间的数据传输。
软件设计
操作系统
选择或设计适用于微处理器的操作系统，管 理硬件资源、调度任务等。
调试工具
VS
微处理器的发展推动了计算机系统结 构的不断演进。随着技术的进步，微 处理器的性能不断提高，功能越来越 强大，使得计算机系统的性能和功能 也得到了极大的提升。
人工智能与机器学习
人工智能和机器学习是当前计算机科学领域最热门的研究方向之一，它们的目标是让计算机能够像人 类一样具有智能和学习能力。微处理器作为人工智能和机器学习应用的硬件基础，发挥着至关重要的 作用。
微处理器的发展历程
01
1970年代初，微处理器诞生，如Intel 4004，主要用于计算器和控制 器。
02
1980年代，随着8位和16位微处理器的出现，微处理器开始广泛应用 于家用电器、工业控制等领域。
03
1990年代，32位微处理器逐渐成为主流，如Intel Pentium系列，广 泛应用于个人计算机和服务器。
04
进入21世纪，64位微处理器和多核处理器成为趋势，广泛应用于高 性能计算、云计算等领域。
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在保护模式下，当寻址内存中的数据和程序时，仍然 使用偏移地址访问位于存储段内的信息。区别是，保护模 式下的段地址不再像实模式那样由段寄存器提供。在原来 存放段地址的段寄存器里含有一个选择子，用于选择描述 表内的一个描述符。描述符描述存储器段的位置、长度和 描述存储器段的位置、 描述存储器段的位置 访问权限。两种模式之间的区别是微处理器访问存储段时 访问权限 两种模式之间的区别是微处理器访问存储段时 对段寄存器的解释不同。 对段寄存器的解释不同。
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二、描述符
图2.5表示80286、80386~PentiumⅣ的描述符格式。 2.5表示80286、80386~PentiumⅣ的描述符格式。 表示80286 的描述符格式 注意每个描述符长8个字节， 注意每个描述符长8个字节，所以全局和局部描述符表每 个最长为64KB 64KB。 个最长为64KB。 例2-1 如果段的基地址为10000000H，界限为001FFH， 如果段的基地址为10000000H，界限为001FFH， 10000000H 001FFH 位为0 求段的结束地址； 位为1 G位为0时，求段的结束地址；若G位为1时，求段的结束地 址。 base=10000000H G=0 End=Base+Limit=10000000H+001FFH=100001FFH G=1 End= Base+Limit=10000000H+001FFFFF=101FFFFFH
１２
６
５
４
３
２
１
０
页表地址或页地址
P P D A C W U W P D T
图2.9 页目录项和页表项格式
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通写式高速缓冲存储器，在CPU向Cache写入的同时， 也把数据写入相应内存单元。保证Cache和内存中相应单 元数据的一致性。通写式速度慢，而且有些操作是不必要 的，比如CPU连续多次更新一个Cache单元的内容，将导致 相应内存单元连续多次被写入，而效果其实和写入最后一 次更新是一样的。
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2.2.2
禁用高速缓冲位PCD：如果PCD位被清除为0， 则页表或页面可用高速缓存；若PCD置位，禁用高 速缓存。 访问位：A=1，表示已访问过对应的物理页。 脏位:对于页目录项，D位是未定义。对于页 表项，D位用来记录页表项所描述的页是否进行过 数据写入，D=0 该页中的内容没有被改动过。D=1 该页中的内容已经被改动过了（被写过）。
通写式高速缓冲存储器 回写式高速缓冲存储器
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2.2.2
四、转换后备缓冲区
因为进行4KB存储器重新分页的操作要求使用存储 器内的页目录和页表，所以Intel构造一个称为TLB的高 速缓冲存储器。在80486微处理器中，TLB保存了32个最 近使用的页转换地址。因此如果访问某个存储区，其地 址已经在TLB中，就不需要在访问页目录和页表，这样 加速了程序的执行。如果一个页表转换不在TLB中，则 必须访问页目录和页表，这就需要额外的执行时间。 (本章结束)
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2.2.2
三、页目录项和页表
页目录项和页表项的格式是相同的，如图2.9所示。 存在位：若P=1，该页被映射到物理内存，可以使用进 行地址的转换；若P=0，该页没有被映射到物理内存，则不 能进行地址转换。 写位：W位指示该表项所指定的页是否可读、写或执行。 若W=1，对表项所指定的页可进行读、写或执行；若W=0，对 表项所指定的页可读或执行，但不能对该指定的页写入。用 户/超级用户位：指示该表项所指定的页是否是用户级页。 若U/S=1，表项所指定的页是用户级页，可由任何特权级下 执行的程序访问；如果U/S=0，表项所指定的页是系统级页， 只能由系统特权级0、1和2上执行的程序访问。通写位：如 果PWT置1，相关页使用通写策略。否则，采用回写策略。
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31
12 11
0
M C E 页目录基地址 页故障线性地址 未用 P C N G D W A M
18
P S E P C D
T P V D S V M E D I E P W T
CR4
CR3
CR2
CR1
W P
16
N E T E MP E T S MP E
CR0
图2.8 微处理器控制寄存器结构
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３１
5
5 3 1
访问权限
基（B23-B16） 4
2 0
基（B15-B0） 界限（L15-L0）
2 0
3 1
基（B15-B0） 界限（L15-L0）
图2.5 80286和80386~PentiumⅣ微处理器的描述符格式 和 Ⅳ
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图2.6 80286~PentiumⅣ 描述符中 Ⅳ 的访问权限字节
Ｄ Ｓ 寄 存 器 从 全 局 描 述 符 表 中 选 择 一 个 描 述 符
微处理器存储器管理技术(6学时 学时) 第二章 微处理器存储器管理技术 学时
知 识 概 述 学时) 实模式存储器寻址(2学时 第一节 实模式存储器寻址(2学时) 学时) 第二节 保护模式存储器寻址 (4学时 学时
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第一节 实模式存储器寻址
80286及其以上的微处理器可工作于实模式或者保护 模式，而8086只能工作于实模式。 实模式只允许微处理器寻址第一个1MB内存空间，即 使是PentiumⅣ微处理器也是如此。 DOS操作系统要求微处理器工作于实模式。 实模式操作是允许为8086编写的应用软件不用修改就 可以在80286及更高型号的微处理器中运行。 在任何情况下，这些微处理器每次加电或复位后都默 认地以实模式开始工作。
Байду номын сангаас
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通写式高速缓冲存储器
回写式高速缓冲存储器，CPU修改了Cache的内容 后，并不立即修改内存中相应的单元。只有当回写操作 被执行的时候，才修改相应内存单元。比如该Cache单 元的内容从Cache中撤销时触发回写操作。回写式速度 快，也避免了一些不必要的操作。
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回写式高速缓冲存储器
知 识
概
述
基本概念：实模式，实空间，段地址，偏移地址， 保护模式，虚拟存储空间，段选择子，描述符 重点：实模式存储器寻址，默认的段加偏移，保 护模式下的存储器寻址 难点：保护模式下分页机制的存储器寻址
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2.1.1
段地址和偏移地址
图2.1说明了段加偏移的寻址机制如何选择内存单元。 1. 逻辑地址：用冒号连接段地址和偏移地址，即段地址： 偏移地址。 2. 物理地址：物理地址=段的起始地址+偏移地址=段地址 ×10H+偏移地址。
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2.1.2
默认段和偏移寄存器
微处理器有一套规则，用于每次访问内存段，这套规 则既适合于实模式也适合于保护模式，规则如下： 1. 用CS:IP或CS:EIP定位微处理器执行的下一条指令。 2. 用SS:SP或SS:ESP寻址存储器堆栈段中的数据。 3. 用DS或ES寻址存储器的数据段中的数据。 8086~80286允许访问4个存储段，80386~PentiumⅣ允 许访问6个存储段。注意内存段可以相邻甚至重叠，如果 一段不需要64KB内存，则它可与其它段重叠。 例如某个应用程序的代码需要1000H个字节的内存， 数据需要190H个字节的内存，堆栈需要200H个字节的内存， 这个应用程序不需要附加段。图2.3表示了DOS是如何装入 应用程序的。
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2.1.3
程序重定位问题的实现
1. 可重定位程序：是一个可以放在内存任何区域，不加修 改而仍能执行的程序。 2. 可重定位的数据：是可以放在内存任何区域，且不需要 修改就可以被程序应用的数据。 段加偏移寻址机制允许程序和数据不需要任何修改， 而使程序和数据重定位。
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第二节
保护模式存储器寻址
一、分页寄存器
分页机制的启用是由微处理器中控制寄存器的内容 控制。控制寄存器CR CR0 CR3的内容见图 控制。控制寄存器CR0到CR3的内容见图2.8。
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二、分页机制的存储器的组织
1. 物理内存分页：一个物理页的大小为4KB，页与页互不重 叠，只需要32bit的地址中高20bit来寻址物理页。 2. 页表：页表中的每一项的内容（每项4个字节，32位）高 20位用来存放一个物理页 用来存放一个物理页的起始物理地址，低12bit放着 用来存放一个物理页 一些关于该页的其它信息。 3. 页目录：页目录中的每一项的内容（每项4个字节）高 20bit用来存放一个页表 用来存放一个页表的起始物理地址，低12位存放该 用来存放一个页表 页表的其它信息。 4. 从前面的讲解可以知道，对于80386~PentiumⅣ系统，页 目录的物理地址放在CPU的CR3寄存器中高20位。 其寻址过程是：CR3→页目录→页表→物理内存分页。
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2.2.2
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图2.1 实模式内存的寻址机制
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图2.3 应用程序装入DOS 内存系统示意图
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图2.4 保护模式下段寄存器的内容
80286描述符
80386~PentiumⅣ
7
000000 00 访问权限
000000 6 00 基（B23B16）
4
界限 （ 7 基（B31-B24 G D 0 A 6 V L19） L16）
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2.2.1分段存储器管理 分段存储器管理
一、选择子
在保护模式下，段寄存器的功能如图2.4所示，段寄 存器包括13位的选择子字段、表指示器位（table indicator，TI）和请求优先级（requested privilege level， RPL）字段。其中13位的选择子可从描述符表的 213=8192个描述符中选择一个。TI位选择全局描述附表 （TI=0）或局部描述附表（TI=1）。 1. 对于286由于偏移地址是16位长，所以一个段的最 大容量为64KB。因此逻辑空间，也即虚拟空间为 214×216=230=1GB。 2. 而对于80386~PentiumⅣ，它的偏移地址为32位长， 所以一个段的最大容量为4GB。因此虚拟地址空间为 214×232=246=64TB。