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title: 教學示範：微處理機指令與程式結構

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## **30 分鐘教學示範：微處理機指令與程式結構入門**

### **Part 1. 指令與程式基本概念（5 分鐘）**
- **定義說明**
  - 指令集：微處理機能執行的所有指令。
  - 程式：一系列根據需求排列的指令。
- **執行流程圖示（動畫建議）**
  - **CPU 提取 - 解碼 - 執行**
  - 控制單元 → 提取 → 暫存器 → ALU

> **圖解建議**：用動畫展示「程式 → 指令 → CPU 提取與執行流程」圖。

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### **Part 2. CPU 暫存器與執行週期（7 分鐘）**
- **主要暫存器功能簡表**
  - **PC**（下一個指令位置）、**IR**（目前指令）、**ACC**（運算結果）
  - **MAR / MDR（MBR）**：記憶體存取
  - **ID**：指令解碼
- **執行流程簡例**
  1. PC → MAR
  2. 記憶體 → MDR → IR
  3. 解碼並執行 → PC++

> **建議動畫**：動畫模擬「LOAD A 到 R1」的實作流程與暫存器變化。

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### **Part 3. 常見定址模式總覽（6 分鐘）**
- **圖表整理：各定址模式定義與特點**
  1. 立即（數值在指令內）
  2. 直接（指令指向記憶體）
  3. 間接（指令→位址→資料）
  4. 暫存器
  5. 暫存器間接
  6. 位移（EA = A + [R]）
  7. 堆疊定址（由 SP 控制）

> **互動建議**：給學生兩三個小練習題，判斷範例屬於哪種定址模式。

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### **Part 4. 指令集與 CISC vs. RISC（5 分鐘）**
- **簡易對照表**：
  | 特色 | CISC | RISC |
  |------|------|------|
  | 指令數量 | 多 | 少 |
  | 執行週期 | 多時脈 | 單時脈 |
  | 控制邏輯 | 微程式控制 | 固線控制 |
  | 記憶體存取 | 多元 | 限於 load/store |

- **範例介紹（建議簡表）**：
  - 暫存器運算：`ADD R1, R2`
  - 記憶體存取：`LOAD R1, 0x05`

> **教學重點**：指令集會影響 CPU 效率與設計。

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### **Part 5. 高階語言轉換與組譯流程（4 分鐘）**
- **流程圖**：
  高階語言 → 編譯器 → 目的碼 → 連結程式 → 可執行檔  
  組合語言 → 組譯器 → 目的碼

- **關鍵詞區分**：
  - 編譯器：一次轉換整體 → 快速執行
  - 直譯器：一行一行翻譯 → 易除錯
  - 組譯器：轉換低階語言

> **圖解建議**：一張「從原始程式到執行」的完整轉譯流程圖。

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### **Part 6. 微處理機系統軟體架構（3 分鐘）**
- **三大分類**：
  - 作業系統（如 Windows、Linux）
  - 系統軟體（編譯器、組譯器、連結器）
  - 應用軟體（瀏覽器、遊戲）
- **開發流程總結**：
  - 撰寫 → 編譯 / 組譯 → 連結 → 執行 → CPU 執行

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### **補充教學建議**
- **學生實作建議**：
  1. 繪製 CPU 執行指令流程圖。
  2. 撰寫簡單組合語言指令：LOAD → ADD → STORE。
- **補充動畫**：
  - 組譯流程動畫。
  - 指令週期執行動畫（從指令提取到 ALU 執行）。

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如需，我可以幫您製作含動畫與圖片的簡報檔（PPT）來輔助這 30 分鐘課程，您要嗎？