微机原理与接口技术：CPU、I/O接口与中断系统解析

"微机原理与接口技术课程的PPT课件，涵盖了微机的基本组成、数制转换、CPU与I/O的控制方式、中断系统以及8086中断控制器等内容。" 本文将深入探讨微机原理中的关键知识点，包括微型计算机的发展历程、微处理器的演进、计算机的分类，以及微机的主要组成部分。此外，还将讨论CPU与I/O设备之间的交互，特别是中断系统在其中的作用。 首先，让我们回顾一下微型计算机的发展。从早期的电子管计算机到现在的超大规模集成电路计算机，微处理器的发展遵循着摩尔定律，即集成度每18-24个月翻一番，性能随之提升。Intel CPU的发展历程是一个典型的例子，从4004到 Pentium，再到更先进的Itanium，CPU的速度和处理能力显著增强。 微型计算机通常由以下部分组成：I/O设备、CPU（包括运算器和控制器）、内存（如RAM和ROM）、以及I/O接口。I/O接口在CPU和外部设备之间起着桥梁作用，例如8255、8250（8251）等是常见的接口芯片，它们用于管理数据传输和控制信号。 CPU与I/O设备的通信主要通过三种控制方式：程序控制、中断和DMA（直接存储器访问）。在中断机制中，当外设完成某个操作或需要CPU处理事件时，会向CPU发送中断请求，CPU响应后暂停当前任务，转而执行中断处理程序。8086中断系统是微机中的一种重要设计，它支持多种中断类型，并通过中断控制器8259进行管理和优先级排序。 中断控制器8259是一个专门的芯片，用于管理多个中断源，它可以连接多个中断设备，实现中断的排队和优先级处理。中断系统在实时性要求高的应用中至关重要，例如在键盘输入、打印机输出和网络通信等场合。 数制转换和数据表示是微机原理的基础。计算机中常用的数制有二进制、八进制、十进制和十六进制。符号数的表示有原码、反码和补码，而定点和浮点表示则分别用于整数和实数的存储和运算，浮点表示提供了更大的数值范围和精度。 微机原理与接口技术是理解计算机硬件工作原理的关键，它涉及到计算机的结构、数据处理和系统交互等多个方面。通过学习这些基础知识，我们可以更好地理解和设计复杂的计算机系统。