微机原理与接口技术：非标准结构解析

"周荷琴教授的《微机原理与接口技术》第四版PPT课件，主要探讨了非标准结构的计算机系统设计，并涵盖了微型计算机的基础知识，包括计算机的组成、数制转换、符号数表示以及微处理器的发展历程。" 在微机原理的学习中，了解非标准结构是非常重要的一环。非标准结构通常指的是不遵循传统ISA（指令集架构）或者不采用常见CPU设计的计算机系统。这样的设计可能针对特定应用领域进行优化，或者引入新的计算模型以提高效率。 课程内容首先从微型计算机的基本构成开始讲解，包括了以下几个核心部分： 1. **微型计算机的组成**：微型计算机由CPU（中央处理器）、内存（RAM和ROM）、输入输出设备（I/O设备）以及各种接口组成。CPU是计算机的心脏，包含运算器和控制器，负责执行指令和管理整个系统的运行。内存用于临时存储数据，I/O设备如键盘、显示器、打印机等是用户与计算机交互的媒介，而I/O接口则起到了连接CPU与外部设备的作用。 2. **数制及其转换**：在计算机中，数据通常以二进制、八进制、十六进制和十进制等形式表示。了解不同数制之间的转换对于理解和处理计算机中的数据至关重要。 3. **符号数的表示及运算**：计算机中的数值可以是有符号的，比如正负整数和实数。有符号数的表示方式包括原码、反码和补码，每种表示法都有其独特之处，对计算过程有不同的影响。 4. **定点与浮点表示**：定点数通常用于表示整数，而浮点数则用于表示带有小数点的数值，它在科学计算和工程计算中广泛应用。 5. **微处理器的发展**：从1971年的Intel 4004到现代的多核CPU，微处理器的性能不断提高，遵循着摩尔定律，即集成度每18-24个月翻一番，性能随之增强。例如，Intel的CPU系列从8080到 Pentium，再到现在的Core和Xeon处理器，不仅字长增加，处理速度和晶体管数量也大幅提升。 在微机原理的学习中，我们还会接触到像8255、8250、8253、8259等常见的接口芯片，它们在控制I/O设备、定时和计数方面扮演着重要角色。通过学习这些基础概念和技术，我们可以深入理解计算机硬件的工作原理，为后续的软件开发和系统设计打下坚实基础。