《匯編語言與計算機系統(tǒng)組成 第2版》將“匯編語言程序設計”“計算機組成原理”及“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”有機地結(jié)合為一體。該書在保證必要的經(jīng)典內(nèi)容的同時,力求反映現(xiàn)代理論和先進技術(shù),在理論與應用關(guān)系上以應用為主。該書共分4篇:第1篇為計算機系統(tǒng)組成基礎,內(nèi)容包括計算機系統(tǒng)概論、計算機中的信息表示。第2篇為計算機系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu),內(nèi)容包括微體系結(jié)構(gòu)層——CPU的構(gòu)成,以及指令系統(tǒng)層、匯編語言層。第3篇為存儲系統(tǒng)與I/O系統(tǒng),內(nèi)容包括存儲系統(tǒng)、I/O系統(tǒng)、I/O設備。第4篇為計算機系統(tǒng)部件設計。
《匯編語言與計算機系統(tǒng)組成 第2版》可作為高等學校計算機類、自動控制及電子技術(shù)應用類等專業(yè)的本科生、?粕滩模部勺鳛槔砉た齐姎庑畔㈩悓I(yè)的本科生、?粕滩模可作為從事相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員的參考書。為了方便教學,該書配有免費課件,歡迎選用該書作為教材的教師登錄www.cmpdeu.com下載或發(fā)郵件到lxggu@163.com索取。
在2018年1月30日國家公布的《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準》中,將計算機科學與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡空間信息安全等計算機類學科統(tǒng)稱為計算學科,它是從電子科學與工程和數(shù)學發(fā)展來的。計算機類專業(yè)的主干學科是計算學科,相關(guān)學科有信息與通信工程、電子科學與技術(shù)。標準中明確計算機類專業(yè)的教學內(nèi)容應包含電路與電子技術(shù)、計算機組成原理與計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,各學科在教學過程中都會將最新技術(shù)發(fā)展成果增加到教學體系之中。近年來計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,必然導致與之相關(guān)學科的教學內(nèi)容做較大幅度的調(diào)整。另外,考慮到以加強學生自主學習、提高學生創(chuàng)新能力為目的的素質(zhì)教育的要求,必然要減少課堂教學時數(shù)。本書就是為適應這一形勢發(fā)展而編寫的!皡R編語言程序設計”“計算機組成原理”及“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”是計算機專業(yè)的主干課程。通過分析,這3門課程的關(guān)聯(lián)度較高,為課程改革提供了先決條件。這3門課程有相互依賴的關(guān)系,因此獨立開課時難免有內(nèi)容重復現(xiàn)象。如果整合,則可節(jié)省大量的課時。我們將3門課程整合后形成一門課程——“匯編語言與計算機系統(tǒng)組成”。課程名稱應體現(xiàn)3門課程的特征。在“匯編語言與計算機系統(tǒng)組成”課程名稱中,“匯編語言程序設計”“計算機組成原理”的名稱特征已明確體現(xiàn),而“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”,國內(nèi)某些院校叫“計算機體系結(jié)構(gòu)”,在整合的課程中以“系統(tǒng)”二字體現(xiàn)。主要有兩個含義:其一,在課程中體現(xiàn)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念,內(nèi)容包含系統(tǒng)的總體及外特性,指令流水及存儲層次;其二,課程內(nèi)容較少涉及計算機網(wǎng)絡。
由于該課程涵蓋了計算機專業(yè)的3門主干課程的教學內(nèi)容,因此整合絕不是簡單地將3門課程合并起來,經(jīng)過反復研討,我們認為課程應該既要保證學科的基本知識(保證足夠的知識儲備,為學生更深入學習該學科提供基礎),又要保證知識前后銜接,同時又要將最新的技術(shù)融入教學內(nèi)容中。
本書的主要特點表現(xiàn)如下:
。1)本書是匯編語言程序設計、計算機組成原理及計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3門課程的有機結(jié)合。學習匯編語言應理解計算機原理,而學習計算機組成原理應懂得匯編語言。3門課程分開教學,勢必會造成一些教學內(nèi)容的重復,不便于學生學習。將這3門課程有機整合后,可節(jié)省教學課時。
。2)將原“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程中的兩項主要教學內(nèi)容“流水技術(shù)”“存儲層次結(jié)構(gòu)”分散于本書第3章微體系結(jié)構(gòu)層-CPU的構(gòu)成、第6章存儲系統(tǒng)中,避免了計算機組成原理及計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容的重復。這也方便了相關(guān)內(nèi)容的教學。
(3)將匯編語言程序設計歸于計算機系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)中,體現(xiàn)原3門課程的緊密聯(lián)系。在課程中增加計算機組成部件在大規(guī)模集成電路中實現(xiàn)的設計方法,使學生真正體會現(xiàn)代計算機部件的設計思想。計算機指令集的發(fā)展有CISC復雜指令集及RISC精簡指令集兩個方向,RISC指令集的實現(xiàn)采用組合邏輯電路,而現(xiàn)代組合邏輯電路的實現(xiàn)一般采用超大規(guī)模集成電路實現(xiàn),因此在書中加入在FPGA實現(xiàn)計算機部件的內(nèi)容。
本書內(nèi)容結(jié)構(gòu)采用4篇9章的方式:第1篇計算機系統(tǒng)組成基礎,含第1、2章;第2篇計算機系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu),含第3—5章;第3篇存儲系統(tǒng)與I/O系統(tǒng),含第6~8章;第4篇計算機系統(tǒng)部件設計,含第9章。
本書的參考教學時數(shù)為64~90學時,可根據(jù)各自學校的具體情況增刪部分教學內(nèi)容,安排教學時數(shù)。
本書第2版編寫分工如下:李心廣編寫第1、2章,張晶編寫第3、7、8章,潘智剛編寫第4、5章,羅海濤編寫第6、9章。由李心廣負責全書的統(tǒng)稿、定稿。
計算機技術(shù)日新月異,教學改革任重道遠,編著者的能力與這兩方面所提出的要求相比還有很大差距。本書不妥之處在所難免,懇請讀者批評指正,以便再版時修正。
李心廣,博士,廣東外語外貿(mào)大學語言工程與計算重點實驗室主任、信息學院教授,廣東外語外貿(mào)大學學術(shù)委員會委員。曾任廣東外語外貿(mào)大學信息學院副院長、教務處副處長。主持國家自然科學基金“面向漢譯英口語測試中自動評測方法的研究”、教育部人文社科項目”英語語音發(fā)音質(zhì)量評價模型研究與應用”、廣東省教改項目”國際化信息技術(shù)人才的培養(yǎng)模式與實踐”等省部級以上科研與教學課題10多項。主持并參與編寫教材10多部,其中《電路與電子技術(shù)基礎第2版》《電路與電子技術(shù)基礎學習指導與實驗教程第2版》被評為“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材!耙灾攸c課程建設為核心,全面進行電子技術(shù)教育改革“獲省級教學成果三等獎。發(fā)表論文100多篇,其中被SCI、EI收錄40多篇。獲得國家專利20多件、軟件著作權(quán)30多項!皬V州謀劃戰(zhàn)略性主導產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究”獲2011年度廣州市社會科學研究課題招標成果獎二等獎,指導學生英語語音科技團隊并于2014年獲得首屆“大學生小平科技創(chuàng)新團隊”稱號。
社會職務:中國計算機學會高級會員,CCF YOCSEF(中國計算機學會青年計算機科技論壇,CCF Young Computer Scientists & Engineers Forum)廣州AC榮譽委員,中國高等學校電子教育學會副理事長,科技部科技咨詢專家,廣東省、江蘇省、四川省、江西省、河北省等省科技咨詢專家,2015年、2019年擔任教育部”長江學者獎勵計劃”通信評審專家,2016年擔任教育部科技獎勵評審專家,2017年、2018年擔任國家科技部國家重點研究計劃項目評審專家。廣東省數(shù)字政府改革建設專家委員會專家?guī)斐蓡T。
前言
第1篇 計算機系統(tǒng)組成基礎
第1章 計算機系統(tǒng)概論
1.1 計算機的基本概念
1.1.1 存儲程序的工作方式
1.1.2 信息的數(shù)字化表示
1.1.3 計算機體系結(jié)構(gòu)、組成與實現(xiàn)
1.2 計算機系統(tǒng)的硬件、軟件組成
1.2.1 計算機硬件系統(tǒng)
1.2.2 計算機軟件系統(tǒng)
1.3 層次結(jié)構(gòu)模型
1.3.1 從語言功能角度劃分層次結(jié)構(gòu)
1.3.2 軟硬件在邏輯上的等價
1.4 計算機的工作過程
1.4.1 處理問題的步驟
1.4.2 計算機的解題過程
1.5 微型計算機的主要技術(shù)指標
1.6 計算機的發(fā)展與應用
1.6.1 計算機的誕生
1.6.2 第一代計算機
1.6.3 第二代計算機
1.6.4 第三代計算機
1.6.5 第四代計算機
1.6.6 新一代計算機
1.6.7 我國計算機的發(fā)展
思考題與習題
第2章 計算機中的信息表示
2.1 無符號數(shù)和有符號數(shù)
2.1.1 無符號數(shù)
2.1.2 有符號數(shù)
2.2 數(shù)的定點表示和浮點表示
2.2.1 定點表示
2.2.2 浮點表示
2.2.3 定點數(shù)和浮點數(shù)的比較
2.2.4 舉例
2.2.5IEEE 754
2.3 定點運算
2.3.1 移位運算
2.3.2 加法與減法運算
2.3.3 乘法運算
2.3.4 除法運算
2.4 浮點四則運算
2.4.1 浮點加減運算
2.4.2 浮點乘除運算
2.4.3 浮點運算所需的硬件配置
2.5 算術(shù)邏輯單元
2.5.1 ALU電路
2.5.2 快速進位鏈
2.6 字符的表示
2.6.1 ASCII碼
2.6.2 Unicode編碼
2.6.3 漢字編碼簡介
2.7 指令信息的表示
2.7.1 指令格式
2.7.2 常用的尋址方式
2.7.3 指令類型
2.8 校驗技術(shù)
2.8.1 奇偶校驗碼
2.8.2 循環(huán)冗余校驗碼
思考題與習題
第2篇 計算機系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)
第3章 微體系結(jié)構(gòu)層-CPU的構(gòu)成
3.1 CPU的組成和功能
3.1.1 CPU的組成
3.1.2 CPU的功能
3.1.3 指令的執(zhí)行過程
3.2 CPU模型機的數(shù)據(jù)通路及指令流程分析
3.2.1 單總線結(jié)構(gòu)
3.2.2 雙總線結(jié)構(gòu)
3.2.3 三總線結(jié)構(gòu)
3.3 組合邏輯控制器原理
3.3.1 模型機的指令系統(tǒng)
3.3.2 模型機的時序系統(tǒng)與控制方式
3.3.3 模型機主要組成部分的門級設計及控制信號
3.3.4 指令流程及控制信號序列
3.3.5 組合邏輯控制器的設計步驟
3.4 微程序控制器原理
3.4.1 微程序控制的基本概念
3.4.2 微指令的編碼方式
3.4.3 微程序控制器中的分支控制
3.4.4 微指令格式
3.4.5 模型機的微指令格式設計及微程序編寫
3.5 精簡指令系統(tǒng)計算機
3.5.1 RISC與CISC的概念
3.5.2 精簡指令系統(tǒng)計算機的技術(shù)特點
3.6 指令流水技術(shù)
3.6.1 流水線的基本概念
3.6.2 DLX流水線
3.6.3 流水線的效率
3.6.4 流水線中的相關(guān)
思考題與習題
第4章 指令系統(tǒng)層
4.1 概述
4.2 80x86 CPU
4.2.1 8086/8088微處理器
4.2.2 80386微處理器
4.2.3 Pentium微處理器
4.2.4 PentiumⅣ微處理器
4.3 基本執(zhí)行環(huán)境
4.3.1 操作模式
4.3.2 存儲管理
4.3.3 80x86 CPU的寄存器結(jié)構(gòu)
4.4 80x86 CPU的指令系統(tǒng)
4.4.1 80x86數(shù)據(jù)類型
4.4.2 80x86指令格式
4.4.3 80x86尋址方式
4.4.4 80x86 CPU指令的分類
思考題與習題
第5章 匯編語言層
5.1 概述
5.2 匯編語言語句類型及格式
5.2.1 語句類型
5.2.2 語句格式
5.3 80x86宏匯編偽指令
5.3.1 符號定義偽指令
5.3.2 數(shù)據(jù)定義偽指令
5.3.3 指令集選擇偽指令
5.3.4 段結(jié)構(gòu)偽指令
5.3.5 定位偽指令
5.3.6 過程定義偽指令
5.3.7 標題偽指令
5.3.8 結(jié)束偽指令
5.3.9 包含偽指令
5.3.10 簡化段定義偽指令
5.4 宏指令
5.5 匯編語言程序的設計步驟
5.6 匯編語言程序設計的基本技術(shù)
5.6.1 順序結(jié)構(gòu)程序設計
5.6.2 分支結(jié)構(gòu)程序設計
5.6.3 循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設計
5.6.4 子程序設計
5.6.5 系統(tǒng)功能的調(diào)用
5.6.6 直接訪問內(nèi)存和端口
思考題與習題
……
第3篇 存儲系統(tǒng)與I/O系統(tǒng)
第4篇 計算機系統(tǒng)部件設計