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| 內容簡介： |
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本书是"十二五普通高等教育本科*规划教材。全书将《计算机组成原理》与《汇编语言程序设计》课程内容有机组成，更好地体现了软硬结合的思想，将计算机内部工作机制与编程求解问题结合起来。从微体系结构层、指令系统层、汇编语言层三个层次，以及CPU、存储系统、输入输出系统及其互连三大系统出发，建立整机的概念，并体现软硬结合的思想。
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| 關於作者： |
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徐洁，从事计算机网络及应用技术的科研工作。负责项目基于IPv6的流媒体移动终端和网络信息发布系统。作为主研参加项目总装重点预研基金。曾具体负责信产部重点项目IP电话网关的研制，获国家版权局IP电话网关和IP电话终端软件著作权。美视MS301数字录像监控系统，获2003年度成都市科技进步二等奖。负责电子科技大学的青年基金项目服务元网络体系结构等项目。发表有国际国内影响的论文二十余篇，其中EI收录7篇，ISTP收录1篇。
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| 目錄：
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第1篇基 础 知 识
第1章绪论2
1.1计算机的基本概念2
1.1.1存储程序工作方式3
1.1.2信息的数字化表示3
1.2计算机系统的硬、软件组成5
1.2.1计算机硬件系统5
1.2.2计算机软件系统9
1.3层次结构模型11
1.3.1从计算机系统组成角度划分层次结构12
1.3.2从语言功能角度划分层次结构14
1.3.3软、硬件在逻辑上的等价15
1.4计算机的工作过程16
1.4.1处理问题的步骤16
1.4.2指令执行过程17
1.5数字计算机的特点与性能指标18
1.5.1数字计算机的特点18
1.5.2计算机的性能指标19
1.6计算机的发展与应用20
1.6.1计算机的发展历程20
1.6.2提高计算机性能的若干技术23
1.6.3计算机应用举例25
习题127
第2章计算机中的信息表示28
2.1数值型数据的表示28
2.1.1带符号数的表示28
2.1.2定点数与浮点数33
2.2字符的表示38
2.2.1ASCII码39
2.2.2Unicode编码40
2.2.3汉字编码简介41
2.3指令信息的表示42
2.3.1指令格式42
2.3.2常用寻址方式46
2.3.3指令类型51
2.3.4PentiumⅡ指令格式54
2.3.5SPARC指令格式56
习题257
第2篇计算机系统分层结构
第3章微体系结构层CPU组织60
3.1CPU的组成和功能60
3.1.1CPU的组成60
3.1.2指令执行过程64
3.1.3时序控制方式65
3.1.4指令流水线67
3.2算术逻辑部件ALU和运算方法70
3.2.1算术逻辑部件ALU70
3.2.2定点数运算方法74
3.2.3浮点数运算方法82
3.2.4十进制数加减运算84
3.3CPU模型机的组成及其数据通路85
3.3.1基本组成85
3.3.2数据传送88
3.4组合逻辑控制器原理89
3.4.1模型机的指令系统89
3.4.2模型机的时序系统93
3.4.3指令流程95
3.4.4微命令的综合与产生101
3.4.5小结102
3.5微程序控制器原理102
3.5.1微程序控制概念102
3.5.2微指令编码方式104
3.5.3微程序的顺序控制106
3.5.4微指令格式107
3.5.5典型微指令举例模型机微指令格式108
3.6精简指令集计算机（RISC）109
3.6.1RISC与CISC的概念109
3.6.2UltraSPARC CPU的微体系结构111
习题3115
第4章指令系统层117
4.180X86 CPU117
4.1.180868088 CPU117
4.1.28038680486 CPU120
4.1.3Pentium系列CPU122
4.280X86 CPU的寄存器和主存储器126
4.2.180x86 CPU的寄存器126
4.2.280x86的主存储器130
4.380X86 CPU指令系统140
4.3.180x86寻址方式141
4.3.280x86 CPU指令系统148
习题4177
第5章汇编语言层181
5.1概述181
5.2汇编语言语句格式183
5.380X86宏汇编语言数据、表达式和运算符184
5.3.1常数184
5.3.2变量185
5.3.3标号188
5.3.4表达式与运算符190
5.480X86 宏汇编语言伪指令193
5.4.1符号定义语句193
5.4.2处理器选择伪指令194
5.4.3段结构伪指令（SEGMENTENDS）195
5.4.4段组伪指令（GROUP）199
5.4.5内存模式和简化段定义伪指令200
5.4.6定位和对准伪指令202
5.4.7过程定义伪指令（PROC
ENDP）202
5.4.8包含伪指令（INCLUDE）203
5.4.9标题伪指令（TITLE）203
5.5宏指令203
5.6汇编语言程序设计基本技术210
5.6.1程序设计步骤210
5.6.2顺序程序设计211
5.6.3分支程序设计214
5.6.4循环程序设计222
5.6.5子程序设计229
5.6.6系统功能子程序的调用239
5.6.7汇编语言程序的开发240
习题5247
第3篇存储系统与输入输出系统
第6章存储系统253
6.1概述253
6.1.1存储器的分类253
6.1.2主存的主要技术指标255
6.2存储原理256
6.2.1半导体存储器的存储原理256
6.2.2磁表面存储器的存储原理259
6.2.3光存储器的存储原理262
6.3主存储器的组织263
6.3.1主存储器的逻辑设计263
6.3.2主存储器与CPU的连接267
6.3.3Pentium CPU与存储器组织270
6.3.4高级DRAM273
6.4高速缓冲存储器CACHE276
6.4.1Cache的工作原理276
6.4.2Cache的组织277
6.4.3PentiumⅡCPU的Cache组织282
6.5外部存储器283
6.5.1硬磁盘存储器284
6.5.2光盘存储器291
6.6物理存储系统的组织293
6.6.1存储系统的层次结构293
6.6.2磁盘冗余阵列295
6.6.3并行存储技术297
6.7虚拟存储系统的组织298
6.7.1概述298
6.7.2虚拟存储器的组织方式299
6.7.3Pentium CPU支持的虚拟存储器302
6.7.4存储管理部件（MMU）304
习题6306
第7章输入输出系统307
7.1概述307
7.1.1主机与外围设备间的连接方式307
7.1.2IO接口的功能和分类308
7.1.3接口的编址和IO指令311
7.2直接程序控制方式313
7.2.1立即程序传送方式313
7.2.2程序查询方式314
7.3程序中断方式316
7.3.1中断的基本概念316
7.3.2中断的过程321
7.3.3中断接口模型324
7.3.4中断接口举例329
7.4DMA方式334
7.4.1DMA方式的一般概念335
7.4.2DMA过程336
7.4.3DMA接口组成337
7.4.4DMA控制器编程及应用341
7.5通道与IOP347
7.5.1通道347
7.5.2IOP与外围处理机348
7.6总线350
7.6.1总线的功能与分类350
7.6.2总线标准及信号组成352
7.6.3总线操作时序355
7.6.4典型总线举例358
7.7典型外设接口359
7.7.1ATA接口359
7.7.2SCSI接口360
7.8IO设备与IO程序设计361
7.8.1概述361
7.8.2键盘363
7.8.3鼠标器368
7.8.4打印机369
7.8.5液晶显示器371
习题7372
附录AASCII码字符表373
参考文献374
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| 內容試閱：
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前 言
本书是十二五普通高等教育本科国家级规划教材。本书曾是电子部九五规划教材和教育部十一五国家级规划教材。目前版本将传统教学计划中的两门主干课程《计算机组成原理》与《汇编语言程序设计》有机地组织成一门课程，其目的是围绕机器指令级（指令系统层）及与此紧密相关的微操作级（微体系结构层）和汇编语言级（层），更好地体现软硬结合的思想，将计算机内部工作机制与编程求解问题结合起来。书中将输入输出（IO）系统作为《计算机组成原理》与《汇编语言程序设计》的结合点，既包含硬件接口设计，又包含IO驱动程序等软件设计，体现了两部分的紧密关联和目前汇编语言程序设计的主要应用场合。本次修编时，对各章内容进行了修订，以便更好地与现代计算机技术相吻合，但仍在基本结构、主要内容和风格上保持了原书的特点。
本书主要涵盖了ACMIEEE-CS中的AR计算机组织与体系结构这一知识体中的5个核心知识单元：
? AR2数据的机器级表示
? AR3汇编机器组织
? AR4存储系统组织和结构
? AR5接口和通信
? AR6功能组织
本书还涉及汇编语言层的PF程序设计基础知识领域中的一个核心知识单元PF1程序设计基本结构。因此，本书适用于计算机学科教学计划推荐的16门核心课程中的《计算机组成基础》课程。
多年来，我们跟踪分析了国外经典教材与国内优秀教材，这些教材一般可分为两种体系：分层体系和功能部件组成体系。本书的框架体系采用这两种体系相结合的方案，从三个层次（微体系结构层、指令系统层和汇编语言层）和三大子系统（CPU、存储系统、输入输出系统及其互连）出发建立整机概念。本书第2篇按照微体系结构层、指令系统层和汇编语言层三个层次，讨论计算机系统的组成，从而在CPU级建立整机概念。然后，通过第3篇存储系统与输入输出系统的学习，从而在系统级上建立整机概念。
全书由基础知识、计算机系统分层结构、存储系统和输入输出系统3篇共7章组成。其编写顺序体现了下述的教学思路：
第1篇包括第1、2章，介绍计算机系统组成的基本概念和信息表示。
第1章仍然强调计算机的两个重要基本概念：信息数字化、存储程序工作方式。在介绍计算机系统的硬件、软件组成之后，引入了现代计算机的一种分层结构模型，它自下而上分为5层：微体系结构层、指令系统层、操作系统层、汇编语言层和面向问题的语言层，本书第2篇内容就是根据其中的三层来组织的。第1章还对计算机的工作过程、特点、性能指标和发展史等做了介绍。
第2章讲述数据信息和指令信息的表示，包括带符号数、小数点及字符的表示方法，以及指令格式、寻址方式和指令类型，并介绍了Pentium与SPARC的指令格式。
第2篇包括第3、4、5章，分别从微体系结构层、指令系统层和汇编语言层深入讨论计算机系统的组成和工作机制。
第3章微体系结构层，将CPU作为整体来讨论，弱化运算方法与运算器。主要以一个教学模型机为例，从寄存器级描述CPU的内部逻辑组成，在指令流程和微操作两个层次上分析CPU的工作原理。根据当前计算机的发展趋势，更强调组合逻辑控制方式，对微程序控制方式只做一般原理性介绍，并以UltraSPARC CPU为典型例子，说明RISC的微体系结构及其指令系统。
第4章以80x86 CPU为背景讨论指令系统层。并将80x86、Pentium系列CPU的微体系结构做了类比，用归纳和概括的方式介绍该系列CPU的寻址方式和指令系统。这一章作为第3章与第5章的桥梁，由CPU模型过渡到实际机器80x86，并为学习汇编语言奠定了相关基础。
第5章汇编语言层，以 80x86、Pentium系列CPU为背景，精练地阐述了汇编语言的基础知识、伪指令与宏指令、汇编语言程序设计基本技术。
第3篇包括第6、7章，讨论存储系统和输入输出（IO）系统。
第6章首先简介了各种存储器存储信息的基本原理，芯片级主存储器的逻辑设计方法。按三级存储体系：高速缓存Cache、主存、外存分别介绍其工作原理，并从物理层与虚拟层这两个层次讨论存储系统的组织。特别是，本章在分别介绍主存储器、Cache和虚拟存储器时，都是以Pentium为实例进一步分析相应的工作机制。本章还引入了高级DRAM、磁盘冗余阵列RAID、并行存储技术等。
第7章介绍输入输出系统。采用硬软结合的方式，既讨论硬件接口与IO设备的逻辑组成及工作原理，也介绍软件调用方法与相应的IO程序设计。详细阐述了IO接口的主要控制方式：直接程序控制方式、程序中断方式和DMA方式。系统介绍了总线分类、标准、时序以及实例。简介了常用IO设备：键盘、鼠标器、打印机和液晶显示器工作原理，并以键盘为例分析其驱动程序的设计。引入了典型外设接口ATA接口和SCSI接口。
由于篇幅所限，与本书有关的一些辅助资料将以网上电子文档方式提供给读者，欢迎免费下载（http：www.hxedu.com.cn）。网上辅助资料包括：80x86指令系统一览表，伪操作与操作符表，中断向量地址一览表，DOS系统功能调用（INT 21H），BIOS功能调用等。
本课程的参考教学时数约为70～90学时，全书内容可能比教学时数所允许的份量稍多一些，可供选取或让学生自学，部分实例可随技术发展而更新。本书为教师免费提供电子教案，欢迎到华信教育资源网http：www.hxedu.com.cn注册下载。
本书由徐洁主编并负责全书的统稿。徐洁编写第1、2章；鲁珂编写第3、4章；叶娅兰编写第5、6、7章。重庆大学袁开榜教授担任主审，他认真仔细地审阅了全稿，提出了许多宝贵的修改意见。教材的辅助资料和电子文档由邓亮和于颖制作。本书编辑童占梅老师热情、专业和细致的工作态度保证了教材的编辑质量和水平。教材的编写还得到了北京航空航天大学杨文龙教授、电子科技大学龚天富教授的热情指导和帮助。在编写过程中，我们还得到了电子科技大学计算机学院领导和老师的热情支持。在此，谨向所有给予我们支持和帮助的同志表示衷心的感谢。
书中还会存在错误与不足之处，恳请读者与同行给予批评指正。作者E-mail地址：xujie@ uestc.edu.cn。
主 编
于成都?电子科技大学计算机学院
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