《普通高等教育计算机类系列教材 汇编语言与计算机系统组成 第2版》李心广，张晶，潘智刚作|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《普通高等教育计算机类系列教材 汇编语言与计算机系统组成 第2版》

【作　者】李心广，张晶，潘智刚作

【丛书名】普通高等教育计算机类系列教材

【页 数】 377

【出版社】 北京：机械工业出版社 , 2021.05

【ISBN号】978-7-111-67432-0

【分 类】汇编语言-程序设计-高等学校-教材-计算机体系结构-高等学校-教材

【参考文献】 李心广，张晶，潘智刚作. 普通高等教育计算机类系列教材 汇编语言与计算机系统组成 第2版. 北京：机械工业出版社, 2021.05.

图书封面：

图书目录：

《普通高等教育计算机类系列教材 汇编语言与计算机系统组成 第2版》内容提要：

本书将“汇编语言程序设计”“计算机组成原理”及“计算机系统结构”有机地结合为一体。本书在保证必要的经典内容的同时，力求反映现代理论和先进技术，在理论与应用关系上以应用为主。 本书共分4篇：第1篇为计算机系统组成基础，内容包括计算机系统概论、计算机中的信息表示。第2篇为计算机系统分层结构，内容包括微体系结构层-CPU的构成，以及指令系统层、汇编语言层。第3篇为存储系统与IO系统，内容包括存储系统、IO系统、IO设备。第4篇为计算机系统部件设计。 本书可作为高等学校计算机类、自动控制及电子技术应用类等专业的本科生、专科生教材，也可作为理工科电气信息类专业的本科生、专科生教材，还可作为从事相关专业的工程技术人员的参考书。为了方便教学，本书配有免费课件，欢迎选用本书作为教材的教师登录www.cmpdeu.com下载或发邮件到lxggu@163.com索取。

《普通高等教育计算机类系列教材 汇编语言与计算机系统组成 第2版》内容试读

第1篇计算机系统组成基础

本篇介绍计算机系统概论，计算机中的信息表示。

汇编语言与计算机系统组成第2版

节省设备。由于状态简单，所以它抗干扰能力强，可靠性高。

2.字符编码

计算机中的大多数/0信息都是非数字的字符，须按特定的规则用二进制编码在计算机中表

示。国际上普遍采用了一些标准代码，如ASCI(美国标准信息交换码)、EBCDIC(扩展的

BCD)等。

ASCI由7位二进制数编码字符集组成，共有128个编码，包括大小写字母（各26个）、十

进制数码(10个)、运算符和标识符(33个，如“空格”“*”等)、控制符(33个，如“LF”

“CR”等)。例如，字符“Yes0K”可由ASCI表示为“596573204F48H”(十六进制)或“89101115327975”(十进制)。又例如，使打印机的打印头或显示器的显示光标返回到第一列

的控制符“CR”(ODH),而控制符“LF”(OAH)为换行到下一行。上述控制符表示设备的控

制功能，还有部分控制符用于数据通信的连接。但不同的计算机系统对这些控制字符可定义为不

同的功能。

一般计算机用一个字节(8位)表示一个字符，最高位一般取0，但也可以在该位设置特殊

位，或编码附加的非ASC字符（如德、法、俄文字母，制表符号，图形等），或作为奇偶校验

位，这取决于系统和程序。

EBCDIC编码用8位二进制数表示一个字符，可以表示256个符号，包括控制符、运算符、

标识符、大小写字母、数字等。BM公司在它的各类大型机上广泛采用EBCDIC编码。例如，

0~9的EBCDIC编码为“FO~F9H”,A为0C1H,a为81H,“LF”为25H。

3.十进制数编码

十进制数可转换成二进制数进行处理，但不适用于大量I/0、存储及其处理的场合。这就提

出了用二进制数表示一位十进制数字的编码方法，即BCD码(Binary Coded Decimal)表示法，它既具有二进制的形式，又具有十进制的特点。常用的是从4位二进制数的16种不同状态中选出10个表示十进制数0~9，可有多种选择的方法。

(1)8421码(BCD)

8421码是一种有权码，从高位开始，位权分别是8、4、2、1.8421码是最常见的一种BCD,

人们常常直接把8421码称为BCD。现代的计算机都设计有BCD修正指令。特点为：

1)与ASCI码之间转换简单。

0~9的8421码是0~9ASCI码的低4位，两者相差30H。

例：“234”转换为对应的ASCI码与BCD码为：

(ASC)001100100011001100110100与(BCD)001000110100

2)加减运算要修正运算结果。

当运算结果产生进位/借位或出现大于9的数字(A~FH)时，要对结果进行加/减6处理。

例：9+7=16。

1001

+0111

10000

有进位，加6修正

+110

10110

(2)其他有权BCD

其他有权BCD有2421码、5211码、8421码和4311码等。其特点是各种编码的二进制数位

的位权是固定的。例如，5211码的位权分别为5、2、1、1，即数8的5211码为1101。

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第1章计算机系统概论

1.1.3计算机体系结构、组成与实现

计算机体系结构(Computer Architecture)这个词目前已被广泛使用。Architecture本来用在建筑方面，译为“建筑学、建筑术、建筑样式、构造、结构”等。这个词被引人计算机领域后，最初的译法也各有不同，后来趋向译为“体系结构”，但关于它的定义仍未统一。

经典的“计算机体系结构”定义是1964年C.M.Amdahl在介绍IBM360系统时提出的：计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。

按照计算机系统的多级层次结构，不同级的程序员所看到的计算机具有不同的属性。例如，传统机器语言程序员所看到的计算机主要属性是该机指令集的功能特性。而高级语言虚拟机程序员所看到的计算机主要属性是该机所配置的高级语言所具有的功能特性。显然，不同的计算机系统，从传统机器级程序员或汇编语言程序员来看，是具有不同属性的。但是，从高级语言（如

Visual Basic)程序员来看，它们就几乎没有什么差别，是具有相同属性的。或者说，这些传统机器级属性所存在的差别是高级语言程序员所“看不见”的，也是不需要他们知道的。在计算机技术中，对这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性(Transparency)。通常，在一个计算机系统中，低层机器的属性对高层机器的程序员往往是透明的，如传统机器级的概念性结构和功能特性，对高级语言程序员来说是透明的。由此看出，在层次结构的各个级上都有它的体系结构。Amdahl提出的体系结构是指传统机器级的体系结构，即

一般所说的机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性。这些属性是机器语言程序设计者(或者编译程序生成系统)为使其所设计（或生成）的程序能在机器上正确运行所需遵循的计算机属性，包含其概念性结构和功能特性两个方面。目前，对于通用寄存器型机器来说，这些属性主要是指：

1)数据表示（硬件能直接辨认和处理的数据类型)。2)寻址规则（包括最小寻址单元、寻址方式及其表示）。3)寄存器定义（包括各种寄存器的定义、数量和使用方式）。

4)指令集（包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机构等)。5)中断系统（中断的类型和中断响应硬件的功能等）。6)机器工作状态的定义和切换（如管态和目态等）。7)存储系统（主存容量、程序员可用的最大存储容量等）。8)信息保护（包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持）。

9)/0(Input/Output)结构（包括/0连接方式、处理机/存储器与I/O设备间数据传送的方式和格式，以及/0操作的状态等)。

这些属性是计算机系统中由硬件或固件完成的功能，程序员在了解这些属性后才能编写出在传统机器上正确运行的程序。因此，经典的计算机体系结构概念的实质是计算机系统中软件、硬件界面的确定，其界面之上是软件的功能，界面之下是硬件和固件的功能。

这里比较全面地介绍了经典的计算机体系结构的概念。随着计算机技术的发展，计算机体系结构所包含的内容是不断变化和发展的。目前经常使用的是广义的计算机体系结构的概念，它既包括了经典的计算机体系结构的概念范畴，又包括了对计算机组成和计算机实现技术的研究。

因此，计算机体系结构是程序设计者所看到的计算机系统的属性，是计算机的外特性、概念性结构和功能特性。其研究计算机系统的硬件、软件的功能划分及接口关系。

计算机组成是指计算机各功能部件的内部构造和相互之间的联系（部件配置、相互连接和作用)，强调各功能部件的性能参数相匹配，实现机器指令级的各种功能和特性，是计算机系统

心

汇编语言与计算机系统组成第2版

结构的逻辑实现。

计算机组成的物理实现即把一台完成逻辑设计的计算机真正地制作出来，解决各部件的物理结构、器件选择、电源供电、通风与冷却、装配与制造工艺等各个方面的问题。

设计一种新型计算机系统需要哪些技术呢？具体包括指令集设计、功能组织、逻辑设计、实现技术等。实现技术包括集成电路设计、制造和封装、系统制造、供电、冷却等技术。另外，人们往往要求在限定的造价范围内使新型计算机具有最高的性能。如何采用先进的计算机体系结构和生产技术制造出具有高性能价格比的计算机系统，是所有通用计算机设计的共同目标。

1.2计算机系统的硬件、软件组成

一个完整的计算机系统应包括硬件系统和软件系统。计算机的硬件是计算机的物质基础。软件是发挥计算机功能、使计算机能正常工作的程序。

1.2.1计算机硬件系统

硬件通常是指构成计算机的设备实体。一台计算机的硬件系统应由5个基本部分组成：中央处理器、控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。这5个部分通过系统总线完成指令所传达的操作。当计算机在接收指令后，由控制器指挥，将数据从输入设备传送到存储器存放，再由控制器将需要参加运算的数据传送到运算器，由运算器进行处理，处理后的结果由输出设备输出。

1.中央处理器

中央处理器(Central Processing Unit,CPU)由控制器、运算器和寄存器组成，通常集成在

一块芯片上，是计算机系统的核心设备。计算机以CPU为中心，输入设备和输出设备与存储器

之间的数据传输和处理都通过CPU来控制执行。微型计算机的中央处理器又称为微处理器。

2.控制器

控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。它般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。计算机的工作方式是执行程序，程序就是为完成某一任务所编制的特定指令序列，各种指令操作按一定的时间关系有序进行。控制器产生各种最基本的不可再分的微操作的命令信号，即微命令，以指挥整个计算机有条不紊地工作。当计算机执行程序时，控制器首先从指令指针寄存器中取得指令的地址，并将下

一条指令的地址存入指令寄存器中，然后从存储器中取出指令，由指令译码器对指令进行译码后产生控制信号，用于驱动相应的硬件完成指定操作。简言之，控制器就是协调及指挥计算机各部件工作的元件。它的基本任务就是根据各种指令的需要并综合有关的逻辑条件与时间条件产生相应的微命令。

3.运算器

运算器又称为算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)。运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。算术运算是指各种数值运算，比如加、减、乘、除等。逻辑运算是指进行逻辑判断的非数值运算，比如与、或、非、比较、移位等。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令规定的寻址方式，运算器从存储器或寄存器中取得操作数，进行计算后，送回到指令所指定的寄存器中。运算器的核心部件是加法器和若干个寄存器，加法器用于运算，寄存器用于存储参加运算的各种数据以及运算后的结果。

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···试读结束···