計算機(jī)組成及匯編語言原理

前言

當(dāng)前，對于計算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類的本科課程，在教學(xué)上的主要困難之一是難以選擇一個合適的教學(xué)用體系結(jié)構(gòu)。能清楚體現(xiàn)計算機(jī)組成和體系結(jié)構(gòu)原理的芯片早已過時；而對于先進(jìn)的奔騰機(jī)，這些基本原理則淹沒于復(fù)雜的實現(xiàn)方法和策略中。本書作者意識到了目前計算機(jī)組織和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在教學(xué)選材上的困難，并采取JVM作為教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。這是從新的角度進(jìn)行的有益嘗試。JVM非常簡單、易于理解，因而可能會成為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教學(xué)的最佳用機(jī)之一。但JVM畢竟與真實計算機(jī)存在物理差別，為表明這種差別，作者也有針對性地介紹了其他幾種典型的體系結(jié)構(gòu)。本書的特點是內(nèi)容廣泛且有一定深度，從最基本的電子器件、二進(jìn)制表示和計算，到iasmin匯編語言程序設(shè)計，再到現(xiàn)實世界中存在的計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后到JVM高級編程課題，幾乎涵蓋了所有相關(guān)的主題。并且，在每個章節(jié)都提供了習(xí)題，以鞏固知識。本書適合于作為大學(xué)二、三年級相關(guān)課程的教材或教學(xué)參考書。學(xué)生們通過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，就能基本掌握計算機(jī)組成的基本原理及匯編語言編程。當(dāng)然，如果學(xué)生們已經(jīng)掌握了計算機(jī)的最基礎(chǔ)知識，再學(xué)習(xí)本書則效果更好。本書由三位老師合作翻譯。吳為民翻譯了第1、2、3、4、10章以及附錄A、c、D、E，艾麗華翻譯了第5、6、7、8、9章，張大偉翻譯了附錄B。由于本書的翻譯工作是在繁忙的教學(xué)、科研工作之余完成的，難免有疏漏之處，歡迎各位讀者給予批評指正。

內(nèi)容概要

本書以Java虛擬機(jī)為基礎(chǔ)介紹計算機(jī)組織和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。前半部分涵蓋了計算機(jī)組織和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一般原理，以及匯編語言編程的藝術(shù)，后半部分關(guān)注于各種不同CPU在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的特殊細(xì)節(jié)，包括奔騰、8088、Power系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及作為典型嵌入式系統(tǒng)控制芯片例子的Atmel AVR?！　”緯娣从沉薎EEE和ACM對本科生掌握標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及組成的知識點要求，適用范圍廣，可作為高等院校計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)計算機(jī)組成課程的教材。

作者簡介

Patrick Juola 科羅拉多大學(xué)計算機(jī)科學(xué)博士，現(xiàn)為迪尤肯大學(xué)數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)系副教授。他的研究興趣包括自然語言處理、語言心理學(xué)及計算機(jī)安全。他曾在牛津大學(xué)做博士后，在卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)的CERT/CC做訪問科學(xué)家，在PGP公司做專職科學(xué)家。

書籍目錄

出版者的話譯者序前言第一部分　假想計算機(jī)　第1章　計算和表示　　  1.1　計算　　  1.1.1　電子設(shè)備　　  1.1.2　算法機(jī)　　  1.1.3　功能部件　  1.2　數(shù)字和數(shù)值表示　　  1.2.1　數(shù)字表示和位　　  1.2.2　布爾邏輯　　  1.2.3　字節(jié)和字　　  1.2.4　表示　  1.3　虛擬機(jī)　　  1.3.1　什么是虛擬機(jī)　　  1.3.2　可移植性問題　　  1.3.3　超越限制　　  1.3.4　易于升級　　  1.3.5　安全問題　  　1.3.6　劣勢　  1.4　JVM編程  　  1.4.1　Java：JVM不是什么    　1.4.2　樣例程序的轉(zhuǎn)換　    1.4.3　高級語言和低級語言  　  1.4.4　JVM所看到的樣例程序　  1.5　本章回顧  　1.6　習(xí)題　  1.7　編程習(xí)題　第2章　算術(shù)表達(dá)式  　2.1　符號表示    　2.1.1　指令集　    2.1.2　操作、操作數(shù)及順序　    2.1.3　基于堆棧的計算器　  2.2　存儲程序計算機(jī)　　  2.2.1　取指一執(zhí)行周期　　  2.2.2　CISC計算機(jī)與RIsC計算機(jī)　　2.3　JVM上的算術(shù)運算　　  2.3.1　一般評述　　  2.3.2　一個算術(shù)指令集示例　　  2.3.3　堆棧操作　　  2.3.4　匯編語言和機(jī)器碼　　  2.3.5　非法操作　　2.4　一個樣例程序　　  2.4.1　一個有注解的例子　　  2.4.2　最終的JVM代碼　　2.5　JVM計算指令總結(jié)　　2.6　本章回顧　　2.7　習(xí)題　　2.8　編程習(xí)題　第3章　用jasmin進(jìn)行匯編語言編程　  3.1　Java編程系統(tǒng)　  3.2　使用匯編器　　  3.2.1　匯編器　　  3.2.2　運行一個程序　  　3.2.3　顯示到控制臺還是顯示到窗口　  　　3.2.4　使用Systemout和Systemin　  3.3　匯編語言語句類型　　  3.3.1　指令和注釋　　  3.3.2　匯編指令　　  3.3.3　資源匯編指令　  3.4　例子：隨機(jī)數(shù)生成　　  3.4.1　生成偽隨機(jī)數(shù)　　  3.4.2　在JVM上實現(xiàn)　　  3.4.3　另一種實現(xiàn)　　  3.4.4　與Java類交互　  3.5　本章回顧　  3.6　習(xí)題　  3.7　編程習(xí)題　第4章　控制結(jié)構(gòu)　  4.1　他們教給你的都是錯誤的  　　4.1.1　再談取指一執(zhí)行　　  4.1.2　轉(zhuǎn)移指令和標(biāo)號　……第二部分　真實計算機(jī)

章節(jié)摘錄

插圖：1.1.1電子設(shè)備有多少人真正知道計算機(jī)是什么？如果你問這個問題，大多數(shù)人會指向某人桌子上（或者也許是某人公文包中）的一組盒子——這可能是一組由灰色塑料包裝的、外形呆板的方形盒子，并且糾纏了一堆連線，類似于一臺電視機(jī)。如果窮追細(xì)節(jié)，他們會指向某個盒子，稱之為“計算機(jī)”。不過當(dāng)然也有計算機(jī)是隱藏在各種日常電子部件內(nèi)部的，它們的作用可能是確保汽車的燃油效率足夠高，解釋來自DVD播放機(jī)的信號，甚至是確保早餐面包烤得恰到好處。但是對于大多數(shù)人來說，計算機(jī)仍然是你從電子商店購買的盒子，并且還要常常比較其存儲量（如位數(shù)和字節(jié)數(shù)）和頻率（如千兆赫），但很少有人真正明白其含義。用功能的術(shù)語來說，計算機(jī)就是一臺高速的計算器，平均每秒能執(zhí)行幾千、幾百萬，甚至幾十億的簡單算術(shù)操作，這些操作由存儲的程序所規(guī)定。大概每千分之一秒左右，汽車中的計算機(jī)就會從發(fā)動機(jī)中的各個傳感器讀取一些關(guān)鍵的性能指示數(shù)據(jù)，并對汽車進(jìn)行微調(diào)以確保運轉(zhuǎn)正常。該功能的關(guān)鍵至少有某些部分是在傳感器中，計算機(jī)本身只處理電信號。傳感器負(fù)責(zé)確定發(fā)動機(jī)究竟運轉(zhuǎn)狀況如何，并將這些信息轉(zhuǎn)換成一組電信號，用以描述或表示發(fā)動機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)。類似，計算機(jī)所做的調(diào)節(jié)被存儲為電信號，并被轉(zhuǎn)換成為發(fā)動機(jī)工作狀況的實際變化。電信號如何能“表示”信息？計算機(jī)如何精確地處理這些信號，以達(dá)到精細(xì)的控制而無需任何人的干涉？這種表示問題就是理解計算機(jī)如何工作以及如何在現(xiàn)實世界中部署計算機(jī)的關(guān)鍵。

編輯推薦

《計算機(jī)組成及匯編語言原理》以創(chuàng)新的視角介紹了計算機(jī)組成原理，主要以Java虛擬機(jī)為例，因為Java虛擬機(jī)是一個極為便利、時新、可移植以及幾乎到處可得到的平臺。《計算機(jī)組成及匯編語言原理》主張讀者在Java虛擬機(jī)的范圍內(nèi)徹底理解計算機(jī)組成的核心原理，然后將這些原理拓展到其他四個最主要的平臺：Intel8088、Pentium4、Power體系結(jié)構(gòu)及AtmelAVR微控制器。使讀者能快速掌握實際環(huán)境中計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)原理，提高實踐和應(yīng)用能力?！队嬎銠C(jī)組成及匯編語言原理》主要內(nèi)容·計算、表示以及虛擬機(jī)的角色?！に阈g(shù)表達(dá)式：符號表示、存儲程序計算機(jī)及運算?！げ捎妙I(lǐng)先的開源Java匯編器jasmin進(jìn)行匯編語言編程?！膇f語句和循環(huán)到子例程的控制結(jié)構(gòu)?！ふ鎸嵉挠嬎銠C(jī)體系結(jié)構(gòu)：優(yōu)化CPU、存儲器及外設(shè)?！?088、Pentium及Power：比較其組成、體系結(jié)構(gòu)及匯編語言。·Pentium和Power體系結(jié)構(gòu)的性能問題，包括流水線。·微控制器：組成、體系結(jié)構(gòu)、接口及程序設(shè)計?！じ呒塉ava虛擬機(jī)編程：復(fù)雜和派生類型、類、繼承、類操作、I/O等?！じ戒浐w了數(shù)字邏輯、Java虛擬機(jī)指令集、操作代碼及類文件格式。

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