計算機組成及匯編語言原理

前言

當前，對于計算機組成與系統(tǒng)結構類的本科課程，在教學上的主要困難之一是難以選擇一個合適的教學用體系結構。能清楚體現(xiàn)計算機組成和體系結構原理的芯片早已過時；而對于先進的奔騰機，這些基本原理則淹沒于復雜的實現(xiàn)方法和策略中。本書作者意識到了目前計算機組織和系統(tǒng)結構在教學選材上的困難，并采取JVM作為教學體系結構。這是從新的角度進行的有益嘗試。JVM非常簡單、易于理解，因而可能會成為系統(tǒng)結構教學的最佳用機之一。但JVM畢竟與真實計算機存在物理差別，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構。本書的特點是內容廣泛且有一定深度，從最基本的電子器件、二進制表示和計算，到iasmin匯編語言程序設計，再到現(xiàn)實世界中存在的計算機系統(tǒng)結構，最后到JVM高級編程課題，幾乎涵蓋了所有相關的主題。并且，在每個章節(jié)都提供了習題，以鞏固知識。本書適合于作為大學二、三年級相關課程的教材或教學參考書。學生們通過一學期的學習，就能基本掌握計算機組成的基本原理及匯編語言編程。當然，如果學生們已經(jīng)掌握了計算機的最基礎知識，再學習本書則效果更好。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、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。

內容概要

本書以Java虛擬機為基礎介紹計算機組織和系統(tǒng)結構。前半部分涵蓋了計算機組織和系統(tǒng)結構的一般原理，以及匯編語言編程的藝術，后半部分關注于各種不同CPU在系統(tǒng)結構上的特殊細節(jié)，包括奔騰、8088、Power系統(tǒng)結構以及作為典型嵌入式系統(tǒng)控制芯片例子的Atmel AVR。　　本書全面反映了IEEE和ACM對本科生掌握標準計算機體系結構及組成的知識點要求，適用范圍廣，可作為高等院校計算機及相關專業(yè)計算機組成課程的教材。

作者簡介

Patrick Juola 科羅拉多大學計算機科學博士，現(xiàn)為迪尤肯大學數(shù)學與計算機科學系副教授。他的研究興趣包括自然語言處理、語言心理學及計算機安全。他曾在牛津大學做博士后，在卡內基-梅隆大學的CERT/CC做訪問科學家，在PGP公司做專職科學家。

書籍目錄

出版者的話譯者序前言第一部分　假想計算機　第1章　計算和表示　　  1.1　計算　　  1.1.1　電子設備　　  1.1.2　算法機　　  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　　  1.3.1　什么是虛擬機　　  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　習題　  1.7　編程習題　第2章　算術表達式  　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　　  2.2.1　取指一執(zhí)行周期　　  2.2.2　CISC計算機與RIsC計算機　　2.3　JVM上的算術運算　　  2.3.1　一般評述　　  2.3.2　一個算術指令集示例　　  2.3.3　堆棧操作　　  2.3.4　匯編語言和機器碼　　  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　　2.6　本章回顧　　2.7　習題　　2.8　編程習題　第3章　用jasmin進行匯編語言編程　  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：隨機數(shù)生成　　  3.4.1　生成偽隨機數(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　習題　  3.7　編程習題　第4章　控制結構　  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　轉移指令和標號　……第二部分　真實計算機

章節(jié)摘錄

插圖：1.1.1電子設備有多少人真正知道計算機是什么？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。如果窮追細節(jié)，他們會指向某個盒子，稱之為“計算機”。不過當然也有計算機是隱藏在各種日常電子部件內部的，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。用功能的術語來說，計算機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，汽車中的計算機就會從發(fā)動機中的各個傳感器讀取一些關鍵的性能指示數(shù)據(jù)，并對汽車進行微調以確保運轉正常。該功能的關鍵至少有某些部分是在傳感器中，計算機本身只處理電信號。傳感器負責確定發(fā)動機究竟運轉狀況如何，并將這些信息轉換成一組電信號，用以描述或表示發(fā)動機的當前狀態(tài)。類似，計算機所做的調節(jié)被存儲為電信號，并被轉換成為發(fā)動機工作狀況的實際變化。電信號如何能“表示”信息？計算機如何精確地處理這些信號，以達到精細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如何工作以及如何在現(xiàn)實世界中部署計算機的關鍵。

編輯推薦

《計算機組成及匯編語言原理》以創(chuàng)新的視角介紹了計算機組成原理，主要以Java虛擬機為例，因為Java虛擬機是一個極為便利、時新、可移植以及幾乎到處可得到的平臺。《計算機組成及匯編語言原理》主張讀者在Java虛擬機的范圍內徹底理解計算機組成的核心原理，然后將這些原理拓展到其他四個最主要的平臺：Intel8088、Pentium4、Power體系結構及AtmelAVR微控制器。使讀者能快速掌握實際環(huán)境中計算機體系結構原理，提高實踐和應用能力?！队嬎銠C組成及匯編語言原理》主要內容·計算、表示以及虛擬機的角色?！に阈g表達式：符號表示、存儲程序計算機及運算。·采用領先的開源Java匯編器jasmin進行匯編語言編程?！膇f語句和循環(huán)到子例程的控制結構?！ふ鎸嵉挠嬎銠C體系結構：優(yōu)化CPU、存儲器及外設。·8088、Pentium及Power：比較其組成、體系結構及匯編語言?！entium和Power體系結構的性能問題，包括流水線?！の⒖刂破鳎航M成、體系結構、接口及程序設計?！じ呒塉ava虛擬機編程：復雜和派生類型、類、繼承、類操作、I/O等。·附錄涵蓋了數(shù)字邏輯、Java虛擬機指令集、操作代碼及類文件格式。

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