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本书将计算机组成原理、汇编语言程序设计、微机接口技术等课程的内容有机地组织起来,以冯·诺依曼结构计算机为主线,以模型机和8086微机系统为具体示例,全面介绍计算机的五大部件的工作原理、设计方法和典型应用。全书共7章,内容包括计算机的组成与结构、数据的表示、运算器与运算方法、存储系统、指令系统、**处理器和输入输出系统。本书内容系统、全面,对基础原理讲解深入浅出,实例丰富,分析和注释详细,应用示例具有典型性和实用性,注重实践能力的培养。 本书可作为高等院校计算机科学与技术专业以及计算机应用相关专业本科的专业课教材,也可作为相关科技人员和自学者的参考用书。

第1章概述1 1.1计算机的概念1 1.2计算机的发展历程2 1.3计算机的组成与结构4 1.3.1计算机硬件系统4 1.3.2计算机软件系统6 1.4实验设计7 1.4.1PC系统的组成7 1.4.2AEDK虚拟机的组成9 1.5本章小结11 习题111 第2章数据的表示13 2.1计算机常用的基本逻辑部件13 2.1.1基本逻辑电路13 2.1.28086系统的寄存器组17 2.2数值数据的编码表示19 2.2.1数制及数制转换19 2.2.2机器数编码表示24 2.2.3机器数表示形式的转换31 2.2.4十进制数的二进制编码表示33 2.3非数值数据的编码表示34 2.3.1逻辑数据34 2.3.2西文字符34 2.3.3汉字字符35 2.3.4多媒体信息35 2.4数据校验码362.4.1奇偶校验码37 2.4.2汉明校验码38 2.4.3循环冗余校验码40 2.5实验设计43 2.5.1PC的寄存器组43 2.5.2AEDK虚拟机的寄存器组45 2.6本章小结51 习题252 第3章运算器与运算方法55 3.1运算器55 3.1.1半加器和全加器55 3.1.2加法器57 3.1.3算术逻辑单元60 3.1.48086的算术逻辑单元63 3.2定点加减法运算64 3.2.1补码定点加减法64 3.2.2补码加减法运算器65 3.3定点乘法运算66 3.3.1原码乘法67 3.3.2补码乘法69 3.3.3阵列乘法器71 3.4定点除法运算72 3.4.1原码除法运算 73 3.4.2补码除法运算76 3.4.3阵列除法器77 3.5浮点运算77 3.5.1浮点加减法运算783.5.2浮点乘除法运算79 3.6十进制数的加减法运算80 3.7实验设计83 3.7.1PC的运算器83 3.7.2AEDK虚拟机的运算器84 3.8本章小结88 习题388 第4章存储系统89 4.1存储系统概述89 4.1.1存储器的主要性能指标89 4.1.2存储器分类90 4.1.3存储系统的层次结构91 4.2半导体读写存储器91 4.2.1半导体基本存储单元92 4.2.2半导体RAM芯片93 4.2.3用存储芯片构成主存储器96 4.2.48086系统的存储器组织101 4.3半导体只读存储器103 4.3.1掩膜只读存储器103 4.3.2可编程只读存储器104 4.3.3可擦除和编程的只读存储器104 4.3.4电擦除电改写只读存储器105 4.4高速缓冲存储器105 4.4.1工作原理105 4.4.2映像方式106 4.4.3替换算法111 4.5虚拟存储器1134.5.1虚拟存储器的概念113 4.5.2虚拟存储器的基本管理方法113 4.6辅助存储器116 4.6.1磁表面存储器116 4.6.2光盘存储器117 4.7实验设计118 4.7.1PC的存储器118 4.7.2AEDK虚拟机的存储器121 4.8本章小结123 习题4124 第5章指令系统127 5.1指令系统概述127 5.1.1指令的格式127 5.1.2寻址方式128 5.1.3指令类型131 5.28086指令系统131 5.2.1处理器控制类指令132 5.2.2数据传送类指令133 5.2.3算术运算类指令138 5.2.4位操作类指令145 5.2.5串操作类指令150 5.2.6控制转移类指令152 5.2.7中断指令和系统功能调用157 5.3指令编码159 5.4指令格式设计162 5.5指令的执行164 5.5.1指令部件1645.5.2指令的执行方式164 5.68086汇编语言程序设计165 5.6.1结构类伪指令166 5.6.2数据定义伪指令167 5.6.3运算符和操作符170 5.6.4汇编语言程序设计示例172 5.7实验设计180 5.7.1PC的指令系统180 5.7.2AEDK虚拟机的指令系统187 5.8本章小结192 习题5193 第6章**处理器197 6.1**处理器的结构与功能197 6.1.1**处理器的功能198 6.1.2**处理器的基本结构198 6.1.3**处理器的控制流程200 6.1.4**处理器的时序控制方式201 6.2指令执行控制序列201 6.3控制器的设计205 6.3.1组合逻辑控制器205 6.3.2PLA控制207 6.3.3微程序控制器208 6.48086微处理器224 6.4.18086的内部结构224 6.4.28086的外部引脚224 6.5实验设计229 6.5.1PC的微处理器2296.5.2AEDK虚拟机的控制器 230 6.6本章小结233 习题6233 第7章输入输出系统235 7.1总线与接口标准235 7.1.1总线的性能参数和分类235 7.1.2常见的总线标准236 7.1.38086系统总线构成238 7.2输入输出接口240 7.2.1接口的组成结构241 7.2.2I/O端口地址译码242 7.2.3输入输出控制方式247 7.2.4并行接口249 7.2.5定时/计数技术262 7.2.6中断技术272 7.3输入输出设备291 7.3.1常用输入设备291 7.3.2常用输出设备292 7.4实验设计295 7.4.1PC的接口及输入输出设备295 7.4.2EL实验机的接口及输入输出设备296 7.5本章小结308 习题7309 参考文献311

第5章指令系统本章学习目标
 了解指令系统的格式。
 了解指令系统的编码。
 掌握8086指令系统的格式及功能。
 掌握8086汇编语言程序设计的方法及应用。本章首先介绍计算机指令系统的格式、寻址方式、编码等基本概念,然后**介绍8086指令系统的格式及功能,*后介绍8086汇编语言程序设计的方法及应用。
5.1指令系统概述
指令系统是指计算机所具有的各种指令的集合,它是软件编程的出发点和硬件设计的依据,反映了计算机硬件具有的基本功能。
5.1.1指令的格式
机器指令是计算机硬件能够识别并直接执行的操作命令。指令由操作码和地址码两部分组成。操作码用来说明指令操作的性质及功能。地址码用来描述该指令的操作对象,由它给出操作数或操作数的地址以及操作结果的存放地址。
根据指令中所含地址码的个数,指令分为零地址指令、单地址指令、双地址指令、三地址指令和多地址指令。
一般来说,地址码较少的指令占用空间小,执行速度快,所以在结构简单的计算机指令系统中,零地址、单地址和双地址指令较多采用。而在功能较强的计算机中多采用双地址、三地址及多地址指令。5.1.2寻址方式
指令中的地址码部分指明了指令的操作数或操作数的地址以及操作结果的地址。这种指定操作数或者操作数的地址以及操作结果地址的方式称为寻址方式。
在指令中,需要设定源地址码和目的地址码。源地址码是操作数的地址,目的地址码是运算结果的地址。
计算机指令系统中常用的寻址方式有立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、相对寻址、基址和变址寻址、隐含寻址等方式。为了方便讲解,本节以8086指令系统为例。
在8086指令系统中,指令中地址码的个数有零地址、单地址和双地址3种。在双地址指令中,目的地址码在前,源地址码在后。首先介绍常用的MOV指令。MOV指令的格式为MOV目的地址码,源地址码MOV指令的功能是将源地址码指定的操作数传送到目的地址码。MOV指令能实现将立即数送寄存器或存储器,实现寄存器和寄存器间、寄存器和存储器间数据的传送。目的地址码和源地址码可以使用不同的寻址方式。MOV指令操作数的类型由寄存器长度确定,或者由类型操作符指定。
1. 立即寻址方式
在指令中直接给出操作数本身。操作数作为指令的一部分,在读取指令的时候就把数据读取了出来,这个操作数又称为立即数。这种方式不需要再根据地址寻找操作数,所以指令的执行速度较快。
在8086指令系统中,立即数是常量,可以是各种进制的数据、字符、字符串,还可以是数值表达式或符号常量。
【例51】在8086指令系统中,写出指令MOV AH,20H的执行结果。
解:这条指令中的源地址码是一个立即数,使用的是立即寻址方式。指令功能是把8位立即数20H传送到AH寄存器中。指令执行结果为AH=20H。

刘均,女,硕士,副教授,浙江工业大学之江学院信息学院专业教师。主持和参与省厅级、校级教改及科研项目6项,获校教学成果奖1项,院教学成果奖1项;作为**、第二作者发表论文11篇,其中被EI索引收录2篇次;获授权发明专利1项;主编和参编教材6部