微机原理与汇编语言 (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:杨旭东编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-9

价格:29.0

装帧:平装

isbn号码:9787030134592

丛书系列:

图书标签:

• 微机原理
• 汇编语言
• 计算机基础
• 电子技术
• 计算机组成原理
• 8086
• 汇编
• 微处理器
• 计算机硬件
• 教材

现代计算机系统与底层编程的基石 本书深入剖析了现代计算机系统的核心运作机制，聚焦于硬件与软件交互的底层原理。它旨在为读者构建一个坚实的基础，理解程序如何在处理器上实际执行，以及如何有效地利用机器级指令进行高效编程。 第一部分：计算机体系结构的深入剖析 1. 数字逻辑与二进制世界： 开篇追溯到计算机的基石——布尔代数和逻辑门。详细阐述了如何使用AND、OR、NOT、XOR等基本逻辑操作符构建复杂的组合逻辑电路，例如加法器和译码器。重点讨论了半加器、全加器以及多位加法器的设计原理，为理解算术逻辑单元（ALU）的工作方式打下基础。随后，本书深入到时序逻辑电路，讲解了触发器（如SR、D型和JK触发器）的构造、状态保持机制，以及如何利用它们构建寄存器和存储单元。同步（Clocking）在数字系统中的关键作用被细致分析，确保数据在正确的时间点被采集和更新。 2. 处理器架构与数据通路： 本章详细描绘了中央处理单元（CPU）的内部结构。我们首先介绍冯·诺依曼和哈佛两种经典存储器结构的差异与优劣。随后，核心部分聚焦于指令的获取、解码、执行和写回（Fetch-Decode-Execute Cycle）的完整流程。详细剖析了指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）、指令译码器（Instruction Decoder）的作用。数据通路（Datapath）的设计被清晰地展示出来，包括ALU如何接收来自通用寄存器堆（Register File）的操作数，并执行算术和逻辑运算。我们还探讨了控制单元（Control Unit）如何生成时序信号，协调数据流动的每一步。 3. 存储器系统层次结构： 理解程序性能的关键在于理解存储器访问延迟。本书系统地介绍了存储器技术的演进与分层架构。从最快速但容量最小的寄存器堆，到位于CPU芯片上的高速缓存（Cache），再到主内存（DRAM），直至慢速但大容量的二级存储。针对高速缓存，我们深入讲解了其工作原理，包括地址映射策略（直接映射、全相联、组相联）、写操作策略（写回法、直写法）以及替换算法（如LRU、FIFO）。内存管理单元（MMU）和虚拟内存的概念被引入，解释了页表（Page Table）如何将虚拟地址转换为物理地址，以及TLB（Translation Lookaside Buffer）如何加速地址转换过程，有效隔离进程间的内存访问。 4. 输入/输出（I/O）系统交互： 本章关注CPU如何与外部设备进行通信。我们对比了三种主要的I/O技术：程序控制I/O、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）。详细阐述了中断（Interrupt）的产生、处理流程以及上下文切换（Context Switching）的基本概念，这对于理解操作系统如何管理设备请求至关重要。DMA控制器的工作机制被重点解析，它如何使数据传输绕过CPU，从而释放宝贵的处理器资源，提升系统吞吐量。 第二部分：汇编语言与底层编程实践 5. 汇编语言基础与指令集架构（ISA）： 本书转向软件层面，介绍汇编语言作为机器代码的助记符表示。我们选择一种主流的、具有代表性的指令集架构作为讲解范例（如x86或ARM的简化模型），详细分析其操作码（Opcode）、寻址模式和指令格式。指令集被划分为数据传送指令（MOV, PUSH, POP）、算术逻辑指令（ADD, SUB, AND, XOR, SHL, SHR）、控制流指令（JMP, CALL, RET）等类别，并解释每种指令的功能和对标志寄存器（Flags Register）的影响。 6. 寄存器使用与函数调用约定： 深入探讨通用寄存器和特定用途寄存器的功能分配，例如栈指针（SP）、基址指针（BP）和源/目的指针。重点讲解了函数调用约定（Calling Conventions），这是实现高层语言（如C/C++）与汇编代码之间互操作性的关键。详细分析了栈帧（Stack Frame）的建立与销毁过程，包括参数的传递、局部变量的存储、返回地址的保存与恢复，以及调用者/被调用者对栈的清理责任。这部分内容是理解程序调试和优化性能的必备知识。 7. 机器级数据表示与内存访问： 本章聚焦于数据在内存中的布局和操作。探讨了不同整数表示法（原码、反码、补码）在硬件中的实现和运算规则，尤其关注负数加减法的统一处理。字节序（Endianness，大端/小端）的差异对跨平台数据交换的影响被详细讨论。同时，本书提供了大量的示例，展示如何使用汇编指令高效地实现字符串操作、数组访问以及结构体（Struct）在内存中的对齐与布局。 8. 汇编语言编程实例与高级主题： 通过一系列实际编程案例，巩固前述知识。这包括实现高效的循环结构、位操作技巧（如掩码、位域提取）以及输入输出的底层控制。引入中断服务程序（ISR）的基本编写框架，展示如何编写少量代码来响应硬件事件。最后，本书讨论了面向特定任务的优化技术，例如指令流水线（Pipelining）对程序执行速度的影响，以及如何通过代码重排（Code Reordering）和数据局部性优化来提高缓存命中率。 本书内容结构严谨，从物理硬件的逻辑实现，逐步过渡到软件的底层控制，为读者提供了理解现代操作系统、编译器、嵌入式系统开发乃至高性能计算的必备技术视角。

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