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| 《汇编语言与计算机体系结构--使用C++和Java》 | |
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内容简介 汇编语言和计算机体系结构都是难学的课程。传统的汇编语言是如此复杂和特别,以至于即使学习基本概念都可能是一项困难任务。计算机体系结构也有同样的问题,而且更严重。学习汇编语言,我们要研究一个复杂系统;而学习计算机体系结构,则要研究许多复杂系统。 那么怎样才能最有效地学习汇编语言和计算机体系结构呢?本书采用的方法是使用一个简单的计算机模型H1。H1非常容易学习,学生可以迅速用H1完成大量任务。另外,学生可以着重学习重要的系统概念,而不是无关紧要的细节。
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目录 第1章数制1 1.1简介1 1.2按位记数制1 1.3各数制的算术规则4 1.4数制转换6 1.5Horner法9 1.6有符号二进制数10 1.6.1符号—绝对值表示法10 1.6.22的补码表示法11 1.6.31的补码表示法13 1.6.4加n表示法14 1.7用2的补码加法计算减法14 1.82的补码和无符号数的范围15 1.9扩展2的补码和无符号数16 1.10溢出17 1.10.1有符号数溢出17 1.10.2无符号数溢出18 1.11分析2的补码数20 1.12加法器电路21 1.13门23 1.14用加法器执行减法24 1.15比较有符号数26 1.16比较无符号数27 1.17正数、负数和无符号数的一致对待27 1.18浮点数表示法28 1.18.1科学记数法28 1.18.232位IEEE 754浮点数格式29 1.18.3下溢、溢出和特殊值30 1.18.4某些Java程序中的计算误差30 1.18.5长格式35 1.19小结35 1.20问题36 第2章机器语言40 2.1简介40 2.2计算机的组件40 2.3机器语言编程44 2.4在sim上运行机器语言程序48 2.5问题52 第3章H1汇编语言:第1部分54 3.1简介54 3.2汇编语言基础55 3.3注释汇编语言程序58 3.4使用标号58 3.5使用汇编器61 3.6低级语言与高级语言65 3.7汇编器工作原理66 3.8使用dup修饰符67 3.9操作数字段中的算术表达式68 3.10指定当前位置70 3.11字符串71 3.12org伪指令74 3.13end伪指令75 3.14指令的顺序执行76 3.15问题78 第4章H1汇编语言:第2部分81 4.1简介81 4.2描述指令的简写形式81 4.3直接指令82 4.4堆栈指令83 4.5立即指令85 4.6I/O指令90 4.7转移指令96 4.8间接指令98 4.9相对指令102 4.10变址103 4.11连接指令105 4.12终止指令109 4.13高级语言中指令的自动生成109 4.14调试110 4.15使用存储映像式I/O115 4.16equ伪指令117 4.17Java程序的潜在问题:大小端118 4.18问题121 第5章电子学和数字逻辑电路基础125 5.1简介125 5.2电子学基础125 5.2.1导体和绝缘体125 5.2.2一个简单电路126 5.2.3有效电压127 5.2.4电源127 5.2.5如何避免触电128 5.2.6晶体管129 5.2.7电容、电感和阻抗131 5.3组合逻辑电路133 5.3.1门133 5.3.2布尔函数134 5.3.3最小电路135 5.3.4使用布尔代数使电路最小化136 5.3.5摩根定律的图示法137 5.3.6使用卡诺图使电路最小化138 5.3.7多路复用器141 5.3.8解码器和编码器142 5.3.9半加器和全加器143 5.3.10一位移位器144 5.3.11乘法器阵列145 5.3.12算术逻辑单元148 5.3.13三态缓冲器149 5.3.14ROM151 5.4时序逻辑电路153 5.4.1SR触发器153 5.4.2时钟控制D触发器155 5.4.3时钟控制JK触发器157 5.4.4边沿检测157 5.4.5T触发器159 5.4.6RAM159 5.4.7二进制计数器160 5.4.8寄存器161 5.4.9时钟和序列发生器163 5.5集成电路164 5.6问题165 第6章H1和V1的微级168 6.1简介168 6.2H1的微级168 6.2.1H1的组织概述168 6.2.2微指令170 6.2.3存储器数据总线171 6.2.4存储器地址总线172 6.2.5寄存器库172 6.2.6指定微操作175 6.2.7驱动寄存器库的控制输入端175 6.2.8整合H1各部分176 6.2.9分支多路复用器178 6.2.10定时问题180 6.2.11微指令格式181 6.2.12序列发生器驱动的控制输入端181 6.2.13基本指令集的微代码182 6.2.14硬件/微代码权衡187 6.3在sim上使用新的微代码189 6.3.1如何使用!伪指令189 6.3.2创建配置文件189 6.3.3创建二进制微代码191 6.3.4用新指令集汇编192 6.3.5在微级上跟踪193 6.3.6加密微代码198 6.3.7编写并优化复杂的微代码198 6.4解释机器语言指令200 6.5硬接线控制201 6.6垂直微编程202 6.6.1使用V1202 6.6.2构成更短的微指令203 6.6.3汇编垂直微代码205 6.7问题210 第7章评估H1的指令集体系结构:第1部分214 7.1简介214 7.2哑编译器214 7.3全局变量218 7.4局部变量221 7.5变化的相对地址229 7.6参数和传值调用230 7.7返回值235 7.8需要相对指令的原因236 7.9确定动态局部变量和参数的地址238 7.10间接引用指针241 7.11问题243 第8章评估H1的指令集体系结构:第2部分249 8.1简介249 8.2引用调用249 8.2.1引用调用的实现249 8.2.2C++引用参数的概念视图256 8.2.3不间接引用C++引用参数的情况257 8.2.4传值调用与引用调用的比较258 8.2.5常数和表达式作为变元259 8.3函数重载和重命名263 8.4结构267 8.5Java中的指针271 8.6函数指针272 8.7数组274 8.7.1定义并访问数组274 8.7.2数组作为变元278 8.7.3Java中的数组282 8.8控制语句283 8.9有符号数和无符号数比较285 8.10多字加法285 8.11位级操作286 8.12递归287 8.13问题293 第9章高级汇编语言编程301 9.1简介301 9.2指向指针的指针301 9.3引用调用及其他地方存在的潜在错误307 9.4关系和布尔表达式310 9.5字符串313 9.6值结果调用315 9.7变长变元列表321 9.8问题326 第10章连接和加载329 10.1简介329 10.2浮动字段330 10.3显示标题和机器代码正文的程序334 10.4小s项336 10.5禁止重定位337 10.6分别汇编338 10.7乘法子例程348 10.8使用库350 10.9分别汇编的优点357 10.10启动代码357 10.11C++模块的分别编译367 10.12问题371 第11章用C++或Java实现汇编器和连接器376 11.1简介376 11.2编写汇编器376 11.2.1一个简单汇编器的规范377 11.2.2操作码表378 11.2.3符号表380 11.2.4使用二进制文件382 11.2.5读取输入文本文件并创建标题385 11.2.6汇编机器字387 11.2.7将机器正文写入输出文件388 11.2.8分析输入388 11.2.9Java程序的大小端问题388 11.2.10添加对public、extern和end伪指令的支持389 11.3编写连接器390 11.3.1一个简单连接器的规范390 11.3.2构建P、E、R和S表391 11.3.3重定位地址并解析外部引用393 11.3.4添加库支持395 11.4问题396 第12章最优指令集397 12.1简介397 12.2新增和改进的指令398 12.2.1mult、m、div和rem399 12.2.2addc和subc400 12.2.3scmp401 12.2.4ucmp402 12.2.5shll和shrl403 12.2.6shra404 12.2.7addy405 12.2.8or、xor、and和flip407 12.2.9cali409 12.2.10sect和dect409 12.2.11sodd410 12.2.12esba、reba、bpbp、pobp和pbp411 12.2.13cora416 12.2.14bcpy417 12.3链表——使用最优指令集示例418 12.4关于最优指令集的进展报告424 12.4.1主存储器的数量不足424 12.4.2存储器存储字符串的效率不高424 12.4.3缺少加和减的立即指令425 12.4.4缺少变址寄存器425 12.4.5累加器型寄存器太少425 12.4.6swap指令破坏sp寄存器425 12.4.7缺少乘法和除法指令426 12.4.8sp寄存器作为栈顶指针和基址寄存器的双重用途426 12.4.9难以获得堆栈上变量的地址426 12.4.10缺少块复制指令426 12.4.11难以调用地址已知的函数426 12.4.12aloc和dloc指令的局限性426 12.4.13难以执行有符号数和无符号数比较426 12.4.14难以执行多字加法426 12.4.15不支持位级操作427 12.5问题427 第13章使用、评估并实现最优指令集和堆栈指令集430 13.1简介430 13.2H1上的乘法430 13.3二维数组437 13.4汇编语言中的面向对象编程441 13.4.1C++的结构、类和对象441 13.4.2继承452 13.4.3通过指针调用成员函数457 13.4.4虚函数和多态性464 13.5名调用472 13.6面向堆栈的体系结构479 13.6.1体系结构与组织479 13.6.2以栈顶代替ac寄存器480 13.6.34位操作码的可用性484 13.6.4特殊的堆栈操作485 13.6.5更简单的编译486 13.6.6返回值487 13.6.7使用堆栈指令集示例489 13.6.8比较最优指令集和堆栈指令集491 13.6.9关于JVM的几点观察492 13.7编写最优和堆栈指令集的微代码493 13.8微编程的挑战496 13.9问题497 第14章存储系统503 14.1简介503 14.2地址的传送503 14.3多程序系统505 14.4直接存储器存取505 14.5分时系统506 14.6重定位寄存器506 14.7虚拟存储器508 14.7.1简单分页系统509 14.7.2关联存储器512 14.7.3中断514 14.7.4请求式分页516 14.7.5请求式分页的页面替换策略518 14.7.6页面大小的考虑519 14.7.7超级用户/用户模式520 14.7.8存储器保护521 14.7.9分页的分段521 14.8高速缓冲存储器522 14.8.1缓存的替换策略523 14.8.2写策略523 14.8.3存储器到缓存的映射方案524 14.9可共享的程序526 14.10问题527 第15章某些现代体系结构530 15.1简介530 15.2CISC与RISC530 15.3SPARC:RISC体系结构532 15.3.1重叠的寄存器窗口532 15.3.2保存和恢复指令536 15.3.3加载和存储指令538 15.3.4转移、call和jmpl指令543 15.3.5指令流水线546 15.3.6连接指令552 15.3.7寻址方式553 15.3.8一个简单的汇编语言程序555 15.3.9合成指令557 15.3.10编译器生成的代码559 15.3.11存储映像式I/O565 15.4Pentium:CISC体系结构566 15.4.1寄存器结构566 15.4.2汇编语言567 15.4.3编译器生成的代码568 15.4.4I/O指令570 15.5问题571 第16章Java虚拟机(JVM)576 16.1简介576 16.2JVM的结构577 16.3某些使用操作数堆栈的普通操作578 16.4方法的调用和返回579 16.5执行引擎的实现581 16.6明智之举:JVM使用堆栈体系结构582 16.7一个简单的例子582 16.8常数池584 16.9类文件格式585 16.10字节码的空间效率589 16.11控制语句590 16.12反汇编类文件591 16.13对象和数组593 16.14JVM:抽象机器595 16.15问题595 附录A指令集汇总(s.txt、b.txt、o.txt、k.txt)598 附录B微指令级汇总(mic.txt)606 附录C标准指令集的微代码(s.has)609 附录DSPARC汇总(sparc.txt)614 附录Ejava虚拟机字节码汇总(jvm.txt)620 附录FASCII汇总(ascii.txt)625 附录G数制汇总(number.txt)627 附录H了解C++对Java程序员的帮助628
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