1、計算機組成原理與匯編語言程序設(shè)計學(xué)習(xí)指導(dǎo)第一章緒論1掌握：存儲程序工作方式，信息的數(shù)字化表示。存儲程序工作方式的工作要點是：采用二進制代碼表示數(shù)據(jù)和指令。采用存儲程序工作方式，即事先編制程序，事先存執(zhí)程序，自動連續(xù)執(zhí)行程序。由存儲器、運算器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備組成計算機硬件系統(tǒng)。2理解：計算機的特點，主要性能指標(biāo)的含意，硬件系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，軟件系統(tǒng)的主要內(nèi)容。計算機的特點：能在程序控制下自動連續(xù)地工作、運算速度快、運算精度高、強大的信息存儲能力、通用性強應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。主要性能指標(biāo)：基本字長、數(shù)據(jù)通路寬度、運算速度、主存容量、外存容量、配置的外部設(shè)備及性能、系統(tǒng)軟件配置。硬件系統(tǒng)：CPU

2、、主存、外存、輸入/輸出設(shè)備、總線、接口。軟件系統(tǒng)：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。3了解：硬軟組成的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。用戶程序語言處理程序及各種軟件資源操作系統(tǒng)機器語言（指令系統(tǒng)）硬核（指令微操作級、數(shù)字邏輯電路）第二章計算機中的信息表示1掌握：數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1）首先掌握二進制多項式的通式（2-1）2）掌握十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制整數(shù)（除二取余法）例：（116）10=（1110100）2余數(shù)2116.0低位258.0229.1214.027.123.121.1高位0注意：除二取余法中余數(shù)排列次序，即高位在下，低位在上。3）掌握十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制小數(shù)（乘二取整法）例：（0.625）10=（0.101）2整數(shù)0

3、.625×2=1.251高位0.25×2=0.500.5×2=11低位注意：乘二取整法中整數(shù)排列次序，即低位在下，高位在上。4）掌握碼制及其轉(zhuǎn)換真值的概念：用正負(fù)符號加絕對值來表示的數(shù)值，例如，+6、-8機器數(shù)的概念：連同數(shù)符一起數(shù)碼化了的數(shù)，例如，01111、10111補碼的概念：負(fù)數(shù)原碼轉(zhuǎn)換為補碼（符號位保持不變，其余各位先取反，然后末位加1）Y補轉(zhuǎn)換為-Y補（連同符號位一起取反，然后末位加1）5）定、浮點數(shù)表示方法掌握定點表示法，尤其是帶符號定點表示的典型值。掌握浮點表示法，浮點數(shù)的格式，規(guī)定浮點數(shù)格式后的典型值。6）常見尋址方式關(guān)鍵掌握立即尋址、直接尋址、

4、寄存器尋址、間接尋址、變址尋址的概念。2理解：指令的基本格式，地址結(jié)構(gòu)。掌握指令的基本格式包含的信息，二地址、一地址和零地址的概念3了解：ASCII碼，指令分類。第三章中央處理器原理一、掌握：CPU基本組成模型（寄存器組成、數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)），同步控制方式與常見時序信號，微命令（脈沖、電位），熟練掌握指令流程（能擬出給定指令的流程）。首先在掌握上述概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合教材圖3-13熟悉模型機的構(gòu)成（最好分成幾大塊記憶理解）。重點了解組合邏輯控制器的設(shè)計步驟，就可以掌握有關(guān)的指令流程，下面一一加以介紹。首先根據(jù)指令系統(tǒng)分析每條指令的流程，寫出每一條指令所對應(yīng)的微操作序列。對所有微操作進行邏輯綜合與化簡

5、，寫出每個微操作的邏輯表達(dá)式。根據(jù)這些邏輯表達(dá)式，對微操作控制信號形成部件進行邏輯設(shè)計。1確立模型機的指令系統(tǒng)（1）指令格式雙操作數(shù)指令1512119865320操作碼寄存器號尋址方式寄存器號尋址方式目的操作數(shù)源操作數(shù)寄存器編號尋址方式操作類型R0000寄存器尋址000MOV0000R1001寄存器間接尋址001ADD0001R2010自減型寄存器間接尋址010SUB0010R3011自增型寄存器間接尋址011AND0011SP100直接尋址100OR0100PSW101變址尋址101EOR0101PC111例：指令A(yù)NDR1,X（R2）0011001000010101指令OR-（R3）,（R

6、0）0100011010000001單操作數(shù)指令1512119865320操作碼寄存器號尋址方式2確立時序系統(tǒng)（1）工作周期（機器周期）取指周期FT源周期ST目的周期DT執(zhí)行周期ET例：雙操作指令，且兩個操作數(shù)均在主存中，經(jīng)歷的工作周期是，取指周期FT源周期ST目的周期DT執(zhí)行周期ET例：單操作指令，且操作數(shù)在主存中，經(jīng)歷的工作周期是，取指周期FT目的周期DT執(zhí)行周期ET例：雙操作指令，且操作數(shù)在CPU寄存器中，經(jīng)歷的工作周期是，取指周期FT執(zhí)行周期ET（2）節(jié)拍（時鐘周期）T0,T1,T2（3）工作脈沖在每個節(jié)拍末尾發(fā)一個工作脈沖P3分析指令流程取指流程（2拍）PCMAR：FT0MMDRIR

7、：FT1PC+1PCMOV指令流程MOVR1,R2取指令FT（FT0、FT1）R2CST0CR1ET0雙操作指令例：ANDR1,X（R2）取指令PCMARMMDRDPC+1PCD+R2ZZMARMMDRCR1DCDZZR1例：OR-（R3）,（R0）取指令R0MARMMDRCR3-1ZZMAR，R3MMDRDCDZZMDRMDRM4微命令綜合在分析完全部指令流程和微操作時間表，以及全部工作周期、節(jié)拍、脈沖等之后，進行綜合分析，即可得出各微命令得邏輯表達(dá)式（教材102頁），然后再進行化簡。5邏輯設(shè)計根據(jù)全部邏輯表達(dá)式，分別用組合邏輯電路或PLA陣列來實現(xiàn)，從而形成微操作信號發(fā)生器。二、理解：進位

8、鏈，ALU組成，補碼加減，無符號數(shù)一位乘、除的算法，微程序控制器（基本思想、優(yōu)缺點）。第四章典型CPU1理解；8086/8088的寄存器結(jié)構(gòu)、主存儲器、堆棧結(jié)構(gòu)，能為使用匯編語言編程建立必要的基礎(chǔ)。重點是：理解標(biāo)志寄存器各狀態(tài)標(biāo)志位的含意。掌握堆棧壓入指令PUSH和彈出指令POP的功能，特別是對堆棧指針SP的操作2掌握：8086/8088指令系統(tǒng)的基本尋址方式及其使用方法。1）尋址方式要求掌握幾種常用的尋址方式：寄存器尋址方式、立即數(shù)尋址方式、直接尋址方式、寄存器間址方式、變址尋址。主要是通過閱讀程序和編寫程序來掌握這些尋址方式的應(yīng)用，對存儲器中的操作數(shù)可使用不同的尋址方式進行存取，編程時應(yīng)根

9、據(jù)需要選擇合適的尋址方式。例如連續(xù)訪問一維數(shù)組中的各元素，可用寄存器間址或變址尋址方式。2）8086/8088指令由于指令條數(shù)較多，不易記憶，造成復(fù)習(xí)困難。為了使同學(xué)們能掌握最常用的指令，為讀懂程序和編寫簡單程序段打下基礎(chǔ)，本文列出一些需熟練掌握的指令(注意，并不是其它指令就不重要了，它們在實際的程序中也要用到)。(1)傳送類：數(shù)據(jù)傳送指令MOV、交換指令XCHG、裝入有效地址指令。注意，這三條指令對狀態(tài)標(biāo)志位無影響。(2)算術(shù)運算類：加法指令A(yù)DD、帶進位加法指令A(yù)DC、加1指令I(lǐng)NC；減法指令SUB、帶借位減法指令SBB、減1指令DEC、求負(fù)數(shù)指令NEG、比較指令CMP；無符號數(shù)乘法指令M

10、UL、無符號數(shù)除法指令DIV。注意，要掌握加減運算指令對狀態(tài)標(biāo)志位的影響。(3)位操作類：邏輯與指令A(yù)ND、邏輯或指令OR、邏輯異或指令XOR、邏輯非指令NOT、測試指令TEST；算術(shù)左移SAL、算術(shù)右移SAR、邏輯左移SHL、邏輯右移SHR、循環(huán)左移ROL、循環(huán)右移ROR、帶進位循環(huán)左移RCL、帶進位循環(huán)右移RCR等。注意，要掌握邏輯運算指令和測試指令對狀態(tài)標(biāo)志位的影響。(4)標(biāo)志位操作指令：清除進位標(biāo)志CLC、進位標(biāo)志置位STC。對于上面這些最常用的指令，要掌握它們的格式、功能、以及在程序中的使用。第五章匯編語言程序設(shè)計1掌握：常用匯編語言語句、偽指令、源程序的一般結(jié)構(gòu)。1）匯編語言中的常

11、用運算符(1)算術(shù)運算符：+、-、(下標(biāo)運算)(2)數(shù)值返回運算符：SEG、OFFSET、TYPE、SIZE、LENGTH。(3)屬性運算符：PTR2）常用偽指令(1)符號定義偽指令：等值偽指令EQU、等號偽指令“”。(2)數(shù)據(jù)定義偽指令：DB、DW、DD注意掌握如何使用數(shù)據(jù)定義偽指令來定義變量，以及為變量賦初值的表達(dá)式的幾種形式：數(shù)值表達(dá)式、?表達(dá)式、字符串表達(dá)式、帶DUP表達(dá)式。(3)LABEL偽指令注意LABEL偽指令與指令或數(shù)據(jù)定義偽指令連用時的使用方法。(4)段結(jié)構(gòu)偽指令要求掌握：段定義偽指令SEGMENT/ENDS、段尋址偽指令A(yù)SSUME、END偽指令在程序中的使用；匯編語言源程

12、序的分段結(jié)構(gòu)和段寄存器的裝入。(5)過程定義偽指令PROC/ENDP可結(jié)合子程序設(shè)計，掌握在同一代碼段中使用過程定義偽指令去定義子程序。(6)定位偽指令ORG：在數(shù)據(jù)段中的使用。2順序程序設(shè)計要求能編制順序程序段完成四則運算多項式的計算及指定功能。3分支程序設(shè)計要求能使用轉(zhuǎn)移指令編制具有12個分支結(jié)構(gòu)的程序段。(1)無條件轉(zhuǎn)移指令JMP：掌握段內(nèi)直接尋址轉(zhuǎn)移。(2)條件轉(zhuǎn)移指令掌握：簡單條件轉(zhuǎn)移指令JC、JNC、JE、JNE、JS、JNS，無符號數(shù)條件轉(zhuǎn)移指令JA、JAE、JB、JBE，帶符號數(shù)條件轉(zhuǎn)移指令JG、JGE、JL、JLE。注意區(qū)分無符號數(shù)條件轉(zhuǎn)移指令與帶符號數(shù)條件轉(zhuǎn)移指令的使用場合

13、。4循環(huán)程序設(shè)計要求能使用循環(huán)控制指令或轉(zhuǎn)移指令編制簡單的單重循環(huán)程序段，重點是LOOP循環(huán)控制指令的功能和使用。5子程序設(shè)計掌握子程序調(diào)用指令CALL、子程序返回指令RET的功能與使用，使用寄存器傳遞主、子程序參數(shù)的方法，能編制程序段實現(xiàn)段內(nèi)的子程序調(diào)用與返回。6DOS功能子程序調(diào)用要求了解四種DOS功能調(diào)用：帶顯示的鍵盤輸入(1號功能)、字符串輸入(OAH號功能)、單字符顯示(2號功能)、字符串顯示(9號功能)。7了解：匯編語言程序的開發(fā)方法。第六章存儲系統(tǒng)1掌握：三級存儲體系（功能、存儲器、存取方式、性能要求），熟練掌握主存儲器容量擴展方法（即主存儲器設(shè)計）。1）三級存儲體系常見的三級存

14、儲體系(從CPU往外)是：Cache、主存、外存。主存儲器用來存放需CPU運行的程序和數(shù)據(jù)。用半導(dǎo)體RAM構(gòu)成，常包含少部分ROM。可由CPU直接編程訪問，采取隨機存取方式，即：可按某個隨機地址直接訪問任一單元(不需順序?qū)ふ?，存取時間與地址無關(guān)。存儲容量較大，常用字節(jié)數(shù)表示，有時也用單元數(shù)×位數(shù)表示。速度較快，以存取周期表示。Cache位于CPU與主存之間(有些Cache集在CPU芯片之中)，用來存放當(dāng)前運行的程序和數(shù)據(jù)，它的內(nèi)容是主存某些局部區(qū)域(頁)的復(fù)制品。它用快速的半導(dǎo)體RAM構(gòu)成，采取隨機存取方式。存儲容量較小而速度最快。外存儲器用來存放暫不運行但需聯(lián)機存放的程序和數(shù)據(jù)。

15、用磁盤、光盤、磁帶等構(gòu)成，磁盤用于需頻繁訪問場合，光盤目前多用于提供系統(tǒng)軟件，而磁帶多用于較大系統(tǒng)的備份。CPU不能直接編址訪問外存，而是將它當(dāng)作外圍設(shè)備調(diào)用。磁帶采取順序存取方式。磁盤與光盤采取直接存取(半順序)方式，先直接定位到某個局部區(qū)域，再在其中順序存取。外存容量可以很大，以字節(jié)數(shù)表示。由于外存的存取時間與數(shù)據(jù)所在位置有關(guān)，所以不能用統(tǒng)一的存取周期指標(biāo)來表示。例如磁盤的速度指標(biāo)可按其工作過程分成三個階段描述：平均尋道時間平均旋轉(zhuǎn)延遲(等待)時間數(shù)據(jù)傳輸率。2）存儲器設(shè)計CPU加上主存，習(xí)慣上稱為主機。在構(gòu)建某個計算機應(yīng)用系統(tǒng)中，常需自行設(shè)計半導(dǎo)體存儲器，即用若干存儲芯片構(gòu)造一定容量的存

16、儲器。所以這是必須熟練掌握的核心內(nèi)容。設(shè)計題：用1K×4/片的存儲芯片構(gòu)成一個4KB存儲器，地址總線A15A0(低)，數(shù)據(jù)總線D7D0(低)，R/W控制讀寫。請畫出芯片級邏輯框圖，注明各信號線，寫出片選邏輯式。教材已經(jīng)完整地講解了設(shè)計方法與設(shè)計過程，本文在這里僅強調(diào)一些需要注意的地方。若本題的題分為10分，則評分標(biāo)準(zhǔn)往往是：芯片數(shù)量及其組合1分；芯片地址是哪幾位，3分；片選邏輯，4分；數(shù)據(jù)線1分；讀寫控制1分。在完成設(shè)計并畫出邏輯圖后，應(yīng)當(dāng)從上述幾方面檢查一下。存儲器邏輯的核心是尋址邏輯，因此芯片地址、片選邏輯的地址線如何確定是問題的關(guān)鍵。這兩項在評分標(biāo)準(zhǔn)中占有主要份量。為此需要掌握

17、存儲容量與相應(yīng)地址位數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系：1K容量需要10位地址，2K容量需要11位地址。本題的地址分配關(guān)系如下：不用片選芯片地址A15A14A13A12片選地址A11A10芯片地址A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0片選邏輯式：CS0A11A10CS1A11A10CS2A11A10CS3A11A102理解：靜態(tài)、動態(tài)RAM的存儲原理、特點、動態(tài)刷新，主存與CPU之間的連接。1）靜態(tài)RAM靜態(tài)RAM依靠雙穩(wěn)態(tài)電路(內(nèi)部交叉反饋)存儲信息，即一個雙穩(wěn)態(tài)電路單元存放一位二進制信息，一種穩(wěn)態(tài)為0，另一種穩(wěn)態(tài)為1。只要電源正常就能長期保存信息，不需動態(tài)刷新，所以稱為靜態(tài)存儲器。一旦斷電則信息將會丟失，

18、屬于易失性(揮發(fā)性)存儲器。與動態(tài)RAM相比，靜態(tài)RAM的速度更快，功耗較大，集成度較低，常用于容量較小的存儲器中。改錯題：靜態(tài)RAM的“靜態(tài)”二字含意是：在工作中它的內(nèi)容靜止不變。2）動態(tài)RAM動態(tài)RAM依靠電容暫存電荷來存儲信息，電容充電至高電平為1，放電至低電平為0。由于暫存電荷會逐漸泄漏，需要定期補充電荷來維持為1的存儲內(nèi)容，這種方法稱為動態(tài)刷新。由于需要動態(tài)刷新，所以稱為動態(tài)存儲器。在電源正常并采取動態(tài)刷新的條件下，可以長期保存信息。一旦斷電則信息丟失，也屬于易失性存儲器。與靜態(tài)RAM相比，動態(tài)RAM功耗較小，集成度較高，但速度稍慢一些。常用來構(gòu)成容量較大的存儲器。3）動態(tài)刷新在動態(tài)

19、存儲器中，定期對原存信息為1的電容補充電荷，稱為動態(tài)刷新。動態(tài)刷新的方法是：存儲器中各存儲芯片同時按行地讀出重寫。全部刷新一遍所允許的最大時間間隔稱為最大刷新周期，一般為2ms。動態(tài)刷新的安排方式有三種：集中刷新、分散刷新、異步刷新，目前廣泛采用后一種，或是利用DMA方式實現(xiàn)，或是設(shè)置專門的刷新邏輯，或是將刷新邏輯集成在存儲芯片內(nèi)部。3了解：高速緩存和虛擬存儲的基本思想。第7章主機與外部設(shè)備的信息交換本章重點在于：中斷方式與DMA方式。前面已經(jīng)說過，教材在三處采用了“熟練掌握”的提法：CPU基本組成與指令流程，用存儲芯片構(gòu)成某一容量的存儲器，中斷方式與DMA方式。這些知識點涉及到建立整機概念的

20、核心問題：CPU如何執(zhí)行指令，計算機如何存儲信息，如何控制輸入/輸出。為了將主機與I/O設(shè)備連接成一臺計算機系統(tǒng)，需要通過系統(tǒng)總線與各種接口實現(xiàn)連接，還要能夠選擇實現(xiàn)三種基本的I/O控制機制之一。這是由CPU級發(fā)展到系統(tǒng)級整機概念的關(guān)鍵，其中有關(guān)中斷方式和DMA方式的概念最為重要，也相對復(fù)雜些，因此被列為熟練掌握的核心內(nèi)容之一。(1)定義：當(dāng)CPU接到某個隨機的中斷請求信號后，暫停執(zhí)行當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序，為該隨機事態(tài)服務(wù)，服務(wù)完畢后自動返回并繼續(xù)執(zhí)行原程序。這一過程稱為中斷，采用這種方式控制I/O操作或處理隨機事件，稱為中斷方式。(2)特點：通過執(zhí)行程序處理，具有隨機性。(

21、3)應(yīng)用：抽象地說，中斷方式主要應(yīng)用于管理中低速I/O操作、處理復(fù)雜的隨機事件。具體的應(yīng)用實例如：故障處理、中低速I/O控制、通信、實時處理、人機對話等。(4)中斷過程：中斷請求信號的產(chǎn)生與傳送，屏蔽與判優(yōu)，CPU響應(yīng)(保存斷點、轉(zhuǎn)向中斷處理程序入口)，中斷處理(執(zhí)行處理程序)，返回。(細(xì)節(jié)見教材)(5)向量中斷：這是現(xiàn)代計算機廣泛采用的一種獲取中斷處理程序入口的方式。事先將系統(tǒng)各個中斷處理程序的入口地址作為中斷向量，組織成一個中斷向量表，存放在主存的特定區(qū)域中；當(dāng)CPU響應(yīng)中斷請求并發(fā)出批準(zhǔn)信號后，提出該請求的中斷源(如某個中斷接口)向CPU送出自己的向量編碼(如中斷類型碼)，CPU將它轉(zhuǎn)換

22、成向量地址；據(jù)此訪問主存中的中斷向量表，從中讀取相應(yīng)的中斷處理程序入口地址，從而轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理程序。5DMA方式作為三種I/O控制機制之一，DMA方式是一種重要的數(shù)據(jù)傳送方式。(1)定義：DMA方式是直接依靠硬件實現(xiàn)主存與I/O設(shè)備之間數(shù)據(jù)直接傳送的一種方式，在傳送過程中不需CPU程序干預(yù)。(2)特點：直接依靠硬件實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送(不是依靠執(zhí)行程序)，具有隨機性。(3)應(yīng)用：抽象地說，DMA方式適用于高速的簡單數(shù)據(jù)批量傳送。具體的應(yīng)用實例如：讀寫磁盤、光盤、磁帶等外存儲器時的數(shù)據(jù)傳送、網(wǎng)絡(luò)通信、動態(tài)刷新等。(4)典型過程：一次完整的調(diào)用過程包含三個階段：ADMA初始化。CPU執(zhí)行初始化程序：預(yù)置DMA控制器的工作方式，并向它送出傳送方向、主存緩沖區(qū)首址、交換數(shù)據(jù)量等信息；向I/O設(shè)備接口送出讀寫命令、設(shè)備尋址信息，然后啟動設(shè)備工作。BDMA傳送。當(dāng)需要傳送時，接口向DMA控制器提出DMA請求，然后DMA控制器向CPU申請總線控制權(quán)，獲得批準(zhǔn)后由DMA控制器接管總線(送出總線地址和讀寫命令)，接口和主存之間通過數(shù)據(jù)總線直接傳送。C結(jié)束處理。批量傳送結(jié)束后，接口向CPU提出中斷請求，CPU執(zhí)行中斷處理程序進行結(jié)束處理。本章其他需要掌