第1章概述1
1.1計算機的概念1
1.2計算機的發展歷程2
1.3計算機的組成與結構4
1.3.1計算機硬件繫統4
1.3.2計算機軟件繫統6
1.4實驗設計7
1.4.1PC繫統的組成7
1.4.2AEDK虛擬機的組成9
1.5本章小結11
習題111
第2章數據的表示13
2.1計算機常用的基本邏輯部件13
2.1.1基本邏輯電路13
2.1.28086繫統的寄存器組17
2.2數值數據的編碼表示19
2.2.1數制及數制轉換19
2.2.2機器數編碼表示24
2.2.3機器數表示形式的轉換31
2.2.4十進制數的二進制編碼表示33
2.3非數值數據的編碼表示34
2.3.1邏輯數據34
2.3.2西文字符34
2.3.3漢字字符35
2.3.4多媒體信息35
2.4數據校驗碼362.4.1奇偶校驗碼37
2.4.2漢明校驗碼38
2.4.3循環冗餘校驗碼40
2.5實驗設計43
2.5.1PC的寄存器組43
2.5.2AEDK虛擬機的寄存器組45
2.6本章小結51
習題252
第3章運算器與運算方法55
3.1運算器55
3.1.1半加器和全加器55
3.1.2加法器57
3.1.3算術60
3.1.48086的算術63
3.2定點加減法運算64
3.2.1補碼定點加減法64
3.2.2補碼加減法運算器65
3.3定點乘法運算66
3.3.1原碼乘法67
3.3.2補碼乘法69
3.3.3陣列乘法器71
3.4定點除法運算72
3.4.1原碼除法運算    73
3.4.2補碼除法運算76
3.4.3陣列除法器77
3.5浮點運算77
3.5.1浮點加減法運算783.5.2浮點乘除法運算79
3.6十進制數的加減法運算80
3.7實驗設計83
3.7.1PC的運算器83
3.7.2AEDK虛擬機的運算器84
3.8本章小結88
習題388
第4章存儲繫統89
4.1存儲繫統概述89
4.1.1存儲器的主要性能指標89
4.1.2存儲器分類90
4.1.3存儲繫統的層次結構91
4.2半導體讀寫存儲器91
4.2.1半導體基本92
4.2.2半導體RAM芯片93
4.2.3用存儲芯片構成主存儲器96
4.2.48086繫統的存儲器組織101
4.3半導體隻讀存儲器103
4.3.1掩膜隻讀存儲器103
4.3.2可編程隻讀存儲器104
4.3.3可擦除和編程的隻讀存儲器104
4.3.4電擦除電改寫隻讀存儲器105
4.4高速緩衝存儲器105
4.4.1工作原理105
4.4.2映像方式106
4.4.3替換算法111
4.5虛擬存儲器1134.5.1虛擬存儲器的概念113
4.5.2虛擬存儲器的基本管理方法113
4.6輔助存儲器116
4.6.1磁表面存儲器116
4.6.2光盤存儲器117
4.7實驗設計118
4.7.1PC的存儲器118
4.7.2AEDK虛擬機的存儲器121
4.8本章小結123
習題4124
第5章指令繫統127
5.1指令繫統概述127
5.1.1指令的格式127
5.1.2尋址方式128
5.1.3指令類型131
5.28086指令繫統131
5.2.1處理器控制類指令132
5.2.2數據傳送類指令133
5.2.3算術運算類指令138
5.2.4位操作類指令145
5.2.5串操作類指令150
5.2.6控制轉移類指令152
5.2.7中斷指令和繫統功能調用157
5.3指令編碼159
5.4指令格式設計162
5.5指令的執行164
5.5.1指令部件1645.5.2指令的執行方式164
5.68086彙編語言程序設計165
5.6.1結構類偽指令166
5.6.2數據定義偽指令167
5.6.3運算符和操作符170
5.6.4彙編語言程序設計示例172
5.7實驗設計180
5.7.1PC的指令繫統180
5.7.2AEDK虛擬機的指令繫統187
5.8本章小結192
習題5193
第6章中央處理器197
6.1中央處理器的結構與功能197
6.1.1中央處理器的功能198
6.1.2中央處理器的基本結構198
6.1.3中央處理器的控制流程200
6.1.4中央處理器的時序控制方式201
6.2指令執行控制序列201
6.3控制器的設計205
6.3.1組合邏輯控制器205
6.3.2PLA控制207
6.3.3微程序控制器208
6.48086微處理器224
6.4.18086的內部結構224
6.4.28086的外部引腳224
6.5實驗設計229
6.5.1PC的微處理器2296.5.2AEDK虛擬機的控制器     230
6.6本章小結233
習題6233
第7章輸入輸出繫統235
7.1總線與接口標準235
7.1.1總線的性能參數和分類235
7.1.2常見的總線標準236
7.1.38086繫統總線構成238
7.2輸入輸出接口240
7.2.1接口的組成結構241
7.2.2I/O端口地址譯碼242
7.2.3輸入輸出控制方式247
7.2.4並行接口249
7.2.5定時/計數技術262
7.2.6中斷技術272
7.3輸入輸出設備291
7.3.1常用輸入設備291
7.3.2常用輸出設備292
7.4實驗設計295
7.4.1PC的接口及輸入輸出設備295
7.4.2EL實驗機的接口及輸入輸出設備296
7.5本章小結308
習題7309
參考文獻311

編審委員會
顧問: 李澎林潘海涵
主任: 張聚
副主任: 宋國琴蔡鐵峰趙端陽朱新芬
編委: (按姓氏筆畫為序)
王潔王荃馮志林成杏梅
劉均劉文程劉勤賢呂聖軍
杜豐杜樹旺吳艷何文秀
應亞萍張建奇陳偉傑鄭利君
宗曉曉趙建鋒郝平金海溶
姚晶晶徐歐官郭偉青曹平
曹祁傅永峰鮑衛兵潘建電子信息技術和計算機軟件等技術的快速發展，深刻地影響著人們的生產、生活、學習和思想觀念。當前，以工業4.0、兩化深度融合、智能制造和互聯網 為代表的新一代產業和技術革命，把信息時代的發展推進到一個對於國家經濟和社會發展影響更為深遠的新階段。
在新的產業和技術革命的背景下，社會對於高校人纔的培養模式、教學改革以及高校的轉型發展都提出了新的要求。2015年，浙江省啟動應用型高校示範學校建設。通過面向應用型高校的轉型建設增強學生的就業創業和實踐能力，提高學校服務區域經濟社會發展和創新驅動發展的能力。通過堅持“面向需求、產教融合、開放辦學、共同發展”的高校發展理念，圍繞一流的應用型大學建設和一流的應用型人纔培養目標，我們做了一繫列的探索和實踐，取得了明顯實效。
作為應用型高校轉型建設的重要舉措之一和應用型人纔培養的主要載體，本套規劃教材著眼於應用型、工程型人纔的培養和實踐能力的提高，是在應用型高校建設中一繫列人纔培養工作的探索和實踐的總結和提煉。在學校和學院領導的直接指導和關懷下，編委會依據社會對於電子信息和計算機學科人纔素質和能力的需求，充分汲取國內外相關教材的優勢和特點，組織具有豐富教學與實踐經驗的雙師型高校教師成立編委會，編寫了這套教材。
本套繫列教材具有以下幾個特點: 
(1) 教材具有創新性。本繫列教材內容體現了基本技術和近年來新技術的結合，注重技術方法、仿真例子和實際應用案例的結合。
(2) 教材注重應用性。避免復雜的理論推導，通俗易懂，便於學習、參考和應用。注重理論和實踐的結合，加強應用型知識的講解。(3) 教材具有示範性。教材中體現的應用型教學理念、知識體繫和實施方案，在電子信息類和計算機類人纔的培養以及應用型高校相關專業人纔的培養中具有廣泛的輻射性和示範性。
(4) 教材具有多樣性。本繫列教材既包括基本理論和技術方法的課程，也包括相應的實驗和技能課程，以及大型綜合實踐性學科競賽方面的課程。注重課程之間的交叉和銜接，從不同角度培養學生的應用和實踐能力。
(5) 本套教材的編著者具有豐富的教學和實踐經驗。他們大多是從事一線教學和指導的、具有豐富經驗的雙師型高校教師。他們多年的教學心得為本教材的高質量出版提供了有力保障。
本套繫列教材的出版得到了浙江省教育廳相關部門、浙江工業大學教務處和之江學院領導以及清華大學出版社的大力支持和廣大骨干教師的積極參與，得到了學校教學改革和重點教材建設項目的資助，在此一並表示衷心的感謝。
希望本套教材的出版能夠在轉變教學思想，推動教學改革，更新知識體繫，增強學生實踐能力，培養應用型人纔等方面發揮重要作用，並且為應用型高校的轉型建設提供課程支撐。由於電子信息技術和計算機技術的發展日新月異，以及各方面條件的限制，本套教材難免存在不足之處，敬請專家和廣大師生批評指正。

高等學校計算機類創新與應用型規劃教材編審委員會
2016年10月隨著計算機技術的發展，計算機在各個領域的作用日益提高，應用前景廣闊。了解計算機繫統的構成和工作原理，掌握微機繫統應用的設計方法，是計算機應用和開發人員必須具備的一項基本技能。
本書的編寫以好教、好學、好用為宗旨，將計算機硬件基礎涉及的計算機組成原理、彙編語言程序設計、微機接口技術等課程的內容有機地組織起來，內容繫統、全面，對基礎原理講解深入淺出，實例豐富，分析和注釋詳細，應用示例具有很強的典型性和實用性，注重實踐能力的培養。
全書共分7章。第1章介紹計算機的概念、發展歷程、計算機繫統的組成與結構。第2章介紹計算機中的基本邏輯電路和數據的表示方法。第3章介紹運算器的實現原理及運算方法。第4章介紹存儲繫統的層次結構、存儲器的實現原理、擴展技術以及高速緩衝存儲器、虛擬存儲器等存儲技術原理。第5章介紹指令繫統的格式、編碼、設計原理，並以8086指令繫統為具體示例，介紹彙編語言程序設計的方法、實例以及開發、調試的過程。第6章介紹中央處理器的結構和功能、控制器的實現原理和方法，並以8086為示例講解微處理器的內部結構、外部引腳以及繫統總線的實現方法。第7章介紹輸入輸出繫統中總線的標準、接口的結構和控制技術、典型可編程接口芯片的原理和應用、常見輸入輸出設備的原理。
計算機繫統原理課程包括的內容非常豐富，理論性較強。由於側重計算機硬件繫統的工作原理，傳統的教學中，采用特定的實驗設備作為教學輔助。特定的實驗設備存在不能間斷運行、維護成本高、實驗電路的運作過程不能直觀顯現等問題。本教材提供了兩種實驗環境的實驗項目設計，實驗環境易於獲得，操作方便，實驗效果直觀，作為特定實驗設備的補充，可以極大地改善實驗效果，促進課程的學習。
本書對原理部分的內容以精講為原則，對應用部分的內容以多練為原則，在保證繫統知識的連續性和完整性的同時，突出重點，注重實踐，是一本實用性較強的專業基礎課教材。本書可作為高等院校計算機科學與技術專業以及計算機應用相關專業的教材，也可作為企業、科研單位技術人員知識培訓與繼續教育的參考用書。
本書提供配套的課件、案例源代碼、Flash演示動畫、虛擬實驗機軟件等資源，讀者可到清華大學出版社網站（http://www.tup.com.cn）的本書頁面下載使用。
本書是作者多年實踐和教學經驗的結晶。在編寫本書的過程中，作者也參考和引用了大量文獻和網絡資料，在此對有關文獻和網絡資料的作者表示感謝。
由於作者水平有限，書中難免有不妥和疏漏之處，懇請各位專家、同人和讀者不吝賜教。作者郵箱： liujun@zjc.zjut.edu.cn。

作者
2019年7月

第5章指令繫統本章學習目標
 了解指令繫統的格式。
 了解指令繫統的編碼。
 掌握8086指令繫統的格式及功能。
 掌握8086彙編語言程序設計的方法及應用。本章首先介紹計算機指令繫統的格式、尋址方式、編碼等基本概念，然後重點介紹8086指令繫統的格式及功能，後介紹8086彙編語言程序設計的方法及應用。
5.1指令繫統概述
指令繫統是指計算機所具有的各種指令的集合，它是軟件編程的出發點和硬件設計的依據，反映了計算機硬件具有的基本功能。
5.1.1指令的格式
機器指令是計算機硬件能夠識別並直接執行的操作命令。指令由操作碼和地址碼兩部分組成。操作碼用來說明指令操作的性質及功能。地址碼用來描述該指令的操作對像，由它給出操作數或操作數的地址以及操作結果的存放地址。
根據指令中所含地址碼的個數，指令分為零地址指令、單地址指令、雙地址指令、三地址指令和多地址指令。
一般來說，地址碼較少的指令占用空間小，執行速度快，所以在結構簡單的計算機指令繫統中，零地址、單地址和雙地址指令較多采用。而在功能較強的計算機中多采用雙地址、三地址及多地址指令。5.1.2尋址方式
指令中的地址碼部分指明了指令的操作數或操作數的地址以及操作結果的地址。這種指定操作數或者操作數的地址以及操作結果地址的方式稱為尋址方式。
在指令中，需要設定源地址碼和目的地址碼。源地址碼是操作數的地址，目的地址碼是運算結果的地址。
計算機指令繫統中常用的尋址方式有立即尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址、相對尋址、基址和變址尋址、隱含尋址等方式。為了方便講解，本節以8086指令繫統為例。
在8086指令繫統中，指令中地址碼的個數有零地址、單地址和雙地址3種。在雙地址指令中，目的地址碼在前，源地址碼在後。首先介紹常用的MOV指令。MOV指令的格式為MOV目的地址碼,源地址碼MOV指令的功能是將源地址碼指定的操作數傳送到目的地址碼。MOV指令能實現將立即數送寄存器或存儲器，實現寄存器和寄存器間、寄存器和存儲器間數據的傳送。目的地址碼和源地址碼可以使用不同的尋址方式。MOV指令操作數的類型由寄存器長度確定，或者由類型操作符指定。
1. 立即尋址方式
在指令中直接給出操作數本身。操作數作為指令的一部分，在讀取指令的時候就把數據讀取了出來，這個操作數又稱為立即數。這種方式不需要再根據地址尋找操作數，所以指令的執行速度較快。
在8086指令繫統中，立即數是常量，可以是各種進制的數據、字符、字符串，還可以是數值表達式或符號常量。
【例51】在8086指令繫統中，寫出指令MOV AH,20H的執行結果。
解：這條指令中的源地址碼是一個立即數，使用的是立即尋址方式。指令功能是把8位立即數20H傳送到AH寄存器中。指令執行結果為AH=20H。