小型计算机系统 组织、程序设计及应用 PDP-11PDF电子书下载

目录 1

1．绪论 1

1.1．计算机的要求 1

1.2．计算机应用 2

1.3．计算机的能力和局限性 4

1.4．计算机的结构、组成和实现 4

2．计算机构造：硬件和软件 7

2.1．计算机硬件：基本部件 7

2.1.3．存储器 8

2.1.2．控制器 8

2.1.1．运算器 8

2.1.4．输入／输出设备 9

2.1.5．存储器的构成 9

2.2．计算机软件：从指令到程序 11

2.2.1．程序设计阶段 11

2.2.2．程序的定义和文件编制 12

2.2.3．程序的编写 16

2.2.4．存储程序的概念 17

2.2.5．指令的类型 17

2.3.1．三加一地址和三地址机 18

2.3．操作数地址的结构 18

2.3.2．二地址机 20

2.3.3．一地址机 21

2.3.4．寄存器通用机 22

2.3.5．零地址机 23

2.4．地址的规定和操作 25

2.4.1．基本的地址规定 26

2.4.2．地址的修改 28

2.4.3．通用寄存器 30

2.4.4．立即方式 32

2.4.6．间接寻址 33

2.4.5．自动变址 33

2.5．计算机处理一条指令的步骤 35

2.5.1．指令、操作数及执行阶段 36

2.6．符号汇编程序：一种程序设计工具 39

2.6.1．汇编过程 39

2.6.2．位置计数器 40

2.6.3．符号地址 40

2.6.4．符号程序设计语法 41

2.6.5．控制语句 43

练习 43

附录 46

3．PDP-11系列机 47

3.1．PDP-11的结构 48

3.1.1．单总线概念 48

3.1.2．运算器 49

3.1.3．快速运算处理 49

3.1.4．控制器 50

3.1.5． 随机存取存储器和输入／输出页 52

3.2．数据表示 53

3.2.1．数制 54

3.2.2．计算机中数的表示方法 55

3.2.3．负数 56

3.2.4．定点（整数）数 56

3.2.5．浮点数 57

3.2.6．字母数字字符 60

3.3．PDP-11指令格式和地址形式 60

3.3.1．操作组指令 61

3.3.2．单操作数指令 62

3.3.3．双操作数指令 68

3.3.4．条件转移 70

3.3.5．PC用作通用寄存器 71

3.4．MACRO-11汇编程序 78

3.4.1．抽样程序 80

3.5．PDP-11计算机和存储器结构 83

3.5.1．系列的概念 83

3.5.2．技术实现 84

3.5.3．兼容性 85

3.5.4．指令加工阶段 86

3.5.5．程序执行速度： UNIBUS、FASTBUS和高 87

速缓存 87

3.5.6．存储器管理及保护 90

练习 92

附录 95

4．程序设计技术和程序结构 96

4.1．跳转指令 96

4.1.1．跳转表问题 96

4.2．子程序 97

4.2.1．堆 栈 98

4.2.2．子程序的调用和返回 99

4.2.3．变量的传送 102

4.2.4．在子程序中寄存器的用法 105

4.3.1．与位置无关的地址方式 106

4.3．与位置无关的程序设计 106

4.3.2．绝对方式 108

4.3.3．编写自动的PIC 109

4.3.4．编写非自动的PIC 110

4.4．高级子程序的概念 112

4.4.1．重入性 112

4.4.2．递归 114

4.4.3．协同程序 116

4.5．宏指令和宏汇编程序 117

4.5.1．定位和生成符号 119

4.5.2．宏指令的嵌套 120

4.5.3．宏定义内部的宏调用 121

4.5.4．递归调用和条件汇编 122

4.5.5．重复块、链结和数值变量 125

4.5.6．宏汇编程序的能力 126

练习 131

附录 135

5．数据操作和数据结构 136

5.1．字节处理和字符代码 136

5.2．定点运算 137

5.2.1．进位和溢出 137

5.2.2．多精度加／减法 139

5.2.3．移位 142

5.2.4．乘法 144

5.2.5．除法 151

5.2.6．扩展的转移指令集 154

5.3．逻辑操作 156

5.4．浮点运算 157

5.4.1．乘／除法 158

5.4.2．加／减法 158

5.4.3．浮点指令集（FIS） 159

5.4.4．浮点处理器（FPP）的结构和指令集 162

5.5．内部和外部的数据形式 166

5.6．数据结构介绍 167

5.6.1．数组 168

5.6.2．堆栈、堆架和队列 174

5.6.3．列表 181

5.6.4．汇编过程 187

5.6.5．实践中的数据结构 193

练习 195

附录 196

6.1．布尔代数、逻辑函数和计算机部件 197

6．PDP-11微机器结构和微程序 197

6.1.1．简单逻辑电路 198

6.1.2．计算机部件 202

6.2．微程序机概述 206

6.2.1．结构与组成 206

6.2.2．PDP-11/60微机器的结构 207

6.3．PDP-11/60的数据通路 207

6.3.1．算术及逻辑运算部件 210

6.3.2．A、B便笺 211

6.3.4．ALU的输入／输出部件 213

6.3.3．C便笺 213

6.4．微循环 214

6.4.1．多操作微指令 214

6.5．移位树和移位寄存器的构造和应用 216

6.5.1．移位树 216

6.5.2．移位寄存器 218

6.5.3．移位小结：移位树和移位寄存器 219

6.6．数据通路的输入／输出 219

6.8．微指令顺序和转移的微测试（BUTS） 220

6.8.1．微转移 220

6.8.2．正规的BUT 221

6.8.3．活动的BUT：计数器 222

6.9．微指令的并行性：MUL指令 222

6.9.1．通过D寄存器、SR寄存器和移位树实现乘法 222

6.9.2．通过D寄存器和移位树进行乘法 224

6.10．在PDP-11/60机上实现PDP-11指令集 225

6.10.1．I阶段 225

6.10.3．E阶段 226

6.11．结束语 226

6.7．剩余控制概念 226

6.10.2．O阶段 226

练习 227

附录 228

7．输入／输出程序设计 229

7.1．基本I/O程序设计与操作 230

7.1.1．设备寄存器 231

7.2．主要外部设备的工作原理 231

7.2.1．键盘／读出机终端 232

7.2.2．打印／穿孔终端 234

7.2.3．简单的程序设计一例 235

7.2.4．一个八进制的转储程序 236

7.2.5．高速读出／穿孔机 241

7.3．初始装入问题 243

7.3.1．软件自引 243

7.4．磁带和磁盘存储设备 247

7.4.1．DEC带的操作 247

7.4.2．DEC带程序设计举例 251

7.4.3．磁盘操作 253

7.4.4．一个DEC盘的程序设计 255

7.5．中断 258

7.5.3．中断的堆集 259

7.5.2．中断期间的机器状态 259

7.5.1．中断连接 259

7.5.4．中断优先权 260

7.5.5．自动优先中断 261

7.5.6．读出机的中断服务程序 262

7.5.7．优先级与中断屏蔽 264

7.5.8．中断向量和设备的绝对或相对编址方式的比较 272

7.6．记录和缓冲 273

7.6.1．计算同I/O处理的重叠 274

7.7．I/O程序设计系统 274

7.7.1．RT-11IOPS的例子 275

7.7.2．IOPS的连接问题 277

7.7.3．其他中断与陷阱 278

7.7.4．陷阱指令的系统处理 279

7.7.5．使用RT-11系统宏指令的协同程序举例 279

7.8．存储管理与PSW 281

7.8.1．PSW扩展 281

7.8.2．存储管理和处理器方式 282

练习 285

附录 286

8．系统开发软件 287

8.1．编辑程序 287

8.1.1．RT-11编辑程序的使用 290

8.1.2．窗式编辑程序 291

8.2．装入程序 293

8.2.1．程序的浮动 295

8.2.2．连接和装入 296

8.3．排错技术 300

8.3.1．一个排错会话的例子 302

8.4．应用软件和操作环境 303

练习 304

附录 304

9.1．程序分析程序 305

9．算法实现的高级程序设计技术 305

9.1.1．活动与指令分析 306

9.1.2．一个初步的指令跟踪程序 306

9.2．在科学程序设计中时间／空间的权衡 308

9.2.1．与数据有关和与数据无关算法 309

9.3．算术数据处理的算法结构 312

9.3.1．自相关 312

9.3.2．离散富里埃变换（DFT） 315

9.3.3．快速富里埃变换（FFT）：推导和实现 316

9.4.1．软件生成 321

9.4．时效数字信号处理软件的自动生成 321

9.5．实现计算核的程序结构 322

9.5.1．直接插入程序 322

9.5.2．子程序 323

9.5.3．线索代码 325

9.5.4．连结代码 326

9.5.5．自相关结果：时间、空间和硬件 329

9.6．快速富里埃变换：一个时效的EIS的实现 330

9.6.1．蝶形计算模块 332

9.6.2．FFT结果：时间、空间和硬件 340

9.7．高级语言输出代码的另一种形式 341

9.7.1．线索代码 342

9.7.2．直接插入程序（EIS/FIS） 345

9.7.3．直接插入的优化代码（EIS/FPP） 348

9.7.4．直接插入的优化代码（VAX-11 FIV PLUS） 351

9.7.5．高级语言与汇编语言的对比 353

附录 355

10．实时交互式计算 356

10.1．模／数转换器：结构和程序设计 356

10.1.1．D/A转换器 357

10.1.2．A/D转换器 359

10.1.3．取样要求：位数／样值和取样率 360

10.1.4．A/D、D/A和实时时钟的程序设计 360

10.2．交互式图示处理机 366

10.2.1．刷新管显示处理机（DPU） 366

10.2.2．VT-11图示处理机指令和数据字格式 367

10.2.3．动态显示文件的处理 374

10.2.4．CPU/DPU协作的图示子程序 375

10.2.5．光笔的交互作用 377

10.3．通过CPU、DPU和A/D的交互作用的联机数字式信号处理 379

10.3.1．通过快速富里埃变换的频谱分析 381

10.3.2．PDP-11/VT-11数字式示波器：软件结构的模块法 382

10.4．快速数字式语音频谱图的生成和显示 396

10.4.1．VT-11上的灰度图象的显示 397

10.4.2．一种用于PDP-11/VT-11的快速的、基于软件的语音频谱图程序包 399

10.5．语音分析／合成 399

10.5.1．语音分析 400

10.5.2．通过字母-声音规则将英语文本自动翻译成音素 401

10.5.3．实时软件语音合成 409

10.6．计算机音乐合成 413

10.6.1．用于四部和声的波表格的处理 415

10.6.2．用于歌曲“Take Me Out to theBallgame”的弦琴软件 416

10.7．通过微程序设计提高应用软件的速度 422

10.7.1．回顾：计算机中处理指令的各个阶段 423

10.7.2．微程序员的资源和目标 423

10.7.3．I周期和O周期处理 424

10.7.4．为了减少E周期对基本操作的重新编码 426

10.7.5．另一种可供选择的算法 427

10.7.6．摘要 429

附录 431

11.1．最基本的计算机系统 432

11．操作系统 432

11.2．磁盘操作系统部件 433

11.2.1．文件——组织和存取 434

11.2.2．目录 437

11.2.3．多级目录 438

11.2.4．控制问题 439

11.2.5．文件管理实用程序 440

11.2.6．设备独立性 443

11.2.7．监督程序 443

11.3．操作系统的用途 449

11.4．批量和分时系统 450

11.5．实时控制系统 452

11.5.1．实时控制程序设计 452

11.6．数据库系统 453

11.6.1．有效的数据管理 453

11.6.2．数据的存储、操作和访问 454

11.7．计算机通信系统 455

11.7.1．通信软件 456

附录 456

12．一个多道程序应用环境 458

12.1．MMS概况 458

12.2.1．CPU队列 459

12.2．队列、表和PSECT的结构 459

12.2.2．CPU队列表 460

12.2.3．PSECT表 462

12.2.4．PSECT向量 463

12.3．MMS管理程序 465

12.3.1　调度程序 465

12.3.2　寄存器保存程序 466

12.3.3　插入程序 466

12.3.4　派遣程序 467

12.4．编写在MMS之下运行的程序 468

12.3.5　退出链接程序 468

12.5．扩充系统 469

12.6．MMS的编制 470

练习 478

附录A　数制入门 480

A.1．二进制数制 481

A.2．分组位数制 485

A.3．二进制数和八进制数的算术运算 489

A.4．负数和减法 490

练习 494

B.1．“与”运算 498

附录B　逻辑运算入门 498

B.3．“异或”运算 499

B.2．“或”运算 499

B.4．布尔代数 500

练习 503

附录C ASCII和Radi x-50字符集 504

C.1．ASCII字符集 504

C.2．Radix-50字符集 507

D.1　标志法 510

D.2　PDP-11指令表 510

附录D　PDP-11指令表 510

附录E　操作员控制台 516

E.1．控制台组成 516

E.2．控制台开关的操作 519

附录F　EIS Autogen FFT Thread生成程序 522

附录G　交互式图示“Towers of Hanoi”程序 529

附录H Radi x-4 FPP Autogen FFT程序 538

H.1．引言 538

H.2．程序生成 538

H.3．检查程序 548

H.4．Radix-4 FFT Butterfly FPP模块 549