本書(shū)作為《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》教材的教學(xué)指導(dǎo)用書(shū)，主要對(duì)每個(gè)章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容安排、主要內(nèi)容提要、基本術(shù)語(yǔ)解釋、常見(jiàn)問(wèn)題解答等給出系統(tǒng)性的說(shuō)明和描述，并在此基礎(chǔ)上提供了大量的單項(xiàng)選擇題及其參考答案、分析應(yīng)用題及其分析解答，其中涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述、數(shù)據(jù)的機(jī)器級(jí)表示與處理、程序的轉(zhuǎn)換及機(jī)器級(jí)表示、程序的鏈接、程序的執(zhí)行流程、存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)、異常和中斷機(jī)制以及輸入/輸出子系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心內(nèi)容。
后PC時(shí)代的到來(lái)，使得原先基于PC而建立起來(lái)的專業(yè)教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能反映現(xiàn)代社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，原先計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)“程序”設(shè)計(jì)也變?yōu)楦鼜?qiáng)調(diào)“系統(tǒng)”設(shè)計(jì)。這需要我們重新規(guī)劃教學(xué)課程體系，調(diào)整教學(xué)理念和教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)能力培養(yǎng)，使學(xué)生能夠深刻理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體概念，更好地掌握軟/硬件協(xié)同設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)，從而更多地培養(yǎng)出滿足業(yè)界需求的各類計(jì)算機(jī)專業(yè)人才。不管培養(yǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)哪個(gè)層面的人才，計(jì)算機(jī)專業(yè)教育都要重視學(xué)生“系統(tǒng)觀”的培養(yǎng)。
2014年7月，機(jī)械工業(yè)出版社出版了由作者編寫的主教材《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》，重點(diǎn)介紹應(yīng)用程序員如何利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)來(lái)編寫更有效的程序。教材以高級(jí)語(yǔ)言程序的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行過(guò)程為主線，將該過(guò)程中每個(gè)環(huán)節(jié)涉及硬件和軟件的基本概念關(guān)聯(lián)起來(lái)，試圖使讀者建立一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)框架，了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)全貌和相關(guān)知識(shí)體系，初步理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的每一個(gè)抽象層及其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，建立高級(jí)語(yǔ)言程序、ISA、OS、編譯器、鏈接器等之間的相互關(guān)聯(lián)；對(duì)指令在硬件上的執(zhí)行過(guò)程和指令的底層硬件執(zhí)行機(jī)制有一定的認(rèn)識(shí)和理解，從而增強(qiáng)讀者在程序的調(diào)試、性能優(yōu)化、移植和健壯性保證等方面的能力，并為后續(xù)的“計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)”“操作系統(tǒng)”“編譯技術(shù)”“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”等課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
為了讓學(xué)生更好地理解基本概念和基本原理，能夠全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確、牢固地掌握相關(guān)知識(shí)，作者在編寫主教材時(shí)采用了“基本原理和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)相結(jié)合，歷史發(fā)展過(guò)程和現(xiàn)實(shí)實(shí)際情況相結(jié)合”的方針，因而使得主教材的內(nèi)容涵蓋面廣、細(xì)節(jié)內(nèi)容較多、篇幅較大，給使用該教材的老師和學(xué)生帶來(lái)了一些困難。為了更好地協(xié)助主講老師用好主教材，也為了學(xué)生能更好地理解習(xí)題內(nèi)涵，作者編寫了本書(shū)，對(duì)主教材中每一章的內(nèi)容進(jìn)行了概括總結(jié)，給出了以下6個(gè)方面的教學(xué)輔助內(nèi)容。
�。�1）教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容安排：給出相應(yīng)章節(jié)的教學(xué)總體目標(biāo)和基本教學(xué)要求，并較為詳細(xì)地說(shuō)明課堂教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生課后閱讀內(nèi)容的安排，以及每章的主要教學(xué)思路或教學(xué)方法。
（2）主要內(nèi)容提要：對(duì)主教材中相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行濃縮，形成主干知識(shí)框架結(jié)構(gòu)，便于學(xué)生將全書(shū)內(nèi)容串接起來(lái)，形成本課程的知識(shí)框架體系。
�。�3）基本術(shù)語(yǔ)解釋：給出相關(guān)章節(jié)所涉及的基本術(shù)語(yǔ)的解釋說(shuō)明，并給出名詞術(shù)語(yǔ)的中英文對(duì)照。
（4）常見(jiàn)問(wèn)題解答：提供了大量的常見(jiàn)問(wèn)題，并給出對(duì)每個(gè)問(wèn)題的解釋說(shuō)明。這些常見(jiàn)問(wèn)題是作者在長(zhǎng)期的教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的、普遍存在于學(xué)生中的共性問(wèn)題。
�。�5）單項(xiàng)選擇題：提供了相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容的單項(xiàng)選擇題及其參考答案，并對(duì)部分習(xí)題的答案進(jìn)行分析解答。
�。�6）分析應(yīng)用題：提供了相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容的分析應(yīng)用題及其分析解答。
單項(xiàng)選擇題和分析應(yīng)用題這兩個(gè)方面的教學(xué)輔助內(nèi)容，主要是為了鞏固學(xué)生所學(xué)的基本原理而設(shè)置的。通過(guò)對(duì)一些具體問(wèn)題的分析，能夠提高學(xué)生對(duì)基本原理的認(rèn)識(shí)。
本書(shū)作為主教材的教學(xué)輔助資料，可以與主教材配套使用。同時(shí)，本書(shū)相對(duì)獨(dú)立、自成體系，因此也可單獨(dú)使用。本書(shū)既可作為“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程的教師參考書(shū)，也可作為學(xué)生學(xué)習(xí)“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程時(shí)的學(xué)習(xí)參考書(shū)。
本書(shū)由南京大學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫，由袁春風(fēng)教授主編。本書(shū)的編寫得到了國(guó)防科技大學(xué)王志英教授、北京航空航天大學(xué)馬殿富教授、西北工業(yè)大學(xué)周興社教授、武漢大學(xué)何炎祥教授、北京大學(xué)陳向群教授等各位專家的悉心指導(dǎo)和熱情鼓勵(lì)。余子濠同學(xué)對(duì)書(shū)中部分程序進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)全書(shū)文字內(nèi)容進(jìn)行了校對(duì)，提出了許多有益的修改意見(jiàn)。
特別感謝機(jī)械工業(yè)出版社華章公司為本書(shū)的編寫工作提供了極大的支持，包括提供大量國(guó)外優(yōu)秀的相關(guān)圖書(shū)資料，并多次召集國(guó)內(nèi)權(quán)威專家進(jìn)行指導(dǎo)等。
由于計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)在不斷發(fā)展，新的思想、概念、技術(shù)和方法不斷涌現(xiàn)，加之作者水平有限，在編寫中難免存在不當(dāng)或遺漏之處，懇請(qǐng)同行專家和廣大讀者對(duì)本書(shū)的不足之處給予指正，以便在后續(xù)的版本中予以改進(jìn)。讀者在主教材或本教輔教材使用過(guò)程中有任何問(wèn)題或疑惑，都可與作者直接聯(lián)系。
作者于南京 2016年10月
前言
第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述 1
1.1 教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容安排 1
1.2 主要內(nèi)容提要 2
1.3 基本術(shù)語(yǔ)解釋 3
1.4 常見(jiàn)問(wèn)題解答 8
1.5 單項(xiàng)選擇題 10
1.6 分析應(yīng)用題 13
第2章 數(shù)據(jù)的機(jī)器級(jí)表示與處理 19
2.1 教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容安排 19
2.2 主要內(nèi)容提要 20
2.3 基本術(shù)語(yǔ)解釋 22
2.4 常見(jiàn)問(wèn)題解答 27
2.5 單項(xiàng)選擇題 33
2.6 分析應(yīng)用題 42
第3章 程序的轉(zhuǎn)換及機(jī)器級(jí)表示 77
3.1 教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容安排 77
3.2 主要內(nèi)容提要 79
3.3 基本術(shù)語(yǔ)解釋 81
3.4 常見(jiàn)問(wèn)題解答 88
3.5 單項(xiàng)選擇題 93
3.6 分析應(yīng)用題 108
第4章 程序的鏈接 135
4.1 教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容安排 135
4.2 主要內(nèi)容提要 136
4.3 基本術(shù)語(yǔ)解釋 137
4.4 常見(jiàn)問(wèn)題解答 140
4.5 單項(xiàng)選擇題 142
4.6 分析應(yīng)用題 149
第5章 程序的執(zhí)行 159
5.1 教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容安排 159
5.2 主要內(nèi)容提要 160
5.3 基本術(shù)語(yǔ)解釋 163
5.4 常見(jiàn)問(wèn)題解答 168
5.5 單項(xiàng)選擇題 174
5.6 分析應(yīng)用題 178
第6章 層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng) 186
6.1 教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容安排 186
6.2 主要內(nèi)容提要 187
6.3 基本術(shù)語(yǔ)解釋 191
6.4 常見(jiàn)問(wèn)題解答 200
6.5 單項(xiàng)選擇題 206
6.6 分析應(yīng)用題 214
第7章 異常控制流 236
7.1 教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容安排 236
7.2 主要內(nèi)容提要 237
7.3 基本術(shù)語(yǔ)解釋 241
7.4 常見(jiàn)問(wèn)題解答 243
7.5 單項(xiàng)選擇題 248
7.6 分析應(yīng)用題 252
第8章 I/O操作的實(shí)現(xiàn) 257
8.1 教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容安排 257
8.2 主要內(nèi)容提要 259
8.3 基本術(shù)語(yǔ)解釋 262
8.4 常見(jiàn)問(wèn)題解答 269
8.5 單項(xiàng)選擇題 276
8.6 分析應(yīng)用題 285
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