计算机系统基础习题解答与教学指导

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本书作为《计算机系统基础》教材的教学指导用书，主要对每个章节的教学目标和内容安排、主要内容提要、基本术语解释、常见问题解答等给出系统性的说明和描述，并在此基础上提供大量的单项选择题及其参考答案、分析应用题及其分析解答，其中涉及计算机系统概述、数据的机器级表示与处理、程序的转换及机器级表示、程序的链接、程序的执行流程、存储器层次结构、异常和中断机制以及输入/输出子系统等计算机系统的核心内容。
本书提供了系统性的教学指导和丰富的习题及其解答，可以作为高等院校计算机专业本科或高职高专学生计算机系统基础课程的教学辅助教材，也可以作为有关专业研究生或计算机技术人员的参考书。

前言
第1章　计算机系统概述 1
1.1　教学目标和内容安排 1
1.2　主要内容提要 2
1.3　基本术语解释 3
1.4　常见问题解答 8
1.5　单项选择题 10
1.6　分析应用题 13
第2章　数据的机器级表示与处理 19
2.1　教学目标和内容安排 19
2.2　主要内容提要 20
2.3　基本术语解释 22
2.4　常见问题解答 27
2.5　单项选择题 33
2.6　分析应用题 42
第3章　程序的转换及机器级表示 77
3.1　教学目标和内容安排 77
3.2　主要内容提要 79
3.3　基本术语解释 81
3.4　常见问题解答 88

　　后PC时代的到来，使得原先基于PC而建立起来的专业教学内容已经远远不能反映现代社会对计算机专业人才的培养要求，原先计算机专业人才培养强调“程序”设计也变为更强调“系统”设计。这需要我们重新规划教学课程体系，调整教学理念和教学内容，加强学生系统能力培养，使学生能够深刻理解计算机系统整体概念，更好地掌握软/硬件协同设计和程序设计技术，从而更多地培养出满足业界需求的各类计算机专业人才。不管培养计算机系统哪个层面的人才，计算机专业教育都要重视学生“系统观”的培养。
　　2014年7月，机械工业出版社出版了由作者编写的主教材《计算机系统基础》，重点介绍应用程序员如何利用计算机系统相关知识来编写更有效的程序。教材以高级语言程序的开发和运行过程为主线，将该过程中每个环节涉及硬件和软件的基本概念关联起来，试图使读者建立一个完整的计算机系统层次结构框架，了解计算机系统全貌和相关知识体系，初步理解计算机系统中的每一个抽象层及其相互转换关系，建立高级语言程序、ISA、OS、编译器、链接器等之间的相互关联；对指令在硬件上的执行过程和指令的底层硬件执行机制有一定的认识和理解，从而增强读者在程序的调试、性能优化、移植和健壮性保证等方面的能力，并为后续的“计算机组成与设计”“操作系统”“编译技术”“计算机体系结构”等课程打下坚实基础。
　　为了让学生更好地理解基本概念和基本原理，能够全面、系统、准确、牢固地掌握相关知识，作者在编写主教材时采用了“基本原理和实现细节相结合，历史发展过程和现实实际情况相结合”的方针，因而使得主教材的内容涵盖面广、细节内容较多、篇幅较大，给使用该教材的老师和学生带来了一些困难。为了更好地协助主讲老师用好主教材，也为了学生能更好地理解习题内涵，作者编写了本书，对主教材中每一章的内容进行了概括总结，给出了以下6个方面的教学辅助内容。
　　（1）教学目标和内容安排：给出相应章节的教学总体目标和基本教学要求，并较为详细地说明课堂教学内容和学生课后阅读内容的安排，以及每章的主要教学思路或教学方法。
　　（2）主要内容提要：对主教材中相应章节内容进行浓缩，形成主干知识框架结构，便于学生将全书内容串接起来，形成本课程的知识框架体系。
　　（3）基本术语解释：给出相关章节所涉及的基本术语的解释说明，并给出名词术语的中英文对照。
　　（4）常见问题解答：提供了大量的常见问题，并给出对每个问题的解释说明。这些常见问题是作者在长期的教学过程中发现的、普遍存在于学生中的共性问题。
　　（5）单项选择题：提供了相应章节内容的单项选择题及其参考答案，并对部分习题的答案进行分析解答。
　　（6）分析应用题：提供了相应章节内容的分析应用题及其分析解答。
　　单项选择题和分析应用题这两个方面的教学辅助内容，主要是为了巩固学生所学的基本原理而设置的。通过对一些具体问题的分析，能够提高学生对基本原理的认识。
　　本书作为主教材的教学辅助资料，可以与主教材配套使用。同时，本书相对独立、自成体系，因此也可单独使用。本书既可作为“计算机系统基础”课程的教师参考书，也可作为学生学习“计算机系统基础”课程时的学习参考书。
　　本书由南京大学计算机系统基础课程教学团队编写，由袁春风教授主编。本书的编写得到了国防科技大学王志英教授、北京航空航天大学马殿富教授、西北工业大学周兴社教授、武汉大学何炎祥教授、北京大学陈向群教授等各位专家的悉心指导和热情鼓励。余子濠同学对书中部分程序进行了验证，并对全书文字内容进行了校对，提出了许多有益的修改意见。
　　特别感谢机械工业出版社华章公司为本书的编写工作提供了极大的支持，包括提供大量国外优秀的相关图书资料，并多次召集国内权威专家进行指导等。
　　由于计算机组成与系统结构相关的基础理论和技术在不断发展，新的思想、概念、技术和方法不断涌现，加之作者水平有限，在编写中难免存在不当或遗漏之处，恳请同行专家和广大读者对本书的不足之处给予指正，以便在后续的版本中予以改进。读者在主教材或本教辅教材使用过程中有任何问题或疑惑，都可与作者直接联系，联系方式：cfyuan@nju.edu.cn。
　　作者于南京
　　2016年10月