计算机原理学习辅导

出版者:华东师范大学出版社

作者:葛长根 等编著

页数:159

出版时间:1999-9

价格:13.00元

装帧:平装

isbn号码:9787561721315

目录信息

第一章 计算机系统概论
第二章 数字逻辑基础
第三章 计算机数据表示
第四章 运算方法和运算器
第五章 指令系统及控制器
第六章 存储器及存储体系
第七章 输入输出系统
第八章 计算机系统举例及新发展
附录一 复习训练题参考答案
附录二 教材练习题参考解答
附录三 模拟训练题及参考答案
附录四 模拟试卷及参考答案
附录五 计算机原理历年考试试卷及标准答案
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用户评价

说实话，对于许多初学者来说，计算机原理可能是一个非常抽象且枯燥的学科，《计算机原理学习辅导》在这方面做得相当出色，它成功地将抽象的概念进行了具象化。书中关于CPU的讲解，不仅仅停留在指令集层面，还会深入到CPU的内部结构，比如指令流水线、超标量执行、分支预测等技术，这些内容让我对现代CPU的高性能有了更深的理解。它通过生动的比喻和详细的图示，解释了CPU是如何执行指令的，以及各种技术是如何提高CPU的执行效率的。例如，它将CPU的指令执行比作一个工厂的生产线，每一道工序都经过精心设计，以最大限度地提高生产效率。我还很喜欢它在讲解存储器层次结构时的处理方式，它清晰地阐述了寄存器、缓存（L1, L2, L3）、主内存（RAM）和外存储器（硬盘、SSD）之间的关系，以及它们各自的特点和作用。它还详细介绍了缓存的命中率、失效率以及写策略等概念，这对于我理解程序性能的瓶颈非常有帮助。此外，它还触及了输入/输出（I/O）系统，详细讲解了程序控制I/O、中断驱动I/O和DMA（直接内存访问）等不同的I/O方式，以及它们各自的优缺点。这本书的讲解方式非常易于理解，并且内容涵盖了计算机体系结构的关键方面，让我能够从宏观到微观全面地认识计算机的内部运作。

我之前在学习计算机组成原理的时候，经常会遇到一些概念理解上的瓶颈，比如数据表示、逻辑门电路以及各种编码格式，总觉得它们过于零散，难以形成一个完整的知识体系。《计算机原理学习辅导》的出现，彻底改变了我的学习体验。它并非简单罗列知识点，而是构建了一个非常清晰的学习路径，从最基础的二进制数系统开始，深入浅出地讲解了如何进行加减乘除运算，以及负数的表示方法（如补码）如何解决运算中的问题。这一点对我来说尤其重要，因为在实际编程中，虽然我们很少直接操作二进制，但理解这些底层原理能帮助我们更好地把握数据的边界和潜在的溢出风险。书中对逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）的讲解非常细致，并且通过构造更复杂的组合逻辑电路，比如加法器、多路选择器等，展示了如何从简单的逻辑门构建出具有特定功能的电路块。最令我印象深刻的是，它将这些基础的逻辑电路抽象出来，连接到CPU内部的算术逻辑单元（ALU），解释了ALU是如何通过组合逻辑来执行算术运算和逻辑运算的。此外，关于指令集架构（ISA）的部分，作者详细介绍了不同类型的指令（数据传输、算术逻辑、控制转移等）以及它们在CPU执行过程中的作用，并且还涉及了寻址模式，比如立即数寻址、寄存器寻址、直接寻址等，这些细节让我对CPU如何准确地找到并操作数据有了更深刻的认识。这本书的语言风格非常平实，没有过多的技术术语堆砌，而是用一种非常易于理解的方式来阐述复杂的概念，这对于我这样的非计算机专业背景的学习者来说，简直是福音。

在学习过程中，我常常会感到一种“知其然，不知其所以然”的困惑，尤其是在面对一些底层硬件交互的机制时。《计算机原理学习辅导》在这方面给我带来了巨大的启发。它不仅仅是告诉你“这样工作”，更重要的是它会解释“为什么这样工作”，并且会追溯到最根本的物理原理。比如，在讲解CPU的内部构造时，它会涉及到逻辑门是如何由晶体管构成的，虽然不是深入到半导体物理的层面，但这种溯源性的讲解，让我对计算机硬件的物理基础有了更直观的认识。这本书在解释存储器时，不仅仅是介绍了RAM和ROM的区别，还简单提及了它们不同的工作原理，以及它们在计算机系统中的不同定位。对于缓存（Cache）的设计，它详细解释了缓存的命中率、失效率以及如何通过写策略（如写回法、写通法）来保证数据的一致性，这些细节让我理解了为什么高性能计算需要如此复杂的缓存机制。另外，它还提到了总线（Bus）在计算机内部数据传输中的作用，包括总线宽度、时钟频率以及各种总线仲 ক্রমবর্ধমান（如PCIe），这些都让我明白，数据在计算机内部的流动并非随意，而是需要通过精心设计的通信机制来保障。这本书的结构安排非常合理，它从最基础的数字电路开始，逐步构建起一个完整的计算机系统模型，让我能够循序渐进地理解各个部分之间的联系。

对于我这样一个对计算机内部运作感到好奇但又缺乏专业背景的人来说，《计算机原理学习辅导》提供了一个绝佳的入门机会。它没有采用枯燥的说教式风格，而是通过大量贴近现实的例子和比喻，将复杂的计算机原理变得生动有趣。例如，它在解释CPU的寄存器时，会将其比作CPU内部的“临时办公桌”，而主内存则是“仓库”，这样形象的比喻让我瞬间明白了寄存器的高速和有限性。在讲解指令集架构（ISA）时，它会列举一些简单的指令，比如加载、存储、加法等，并且解释这些指令是如何被CPU识别和执行的。它还详细阐述了不同寻址模式（如立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、间接寻址）的区别，以及它们在不同场景下的应用。最让我印象深刻的是，它还触及了数据通路的设计，解释了ALU、寄存器堆、缓存等部件是如何通过一组总线连接起来，形成一个数据流动的通路。这本书对于理解CPU的控制单元是如何通过产生一系列控制信号来协调这些部件工作的，也进行了详细的介绍。它让我在学习过程中，不仅仅是记住了一些术语，而是真正理解了计算机是如何一步步地执行程序，处理数据的。

我之前学习计算机的时候，对某些概念的理解总是浮于表面，尤其是一些关于数据流和控制流的抽象概念。《计算机原理学习辅导》非常巧妙地解决了这个问题。它通过大量精心设计的图例和流程图，将抽象的概念可视化，让我在脑海中能够清晰地勾勒出数据在计算机内部的流动路径，以及控制信号是如何引导这些数据进行运算和传输的。比如，在解释指令执行过程中，它会将取指令、指令译码、数据读取、执行运算、结果写入等每一个步骤都绘制成一个独立的流程图，然后将这些流程图组合起来，形成一个完整的指令周期图。这种直观的展示方式，让我不再觉得指令执行是一个黑箱操作。此外，这本书还详细讲解了CPU的流水线技术，它通过图形化的方式展示了不同指令在流水线中占据的阶段，以及如何通过流水线来提高指令的吞吐量。它还深入分析了流水线中的冲突（冒险），并介绍了解决这些冲突的技术，例如数据转发和流水线停顿。这些内容对于我理解现代CPU的工作原理非常有帮助。除了CPU，它还对存储器层次结构进行了非常细致的讲解，包括寄存器、缓存、主内存和外存储器，并且解释了它们之间的数据传递机制，以及缓存一致性问题。这本书的内容涵盖了计算机体系结构的关键方面，并且讲解方式非常易于理解。

我在学习计算机组成原理的过程中，经常会遇到一些关于数据表示和逻辑运算的细节问题，总觉得这些基础知识非常重要，但又很难找到一本能够将它们讲透彻的书。《计算机原理学习辅导》恰好满足了我的需求。它从最基础的二进制数系统开始，详细讲解了不同进制之间的转换，以及负数的表示方法，比如补码，并解释了补码如何在加减运算中保持一致性。这一点对于我理解计算机进行数值运算的基础至关重要。接着，它深入介绍了逻辑门电路（AND, OR, NOT, XOR等），并展示了如何利用这些基本门电路构建更复杂的组合逻辑电路，比如全加器、半加器、多路选择器和译码器。这些基础的逻辑电路是构建CPU和存储器等核心部件的基石。书中还详细讲解了时序逻辑电路，比如触发器（Flip-flops）和寄存器，以及它们如何构成CPU中的状态存储部件。此外，它还介绍了计数器和移位寄存器等重要的时序逻辑电路。对这些基础的数字电路原理的深入讲解，让我能够更好地理解CPU是如何通过组合逻辑和时序逻辑来实现指令的解码和执行的。这本书的内容非常扎实，并且讲解的逻辑性很强，让我能够循序渐进地掌握计算机底层的运行机制。

在我看来，《计算机原理学习辅导》最突出的优点之一，就是它能够将非常宏观的计算机系统概念，通过非常具体的实例进行阐释。例如，在讨论输入/输出（I/O）系统时，它并没有止步于简单地介绍I/O设备和I/O接口，而是深入到I/O是如何与CPU和内存进行交互的，并且详细介绍了程序控制I/O、中断驱动I/O和直接内存访问（DMA）这三种主要的I/O方式。特别是DMA的讲解，它清晰地阐述了DMA控制器如何接管CPU的I/O任务，使得CPU可以同时进行其他计算，从而极大地提高了系统的整体吞吐量。我还很喜欢它在讲解中断机制时，如何区分硬件中断和软件中断，以及中断服务程序的执行流程，这对于理解操作系统如何响应外部事件和处理异常情况非常有帮助。这本书还触及了计算机体系结构中的一些重要概念，比如RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）的对比，以及它们各自的优缺点。虽然我还没有深入研究过具体的CPU架构，但这本书提供的基础知识，让我对这些不同的设计哲学有了初步的了解。它还提到了多处理器的概念，比如对称多处理（SMP）和非对称多处理（AMP），以及它们在并行计算中的应用。这本书的深度和广度都相当不错，既有基础理论的扎实讲解，也有一些前沿技术的初步介绍，这让我感觉自己在学习计算机原理的同时，也在为未来更深入的学习打下坚实的基础。

坦白说，我在学习计算机系统结构的时候，常常被各种关于CPU和内存交互的细节搞得晕头转向。《计算机原理学习辅导》就像一位经验丰富的导游，带领我穿梭于计算机的各个核心部件之间，并清晰地描绘出它们之间的工作流程。这本书在讲解CPU的控制单元时，非常详尽地描述了微操作的生成过程，以及指令的译码和执行是如何由一系列控制信号来协调完成的。它将CPU的执行过程分解成一个个小的、可管理的步骤，并通过一些具体的指令例子，比如加载（LOAD）、存储（STORE）和跳转（JUMP）指令，来展示控制单元是如何产生相应的控制信号来驱动数据通路完成任务的。我特别欣赏的是它关于CPU流水线技术的讲解，它不仅解释了什么是流水线，为什么要有流水线，还深入分析了流水线可能遇到的各种冒险（数据冒险、控制冒险、结构冒险），以及解决这些冒险的各种技术，比如转发（forwarding）、气泡插入（stalling）和分支预测（branch prediction）。这些内容让我对现代CPU的高效工作原理有了全新的认识。另外，这本书对存储器管理单元（MMU）和虚拟内存的解释也做得非常出色，它清晰地阐述了为什么需要虚拟内存，以及地址转换的过程，比如页表的作用和TLB（Translation Lookaside Buffer）是如何加速地址翻译的。这些内容对于理解操作系统如何管理内存，以及程序如何访问内存起到了至关重要的作用。这本书的逻辑性非常强，每一章的内容都承接上一章，并且前后呼应，形成了一个完整的知识体系，让我在学习过程中不会感到孤立无援。

这本书简直是我计算机科学学习道路上的一盏明灯，尤其是对于像我这样初次接触计算机原理的“小白”来说。在翻开它之前，我对那些抽象的电路图、二进制的运算逻辑感到无比头疼，总觉得它们离我的生活很遥远。然而，《计算机原理学习辅导》用一种极其亲切且富有条理的方式，将这些看似高深莫测的概念一一剖析。作者没有一开始就丢给我一大堆公式和定义，而是从计算机是如何“思考”的这一最根本的问题入手，用生动形象的比喻，比如将CPU比作一个超级勤奋的会计师，一次只处理一件事情，但速度快到让人难以置信。接着，他逐步引出了指令集、寄存器、内存和输入输出设备等核心组成部分，并详细阐述了它们之间是如何协同工作的，就像一个精密运转的工厂，每个部门都有自己不可替代的职责。特别是关于指令周期的讲解，我以前总觉得这是一个枯燥的理论，但书中通过一个简单的“取指令-译码-执行-写回”的流程，让我瞬间明白了计算机每一步的动作，并且它还强调了流水线技术如何打破串行执行的瓶颈，大大提高了效率。我尤其喜欢它在解释存储器层次结构时，那种由近及远、由快及慢的逻辑推进，从高速缓存到主内存再到外存储器，每一个层级的特点、速度和容量的权衡都解释得非常透彻，让我理解了为什么计算机需要多级存储，以及它们在整个计算机体系结构中扮演的关键角色。这本书不仅仅是理论的堆砌，更重要的是它注重实践，书中有大量的图示和流程图，这些视觉化的辅助工具对于理解复杂的概念至关重要，而且作者还鼓励读者去思考“为什么”，而不是仅仅记住“是什么”，这种引导性的学习方式极大地激发了我探索计算机底层运作的兴趣。

我之前在学习计算机网络和操作系统的时候，经常会遇到一些关于底层硬件如何支持这些软件功能的疑惑。《计算机原理学习辅导》有效地填补了这方面的知识空白。它不仅讲解了CPU、内存、I/O设备等核心硬件部件，还深入探讨了它们之间的通信机制。例如，它详细介绍了总线（Bus）在计算机内部数据传输中的作用，包括总线类型（如数据总线、地址总线、控制总线）、总线宽度、总线时钟频率以及总线协议。它还介绍了直接内存访问（DMA）技术，解释了DMA控制器是如何绕过CPU直接进行数据传输，从而提高I/O效率的。这本书还对中断（Interrupt）机制进行了非常详尽的讲解，包括硬件中断和软件中断的区别，以及中断服务程序的执行流程，这对于理解操作系统如何响应外部事件至关重要。另外，它还提到了输入/输出（I/O）接口的工作原理，以及不同的I/O方式（如程序查询、中断驱动、DMA）的特点。这些内容让我明白，软件功能的实现离不开底层硬件的支持，也让我对计算机系统整体的运作有了更全面的认识。这本书的内容非常全面，并且讲解的深度也恰到好处，既有理论深度，又不失实践指导意义。