自動化專業(yè)英語(翻譯)P3U1教學課件

自動化專業(yè)英語教程教學課件July28,2007Email:wanghongwen@http://自動化專業(yè)英語教程教學課件July28,2007Emai1P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能A計算機的結構與功能1.課文內容簡介：主要介紹《計算機原理》中四個必要部件：存儲器、中央處理單元（CPU，或簡稱處理器），外部處理器總線，輸入/輸出系統的結構、功能和作用等內容。2.溫習《微機原理》中有關計算機基本結構的內容。3.生詞與短語P3U1AComputerStructureand2P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能architecturen.體系結構instructionset指令集binary-codedadj.二進制編碼的centralprocessingunit(CPU)中央處理器processorn.處理器locationn.（存儲）單元wordlength字長accessv.存取，接近fetchv.,n.取來fieldn.域，字段opcoden.操作碼operandn.操作數P3U1AComputerStructureand3P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能addressn.尋址single-precisionadj.單精度的floating-pointadj.浮點的terminaln.終端complementv.補充，求補decodev.解碼，譯碼requestn.請求inactiven.不活動，停止I/O-mappedadj.輸入/輸出映射的（單獨編址）memory-mappedadj.存儲器映射的（統一編址）

P3U1AComputerStructureand4P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能4.難句翻譯[1]…h(huán)owtheinstructionexecutioncycleisbrokendownintoitsvariouscomponents.……指令執(zhí)行周期怎樣分解成不同的部分。[2]Onewaytoachievemeaningfulpatternsistodivideupthebitsintofields…一種得到（指令）有效形式的方法是將（這些）位分成段……[3]ThemajorityofcomputertasksinvolvetheALU,butagreatamountofdatamovementisrequiredinordertomakeuseoftheALUinstructions.

計算機的大多數工作涉及到ALU(邏輯運算單元)，但為了使用ALU指令，需要傳送大量的數據。5.參考譯文P3U1AComputerStructureand5P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能A計算機的結構與功能

這一節(jié)介紹計算機的內部體系結構，描述了指令如何存儲和譯碼，并解釋了指令執(zhí)行周期怎樣分解成不同的部分。從最基本的水平來講，計算機簡單執(zhí)行存儲在存儲器中的二進制編碼指令。這些指令按照二進制編碼數據來產生二進制編碼結果。對于通用可編程計算機，四個必要部件是存儲器、中央處理單元（CPU，或簡稱處理器），外部處理器總線，輸入/輸出系統。圖3-1A-1計算機的基本元件P3U1AComputerStructureand6P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能存儲器儲存指令和數據。CPU讀取和解釋指令，讀每條指令所需的數據，執(zhí)行指令所需的操作，將結果存回存儲器。CPU所需的操作之一是從外部設備讀取或寫入數據。這利用輸入/輸出系統來實現。外部處理器總線是一套能在其他計算機部件之間傳送數據、地址和控制信息的電導線。存儲器計算機的存儲器是由一套連續(xù)編號的單元所組成。每個存儲單元是一個能存二進制信息的寄存器。單元的編號稱為地址。初始地址為0。制造商定義處理器的一個字長為單元的整數長。在每個字中，各位表示數據或指令。對于英特爾8086/87和摩托羅拉MC68000微處理器來說，一個字是16位長，但每個存儲單元僅為8位，因此兩個8位單元來存取獲得一個數據字長。P3U1AComputerStructureand7P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能為了使用存儲器中的內容，處理器必須取來右邊的內容。為了完成這一次讀取，處理器把所需單元的二進制編碼地址放到外部處理器地址總線的地址線上，然后，存儲器允許處理器讀取所尋址的存儲單元的內容。讀取存儲單元的內容的這一過程并不改變該單元的內容。存儲器中的指令 存儲器中的指令由CPU取來。除非發(fā)生程序轉移，它們按在存儲器中出現的順序來執(zhí)行。用二進制形式所寫的指令叫做機器語言指令。一種得到（指令）有效形式的方法是將（這些）位分成段，如圖3-4A-2所示。每一段都包含一個不同類型信息的代碼。P3U1AComputerStructureand8P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能圖3-1A-2程序和數據在內存中的安排P3U1AComputerStructureand9P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能在簡單的計算機中，每條指令可分為四段，每段有四位。每條指令包括操作代碼（或操作碼，每條指令有唯一的操作碼）、操作數地址、立即數、轉換地址。在一個實際的指令集中，有很多指令。也有大量的存儲單元來存儲指令和數據。為了增加存儲單元的數目，如果我們使用同樣的方法，地址段的指令一定長于16位。除了增加指令長度外，還有很多增加微處理器尋址范圍的方法：可變指令段、多字指令、多尋址模式，可變指令長度。我們不將詳細討論它們。存儲數據數據是存儲器中代表代碼的信息。為了有效利用存儲空間和處理時間，大多數計算機提供了不同長度和表示方法的處理數據能力。能被處理器識別的各種不同表示稱作數據類型。常用的數據類型有：位、二進制碼、十進制數字（4位字節(jié)，BCD）、字節(jié)（8位）、字（2個字節(jié)）、雙字（4個字節(jié)）。P3U1AComputerStructureand10P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能有一些處理器提供了可處理其他數據類型。例如單精度浮點數據類（32位）和雙精度浮點數據（64位）等的指令。還有另一類的數據–––特征數據。通常也表示為8位。在標準鍵盤上，每個計算機終端鍵和鍵的組合（例如shift和control功能鍵）有定為美國信息交換標準碼的7位碼。存儲器類型 在數字控制系統的應用中，我們也關注不同存儲技術的特征。對主存儲器來說，我們需用它臨時存儲信息，并逐次地從不同單元寫入或獲得信息。這種類型的存儲器稱作隨機訪問存儲器（RAM）。在某些情況下，我們不想讓存儲器中的信息丟失。因此我們愿使用特殊技術寫入存儲器。如果寫入只在物理改變連接時才能實現，那么這種存儲器稱為只讀存儲器（ROM）。如果相互連接的模式可由程序設定，那存儲器叫做可編程只讀存儲器（PROM）。如果需要實現改寫的情況，我們有可擦的可編程只讀存儲器（EPROM）。電可擦除的PROM縮寫為EEPROM。P3U1AComputerStructureand11P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能中央處理單元CPU

CPU的工作是從存儲器中取回指令并執(zhí)行。CPU的結構如圖3-4A-3。它有四個主要部件：算術－邏輯單元，一系列存儲器，一個內部處理器總線和控制器。

圖3-1A-3中央處理單元(CPU)P3U1AComputerStructureand12P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能CPU的這些及其其他部件和它們在指令周期的分享將在后面的章節(jié)中說明。算術－邏輯單元（ALU） ALU提供很廣泛的算術操作，包括加、減、乘、除。它也完成布爾邏輯操作，例如：與、或、二進制算術求補。其他操作，例如字比較也可達到。計算機任務的主要部分包括ALU，但為了利用ALU指令，需要大量的數據移動。寄存器 CPU內的一系列寄存器是用于存儲信息的。指令寄存器 當一條指令取回來，它被復制到指令寄存器內，并被譯碼。譯碼意味著檢查操作代碼并用于確定執(zhí)行順序的各步CPU的編程器模型

可由編程器檢查或修改的寄存器集稱為CPU的編程器模型。由指令集操作或明顯受硬件輸入或數據操作的結果影響的一類寄存器是模型中表示的寄存器。P3U1AComputerStructureand13P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能標志寄存器 執(zhí)行順序不僅由指令而且也由前面指令的結果來確定。例如，如果在ALU中進行加法運算，加法的結果（不論結果是正、負或0）存儲在稱為標志寄存器、狀態(tài)寄存器或條件寄存器中。如果下一指令是一個條件轉移指令，標志字需要檢驗以確定是否需要轉移。程序計數器（指令指針） 下一指令的地址位于稱作程序計數器的寄存器中。數據寄存器 當一指令用寄存器存儲數據，指令中的寄存器參考被稱作寄存器尋址。利用內部寄存器存數據的原因在于它們能使指令更短，執(zhí)行速度更快。地址寄存器 內部寄存器也可用于儲存存儲器數據的地址。這種情況下，指令字包含寄存器數（例如一個寄存器地址）。寄存器中包含用于指令中的存儲器數據的地址。這種尋址方式叫做寄存器直接尋址。寄存器的內容指向存儲器中的數據。P3U1AComputerStructureand14P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能內部處理器總線 內部處理器總線使數據在內部存儲器間移動?？偩€是一套分組的電導線，它能在CPU的功能塊間傳送數據、地址和控制信息。當兩個寄存器連到總線上時，源寄存器中的數據可傳到目的寄存器中。控制器 控制器提供了程序周期內取自寄存器每條指令的控制信號的適宜順序。一個總程序周期是由許多指令周期組成，每個指令周期可分為它部件的機器周期，每個機器周期由許多時鐘周期組成。P3U1AComputerStructureand15P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能

例如圖3-1A-4，為了取回一條指令，程序計數器中的地址放到在時鐘周期C1上升沿的外部總線的地址線上。同時，利用控制線上的一個代碼，CPU通知所有連接到總線上的設備，即CPU正執(zhí)行一個“操作碼取回”的機器周期。存儲器允許存儲器尋址去選擇包含指令的存儲器單元。在C2段，控制器將“讀”命令放到控制總線上，允許存儲器數據放到數據線上。圖3-1A-4“操作代碼讀取”的時序圖P3U1AComputerStructureand16P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能然后在C3段，控制器將數據選通到指令寄存器中，并從控制總線再移動讀命令。在C4段，控制器在地址總線上再移地址并開始譯指令的操作代碼部分，來看一看執(zhí)行需要說明步驟。譯碼操作或許會在“操作碼取回”機器周期的末端花費幾個更多的時鐘周期。外部提示請求 停止正常的指令處理順序往往是必要的。一種外部提示請求是復位請求。在不可恢復故障的情況下，計算機系統可要求自身復位。這帶來的影響是初始化系統中所有重要寄存器，并從標志存儲單元–––通常是0單元開始執(zhí)行指令。在正常事件過程中更通常的啟動服務是中斷請求。來自外部設備的一個中斷請求信號可使CPU立即執(zhí)行實施必要動作的服務子程序。當完成服務子程序后，處理器將從最初被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行。P3U1AComputerStructureand17P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能第三種類型的輸入是總線請求，或直接存儲器尋址請求。有一個終端接口來存儲正文的所有特征，直到接到一個“回車”。然后，接口請求使用系統總線，此時，數據以盡可快的速度被傳遞給存儲器。這種方式下，處理器僅變?yōu)橥Ｖ?，直到傳遞完成?？偩€總線是計算機系統最重要的通信系統。在CPU控制下，一個數據源設備和一個數據目的設備被允許在短時傳輸下連接到總線上。外部處理器總線 內部處理器總線通過位于微處理器集成電路上的一組總線緩沖區(qū)連接到外部處理器總線上。系統總線 微計算機板能夠通過一個連接器與外部系統總線相聯而能與其他板進行通信。P3U1AComputerStructureand18P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能計算機輸入和輸出CPU外部的一組寄存器是與輸入/輸出系統有關的。I/O系統在接口處利用控制、地址、數據線通過I/O寄存器來與外部處理器總線連接。有兩種方法用于尋址I/O寄存器。第一種方法，稱為I/O映射的輸入/輸出，操作碼本身有專門的I/O指令，尋址在接口中稱為I/O口的標號寄存器。第二種尋址I/O寄存器的方法給出了位于CPU尋址寄存器范圍內的I/O口地址。這叫做存儲器映射的I/O。當然，沒有任何存儲器單元在同一尋址下作I/O單元。存儲器映射方法的益處之一是存儲器尋址方式的全部范圍可用于I/O寄存器尋址。P3U1AComputerStructureand19P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎B計算機與網絡基礎1.課文內容簡介：主要介紹《計算機原理》中計算機系統組成、操作系統的作用與功能、計算機網絡的基本概念等內容。2.溫習《計算機原理》中有關操作系統、網絡通訊方面的內容。3.生詞與短語P3U1BFundamentalsofCom20P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎storedprogram存儲程序inputdevice輸入設備outputdevice輸出設備primarystorage(memory)主存儲器secondarystorage(memory)輔助存儲器arithmetic-logicunit算術邏輯部件workstationn.工作站magnetictapedrive磁帶機displayscreen顯示屏peripheraln.外圍設備，外設schedulev.調度P3U1BFundamentalsofCom21P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎electronicmessages(mail)電子信息，郵件localcommunicationnetworks局域網sharedresource共享資源proliferatev.激增PSDN公共交換數據網privateLAN專用局域網irrespectiveadj.不考慮的attachedadj.附加的protocoln.協議underlyingadj.根本的P3U1BFundamentalsofCom22P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎4.難句翻譯[1]SomeINPUTDEVICESallowdirecthuman/machinecommunication,whilesomefirstrequiredatatoberecordedonaninputmediumsuchasamagnetizablematerial.有些輸入設備允許直接的人機對話，而有些輸入設備則需要先將數據存儲在諸如磁性材料等輸入介質上。由while連接的并列復合句，有轉折的意思，譯成“而”、“可是”等。[2]…connecteddirectlyto(orONLINEto)acomputer…online與“直接連接”的概念不同，前者是“聯機”，此處是指工作站鍵盤與主機連在一起工作，后者是指“物理連接”。[3]Similarly,atalocallevelwithin,say,asinglebuilding…句中的say是“比如說”的意思。5.參考譯文P3U1BFundamentalsofCom23P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎B計算機與網絡基礎計算機系統的組成

在說明了什么是計算機之后，讓我們在來看一下計算機的定義：計算機是一種能接收、存儲和處理數據，并能產生輸出結果的快速、精確的符號加工系統，這一系統是在存儲指令程序控制下工作的。本文說明為什么計算機是一個系統以及計算機是如何組成的。系統的主要部件包括輸入設備、處理機和輸出設備?，F在詳細介紹每一部件。輸入設備 計算機系統使用多種輸入設備。其中有些輸入設備直接進行人－機通信，另一些則首先要求把數據記錄在諸如磁性材料那樣的輸入介質上。常用的是讀取以磁化方式記錄在專門涂敷的塑料帶或軟盤上的數據的輸入設備。直接輸入設備有與計算機的工作站直接連接或在線連接的鍵盤，以及鼠標器、輸入器、觸摸式屏幕和話筒等。不論使用哪種設備，所有這些都是人與計算機系統之間的解釋和通信的部件。P3U1BFundamentalsofCom24P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎中央處理機 中央處理機（CPU）是計算機系統的核心。一臺典型計算機的CPU由三部分組成：主存儲器部分、算術邏輯部分和控制部分。不僅個人計算機如此，各種規(guī)模的計算機的CPU都有這三部分。輸出設備 與輸入設備類似，輸出設備也是人與計算機系統之間的解釋和通信的設備。輸出設備從CPU中取出機器代碼形式的結果，然后將其轉換成（a）人們可讀的形式（例如打印或顯示報告）或（b）另一處理周期的機器輸入。在個人計算機系統中，常用的輸出設備是顯示屏和臺式打印機。比較大型的計算機系統通常要配備更大、更快的打印機，多臺在線工作站和磁帶機。有時也將輸入/輸出設備和輔助存儲器稱為外圍設備，這是因為這些設備不屬于CPU，但又位于CPU附近。P3U1BFundamentalsofCom25P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎操作系統操作系統朝著兩個主要目標已發(fā)展了三十多年。第一，為程序的開發(fā)和執(zhí)行提供了一個方便的環(huán)境。第二，操作系統試圖通過對計算任務的調度以確保計算系統的良好性能。操作系統必須確保計算機系統的正確操作。為避免用戶程序影響系統的正常操作，對硬件進行修改以建立兩種方式：用戶方式和監(jiān)控方式。各種指令（如I/O指令，HALT指令）被賦予特權，只能在監(jiān)控方式中執(zhí)行。監(jiān)控程序存放在內存，同樣業(yè)應避免用戶對其修改。另外采用一個時鐘避免無限循環(huán)。這樣，一旦基本的計算機系統發(fā)生了變動（兩種方式，特權指令，存儲器保護，時鐘中斷），仍有可能寫出正確的操作系統。正如我們前面所說，操作系統對于生產它們的廠家及其運行的硬件環(huán)境通常是唯一的。一般，安裝一臺新計算機的同時購買了與該硬件相應的操作系統。用戶需要有效地支持其處理任務的可靠操作軟件。P3U1BFundamentalsofCom26P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎盡管各廠家的操作軟件各不相同，但都具有類似的性能?，F代硬件系統，由于其復雜性，需要有操作系統來滿足某些特定的標準。例如，考慮到該領域的現狀，操作系統應支持某種形式的聯機處理。通常，與操作軟件相關的功能有：作業(yè)管理；資源管理；I/O操作控制；錯誤恢復；存儲器管理計算機網絡

分布式計算機系統間需要進行通信有許多原因，例如在一個國家內，處于各地的計算機使用公共通信設施交換電子信息（郵件），從一個計算機向另一個計算機傳送文件。P3U1BFundamentalsofCom27P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎同樣，在一個局部區(qū)域內，例如在一個大樓或機關內，分布式的計算機工作站間使用局部通信網絡訪問昂貴的共享資源，例如打印機、復印機、磁盤和磁帶等，這些設備也由計算機管理。很明顯，隨著基于計算機的產品和相應的公共和局部通信網絡的激增，計算機－計算機通信也將得到迅速的發(fā)展，最終將在分布式系統中占統治地位。雖然相互通信的計算機間的實際距離因應用類型不同有很大變化，但一般來講，任何一個計算機通信網絡的核心數據通信設備，這些設備可以是PSTN，專用LAN或很多這種網絡的互聯系統。但是如果不考慮數據通信設備的類型，那么為處理相應的與網絡有關的協議，需在聯網的計算機上配備很多硬件和軟件。一般來講這些都與跨網通信信道的建立，與通過該信道的信息流控制有關。提供這種設備僅是網絡要求的一部分，但是在很多應用中，通信的計算機類型可以不同。這表面它們可以使用不同的編程語言，而更重要的是可以使用不同的操作系統，因而用戶應用程序（通常叫做應用處理程序或AP）與基本通信服務程序之間的接口也不同。例如，一臺計算機可能是小型單用戶機，而另一臺可能是大型多用戶系統。P3U1BFundamentalsofCom28自動化專業(yè)英語教程教學課件July28,2007Email:wanghongwen@http://自動化專業(yè)英語教程教學課件July28,2007Emai29P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能A計算機的結構與功能1.課文內容簡介：主要介紹《計算機原理》中四個必要部件：存儲器、中央處理單元（CPU，或簡稱處理器），外部處理器總線，輸入/輸出系統的結構、功能和作用等內容。2.溫習《微機原理》中有關計算機基本結構的內容。3.生詞與短語P3U1AComputerStructureand30P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能architecturen.體系結構instructionset指令集binary-codedadj.二進制編碼的centralprocessingunit(CPU)中央處理器processorn.處理器locationn.（存儲）單元wordlength字長accessv.存取，接近fetchv.,n.取來fieldn.域，字段opcoden.操作碼operandn.操作數P3U1AComputerStructureand31P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能addressn.尋址single-precisionadj.單精度的floating-pointadj.浮點的terminaln.終端complementv.補充，求補decodev.解碼，譯碼requestn.請求inactiven.不活動，停止I/O-mappedadj.輸入/輸出映射的（單獨編址）memory-mappedadj.存儲器映射的（統一編址）

P3U1AComputerStructureand32P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能4.難句翻譯[1]…h(huán)owtheinstructionexecutioncycleisbrokendownintoitsvariouscomponents.……指令執(zhí)行周期怎樣分解成不同的部分。[2]Onewaytoachievemeaningfulpatternsistodivideupthebitsintofields…一種得到（指令）有效形式的方法是將（這些）位分成段……[3]ThemajorityofcomputertasksinvolvetheALU,butagreatamountofdatamovementisrequiredinordertomakeuseoftheALUinstructions.

計算機的大多數工作涉及到ALU(邏輯運算單元)，但為了使用ALU指令，需要傳送大量的數據。5.參考譯文P3U1AComputerStructureand33P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能A計算機的結構與功能

這一節(jié)介紹計算機的內部體系結構，描述了指令如何存儲和譯碼，并解釋了指令執(zhí)行周期怎樣分解成不同的部分。從最基本的水平來講，計算機簡單執(zhí)行存儲在存儲器中的二進制編碼指令。這些指令按照二進制編碼數據來產生二進制編碼結果。對于通用可編程計算機，四個必要部件是存儲器、中央處理單元（CPU，或簡稱處理器），外部處理器總線，輸入/輸出系統。圖3-1A-1計算機的基本元件P3U1AComputerStructureand34P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能存儲器儲存指令和數據。CPU讀取和解釋指令，讀每條指令所需的數據，執(zhí)行指令所需的操作，將結果存回存儲器。CPU所需的操作之一是從外部設備讀取或寫入數據。這利用輸入/輸出系統來實現。外部處理器總線是一套能在其他計算機部件之間傳送數據、地址和控制信息的電導線。存儲器計算機的存儲器是由一套連續(xù)編號的單元所組成。每個存儲單元是一個能存二進制信息的寄存器。單元的編號稱為地址。初始地址為0。制造商定義處理器的一個字長為單元的整數長。在每個字中，各位表示數據或指令。對于英特爾8086/87和摩托羅拉MC68000微處理器來說，一個字是16位長，但每個存儲單元僅為8位，因此兩個8位單元來存取獲得一個數據字長。P3U1AComputerStructureand35P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能為了使用存儲器中的內容，處理器必須取來右邊的內容。為了完成這一次讀取，處理器把所需單元的二進制編碼地址放到外部處理器地址總線的地址線上，然后，存儲器允許處理器讀取所尋址的存儲單元的內容。讀取存儲單元的內容的這一過程并不改變該單元的內容。存儲器中的指令 存儲器中的指令由CPU取來。除非發(fā)生程序轉移，它們按在存儲器中出現的順序來執(zhí)行。用二進制形式所寫的指令叫做機器語言指令。一種得到（指令）有效形式的方法是將（這些）位分成段，如圖3-4A-2所示。每一段都包含一個不同類型信息的代碼。P3U1AComputerStructureand36P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能圖3-1A-2程序和數據在內存中的安排P3U1AComputerStructureand37P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能在簡單的計算機中，每條指令可分為四段，每段有四位。每條指令包括操作代碼（或操作碼，每條指令有唯一的操作碼）、操作數地址、立即數、轉換地址。在一個實際的指令集中，有很多指令。也有大量的存儲單元來存儲指令和數據。為了增加存儲單元的數目，如果我們使用同樣的方法，地址段的指令一定長于16位。除了增加指令長度外，還有很多增加微處理器尋址范圍的方法：可變指令段、多字指令、多尋址模式，可變指令長度。我們不將詳細討論它們。存儲數據數據是存儲器中代表代碼的信息。為了有效利用存儲空間和處理時間，大多數計算機提供了不同長度和表示方法的處理數據能力。能被處理器識別的各種不同表示稱作數據類型。常用的數據類型有：位、二進制碼、十進制數字（4位字節(jié)，BCD）、字節(jié)（8位）、字（2個字節(jié)）、雙字（4個字節(jié)）。P3U1AComputerStructureand38P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能有一些處理器提供了可處理其他數據類型。例如單精度浮點數據類（32位）和雙精度浮點數據（64位）等的指令。還有另一類的數據–––特征數據。通常也表示為8位。在標準鍵盤上，每個計算機終端鍵和鍵的組合（例如shift和control功能鍵）有定為美國信息交換標準碼的7位碼。存儲器類型 在數字控制系統的應用中，我們也關注不同存儲技術的特征。對主存儲器來說，我們需用它臨時存儲信息，并逐次地從不同單元寫入或獲得信息。這種類型的存儲器稱作隨機訪問存儲器（RAM）。在某些情況下，我們不想讓存儲器中的信息丟失。因此我們愿使用特殊技術寫入存儲器。如果寫入只在物理改變連接時才能實現，那么這種存儲器稱為只讀存儲器（ROM）。如果相互連接的模式可由程序設定，那存儲器叫做可編程只讀存儲器（PROM）。如果需要實現改寫的情況，我們有可擦的可編程只讀存儲器（EPROM）。電可擦除的PROM縮寫為EEPROM。P3U1AComputerStructureand39P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能中央處理單元CPU

CPU的工作是從存儲器中取回指令并執(zhí)行。CPU的結構如圖3-4A-3。它有四個主要部件：算術－邏輯單元，一系列存儲器，一個內部處理器總線和控制器。

圖3-1A-3中央處理單元(CPU)P3U1AComputerStructureand40P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能CPU的這些及其其他部件和它們在指令周期的分享將在后面的章節(jié)中說明。算術－邏輯單元（ALU） ALU提供很廣泛的算術操作，包括加、減、乘、除。它也完成布爾邏輯操作，例如：與、或、二進制算術求補。其他操作，例如字比較也可達到。計算機任務的主要部分包括ALU，但為了利用ALU指令，需要大量的數據移動。寄存器 CPU內的一系列寄存器是用于存儲信息的。指令寄存器 當一條指令取回來，它被復制到指令寄存器內，并被譯碼。譯碼意味著檢查操作代碼并用于確定執(zhí)行順序的各步CPU的編程器模型

可由編程器檢查或修改的寄存器集稱為CPU的編程器模型。由指令集操作或明顯受硬件輸入或數據操作的結果影響的一類寄存器是模型中表示的寄存器。P3U1AComputerStructureand41P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能標志寄存器 執(zhí)行順序不僅由指令而且也由前面指令的結果來確定。例如，如果在ALU中進行加法運算，加法的結果（不論結果是正、負或0）存儲在稱為標志寄存器、狀態(tài)寄存器或條件寄存器中。如果下一指令是一個條件轉移指令，標志字需要檢驗以確定是否需要轉移。程序計數器（指令指針） 下一指令的地址位于稱作程序計數器的寄存器中。數據寄存器 當一指令用寄存器存儲數據，指令中的寄存器參考被稱作寄存器尋址。利用內部寄存器存數據的原因在于它們能使指令更短，執(zhí)行速度更快。地址寄存器 內部寄存器也可用于儲存存儲器數據的地址。這種情況下，指令字包含寄存器數（例如一個寄存器地址）。寄存器中包含用于指令中的存儲器數據的地址。這種尋址方式叫做寄存器直接尋址。寄存器的內容指向存儲器中的數據。P3U1AComputerStructureand42P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能內部處理器總線 內部處理器總線使數據在內部存儲器間移動?？偩€是一套分組的電導線，它能在CPU的功能塊間傳送數據、地址和控制信息。當兩個寄存器連到總線上時，源寄存器中的數據可傳到目的寄存器中?？刂破?控制器提供了程序周期內取自寄存器每條指令的控制信號的適宜順序。一個總程序周期是由許多指令周期組成，每個指令周期可分為它部件的機器周期，每個機器周期由許多時鐘周期組成。P3U1AComputerStructureand43P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能

例如圖3-1A-4，為了取回一條指令，程序計數器中的地址放到在時鐘周期C1上升沿的外部總線的地址線上。同時，利用控制線上的一個代碼，CPU通知所有連接到總線上的設備，即CPU正執(zhí)行一個“操作碼取回”的機器周期。存儲器允許存儲器尋址去選擇包含指令的存儲器單元。在C2段，控制器將“讀”命令放到控制總線上，允許存儲器數據放到數據線上。圖3-1A-4“操作代碼讀取”的時序圖P3U1AComputerStructureand44P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能然后在C3段，控制器將數據選通到指令寄存器中，并從控制總線再移動讀命令。在C4段，控制器在地址總線上再移地址并開始譯指令的操作代碼部分，來看一看執(zhí)行需要說明步驟。譯碼操作或許會在“操作碼取回”機器周期的末端花費幾個更多的時鐘周期。外部提示請求 停止正常的指令處理順序往往是必要的。一種外部提示請求是復位請求。在不可恢復故障的情況下，計算機系統可要求自身復位。這帶來的影響是初始化系統中所有重要寄存器，并從標志存儲單元–––通常是0單元開始執(zhí)行指令。在正常事件過程中更通常的啟動服務是中斷請求。來自外部設備的一個中斷請求信號可使CPU立即執(zhí)行實施必要動作的服務子程序。當完成服務子程序后，處理器將從最初被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行。P3U1AComputerStructureand45P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能第三種類型的輸入是總線請求，或直接存儲器尋址請求。有一個終端接口來存儲正文的所有特征，直到接到一個“回車”。然后，接口請求使用系統總線，此時，數據以盡可快的速度被傳遞給存儲器。這種方式下，處理器僅變?yōu)橥Ｖ?，直到傳遞完成。總線總線是計算機系統最重要的通信系統。在CPU控制下，一個數據源設備和一個數據目的設備被允許在短時傳輸下連接到總線上。外部處理器總線 內部處理器總線通過位于微處理器集成電路上的一組總線緩沖區(qū)連接到外部處理器總線上。系統總線 微計算機板能夠通過一個連接器與外部系統總線相聯而能與其他板進行通信。P3U1AComputerStructureand46P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計算機的結構與功能計算機輸入和輸出CPU外部的一組寄存器是與輸入/輸出系統有關的。I/O系統在接口處利用控制、地址、數據線通過I/O寄存器來與外部處理器總線連接。有兩種方法用于尋址I/O寄存器。第一種方法，稱為I/O映射的輸入/輸出，操作碼本身有專門的I/O指令，尋址在接口中稱為I/O口的標號寄存器。第二種尋址I/O寄存器的方法給出了位于CPU尋址寄存器范圍內的I/O口地址。這叫做存儲器映射的I/O。當然，沒有任何存儲器單元在同一尋址下作I/O單元。存儲器映射方法的益處之一是存儲器尋址方式的全部范圍可用于I/O寄存器尋址。P3U1AComputerStructureand47P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎B計算機與網絡基礎1.課文內容簡介：主要介紹《計算機原理》中計算機系統組成、操作系統的作用與功能、計算機網絡的基本概念等內容。2.溫習《計算機原理》中有關操作系統、網絡通訊方面的內容。3.生詞與短語P3U1BFundamentalsofCom48P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎storedprogram存儲程序inputdevice輸入設備outputdevice輸出設備primarystorage(memory)主存儲器secondarystorage(memory)輔助存儲器arithmetic-logicunit算術邏輯部件workstationn.工作站magnetictapedrive磁帶機displayscreen顯示屏peripheraln.外圍設備，外設schedulev.調度P3U1BFundamentalsofCom49P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎electronicmessages(mail)電子信息，郵件localcommunicationnetworks局域網sharedresource共享資源proliferatev.激增PSDN公共交換數據網privateLAN專用局域網irrespectiveadj.不考慮的attachedadj.附加的protocoln.協議underlyingadj.根本的P3U1BFundamentalsofCom50P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎4.難句翻譯[1]SomeINPUTDEVICESallowdirecthuman/machinecommunication,whilesomefirstrequiredatatoberecordedonaninputmediumsuchasamagnetizablematerial.有些輸入設備允許直接的人機對話，而有些輸入設備則需要先將數據存儲在諸如磁性材料等輸入介質上。由while連接的并列復合句，有轉折的意思，譯成“而”、“可是”等。[2]…connecteddirectlyto(orONLINEto)acomputer…online與“直接連接”的概念不同，前者是“聯機”，此處是指工作站鍵盤與主機連在一起工作，后者是指“物理連接”。[3]Similarly,atalocallevelwithin,say,asinglebuilding…句中的say是“比如說”的意思。5.參考譯文P3U1BFundamentalsofCom51P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計算機與網絡基礎B計算機與網絡基礎計算機系統的組成

在說明了什么是計算機之后，讓我們在來看一下計算機的定義：計算機是一種能接收、存儲和處理數據，并能產生輸出結果的快速、精確的符號加工系統，這一系統是在存儲指令程序控制下工作的。本文說明為什么計算機是一個系統以及計算機是如何組成的。系統的主要部件包括輸入設備、處理機和輸出設備。現在詳細介紹每一部件。輸入設備 計算機系統使用多種輸入設備。其中有些輸入設備直