自動化專業(yè)英語教材教程翻譯(part3_U1-U5)

1、自動化專業(yè)英語教程自動化專業(yè)英語教程教學課件July 28, 2007P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能A 計算機的結構與功能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(tǒng)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P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課

2、文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能varchitecture n. 體系結構vinstruction set 指令集vbinary-coded adj. 二進制編碼的vcentral processing unit (CPU) 中央處理器vprocessor n. 處理器vlocation n. （存儲）單元vword length 字長vaccess v. 存取，接近vfetch v., n. 取來vfield n. 域，字段vopcode n. 操作碼voperand n. 操作數(shù)P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部

3、分第一單元課文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能vaddress n. 尋址vsingle-precision adj. 單精度的vfloating-point adj. 浮點的vterminal n. 終端vcomplement v. 補充，求補vdecode v. 解碼，譯碼vrequest n. 請求vinactive n. 不活動，停止vI/O-mapped adj. 輸入/輸出映射的（單獨編址）vmemory-mapped adj. 存儲器映射的（統(tǒng)一編址）P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計

4、算機的結構與功能計算機的結構與功能4. 難句翻譯1 how the instruction execution cycle is broken down into its various components. 指令執(zhí)行周期怎樣分解成不同的部分。2 One way to achieve meaningful patterns is to divide up the bits into fields 一種得到（指令）有效形式的方法是將（這些）位分成段3 The majority of computer tasks involve the ALU, but a great amount of da

5、ta movement is required in order to make use of the ALU instructions. 計算機的大多數(shù)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(shù)據(jù)。5. 參考譯文P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能A 計算機的結構與功能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

6、編碼指令。這些指令按照二進制編碼數(shù)據(jù)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(tǒng)。 圖 3-1A-1 計算機的基本元件 存儲器 CPU 輸入/輸出 外部處理器總線 P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能 存儲器儲存指令和數(shù)據(jù)。 CPU讀取和解釋指令，讀每條指令所需的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)。這利用輸入/輸出系統(tǒng)來實現(xiàn)。 外部

7、處理器總線是一套能在其他計算機部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的電導線。 存儲器存儲器 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(shù)長。在每個字中，各位表示數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)字長。P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能 為了使用存儲器中

8、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(xiàn)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。P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A

9、計算機的結構與功能計算機的結構與功能 0001 0101 1000 XXXX 0100 0001 1000 XXXX 0011 XXXX XXXX 0100 Fields Opcode Immediate code Operand data Branch address Set 5 in location 8 Subtract 1 from location 8 If zero, branch to location 4 16-bit instruction words . . XXXX: not used (or “dont care”) 圖3-1A-2 程序和數(shù)據(jù)在內存中的安排程序和數(shù)據(jù)在

10、內存中的安排P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能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(shù)地址、立即數(shù)、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(shù)據(jù)。為了增加存儲單元的數(shù)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(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)

11、 數(shù)據(jù)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(shù)計算機提供了不同長度和表示方法的處理數(shù)據(jù)能力。能被處理器識別的各種不同表示稱作數(shù)據(jù)類型。常用的數(shù)據(jù)類型有：位、二進制碼、十進制數(shù)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)）。 P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能 有一些處理器提供了可處理其他數(shù)據(jù)類型。例如單精度浮點數(shù)據(jù)類（32位）和雙精度浮點數(shù)據(jù)（64位）等的指令。還有另一類的數(shù)據(jù)特征數(shù)據(jù)。通常也表示為8位。在標準鍵盤上，每個計算

12、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。 存儲器類型存儲器類型在數(shù)字控制系統(tǒng)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(xiàn)，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(xiàn)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PRO

13、M縮寫為EEPROM。P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能中央處理單元中央處理單元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。 總 線 緩 沖 區(qū) 總 線 緩 沖 區(qū) 總 線 緩 沖 區(qū) 指 令 寄 存器 控 制 器 時 鐘 寄 存 器 程 序 計 數(shù) 器 算 術 和 邏 輯單 元 (A L U ) 內 部 處 理 器 總 線 中 斷 請 求 總 線 或D M A 請

14、求 復 位 請 求 C P U 標 志 寄 存器 外 部 數(shù) 據(jù) 總線 外 部 控 制 總線 外 部 地 址 總線 圖3-1A-3 中央處理單元(CPU)P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能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（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

15、令，需要大量的數(shù)據(jù)移動。 寄存器寄存器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(shù)據(jù)操作的結果影響的一類寄存器是模型中表示的寄存器。P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能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

16、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(shù)器（指令指針）下一指令的地址位于稱作程序計數(shù)器的寄存器中。 數(shù)據(jù)寄存器當一指令用寄存器存儲數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的地址。這種情況下，指令字包含寄存器數(shù)（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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。 P3U1A Computer Stru

17、cture and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能 內部處理器總線內部處理器總線內部處理器總線使數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)可傳到目的寄存器中。 控制器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。P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第

18、三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能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(shù)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(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)線上。 有效讀 有效數(shù)據(jù) C1 C2 C3 C4 有效地址 邏輯電平 時鐘 狀態(tài) =OF 16位地址 8 位數(shù)據(jù) 1 位控制 = 讀 Not specified 時間 OF= Op-code fetch To add

19、ress the memory location Memory data on bus To enable the memory data onto the data bus Data latched into CPU instruction register 圖3-1A-4 “操作代碼讀取操作代碼讀取”的時序圖的時序圖P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能 然后在C3段，控制器將數(shù)據(jù)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

20、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(tǒng)可要求自身復位。這帶來的影響是初始化系統(tǒng)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。P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一單元課文第三

21、部分第一單元課文A 計算機的結構與功能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(tǒng)總線，此時，數(shù)據(jù)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 總線是計算機系統(tǒng)最重要的通信系統(tǒng)。在CPU控制下，一個數(shù)據(jù)源設備和一個數(shù)據(jù)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(tǒng)總線 微計算機板能夠通過一個連接器與外部系統(tǒng)總線相聯(lián)而能與其他板進行通信。P3U1A Compu

22、ter Structure and Function 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文A 計算機的結構與功能計算機的結構與功能計算機輸入和輸出計算機輸入和輸出 CPU外部的一組寄存器是與輸入/輸出系統(tǒng)有關的。I/O系統(tǒng)在接口處利用控制、地址、數(shù)據(jù)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

23、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。P3U1B Fundamentals of Computer and Networks 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文B 計算機與網絡基計算機與網絡基礎礎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(tǒng)組成、操作系統(tǒng)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(tǒng)、網絡通訊方面的內容。 3. 生詞與短語P3U1B Fundamentals of Computer and Networks 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文B 計算機與網絡基計算機與網絡基礎礎vst

24、ored program 存儲程序vinput device 輸入設備voutput device 輸出設備vprimary storage (memory) 主存儲器vsecondary storage (memory) 輔助存儲器varithmetic-logic unit 算術邏輯部件vworkstation n. 工作站vmagnetic tape drive 磁帶機vdisplay screen 顯示屏vperipheral n. 外圍設備，外設vschedule v. 調度P3U1B Fundamentals of Computer and Networks 第三部分第一單元課文第

25、三部分第一單元課文B 計算機與網絡基計算機與網絡基礎礎velectronic messages (mail) 電子信息，郵件vlocal communication networks 局域網vshared resource 共享資源vproliferate v. 激增vPSDN 公共交換數(shù)據(jù)網vprivate LAN 專用局域網virrespective adj. 不考慮的vattached adj. 附加的vprotocol n. 協(xié)議vunderlying adj. 根本的P3U1B Fundamentals of Computer and Networks 第三部分第一單元課文第三部分第

26、一單元課文B 計算機與網絡基計算機與網絡基礎礎4. 難句翻譯1 Some INPUT DEVICES allow direct human/machine communication, while some first require data to be recorded on an input medium such as a magnetizable material. 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(shù)據(jù)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 connected directly to (or O

27、NLINE to) a computer online與“直接連接”的概念不同，前者是“聯(lián)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, at a local level within, say, a single building 句中的say是“比如說”的意思。5. 參考譯文P3U1B Fundamentals of Computer and Networks 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文B 計算機與網絡基計算機與網絡基礎礎B 計算機與網絡基礎計算機與網絡基礎計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)的組成 在說明了什么是計算機之后，讓我們在來看一下

28、計算機的定義：計算機是一種能接收、存儲和處理數(shù)據(jù)，并能產生輸出結果的快速、精確的符號加工系統(tǒng)，這一系統(tǒng)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(tǒng)以及計算機是如何組成的。系統(tǒng)的主要部件包括輸入設備、處理機和輸出設備?，F(xiàn)在詳細介紹每一部件。 輸入設備輸入設備計算機系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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

29、統(tǒng)之間的解釋和通信的部件。P3U1B Fundamentals of Computer and Networks 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文B 計算機與網絡基計算機與網絡基礎礎 中央處理機中央處理機中央處理機（CPU）是計算機系統(tǒng)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。 輸出設備輸出設備與輸入設備類似，輸出設備也是人與計算機系統(tǒng)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。

30、在個人計算機系統(tǒng)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(tǒng)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。P3U1B Fundamentals of Computer and Networks 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文B 計算機與網絡基計算機與網絡基礎礎操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)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(tǒng)試圖通過對計算任務的調度以確保計算系統(tǒng)的良好性能。 操作系統(tǒng)必須確保計算機系統(tǒng)的正確操

31、作。為避免用戶程序影響系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)。 正如我們前面所說，操作系統(tǒng)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(tǒng)。用戶需要有效地支持其處理任務的可靠操作軟件。P3U1B Fundamentals of Computer and Ne

32、tworks 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文B 計算機與網絡基計算機與網絡基礎礎 盡管各廠家的操作軟件各不相同，但都具有類似的性能。現(xiàn)代硬件系統(tǒng)，由于其復雜性，需要有操作系統(tǒng)來滿足某些特定的標準。例如，考慮到該領域的現(xiàn)狀，操作系統(tǒng)應支持某種形式的聯(lián)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計算機網絡 分布式計算機系統(tǒng)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。 P3U1B Fundamentals of Computer a

33、nd Networks 第三部分第一單元課文第三部分第一單元課文B 計算機與網絡基計算機與網絡基礎礎 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(tǒng)中占統(tǒng)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(shù)據(jù)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(lián)系統(tǒng)。但是如果不考慮數(shù)據(jù)通信設備的類

34、型，那么為處理相應的與網絡有關的協(xié)議，需在聯(lián)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(tǒng)，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(tǒng)。自動化專業(yè)英語教程自動化專業(yè)英語教程教學課件July 28, 2007P3U2A Interfaces to External Signals and Devic

35、es 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口A 外部信號與設備的接口1.課文內容簡介：主要介紹計算機控制技術中接口的概念和作用、并行輸入接口、并行輸出接口、數(shù)模轉換接口、模擬數(shù)字轉換接口等內容。 2.溫習計算機控制技術中有關A/D、D/A、PIO板卡的內容。 3. 生詞與短語P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口vautonomous adj. 自治的vbus-compatible adj. 總線兼容的vt

36、emporal adj. 暫時的vhandshaking n. 握手vdirect memory access (DMA) 直接存儲器訪問vstrobe v. 選通，發(fā)選通脈沖vpoll v. 登記，通信，定時詢問vlatch v. 抓住，占有；n. 寄存器vfull-scall adj. 滿量程的vmost-significant bit (MSB) 最高有效位P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口vleast-significant bit (LS

37、B) 最低有效位vresolution n. 分辨率vslew rate 轉換速度vsample v. 采樣vsuccessive approximation 逐次逼近vdual slop 雙積分vflash converter 閃速轉換器vsample-and-hold n. 采樣保持vspectrum n. （光）譜，領域，范圍vmultiplexer n. 多路器（開關）P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口4. 難句翻譯1 In this in

38、terface, there is a “tristate” buffer which when it is enabled will force the processor bus to have the same binary value as the external data lines. 在這種接口中，有一個三態(tài)緩沖器，它能迫使處理器總線與外部數(shù)據(jù)線有相同的二進制值。2 Ui is then removed and a known negative constant reference voltage U is integrated which produces a ramp dow

39、n. 然后去掉Ui，對一個已知的負常數(shù)參考電壓U積分以產生一個下降的斜坡。5. 參考譯文P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口A 外部信號與設備的接口外部信號與設備的接口概述概述 系統(tǒng)總線上的信號以非常有序的順序發(fā)生。每個信號以事件的特定順序來啟動并在一固定時間后或被另外時間的順序而終止。在僅有存儲器和微處理器的系統(tǒng)中，由微處理器直接啟動總線事件。 獨立的外部設備和無總線兼容的信號以及與系統(tǒng)總線信號無時態(tài)關系的信號都不能直接連到系統(tǒng)總線上。系統(tǒng)總線通信

40、是通過輸入/輸出接口來完成的。輸入/輸出接口的主要作用是協(xié)調處理器與外部設備之間的數(shù)據(jù)傳輸，以及轉換為處理器可識別形式的數(shù)據(jù)。接口的其他作用可提供電隔離、噪聲抑制、臨時數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)格式轉換。 有幾種類型的接口，例如并行輸入/輸出、數(shù)字模擬轉換、模擬數(shù)字轉換、實時時鐘、直接存儲器訪問，都是常用的。這里，我們僅限于討論并行I/O和A/D及D/A。P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口并行輸入接口并行輸入接口 術語“輸入”和“輸出”通常指CPU和CPU的輸

41、出。如圖3-2A-1所示的一個簡單接口的標準圖。輸入接口僅受處理器控制。無論何時處理器尋址輸入口，外部數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)被允許放到處理器數(shù)據(jù)總線上，并且當CPU把數(shù)據(jù)放到總線上時，這一數(shù)據(jù)是可用的。 在這種接口中，有一個三態(tài)緩沖器，它能迫使處理器總線與外部數(shù)據(jù)線有相同的二進制值。當在不允許狀態(tài)時，緩沖器輸出進入高阻“第三態(tài)”，它能從總線上有效地移開數(shù)據(jù)線，允許其他數(shù)據(jù)利用系統(tǒng)總線。 緩沖區(qū) 控制 邏輯 Enable 數(shù)據(jù) N 位 地址 數(shù)據(jù) 控制 N 位 處理器 接口 外圍設備 緩沖區(qū) 控制寄存器 和邏輯寄存器 狀態(tài)寄存器 接口 Enable 選通 D Q C 設置標志 可得數(shù)據(jù) 接受數(shù)據(jù) 忙

42、數(shù)據(jù) N 數(shù)據(jù) 控制 地址 外圍設備 處理器 圖3-2A-1 簡單的并行輸入接口圖 3-2A-2 帶有寄存器的并行輸入接口P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口 在某些情況下，同步交換信號的使用是必要的，如圖3-2A-2。當數(shù)據(jù)可用時，外設使可用數(shù)據(jù)線求反，且數(shù)據(jù)存在接口內。同時，在狀態(tài)寄存器中設定“準備好”標志以指示給CPU數(shù)據(jù)可使用。為了了解這一點，CPU必須連續(xù)查詢接口（讀狀態(tài)寄存器），最終鎖存數(shù)據(jù)。 輸入任務也可由DMA（直接存儲器尋址）I/O

43、來實現(xiàn)。并行輸出接口并行輸出接口 輸入與輸出接口的一個區(qū)別是輸出接口必須有個數(shù)據(jù)寄存器，因為在CPU數(shù)據(jù)總線上，處理器數(shù)據(jù)僅在很短的時間內是一個常數(shù)。圖3-2A-3所示為一簡單接口形式，無論何時CPU發(fā)布接口數(shù)據(jù)寄存器的正確地址并完成一個“寫”操作，便可接收數(shù)據(jù)。鎖存后，數(shù)據(jù)可用于外部世界。P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口數(shù)模轉換接口數(shù)模轉換接口 圖3-2A-4所示的數(shù)字模擬轉換器是用于產生一個模擬電壓和電流，在給定的“滿標度”范圍內，與二進制數(shù)

44、字成比例。 接口 b7 .b0 D/A N=8 處理器 外部 數(shù)據(jù) 地址 控制 模 擬 信號 數(shù)據(jù)寄存器 B 選 擇 編碼 類型 ， 例如，直接二進制碼 選 擇 滿 量 程 電壓，例如 1V 圖3-2A-4 數(shù)模轉換器P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口 模擬電壓的數(shù)字表示直接二進制表示，任何一個數(shù)字值的輸出電壓可從下式得到： Vout = VFS(b72-1 + +b02-8) 對于偏移二進制，例如在-1和+1V電壓之間可獲得一個雙極型輸出。 雙補

45、碼表示極性輸出的另一種方法是用雙補碼數(shù)。如果最高有效位表示一個符號，那么最高正數(shù)為01111111，最高負數(shù)為10000000。 其他可能的表示是二進制碼十進制和加號大小。也有幾種可生產的可選跨接模擬電壓范圍。最常用的電壓為5/10，5/12或10/24V。 根據(jù)數(shù)字表示和可用的滿標度電壓，D/A轉換器的說明書應至少給出它的1.分辨率；2.轉換速率；3.穩(wěn)定時間；4.線性化；5.增益和偏移的溫度系數(shù)。P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口 模擬數(shù)字轉換

46、接口模擬數(shù)字轉換接口 圖3-2A-5為一個模擬信號采集系統(tǒng)。它的作用是在特定的瞬時時間，即采樣時間對N個模擬輸入信道其中之一的電壓產生一個數(shù)字表示。象在D/A轉換器中，希望的數(shù)字表示是一個設計參數(shù)，其可能根據(jù)不同的A/D接口而有所不同（二進制、偏移二進制、雙補碼）。 AMP AMP 通道地址： log2N 線 采樣/ 保持控制 模數(shù)(A/D) 轉換器 控制和狀態(tài) 數(shù)據(jù) 地址 控制 過濾器 過濾器 采樣保持 多路器 N 通道 1 N 模擬通道 處理器 圖3-2A-5 模擬信號采集系統(tǒng)P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元

47、課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口A/D轉換器可分為模擬邊和數(shù)字邊。在數(shù)字邊，設計者必須考慮：1集成電路技術；2邏輯電平和三態(tài)能力；3分辨率；4轉換速度；5CPU信息交換；6外部控制。在接口的模擬處，設計者必須關注：輸入電壓范圍（產生最大、最小數(shù)字值的的模擬電壓的差值）；各種不同的誤差源；在A/D模擬部分產生的等效輸入噪聲。 就如同D/A轉換器，有一個可能出現(xiàn)的增益和偏移誤差及線性誤差。這些誤差的溫度系數(shù)也很重要，它們對于總誤差的作用應在溫度范圍內計算出來。P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部

48、分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口 逐次逼近型逐次逼近型A/D 應用在A/D轉換器結構上有很廣泛的技術。最普通的是逐次逼近型轉換器。它具有適度速度和適度分辨率的優(yōu)點。 它的作用：第一次將輸入電壓與設為滿量程A/D參考電壓一半的測試電壓相比較。利用標準的D/A轉換器來得到測試電壓。如果第一次比較后，輸入電壓大于滿量程的一半，那么設定最高有效輸出位。如果輸入電壓小于滿量程的一半，那么從測試電壓中刪掉滿量程電壓的一半，否則電壓保持同一值。 下一次，四分之一的滿量程參考電壓加到測試電壓上，將輸入電壓與測試電壓再一次比較，如果輸入電壓超過測試電壓，那么下一個最

49、高有效位被設定，測試電壓，第二位設為0，四分之一滿量程參考電壓被刪除。 這一過程逐次以更小的加權二進制電壓重復，直到測試完最低有效位。P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口 雙積分雙積分A/D雙積分A/D轉換器適于性能頻譜的高精度端。這種轉換器，在一確定的時間T內，一個未知正輸入電壓Ui作用在電子集成塊上，從0伏開始，產生一個斜比為UiT的正向增長輸出電壓。然后去掉Ui ，讓一個已知的頁常數(shù)參考電壓U積分以產生一個下降的斜坡。從參考電壓作用時間的UiT

50、 /U秒后，第二個斜坡通過零點，時間由高速計數(shù)器測量；由于T和U是常數(shù)，因此計數(shù)器保持的值正比于輸入電壓。例如，如果輸入電壓等于參考電壓U，兩個積分時間相等，計數(shù)器將設為達到最大值。這種類型的轉換器通常為線性的，轉換器可達到20位，但轉換時間相對長一些。 快速轉換器快速轉換器 在性能頻譜的高速端，并行（快速）轉換器可提供大于100MHz的轉換率。這由將模擬電壓分為2N-1份，通過對每一份來提供內部電壓參考來完成。由一串其輸出產生二進制輸出量的高速比較器將模擬信號立刻與所有參考電壓相比較。由于這種A/D所要求的部件的數(shù)目和質量的原因，設備更常為8位或小于8位的。快速轉換器常常是很貴的。P3U2A

51、 Interfaces to External Signals and Devices 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文A 外部信號與設備的接外部信號與設備的接口口 采樣保持電路采樣保持電路 模擬轉換系統(tǒng)中A/D轉換器前面常有一個采樣保持電路。在逐次逼近轉換器中特別需要一個恒定輸入，因為在轉換過程中，輸入量要與參考量比較幾次。 多路器多路器圖3-2A-5所示的多路器概念上更象旋轉開關，它能在處理器控制下旋轉“尋址”任何一個輸入通道。對有N個通道的多路器，每個通道都有效。機械開關和固態(tài)設備都能構成多路器。多路轉換可用不同方法，例如“單端的”和“差分”連接來實現(xiàn)。當是參考地的信號，單端連接

52、很有用。當你對兩電壓例如應變儀兩橋臂電壓的差值感興趣時，差分多路器會很有用的。P3U2B The Applications of Computers 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文B 計算機的應用計算機的應用B 計算機的應用1.課文內容簡介：這是一篇介紹計算機應用的綜述性文章。文章從科學計算、數(shù)據(jù)處理、自動控制等九個方面闡述了使用計算機的優(yōu)越性，通過本篇文章的學習，可使學生從更廣泛的層面上理解在現(xiàn)代社會中使用計算機的重要性。 2.查閱計算機控制系統(tǒng)研發(fā)、應用方面的文章。 3. 生詞與短語P3U2B The Applications of Computers 第三部分第二單元課文第三部

53、分第二單元課文B 計算機的應用計算機的應用vartillery shell 炮彈vcensus n. 人口統(tǒng)計voverwhelming adj. 壓倒一切的vretrieve v. 檢索vinventory n. 倉庫管理vservo control system 伺服控制系統(tǒng)vgroup control system 群控系統(tǒng)vvirtual reality 虛擬現(xiàn)實vcomputer simulation 計算機仿真vprototype n. 原型（機）P3U2B The Applications of Computers 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文B 計算機的應用計算機的

54、應用vcost-effective adj. 性能價格比（高）的viterative adj. 重復的，反復的vinteractive adj. 交互式的vstep motor n. 步進電動機vend effector 終端執(zhí)行機構vembark v. 從事，著手vauxiliary material 輔助材料vspecification n. （復）規(guī)格vmachine tool 機床vfabrication n. 構成，組成，制作vallowance for finish 加工余量P3U2B The Applications of Computers 第三部分第二單元課文第三部分第二單元

55、課文B 計算機的應用計算機的應用vcomprehensive adj. 綜合（性）的vreal estate 不動產vasynchronous adj. 異步的vtopology n. 拓樸結構vtransponder n. 發(fā)射機應答器vterminal n. 終端（機）vstereotyped adj. 僵化的vAI 人工智能vcomprehensive adj. 綜合（性）的vreal estate 不動產vasynchronous adj. 異步的vtopology n. 拓樸結構vtransponder n. 發(fā)射機應答器vterminal n. 終端（機）vstereotyped

56、adj. 僵化的P3U2B The Applications of Computers 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文B 計算機的應用計算機的應用4. 難句翻譯1 Computer simulation as a powerful analytic tool widely used in scientific research and engineering design demonstrates unrivalled advantages. 作為一種廣泛應用于科學研究和工程設計的有力分析工具，計算機仿真顯示出無與倫比的優(yōu)點。2 Data, diagrams, tables, etc

57、. showing its shape, dimension, structure, fabrication and the material it is made from are input as the software requires. 表示產品形狀、尺寸、結構、組成和制造材料的數(shù)據(jù)、圖形和表格等將按軟件的需求輸入。3 The solution to that problem was then based on asynchronous low-speed lines organized in either a star topology with a line dedicated

58、to each terminal, or a tree topology with multidrop lines.P3U2B The Applications of Computers 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文B 計算機的應用計算機的應用 此問題的解決基于異步低速的傳輸線，其結構可以是每臺終端單配一線的星狀拓撲結構，也可以是多分支線的樹狀拓撲結構。 solution、answer、key、guide等詞在表示所屬關系時用介詞to而不用of。5. 參考譯文B 計算機的應用計算機的應用 在發(fā)達國家，計算機的使用幾乎遍及備行各業(yè)。這里列舉計算機應用的一些例子： 1.科學計算。最早的

59、計算機就是為作科學計算而創(chuàng)造出來的，計算涉及復雜的高難的數(shù)學或消耗時間的、令人厭煩的、重復性的數(shù)值計算。例如，計算炮彈的軌跡要求在幾秒鐘內解一組微分方程，設計一座大壩涉及解包含數(shù)百個變量的聯(lián)立代數(shù)方程組可能要耗費數(shù)學家?guī)啄甑臅r間，但計算機程序可以在幾小時內完成此計算。P3U2B The Applications of Computers 第三部分第二單元課文第三部分第二單元課文B 計算機的應用計算機的應用 2.數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理。計算機已被廣泛地用于數(shù)據(jù)處理，例如，會計，統(tǒng)計，人口調查。涉及的計算非常簡單加，減，乘和除，但數(shù)據(jù)量極大，超出人類的能力和耐心的限度。數(shù)據(jù)庫產品如Lotus-1，2，

60、3給使用者提供正式的數(shù)據(jù)結構，用來對數(shù)據(jù)作分類，歸類，貯存，選取，檢索。安裝了數(shù)據(jù)庫軟件，計算機就能處理數(shù)據(jù)，令使用者滿意。 3.自動控制。自動控制。以前，只有那些有專門技能和知識的人才可以做的事，例如，控制生產過程，操縱機器，檢驗產品質量，管理生產計劃，管理庫存，等等，現(xiàn)在都可由計算機來接管，全都實現(xiàn)自動化，效率和精度都高。NC(數(shù)字控制)系統(tǒng)，PID控制系統(tǒng)，伺服控制系統(tǒng)，群控控制系統(tǒng)，最優(yōu)控制和自適應控制系統(tǒng)中，計算機作為中央控制單元把自動控制過程涉及的一切計算都接管過去，而且為系統(tǒng)中的所有的其他工作單元規(guī)定時刻表。CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))不僅包含生產控制系統(tǒng)，還有生產計劃和管理系