自動化專業(yè)英語(翻譯)P3U1教學(xué)課件

自動化專業(yè)英語教程教學(xué)課件July28,2007Email:wanghongwen@http://自動化專業(yè)英語教程教學(xué)課件July28,2007Emai1P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能1.課文內(nèi)容簡介：主要介紹《計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)、功能和作用等內(nèi)容。2.溫習(xí)《微機(jī)原理》中有關(guān)計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。3.生詞與短語P3U1AComputerStructureand2P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能architecturen.體系結(jié)構(gòu)instructionset指令集binary-codedadj.二進(jìn)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(shù)P3U1AComputerStructureand3P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能addressn.尋址single-precisionadj.單精度的floating-pointadj.浮點(diǎn)的terminaln.終端complementv.補(bǔ)充，求補(bǔ)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(dú)編址）memory-mappedadj.存儲器映射的（統(tǒng)一編址）

P3U1AComputerStructureand4P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jì)算機(jī)的大多數(shù)工作涉及到ALU(邏輯運(yùn)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P3U1AComputerStructureand5P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能

這一節(jié)介紹計(jì)算機(jī)的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)，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(jì)算機(jī)簡單執(zhí)行存儲在存儲器中的二進(jìn)制編碼指令。這些指令按照二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)來產(chǎn)生二進(jìn)制編碼結(jié)果。對于通用可編程計(jì)算機(jī)，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(jì)算機(jī)的基本元件P3U1AComputerStructureand6P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jié)果存回存儲器。CPU所需的操作之一是從外部設(shè)備讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。這利用輸入/輸出系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。外部處理器總線是一套能在其他計(jì)算機(jī)部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的電導(dǎo)線。存儲器計(jì)算機(jī)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(jìn)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。P3U1AComputerStructureand7P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能為了使用存儲器中的內(nèi)容，處理器必須取來右邊的內(nèi)容。為了完成這一次讀取，處理器把所需單元的二進(jìn)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(nèi)容。讀取存儲單元的內(nèi)容的這一過程并不改變該單元的內(nèi)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(zhuǎn)移，它們按在存儲器中出現(xiàn)的順序來執(zhí)行。用二進(jìn)制形式所寫的指令叫做機(jī)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(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能圖3-1A-2程序和數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的安排P3U1AComputerStructureand9P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能在簡單的計(jì)算機(jī)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(zhuǎn)換地址。在一個實(shí)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(xì)討論它們。存儲數(shù)據(jù)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(shí)間，大多數(shù)計(jì)算機(jī)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(jìn)制碼、十進(jìn)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)）。P3U1AComputerStructureand10P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(diǎn)數(shù)據(jù)類（32位）和雙精度浮點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)鍵盤上，每個計(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)碼的7位碼。存儲器類型 在數(shù)字控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，我們也關(guān)注不同存儲技術(shù)的特征。對主存儲器來說，我們需用它臨時(shí)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(jī)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(shù)寫入存儲器。如果寫入只在物理改變連接時(shí)才能實(shí)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(shè)定，那存儲器叫做可編程只讀存儲器（PROM）。如果需要實(shí)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PROM縮寫為EEPROM。P3U1AComputerStructureand11P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)如圖3-4A-3。它有四個主要部件：算術(shù)－邏輯單元，一系列存儲器，一個內(nèi)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(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(shù)－邏輯單元（ALU） ALU提供很廣泛的算術(shù)操作，包括加、減、乘、除。它也完成布爾邏輯操作，例如：與、或、二進(jìn)制算術(shù)求補(bǔ)。其他操作，例如字比較也可達(dá)到。計(jì)算機(jī)任務(wù)的主要部分包括ALU，但為了利用ALU指令，需要大量的數(shù)據(jù)移動。寄存器 CPU內(nèi)的一系列寄存器是用于存儲信息的。指令寄存器 當(dāng)一條指令取回來，它被復(fù)制到指令寄存器內(nèi)，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(jié)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(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能標(biāo)志寄存器 執(zhí)行順序不僅由指令而且也由前面指令的結(jié)果來確定。例如，如果在ALU中進(jìn)行加法運(yùn)算，加法的結(jié)果（不論結(jié)果是正、負(fù)或0）存儲在稱為標(biāo)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(zhuǎn)移指令，標(biāo)志字需要檢驗(yàn)以確定是否需要轉(zhuǎn)移。程序計(jì)數(shù)器（指令指針） 下一指令的地址位于稱作程序計(jì)數(shù)器的寄存器中。數(shù)據(jù)寄存器 當(dāng)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(nèi)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(nèi)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(nèi)容指向存儲器中的數(shù)據(jù)。P3U1AComputerStructureand14P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能內(nèi)部處理器總線 內(nèi)部處理器總線使數(shù)據(jù)在內(nèi)部存儲器間移動?？偩€是一套分組的電導(dǎo)線，它能在CPU的功能塊間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息。當(dāng)兩個寄存器連到總線上時(shí)，源寄存器中的數(shù)據(jù)可傳到目的寄存器中?？刂破?控制器提供了程序周期內(nèi)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(jī)器周期，每個機(jī)器周期由許多時(shí)鐘周期組成。P3U1AComputerStructureand15P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能

例如圖3-1A-4，為了取回一條指令，程序計(jì)數(shù)器中的地址放到在時(shí)鐘周期C1上升沿的外部總線的地址線上。同時(shí)，利用控制線上的一個代碼，CPU通知所有連接到總線上的設(shè)備，即CPU正執(zhí)行一個“操作碼取回”的機(jī)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。圖3-1A-4“操作代碼讀取”的時(shí)序圖P3U1AComputerStructureand16P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jī)器周期的末端花費(fèi)幾個更多的時(shí)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(fù)位請求。在不可恢復(fù)故障的情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可要求自身復(fù)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(biāo)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(wù)是中斷請求。來自外部設(shè)備的一個中斷請求信號可使CPU立即執(zhí)行實(shí)施必要動作的服務(wù)子程序。當(dāng)完成服務(wù)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(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(shí)，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?？偩€總線是計(jì)算機(jī)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(shè)備和一個數(shù)據(jù)目的設(shè)備被允許在短時(shí)傳輸下連接到總線上。外部處理器總線 內(nèi)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(jì)算機(jī)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(jìn)行通信。P3U1AComputerStructureand18P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能計(jì)算機(jī)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(guān)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(biāo)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(nèi)的I/O口地址。這叫做存儲器映射的I/O。當(dāng)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(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1.課文內(nèi)容簡介：主要介紹《計(jì)算機(jī)原理》中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)的作用與功能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念等內(nèi)容。2.溫習(xí)《計(jì)算機(jī)原理》中有關(guān)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊方面的內(nèi)容。3.生詞與短語P3U1BFundamentalsofCom20P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)storedprogram存儲程序inputdevice輸入設(shè)備outputdevice輸出設(shè)備primarystorage(memory)主存儲器secondarystorage(memory)輔助存儲器arithmetic-logicunit算術(shù)邏輯部件workstationn.工作站magnetictapedrive磁帶機(jī)displayscreen顯示屏peripheraln.外圍設(shè)備，外設(shè)schedulev.調(diào)度P3U1BFundamentalsofCom21P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)electronicmessages(mail)電子信息，郵件localcommunicationnetworks局域網(wǎng)sharedresource共享資源proliferatev.激增PSDN公共交換數(shù)據(jù)網(wǎng)privateLAN專用局域網(wǎng)irrespectiveadj.不考慮的attachedadj.附加的protocoln.協(xié)議underlyingadj.根本的P3U1BFundamentalsofCom22P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)4.難句翻譯[1]SomeINPUTDEVICESallowdirecthuman/machinecommunication,whilesomefirstrequiredatatoberecordedonaninputmediumsuchasamagnetizablematerial.有些輸入設(shè)備允許直接的人機(jī)對話，而有些輸入設(shè)備則需要先將數(shù)據(jù)存儲在諸如磁性材料等輸入介質(zhì)上。由while連接的并列復(fù)合句，有轉(zhuǎn)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(lián)機(jī)”，此處是指工作站鍵盤與主機(jī)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(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

在說明了什么是計(jì)算機(jī)之后，讓我們在來看一下計(jì)算機(jī)的定義：計(jì)算機(jī)是一種能接收、存儲和處理數(shù)據(jù)，并能產(chǎn)生輸出結(jié)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(jì)算機(jī)是一個系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)是如何組成的。系統(tǒng)的主要部件包括輸入設(shè)備、處理機(jī)和輸出設(shè)備?，F(xiàn)在詳細(xì)介紹每一部件。輸入設(shè)備 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用多種輸入設(shè)備。其中有些輸入設(shè)備直接進(jìn)行人－機(jī)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(zhì)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(shè)備。直接輸入設(shè)備有與計(jì)算機(jī)的工作站直接連接或在線連接的鍵盤，以及鼠標(biāo)器、輸入器、觸摸式屏幕和話筒等。不論使用哪種設(shè)備，所有這些都是人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的解釋和通信的部件。P3U1BFundamentalsofCom24P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)中央處理機(jī) 中央處理機(jī)（CPU）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。一臺典型計(jì)算機(jī)的CPU由三部分組成：主存儲器部分、算術(shù)邏輯部分和控制部分。不僅個人計(jì)算機(jī)如此，各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)的CPU都有這三部分。輸出設(shè)備 與輸入設(shè)備類似，輸出設(shè)備也是人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的解釋和通信的設(shè)備。輸出設(shè)備從CPU中取出機(jī)器代碼形式的結(jié)果，然后將其轉(zhuǎn)換成（a）人們可讀的形式（例如打印或顯示報(bào)告）或（b）另一處理周期的機(jī)器輸入。在個人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，常用的輸出設(shè)備是顯示屏和臺式打印機(jī)。比較大型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常要配備更大、更快的打印機(jī)，多臺在線工作站和磁帶機(jī)。有時(shí)也將輸入/輸出設(shè)備和輔助存儲器稱為外圍設(shè)備，這是因?yàn)檫@些設(shè)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(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)朝著兩個主要目標(biāo)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(jì)算任務(wù)的調(diào)度以確保計(jì)算系統(tǒng)的良好性能。操作系統(tǒng)必須確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正確操作。為避免用戶程序影響系統(tǒng)的正常操作，對硬件進(jìn)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(quán)，只能在監(jiān)控方式中執(zhí)行。監(jiān)控程序存放在內(nèi)存，同樣業(yè)應(yīng)避免用戶對其修改。另外采用一個時(shí)鐘避免無限循環(huán)。這樣，一旦基本的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生了變動（兩種方式，特權(quán)指令，存儲器保護(hù)，時(shí)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(chǎn)它們的廠家及其運(yùn)行的硬件環(huán)境通常是唯一的。一般，安裝一臺新計(jì)算機(jī)的同時(shí)購買了與該硬件相應(yīng)的操作系統(tǒng)。用戶需要有效地支持其處理任務(wù)的可靠操作軟件。P3U1BFundamentalsofCom26P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)盡管各廠家的操作軟件各不相同，但都具有類似的性能?，F(xiàn)代硬件系統(tǒng)，由于其復(fù)雜性，需要有操作系統(tǒng)來滿足某些特定的標(biāo)準(zhǔn)。例如，考慮到該領(lǐng)域的現(xiàn)狀，操作系統(tǒng)應(yīng)支持某種形式的聯(lián)機(jī)處理。通常，與操作軟件相關(guān)的功能有：作業(yè)管理；資源管理；I/O操作控制；錯誤恢復(fù)；存儲器管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間需要進(jìn)行通信有許多原因，例如在一個國家內(nèi)，處于各地的計(jì)算機(jī)使用公共通信設(shè)施交換電子信息（郵件），從一個計(jì)算機(jī)向另一個計(jì)算機(jī)傳送文件。P3U1BFundamentalsofCom27P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)同樣，在一個局部區(qū)域內(nèi)，例如在一個大樓或機(jī)關(guān)內(nèi)，分布式的計(jì)算機(jī)工作站間使用局部通信網(wǎng)絡(luò)訪問昂貴的共享資源，例如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、磁盤和磁帶等，這些設(shè)備也由計(jì)算機(jī)管理。很明顯，隨著基于計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品和相應(yīng)的公共和局部通信網(wǎng)絡(luò)的激增，計(jì)算機(jī)－計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)間的實(shí)際距離因應(yīng)用類型不同有很大變化，但一般來講，任何一個計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的核心數(shù)據(jù)通信設(shè)備，這些設(shè)備可以是PSTN，專用LAN或很多這種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)系統(tǒng)。但是如果不考慮數(shù)據(jù)通信設(shè)備的類型，那么為處理相應(yīng)的與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的協(xié)議，需在聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上配備很多硬件和軟件。一般來講這些都與跨網(wǎng)通信信道的建立，與通過該信道的信息流控制有關(guān)。提供這種設(shè)備僅是網(wǎng)絡(luò)要求的一部分，但是在很多應(yīng)用中，通信的計(jì)算機(jī)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(yīng)用程序（通常叫做應(yīng)用處理程序或AP）與基本通信服務(wù)程序之間的接口也不同。例如，一臺計(jì)算機(jī)可能是小型單用戶機(jī)，而另一臺可能是大型多用戶系統(tǒng)。P3U1BFundamentalsofCom28自動化專業(yè)英語教程教學(xué)課件July28,2007Email:wanghongwen@http://自動化專業(yè)英語教程教學(xué)課件July28,2007Emai29P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能1.課文內(nèi)容簡介：主要介紹《計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)、功能和作用等內(nèi)容。2.溫習(xí)《微機(jī)原理》中有關(guān)計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。3.生詞與短語P3U1AComputerStructureand30P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能architecturen.體系結(jié)構(gòu)instructionset指令集binary-codedadj.二進(jìn)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(shù)P3U1AComputerStructureand31P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能addressn.尋址single-precisionadj.單精度的floating-pointadj.浮點(diǎn)的terminaln.終端complementv.補(bǔ)充，求補(bǔ)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(dú)編址）memory-mappedadj.存儲器映射的（統(tǒng)一編址）

P3U1AComputerStructureand32P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jì)算機(jī)的大多數(shù)工作涉及到ALU(邏輯運(yùn)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P3U1AComputerStructureand33P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能

這一節(jié)介紹計(jì)算機(jī)的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)，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(jì)算機(jī)簡單執(zhí)行存儲在存儲器中的二進(jìn)制編碼指令。這些指令按照二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)來產(chǎn)生二進(jìn)制編碼結(jié)果。對于通用可編程計(jì)算機(jī)，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(jì)算機(jī)的基本元件P3U1AComputerStructureand34P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jié)果存回存儲器。CPU所需的操作之一是從外部設(shè)備讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。這利用輸入/輸出系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。外部處理器總線是一套能在其他計(jì)算機(jī)部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的電導(dǎo)線。存儲器計(jì)算機(jī)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(jìn)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。P3U1AComputerStructureand35P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能為了使用存儲器中的內(nèi)容，處理器必須取來右邊的內(nèi)容。為了完成這一次讀取，處理器把所需單元的二進(jìn)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(nèi)容。讀取存儲單元的內(nèi)容的這一過程并不改變該單元的內(nèi)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(zhuǎn)移，它們按在存儲器中出現(xiàn)的順序來執(zhí)行。用二進(jìn)制形式所寫的指令叫做機(jī)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(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能圖3-1A-2程序和數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的安排P3U1AComputerStructureand37P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能在簡單的計(jì)算機(jī)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(zhuǎn)換地址。在一個實(shí)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(xì)討論它們。存儲數(shù)據(jù)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(shí)間，大多數(shù)計(jì)算機(jī)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(jìn)制碼、十進(jìn)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)）。P3U1AComputerStructureand38P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(diǎn)數(shù)據(jù)類（32位）和雙精度浮點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)鍵盤上，每個計(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)碼的7位碼。存儲器類型 在數(shù)字控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，我們也關(guān)注不同存儲技術(shù)的特征。對主存儲器來說，我們需用它臨時(shí)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(jī)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(shù)寫入存儲器。如果寫入只在物理改變連接時(shí)才能實(shí)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(shè)定，那存儲器叫做可編程只讀存儲器（PROM）。如果需要實(shí)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PROM縮寫為EEPROM。P3U1AComputerStructureand39P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)如圖3-4A-3。它有四個主要部件：算術(shù)－邏輯單元，一系列存儲器，一個內(nèi)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(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(shù)－邏輯單元（ALU） ALU提供很廣泛的算術(shù)操作，包括加、減、乘、除。它也完成布爾邏輯操作，例如：與、或、二進(jìn)制算術(shù)求補(bǔ)。其他操作，例如字比較也可達(dá)到。計(jì)算機(jī)任務(wù)的主要部分包括ALU，但為了利用ALU指令，需要大量的數(shù)據(jù)移動。寄存器 CPU內(nèi)的一系列寄存器是用于存儲信息的。指令寄存器 當(dāng)一條指令取回來，它被復(fù)制到指令寄存器內(nèi)，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(jié)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(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能標(biāo)志寄存器 執(zhí)行順序不僅由指令而且也由前面指令的結(jié)果來確定。例如，如果在ALU中進(jìn)行加法運(yùn)算，加法的結(jié)果（不論結(jié)果是正、負(fù)或0）存儲在稱為標(biāo)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(zhuǎn)移指令，標(biāo)志字需要檢驗(yàn)以確定是否需要轉(zhuǎn)移。程序計(jì)數(shù)器（指令指針） 下一指令的地址位于稱作程序計(jì)數(shù)器的寄存器中。數(shù)據(jù)寄存器 當(dāng)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(nèi)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(nèi)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(nèi)容指向存儲器中的數(shù)據(jù)。P3U1AComputerStructureand42P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能內(nèi)部處理器總線 內(nèi)部處理器總線使數(shù)據(jù)在內(nèi)部存儲器間移動。總線是一套分組的電導(dǎo)線，它能在CPU的功能塊間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息。當(dāng)兩個寄存器連到總線上時(shí)，源寄存器中的數(shù)據(jù)可傳到目的寄存器中?？刂破?控制器提供了程序周期內(nèi)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(jī)器周期，每個機(jī)器周期由許多時(shí)鐘周期組成。P3U1AComputerStructureand43P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能

例如圖3-1A-4，為了取回一條指令，程序計(jì)數(shù)器中的地址放到在時(shí)鐘周期C1上升沿的外部總線的地址線上。同時(shí)，利用控制線上的一個代碼，CPU通知所有連接到總線上的設(shè)備，即CPU正執(zhí)行一個“操作碼取回”的機(jī)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。圖3-1A-4“操作代碼讀取”的時(shí)序圖P3U1AComputerStructureand44P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jī)器周期的末端花費(fèi)幾個更多的時(shí)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(fù)位請求。在不可恢復(fù)故障的情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可要求自身復(fù)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(biāo)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(wù)是中斷請求。來自外部設(shè)備的一個中斷請求信號可使CPU立即執(zhí)行實(shí)施必要動作的服務(wù)子程序。當(dāng)完成服務(wù)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(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)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(shí)，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梗钡絺鬟f完成。總線總線是計(jì)算機(jī)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(shè)備和一個數(shù)據(jù)目的設(shè)備被允許在短時(shí)傳輸下連接到總線上。外部處理器總線 內(nèi)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(jì)算機(jī)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(jìn)行通信。P3U1AComputerStructureand46P3U1AComputerStructureandFunction第三部分第一單元課文A計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能計(jì)算機(jī)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(guān)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(biāo)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(nèi)的I/O口地址。這叫做存儲器映射的I/O。當(dāng)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(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1.課文內(nèi)容簡介：主要介紹《計(jì)算機(jī)原理》中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)的作用與功能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念等內(nèi)容。2.溫習(xí)《計(jì)算機(jī)原理》中有關(guān)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊方面的內(nèi)容。3.生詞與短語P3U1BFundamentalsofCom48P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)storedprogram存儲程序inputdevice輸入設(shè)備outputdevice輸出設(shè)備primarystorage(memory)主存儲器secondarystorage(memory)輔助存儲器arithmetic-logicunit算術(shù)邏輯部件workstationn.工作站magnetictapedrive磁帶機(jī)displayscreen顯示屏peripheraln.外圍設(shè)備，外設(shè)schedulev.調(diào)度P3U1BFundamentalsofCom49P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)electronicmessages(mail)電子信息，郵件localcommunicationnetworks局域網(wǎng)sharedresource共享資源proliferatev.激增PSDN公共交換數(shù)據(jù)網(wǎng)privateLAN專用局域網(wǎng)irrespectiveadj.不考慮的attachedadj.附加的protocoln.協(xié)議underlyingadj.根本的P3U1BFundamentalsofCom50P3U1BFundamentalsofComputerandNetworks第三部分第一單元課文B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)4.難句翻譯[1]SomeINPUTDEVICESallowdirecthuman/machinecommunication,whilesomefirstrequiredatatoberecordedonaninputmediumsuchasamagnetizablematerial.有些輸入設(shè)備允許直接的人機(jī)對話，而有些輸入設(shè)備則需要先將數(shù)據(jù)存儲在諸如磁性材料等輸入介質(zhì)上。由while連接的并列復(fù)合句，有轉(zhuǎn)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(lián)機(jī)”，此處是指工作站鍵盤與主機(jī)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(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)B計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

在說明了什么是計(jì)算機(jī)之后，讓我們在來看一下計(jì)算機(jī)的定義：計(jì)算機(jī)是一種能接收、存儲和處理數(shù)據(jù)，并能產(chǎn)生輸出結(jié)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(jì)算機(jī)是一個系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)是如何組成的。系統(tǒng)的主要部件包括輸入設(shè)備、處理機(jī)和輸出設(shè)備?，F(xiàn)在詳細(xì)介紹每一部件。輸入設(shè)備 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用多種輸入設(shè)備。其中有些輸入設(shè)備直