计算机专业英语翻译

1.1细看处理器与主存储器

我们已经了解到所有计算机有类似的能力且能执行相同的功能,尽管一些可能比其他的快。我们知道电脑系统有输入、输出、仓储、加工的元件,还知道处理器是计算机系统的“智能”部分,并且知道一个简单的计算机系统可以有几个处理器。我们已经讨论了在电脑系统中数据以被称作位的电子状态来表示。我们现在准备阐释计算机系统核心的内部活动——处理器。

电脑的内部操作很有趣,但真的没有什么奥秘的事。这种神秘性存在于那些道听途说和相信科幻作家的人心中。计算机是不会思考的电子设备,它必须插入电源,就像一台烤面包机或一盏灯。

毫不夸张地讲，市场上有几百种不同类型的计算机在销售。每种类型可能都很复杂,但每个处理器,有时被称为中央处理器或者说CPU,只有两个基本部分:控制单元,算术和逻辑单元。主存储器在处理器的内部发挥着重要作用。这三个——主存、控制单元,算术和逻辑单元——一起工作。让我们来看看他们之间的功能和联系。

与磁辅助存储设备,如磁带、磁盘相比，主存没有移动部件。没有机械的运动,数据可以以电子的速度被存取访问,接近光速。今天大多数电脑的主存使用DRAM(动态随机访问存储器)技术。先进的DRAM芯片大约有1/8邮票那么大，大约可以储存256,000万位或多于25,600,000字符的数据。

主存储器,或者主存,提供给处理器的程序和数据暂时的存储。在可执行程序或数据

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可以被处理之前，所有的程序和数据必须被从输入设备(如VDT)或从辅助存储(如磁盘)转移到主存储器。主要的存储空间总是很少;因此,在一个程序被执行后，它占领的储藏空间会被重新分配给另一个等待执行的程序。

图1 - 1说明了所有的输入/输出(I / O)“读”或“用”主要的存储。图中(输入)探讨是在VDT上。消息被查询的形式，是通过一个渠道到主存储器(如同轴电缆)。消息被解释，处理机从辅助存储设备取出所需的程序和数据。程序和数据被“装好”,或移动,从辅助存储器到主存储器。这是一个无损阅读过程。也就是说,程序和数据被从主要存储器(暂时的)和辅助存储器(永久)中读取。数据根据程序指令被操作,报告被从主存储器写入到打印机。

一个程序指令或一块数据保存在的特定的主存单元被称为地址。地址允许程序指令和数据被存储，访问和加工。每一个地址的内容随着不同程序的执行和新的数据的处理是不断变化的。

主存储器的另一个名字是随机存取存储器,或RAM。一种特殊类型的主存储器,称为只读存储器(ROM),不能被程序员改写。ROM的内容被制造商作为“只读”所固化（设计在芯片的逻辑上）。当你打开微机系统,一个ROM中的程序自动启动计算机系统。然后ROM程序初步显示屏幕提示。

ROM的一种变种是可编程的只读存储器(PROM)。RPOM是让用户能装载“只读”的程序和数据的ROM。一旦一个程序被加载到PROM,它简直从不改变。然而,如果你

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需要能够修改内容的PROM，有EPROM,可擦写的PROM。在写操作之前,所有的储存单元必须被删除到同样的初始状态。

一个更具有吸引力的形式的主读存储器是电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。在任何时候都可以写入，不需擦除原先内容，且只是更新寻址到的字节或多个字节。

EEPROM把非易失性优点和可更新、需更新的地方的灵活性结合起来，修改时使用普通的总线控制线、地址线和数据线。

另一种形式的半导体内存是闪存(这样命名因为速度)。闪存在耗费和功能上介于EPROM和EEPROM之间。和EEPROM一样,闪存使用的是电擦除技术。整个闪存在一个或几秒钟内可以被消除,这比只读存储器快得多。另外,可能消除只是块的内存,而不是整个晶片。然而,闪存不提供字节级的擦除。与EPROM一样,闪存每位只使用一个晶体管,所以能达到EPROM的高密度。

高速缓冲存储器

程序和数据从辅助存储装载到RAM，因为从RAM访问一个程式指令或者一段数据所需要的时间远远低于从辅助存储器。从磁盘存储器上存取单个数据所花的时间，可以从RAM中存取几千条指令或数据]。RAM实质上是一种数据和程序的高速起降缓冲区。事实上,没有什么真正发生在计算机系统中,直到程序指令和数据转移到处理器。这转移到处理器的指令和数据可能是费时的,即使在微秒级速度。为了促进指令和数据更快的转移,大多数电脑到处理器被设计通过高速缓冲存储器。高速缓冲存储器主要被

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电脑设计师用于增加吞吐量(计算机系统的工作速率)。

像RAM一样，高速缓存是一项高速起降缓冲区程序数据和指令。然而,缓存存储器使用静态存储器(静态的内存)技术,大约有RAM的10倍速度和100倍的花费。只有RAM一小部分的内存容量，高速缓存只保持下一步可能需要由处理器处理的程序和数据。两种类型的高速缓冲存储器广泛应用于电脑。第一个被称为内部缓存和建在中央处理器的芯片。第二个,外部高速缓存,位于靠近CPU的地方。计算机可以有几个不同层次的高速缓冲存储器。一级缓存几乎总是建成芯片。二级缓存曾经是外部高速缓存,但现在通常像一级缓存一样也建到CPU。

1.2 总线互连

总线是连接两个或多个设备的通信通路。总线的关键特征是，它是一条共享

传输介质。 多个设备连接到总线上，任一个设备发出的信号可以为其他所有连接到总线上的设备所接收。如果两个设备同时传送，它们的信号将会重叠，引起混淆。因此，一次只能有一个设备成功地（利用总线）发送数据。

典型的情况是，总线由多条通信通路或线路组成，每条线(路)能够传送代表二

进制1和0的信号。一段时间里，一条线能传送一串二进制数字。总线的几条线放在一起能同时并行传送二进制数字。例如, 一个8位的数据能在8条总线线上传送。

计算机系统包含有多种不同的总线，它们在计算机系统层次结构的各个层次

提供部件之间的通路。连接主要计算机部件(处理机, 存储器, I/O)的总线称为系统总

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线。系统总线通常由50~100条分立的(导)线组成。每条线被赋予一个特定的含义或功能。虽然有许多不同的总线设计，但任何总线上的线都可以分成三个功能组：数据线、地址线和控制线。此外可能还有为连接的模块提供电源的电源线。

数据线提供系统模块间传送数据的路径，这些线组合在一起称为数据总线。

典型的数据总线包含8、16或32根线，线的数量称为数据总线的宽度。因为每条线每次传送1位，所以线的数目决定了每次能同时传送多少位。数据总线的宽度是决定系统总体性能的关键因素。

地址线用于指定数据总线上数据的来源和去向。例如，如果处理机希望从存

储器中读一个字的数据，它将所需要字的地址放在地址线上。显然，地址总线的宽度决定了系统最大可能的存储器容量。

控制线用来控制对数据线和地址线的访问和使用。由于数据线和地址线被所

有部件共享，因此必须用一种方法来控制它们的使用。控制信号在系统模块之间传送命令和定时信息。定时信息指定了数据和地址信息的有效性，命令信号指定了要执行的操作。

大多数计算机系统使用多总线，这些总线通常设计成层次结构。图1.3显示

了一个典型的高性能体系结构。一条局部总线把处理机连接到高速缓存控制器，而高速缓存控制器又连接到支持主存储器的系统总线上。高速缓存控制器集成到连接高速总线的桥中。这一总线支持连接到：高速LAN、视频和图形工作站控制器，以及包括

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