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ComputerHardware Chapter2 计算机硬件 转载请注明 SectionACPU Webuildcomputertosolveproblems Earlycomputersolvedmathematicalandengineeringproblems andlatercomputersemphasizedinformationprocessingforbusinessapplications Today thecomputeralsocontrolmachinesasdiverseasautomobile engines robots andmicrowaveovens Acomputersystemsolvesaproblemfromanyofthesedomainsbyacceptinginput processingit andproducingoutput Computersystemsconsistofhardwareandsoftware Hardwareisthephysicalpartofthesystem Oncedesigned hardwareisdifficultandexpensivetochange Softwareisthesetofprogramsthatinstructthehardwareandiseasiertomodifythanhardware Computersarevaluablebecausetheyaregeneral purposemachinesthatcansolvemanydifferentkindsofproblems asopposedtospecial purposemachinesthatcaneachsolveonlyonekindofproblem Differentproblemscanbesolvedwiththesamehardwarebysupplyingthesystemwithadifferentsetofinstructions Thatis withdifferentsoftware microwave maikr uweiv n 1 微波2 微波炉vt 1 用微波炉热 食物 用微波炉烹调domain do men n 1 领土 领地 活动 学问等的 范围 领域2 领土权3 政府或私人的 所有地 地产4 地区 区域hardware h rd w r n 1 计算机的 硬件 电子仪器的 部件 software s ft w r n U 1 电脑 软件Myjobiswritingthesoftware 我的工作是写软件 2 跟随电子设备的 程序材料Instructions n str k n n 1 指令 指示 用法说明 书 教育 指导2 命令 指示 to v that 3 教诲 教导 译 人们为解决问题而制造计算机 早期的计算机解决的是数学和工程问题 后来计算机着重解决商业应用中的信息处理问题 如今 计算机还用来控制如汽车发动机 机器人和微波炉等各式各样的机器 计算机系统解决上述这些领域中的任何一个问题都是通过接收输入 处理问题和生成输出来实现的 计算机系统由硬件和软件组成 硬件是系统的物理部分 硬件一旦设计完毕 要修改是困难的 并且花费也大 软件是指挥硬件的程序集合 比硬件容易修改 计算机之所以有用 是因为它们能解决很多不同类型的问题 是通用的机器 相对而言 每种专用机只能解决一类问题 通过为系统配备不同的指令系统 也就是配备不同的软件 能用同一硬件去解决不同的问题 Mostcomputersystems fromtheembeddedcontrollersfoundinautomobilesandconsumerappliancestopersonalcomputersandmainframes havethesamebasicorganization Everycomputerhasfourbasichardwarecomponents Centralprocessingunit CPU Mainmemory Inputdevices Outputdevices embeddedadj 1 植入的 深入的 内含的2 嵌入的3 嵌入式照明设备organization rg n ze n n 1 组织 机构 团体 C 2 组织工作 体制 编制 U C 3 条理 系统 U 4 生 有机体 C 译 大多数计算机系统 从汽车和日用电器中的嵌入式控制器到个人计算机和大型主机 都具有相同的基本组成 每台计算机都有如下4种基本硬件部件 中央处理器 主存储器 输入设备 输出设备 Fig 2 1showsthesecomponentsinablockdiagram Thelinesbetweentheblocksrepresenttheflowofinformationflowsfromonecomponenttoanotheronthebus whichissimplyagroupofwiresconnectingthecomponents ProcessingoccursintheCPUandmainmemory TheorganizationinFig 2 1 withthecomponentsconnectedtoeachotherbythebus iscommon However theotherconfigurationsarepossibleaswell Computerhardwareisoftenclassifiedbyitsrelativephysicalsize Smallmicrocomputer Mediumminicomputer Largemainframe configuration k n f gj re n n 1 结构 表面配置 结构 外形2 心 形态3 天 行星的方位 地球表面的 外貌 Fig 2 1Thebasicarchitectureofmicrocomputer 译 图2 1以一个框图的形式展示了这几种部件 各框之间的连线代表信息流在总线上从一个部件流向另一个部件 总线简单地说就是连接各部件的一组线缆 处理是在CPU和主存储器中进行的 图2 1中通过总线相互连接的各部件的组成是很常见的 当然 也可能有其他配置 计算机硬件常以相对体积大小来分类 如下所示 小型计算机 中型计算机 大型计算机 JusttheCPUofamainframeoftenoccupiesanentirecabinet Itsinput output I O devicesandmemorymightfillanentireroom Microcomputerscanbesmallenoughtofitonadeskorinabriefcase Astechnologyadvances amountofprocessingpreviouslypossibleonlyonlargemachinesbecomespossibleonsmallermachines Microcomputersnowcandomuchoftheworkthatonlyminicomputersormainframescoulddointhepast cabinet k b n t n 1 有抽屉或格子的 橱柜 内阁2 内阁 全体阁员3 私人小房间 密室 C adj 1 内阁的2 私下的 秘密的 译 一台大型机的CPU往往要占用一个机柜 它的输入 输出 I O 设备和存储器可能塞满一个屋子 微型计算机可以小到能放在桌子上或公文包里 随着技术的进步 以前只能在大型机上进行的大量处理工作 现在可以在更小的机器上进行 很多过去只能在小型或大型机上做的工作现在微型计算机都能完成 Theclassificationjustdescribedisbasedonphysicalsizeasopposedtostoragesize Acomputersystemuserisgenerallymoreconcernedwithstoragesizebecausethatisamoredirectindicationoftheamountofusefulworkthatthehardwarecanperform Thespeedofcomputationisanothercharacteristicthatisimportanttotheuser Generallyspeaking userswantafastCPUandlargeamountsofstorage butaphysicallysmallmachinefortheI Odevicesandmainmemory classification kl s f ke n n 1 分类 分级2 分类法 U 3 类别系统 类别 C storage stor d n U 1 贮藏 保管2 贮藏库 货栈 仓库3 贮藏量 库存量4 保管费 栈租5 蓄电6 存储 记忆 characteristic k r kt r st k n C 1 特性 特征 特色2 数 对数的 首数adj 1 特有的 独特的 典型的 表示特性的 of 译 上面所述的是按照物理尺寸的大小而不是按存储器的大小来分类的 计算机系统用户通常更关心存储器的大小 因为这更直接地表明硬件所能完成的有效工作量 运算速度对用户来说是另一个重要特性 一般来讲 用户需要快速的CPU和大容量存储器 而I O设备和主存储器的体积则要小 TheCPU Thepartofthecomputerthatrunstheprogram executesprograminstructions isknownastheprocessororcentralprocessingunit CPU Inamicrocomputer theCPUisonasingleelectroniccomponent Microprocessorisaprocessorwhoseelementshavebeenminiaturizedintooneorafewintegratedcircuits ItisasemiconductorCPUandoneoftheprincipalcomponentsofthemicrocomputer Theelementsofthemicroprocessorarefrequentlycontainedonasinglechiporwithinthesamepackage butaresometimesdistributedoverseveralseparatechips processor pr uses n 1 处理机 处理器 处理程2 加工者 制造者3 电脑 信息处理器 处理程序 miniaturize mini t raiz vt 1 使小型化 使微型化 integrate intigreit vt 1 使成一体 使结合 使合并 with into 2 使完整 使完善3 表示 的总和 表示 的平均值4 主美 使取消 种族 隔离 使 黑人等 获得平等待遇5 数 求 的积分vi 1 成为一体 结合在一起 with into 2 主美 取消 种族 隔离 黑人等 获得平等待遇3 数 求积分 semiconductor semik n d kt n 物 半导体 译 CPU处理器或中央处理单元 CPU 是计算机中运行程序 执行程序指令 的部件 微型计算机中 CPU是一个独立的电子部件 微处理器是一种小型化处理器 其所有元件都在一块或数块集成电路内 它是半导体中央处理器 CPU 是微型计算机的主要部件 微处理器的元件通常安装在一个芯片上或在同一组件内 有时也分布在几个芯片上 Thecentralprocessingunithastwocomponents thecontrolunitandthearithmetic logicunit Thecontrolunittelltherestofthecomputersystemhowtocarryoutaprogram sinstructions Itdirectsthemovementofelectronicsignalsbetweenmemory whichtemporarilyholdsdata instructions andprocessedinformation andthearithmetic logicunit ItalsodirectsthesecontrolsignalsbetweentheCPUandinputandoutputdevices Inamicrocomputerwithamicroprogrammedinstructionset itcontainsanadditionalcontrol memoryunit controlunit1 控制单元 控制组件2 控制部件 控制器3 控制装置arithmetic logicunit1 算术逻辑单位2 算术逻辑部件temporarily temp rerili adv 1 暂时地 临时地 临时性 译 中央处理单元由控制逻辑部件和算术逻辑部件组成 中央处理单元控制计算机系统中的其他部件执行指令 它指示存储器 暂时存储数据 指令 处理信息 和算术逻辑单元之间的信号传递 它还要控制CPU和输入 输出设备之间的信息传递 在具有微程序控制的指令集的微型计算机中 它包含附加的控制 存储部件 Thearithmetic logicunit usuallycalledtheALU performstwotypesofoperations arithmeticandlogical Arithmeticoperationsare asyoumightexpect thefundamentalmathoperations addition subtraction multiplication anddivision Logicaloperationsconsistofcomparisons Thatis twopiecesofdataarecomparedtoseewhetheroneisequalto lessthan theother perform p f m vt 1 履行 执行 完成 做2 演出 表演 演奏vi 1 演出 表演 演奏 on at 2 机器 运转 人 行动 表现 Q 译 算术逻辑单元通常称为ALU 通常能够完成算术运算和逻辑运算两种运算 算术运算和你想到的一样 就是一些基本的算术运算 加 减 乘和除 逻辑操作主要是比较 也就是 两组数据进行比较 确定它们是相等 小于 的关系 TheCPUcontrolsthecomputer Itfetchesinstructionsfrommemory supplyingtheaddressandcontrolsignalsneededbymemorytoaccessitsdata TheCPUdecodestheinstructionandcontrolstheexecutionprocedure Itperformssomeoperationsinternally andsuppliestheaddress data andcontrolsignalsneededbymemoryandI Odevicestoexecutetheinstruction NothinghappensinthecomputerunlesstheCPUcausesittohappen access kses vt 1 电脑 取出 资料 使用 接近n 1 接近 进入 接近的机会 进入的权利 使用 U to accessbroadcasting向公众开放的节目播送2 通道 入口 门路 C U to 3 书 病的 发作 怒气等的 爆发 C of inanaccessoffury勃然大怒4 电脑 存取 取出 U decode vt 1 译解 密码 解码executionn 实行 完成 执行internallyadv 在内 在中心 译 CPU控制整个计算机 它从存储器中取指令 提供存储器需要的地址和控制信号 CPU对指令译码并且控制整个执行过程 它执行一些内部操作 并且为存储器和I O设备执行指令提供必要的地址 数据和控制信号 除非CPU激发 否则 计算机什么事情都不会发生 Internally theCPUhasthreesections Theregistersections asitsnameimplies includesasetofregistersandabusorothercommunicationmechanism Theregistersinaprocessor sinstructionsetarchitecturearefoundinthissectionoftheCPU ThesystemaddressanddatabusesinteractwiththissectionoftheCPU Theregistersectionalsocontainsotherregistersthatarenotdirectlyaccessiblebytheprogrammer TherelativelysimpleCPUincludesregisterstolatchtheaddressbeingaccessedinmemoryandatemporarystorageregister aswellasotherregistersthatarenotapartofitsinstructionsetarchitecture registern 寄存器 记录 登记簿 登记 注册architecturen 建筑 建筑学 体系机构 译 CPU内部有三大分区 寄存器区 顾名思义 它包括一组寄存器 一条总线或其他通信机制 微处理器指令集结构中的寄存器就属于CPU的这一分区 系统的地址和数据总线与寄存器交互 此分区还包括程序员不能直接访问的一些寄存器 相对简单CPU含有寄存器 用以锁存正在访问的存储器地址 还有暂存器以及指令集结构中没有的其他寄存器等 Duringthefetchportionoftheinstructioncycle theprocessorfirstoutputstheaddressoftheinstructionontotheaddressbus Theprocessorhasaregistercalledtheprogramcounter theCPUkeepstheaddressofthenextinstructiontobefetchedinthisregister BeforetheCPUoutputstheaddressontothesystem saddressbus itretrievestheaddressfromtheprogramcounterregister Attheendoftheinstructionfetch theCPUreadstheinstructioncodefromthesystemdatabus Itstoresthisvalueinaninternalregister usuallycalledtheinstructionregisterorsomethingsimilar cyclen 周期 循环retrievev 重新得到 译 在指令周期的取指阶段 处理器首先将指令的地址输出到地址总线上 处理器有一个寄存器叫做程序计数器 CPU将下一条要取的指令的地址存放在程序计数器中 在CPU将地址输出到系统的地址总线之前 必须从程序计数器中取出该地址 在指令结束前 CPU从系统时局总线上读取指令码 它把该指令码存储在某个内部寄存器中 该寄存器通常称作指令寄存器或其他相似的名字 Thecontrolunitalsogeneratesthesignalsforthesystemcontrolbus suchastheREAD WRITE andtheothersignals Amicroprocessortypicallyperformsasequenceofoperationstofetch decode andexecuteaninstruction Byassertingtheseinternalandexternalcontrolsignalsinthepropersequence thecontrolunitcausestheCPUandtherestofthecomputertoperformtheoperationsneededtocorrectlyprocessinstructions typicallyadv 代表性地 作为特色地assertv 断言 声称sequencen 次序 顺序 序列 译 控制单元也产生系统控制总线上的信号 例如READ WRATE和其他信号等 典型的一个微处理器执行取指令 译指令和执行指令等一系列的操作 通过以正确的顺序激发这些内部或外部控制信号 控制单元使CPU和计算机的其余部分完成正确处理指令所需要的操作 ThisdescriptionoftheCPUisincomplete Currentprocessorshavemorecomplexfeaturesthatimprovetheirperformance Onesuchmechanism theinstructionpipeline allowstheCPUtofetchoneinstructionwhilesimultaneouslyexecutinganotherinstruction featuren 特征 容貌 特色 特写performancen 履行 执行 成绩 性能 表演pipelinen 管道 传递途径 译 以上对CPU的描述并不完整 现在的处理器拥有更加复杂的特征以提高其性能 这些机制中有一种是指令流水线技术 它允许CPU在执行一条指令的同时取出另一条指令 InthissectionwehaveintroducedtheCPUfromasystemperspective butwehavenotdiscusseditsinternaldesign Weexaminetheregisters datapaths andcontrolunit allofwhichacttogethertocausetheCPUtoproperlyfetch decode andexecuteinstructions MicrosequencedCPUshavethesameregisters ALUsanddatapathsashardwiredCPUs butcompletelydifferentcontrolunits 本节我们从系统的角度介绍了CPU 但我们还没有讨论它的内部设计 我们描述了CPU的寄存器 数据通路 控制单元等 所有部件一起工作使CPU正确地读取 译码和执行指令 微程序CPU具有同硬连线CPU一样的寄存器 ALU和数据通路 但二者控制单元完全不同 SystemBuses Physically abusisasetofwires Thecomponentsofthecomputerareconnectedtothebuses Tosendinformationfromonecomponenttoanother thesourcecomponentoutputsdataontothebus Thedestinationcomponenttheninputsthisdatafromthebus Asthecomplexityofacomputersystemincreases itbecomesmoreefficient intermsofminimizingconnections atusingbusesratherthandirectconnectionsbetweeneverypairofdevices Busesuselessspaceonacircuitboardandrequirelesspowerthanalargenumberofdirectconnections TheyalsorequirefewerpinsonthechiporchipsthatcomprisetheCPU ThesystemshowninFigure2 1hasthreebuses Theuppermostbusinthisfigureistheaddressbus WhentheCPUreadsdataorinstructionsfromorwritesdatatomemory itmustspecifytheaddressofthememorylocationitwishestoaccess Itoutputsthisaddresstotheaddressbus memoryinputs thisaddressfromtheaddressbusandusesittoaccessthepropermemorylocation EachI Odevices suchasakeyboard monitor ordiskdrive hasauniqueaddressaswell WhenaccessinganI Odevice theCPUplacestheaddressofthedeviceontheaddressbus EachdevicecanreadtheaddressoffofthebusanddeterminewhetheritisthedevicebeingaccessedbytheCPU Unliketheotherbuses theaddressbusalwaysreceivesdatafromtheCPU theCPUneverreadstheaddressbus destinationn 目的地 目的文件 目的单元格uppermostadj 至上的 最高的 最主要的adv 在最上 最初 首先specifyvt 指定 详细说明 列入清单uniqueadj 唯一的 独特的 译 系统总线从物理上来说 总线就是一组导线 计算机的部件就是连在总线上的 为了将信息从一个部件传到另一个部件 源部件先将数据输出到总线上 然后目标部件再从总线上接受这些数据 随着计算机系统复杂性的不断增长 使用总线比每个设备对之间直接连接要有效得多 就减少连接数量而言 与大量的直接连接相比 总线使用较少的电路板空间 耗能更少 并且在芯片或组成CPU的芯片组上需要较少的引脚 图2 1所示的系统包括三组总线 最上面的是地址总线 当CPU从存储器读取数据或指令 或写数据到存储器时 它必须指明将要访问的存储器单元地址 CPU将地址输出到地址总线上 而存储器从地址总线上读取地址 并且用它来访问正确的存储单元 每个I O设备 比如键盘 显示器或者磁盘 同样都有一个唯一的地址 当访问某个I O设备时 CPU将此设备的地址放到地址总线上 每一个设备均从总线上读取地址并且判断自己是否就是CPU正要访问的设备 与其他总线不同 地址总线总是从CPU上接收信息 而CPU从不读取地址总线 Dataistransferredviathedatabus WhentheCPUfetchesdatafrommemory itfirstoutputsthememoryaddressonitsaddressbus Thenmemoryoutputsthedataontothedatabus theCPUcanthenreadthedatafromthedatabus Whenwritingdatatomemory theCPUfirstoutputstheaddressontotheaddressbus thenoutputsthedataontothedatabus Memorythenreadsandstoresthedataattheproperlocation TheprocessesforreadingdatafromandwritingdatatotheI Odevicesaresimilar Thecontrolbusisdifferentfromtheothertwobuses Theaddressbusconsistsofnlines whichcombinetotransmitonen bitaddressvalue Similarly thelinesofthedatabusworktogethertotransmitasinglemulti bitvalue Incontrast thecontrolbusisacollectionofindividualcontrolsignals ThesesignalsindicatewhetherdataistobereadintoorwrittenoutoftheCPU whethertheCPUisaccessingmemoryoranI Odevice andwhethertheI Odeviceormemoryisreadytotransferdata AlthoughthisbusisshownasbidirectionalinFigure2 1 itisreallyacollectionof mostly unidirectionalsignals MostofthesesignalsareoutputfromtheCPUtothememoryandI Osubsystems althoughafewareoutputbythesesubsystemstotheCPU Asystemmayhaveahierarchyofbuses Forexample itmayuseitsaddress data andcontrolbusestoaccessmemory andanI Ocontroller TheI Ocontroller inturn mayaccessallI Odevicesusingasecondbus oftencalledanI Obusoralocalbus transfervt 转移 调转 调任 传递 转让 改变similaradj 相似的 类似的transmitvt 传输 转送 传达 传导 发射 遗传 传播multi bit多位bidirectional双向的unidirectional单向的Localadj 局部的 译 数据是通过数据总线传送的 当CPU从存储器中取数据时 它首先把存储器地址输出到地址总线上 然后存储器将数据输出到数据总线上 这样CPU就可以从数据总线上读取数据了 当CPU向存储器中写数据时 它首先将地址输出到地址总线上 然后把数据输出到数据总线上 这样存储器就可以从数据总线上读取数据并将它存储到正确的单元中 对I O设备读写数据的过程与此类似 控制总线与以上两种总线都不相同 地址总线由n根线构成 n根线联合传送一个n位的地址值 类似地 数据总线的各条线合起来传输一个单独的多位值 相反 控制总线是单根控制信号的集合 这些信号用来指示数据是要读入CPU还是要从CPU写出 CPU是要访问存储器还是要访问I O设备 是I O设备还是存储器已就绪要传送数据等等 虽然图2 1所示的控制总线看起来是双向的 但它实际上 主要 是单向 大多数都是 信号的集合 大多数信号是从CPU输出到存储器与I O子系统的 只有少数是从这些子系统输出到CPU的 一个系统可能具有分层次的总线 例如 它可能使用地址 数据和控制总线来访问存储器和I O控制器 I O控制器可能依次使用第二级总线来访问所有的I O设备 第二级总线通常称为I O总线或者局部总线 InstructionCycleTheinstructioncycleistheprocedureamicroprocessorgoesthroughtoprocessaninstruction Firstthemicroprocessorfetches orreads theinstructionfrommemory Thenitdecodestheinstruction determiningwhichinstructionithasfetched Finally itperformstheoperationsnecessarytoexecutetheinstruction Somepeoplealsoincludeanadditionalelementintheinstructioncycletostoreresults Here weincludethatoperationaspartoftheexecutefunction Eachofthesefunctions fetch decode andexecute consistsofasequenceofoneormoreoperations Let sstartwherethecomputerstarts withthemicroprocessorfetchingtheinstructionfrommemory First themicroprocessorplacestheaddressoftheinstructionontotheaddressbus Thememorysubsysteminputsthisaddressanddecodesittoaccessthesiredmemorylocation Afterthemicroprocessorallowssufficienttimeformemorytodecodetheaddressandaccesstherequestedmemorylocation themicroprocessorassertsaREADcontrolsignal TheREADsignalisasignalonthecontrolbus whichthemicroprocessorassertswhenitisreadytoreaddatafrommemoryoranI Odevice Someprocessorshaveadifferentnameforthissignal butallmicroprocessorshaveasignaltoperformthisfunction Dependingonthemicroprocessor theREADsignalmaybeactivehigh asserted 1 oractivelow asserted 0 WhentheREADsignalisasserted thememorysubsystemplacestheinstructioncodetobefetchedontothecomputersystem sdatabus Themicroprocessortheninputsthisdatafromthebusandstoresitinoneofitsinternalregisters Atthispoint themicroprocessorhasfetchedtheinstruction Next themicroprocessordecodestheinstruction Eachinstructionmayrequireadifferentsequenceofoperationstoexecutetheinstruction Whenthemicroprocessordecodestheinstruction itdetermineswhichinstructionitisinordertoselectthecorrectsequenceofoperationstoperform Thisisdoneentirelywithinthemicroprocessor itdoesnotusethesystembuses Finally themicroprocessorexecutestheinstruction Thesequenceofoperationstoexecutetheinstructionvariesfrominstructiontoinstruction Theexecuteroutinemayreaddatafrommemory writedatatomemory readdatafromorwritedatatoanI Odevice performonlyoperationswithintheCPU orperformsomecombinationoftheseoperations memorylocation存储单元sufficientadj 充分的 足够的assertv 断言 声称routinen 程序 例行公事 常规 日常事务 译 指令周期指令周期是微处理器完成一条指令处理的步骤 首先 微处理器从存储器读取指令 然后将指令译码 辩明它取的是哪一条指令 最后 它完成必要的操作来执行指令 有人认为在指令周期中还要包括一个附加的步骤来存储结果 这里我们把该操作当作执行功能的一部分 每一个功能 读取 译码和执行都包括一个或多个操作 当微处理器为存储器留出充足的时间来对地址译码和访问所需的存储单元之后 微处理器发出一个读 READ 控制信号 当微处理器准备好可以从存储器或是I O设备读数据时 它就在控制总线上发一个读信号 一些处理器对于这个信号有不同的名字 但所有处理器都有这样的信号来执行这个功能 根据微处理器的不同 读信号可能是高电平有效 信号 1 也可能是低电平有效 信号 0 读信号发出后 存储器子系统就把要取的指令码放到计算机的数据总线上 微处理器就从数据总线上输入该数据并且将它存储在其内部的某个寄存器中 至此 微处理器已经取得了指令 接下来 微处理器对这条指令译码 每一条指令可能要有不同的操作序列来执行 当微处理器对该指令译码是 它确定处理的是哪一条指令以便选择正确的操作序列去执行 这一步完全在微处理器内完成 不需要使用系统总线 最后 微处理器执行该指令 指令不同 执行的操作序列也不同 执行过程可以是从存储器读取数据 写数据到存储器 读或写数据到I O设备 执行CPU内部操作或者执行多个上述操作的组合 微处理器从存储器读取数据所执行的操作序列 同从存储器中去一条指令是一样的 毕竟取指令就是简单地从存储器中读取它 图2 2 a 显示了从存储器中读取数据的操作时序 ReadCycleToreaddatafrommemory themicroprocessorperformsthesamesequenceofoperationsitusestofetchaninstructionfrommemory Afterall fetchinganinstructionissimplyreadingitfrommemory Figure2 2 a showsthetimingoftheoperationstoreaddatafrommemory InFigure2 2 a noticethetopsymbol CLK Thisisthecomputersystemclock themicroprocessorusesthesystemclocktosynchronizeitsoperations Themicroprocessorplacestheaddressontothebusatthebeginningofaclockcycle a0 1sequenceofthesystemclock Oneclockcyclelater toallowtimeformemorytodecodetheaddressandaccessitsdata themicroprocessorassertstheREADSignal Thiscausesmemorytoplaceitsdataontothesystemdatabus Duringthisclockcycle themicroprocessorreadsthedataoffthesystembusandstoresitinoneofitsregisters AttheendoftheclockcycleitremovestheaddressfromtheaddressbusandcanceltheREADsignal Memorythenremovesthedatafromthedatabus completingthememoryreadoperation Fig 2 2 a ReadCycle Fig 2 2 b WriteCycle WriteCycleThetimingofthememoryWRITEoperationisshowninFigure2 2 b Theprocessorplacestheaddressanddataontothesystembusesduringthefirstclockcycle ThemicroprocessorthenassertsaWRITEcontrolsignal oritsequivalent atthestartofthesecondclockcycle JustastheREADsignalcausesmemorytoreaddata theWRITEsignaltriggersmemorytostoredata Sometimeduringthiscycle memorywritesthedataonthedatabustothememorylocationwhoseaddressisontheaddressbus Attheendofthiscycle theprocessorcompletesthememorywriteoperationbyremovingtheaddressanddatafromthesystembusesandcancelingtheWRITEsignal symboln 符号 记号 象征synchronizev 同步triggervt 引发 引起 触发 译 读周期在图2 2 a 中 注意最上面的符号CLK 它是计算机的系统时钟 微处理器用系统时钟使其操作同步 在一个时钟周期 系统时钟的0 1序列 的开始位置 微处理器将地址放到总线上 一个时钟周期 允许存储器对地址译码和访问数据的时间 之后 微处理器才发出读信号 这使得存储器将数据放到数据总线上 在这个时钟周期之内 微处理器从系统总线上读取数据 并存储到它的某个寄存器中 在这个时钟周期结束时 微处理器撤消地址总线上的地址 并撤消读信号 然后存储器从数据总线上撤消数据 也就完成了存储器的读操作 写周期存储器写操作的时序如图2 2 b 所示 在第一个时钟周