计算机专业英语chapter2

ComputerEnglish

Chapter2Organizationof

Computers

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

Keypoints:

usefultermsandorganization

ofcomputers.H

Difficultpoints:

describingtheorganizationof

computers

计算机专业英语1-42

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

Requiremeiits:

1.Termsofcomputerhardware

2.Organizationofcomputersandtheirfunctions

3.掌握专业词汇的构成规律，特别是常用词缀及复合词

的构成

计算机专业英语1-43

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1BasicOrganizationofComputers

NewWords&Expressions:

instructioncycle指令周期decodevt.解码，译解

busu•总线pinsn.插脚，管脚

uppermostadj•最高的；adv.在最上addressbus地址总线

databus数据总线viaprep•经，通过，经由

multibit多位bidirectional双向的

unidirectional单向的hierarchyn・层次，层级

microprocessorn•微处理器registern・寄存器

timingn.定时；时序；时间选择synchronizevt•使…同步

assertvt.主张，发出deassertvt.撤销

triggervt•引发，引起，触发mapv・映射

portn•端口

Abbreviations:

CPU(CentralProcessingUnit)中央处理器

I/O(Input/Output)输入输出(设备)

计算机专业英语1-44

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1BasicOrganizationofComputers

Memory

Subsystem

Fig.2-1Genericcomputerorganization

计算机专业英语1-45

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1BasicOrganizationofComputers

Mostcomputersystems,fromtheembeddedcontrollersfoundin

automobilesandconsumerappliancestopersonalcomputers

andmainframes,havethesamebasicorganization.This

organizationhasthreemaincomponents:theCPU,thememory

subsystem,andtheI/Osubsystem.Thegenericorganizationof

thesecomponentsisshowninFigure2-1.

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。其基本组

成包括三个主要部件：CPU、存储器子系统和I/O子系统。这

些部件的一般组成如图24所示。

计算机专业英语1-46

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.1SystemBuses

Physically,abusisasetofwires.Thecomponentsofthecomputerare

connectedtothebuses.Tosendinformationfromonecomponentto

another,thesourcecomponentoutputsdataontothebus.Thedestination

componenttheninputsthisdatafromthebus.Asthecomplexityofa

computersystemincreases,itbecomesmoreefficient(intermsof

minimizingconnections)atusingbusesratherthandirectconnections

betweeneverypairofdevices.Busesuselessspaceonacircuitboardand

requirelesspowerthanalargenumberofdirectconnections.Theyalso

requirefewerpinsonthechiporchipsthatcomprisetheCPU.

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。

计算机专业英语1-47

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.1SystemBuses

ThesystemshowninFigure2-1hasthreebuses.Theuppermostbusinthisfigure

istheaddressbus.WhentheCPUreadsdataorinstructionsfromorwritesdatato

memory,itmustspecifytheaddressofthememorylocationitwishestoaccess.It

outputsthisaddresstotheaddressbus;memoryinputsthisaddressfromthe

addressbusanduseittoaccessthepropermemorylocation.EachI/Odevices,

suchasakeyboard,monitor,ordiskdrive,hasauniqueaddressaswell.When

accessinganI/Odevice,theCPUplacestheaddressofthedeviceontheaddress

bus.Eachdevicecanreadtheaddressoffofthebusanddeterminewhetheritis

thedevicebeingaccessedbytheCPU.Unliketheotherbuses,theaddressbus

alwaysreceivesdatafromtheCPU;theCPUneverreadstheaddressbus.

图2”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。

计算机专业英语1-48

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.1SystemBuses

Dataistransferredviathedatabus.WhentheCPUfetchesdata

frommemory,itfirstoutputsthememoryaddressonitsaddress

bus.Thenmemoryoutputsthedataontothedatabus;theCPUcan

thenreadthedatafromthedatabus.Whenwritingdatatomemory,

theCPUfirstoutputstheaddressontotheaddressbus,then

outputsthedataontothedatabus.Memorythenreadsandstores

thedataattheproperlocation.Theprocessesforreadingdatafrom

andwritingdatatotheI/Odevicesaresimilar.

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。

计算机专业英语1-49

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.1SystemBuses

Thecontrolbusisdifferentfromtheothertwobuses.Theaddressbusconsistsof

nlines,whichcombinetotransmitonen-bitaddressvalue.Similarly,thelinesof

thedatabusworktogethertotransmitasinglemultibitvalue.Incontrast,the

controlbusisacollectionofindividualcontrolsignals.Thesesignalsindicate

whetherdataistobereadintoorwrittenoutoftheCPU,whethertheCPUis

accessingmemoryoranI/Odevice,andwhethertheI/Odeviceormemoryis

readytotransferdata.AlthoughthisbusisshownasbidirectionalinFigure2-1,it

isreallyacollectionof（mostly）unidirectionalsignals.Mostofthesesignalsare

outputfromtheCPUtothememoryandI/Osubsystems,althoughafeware

outputbythesesubsystemstotheCPU.Weexaminethesesignalsinmoredetail

whenwelookattheinstructioncycleandthesubsysteminterface.

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DO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。在介绍指令周期和子系统接口时，我们将详细地讨论

这些信号。计算机专业英语1-50

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.1SystemBuses

Asystemmayhaveahierarchyofbuses.Forexample,itmayuse

itsaddress,data,andcontrolbusestoaccessmemory,andanI/O

controller.TheI/Ocontroller,inturn,mayaccessallI/Odevices

usingasecondbus,oftencalledanI/Obusoralocalbus.

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。

计算机专业英语1-51

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

Theinstructioncycleistheprocedureamicroprocessorgoesthroughtoprocess

aninstruction.Firstthemicroprocessorfetches,orreads,theinstructionfrom

memory.Thenitdecodestheinstruction,determiningwhichinstructionithas

fetched.Finally,itperformstheoperationsnecessarytoexecutetheinstruction.

(Somepeoplealsoincludeanadditionalelementintheinstructioncycletostore

results.Here,weincludethatoperationaspartoftheexecutefunction.)Eachof

thesefunctions—fetch,decode,andexecute—consistsofasequenceofoneor

moreoperations.

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。

计算机专业英语1-52

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

Let'sstartwherethecomputerstarts,withthemicroprocessor

fetchingtheinstructionfrommemory.First,themicroprocessor

placestheaddressoftheinstructionontotheaddressbus.The

memorysubsysteminputsthisaddressanddecodesittoaccessthe

siredmemorylocation.(Welookathowthisdecodingoccurs

whenweexaminethememorysubsysteminmoredetaillaterin

thischapter.)

我们从微处理器从存储器中取指令开始讲述。首先，微处理器

把指令的地址放到地址总线上，然后，存储器子系统从总线上

输入该地址并予以译码，去访问指定的存储单元。(译码是如

何进行的，我们将在后面的章节中介绍存储器子系统是更为详

细的讨论。)

计算机专业英语1-53

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

Afterthemicroprocessorallowssufficienttimeformemorytodecodethe

addressandaccesstherequestedmemorylocation,themicroprocessorassertsa

READcontrolsignal.TheREADsignalisasignalonthecontrolbuswhichthe

microprocessorassertswhenitisreadytoreaddatafrommemoryoranI/O

device.(Someprocessorshaveadifferentnameforthissignal,butall

microprocessorshaveasignaltoperformthisfunction.)Dependingonthe

microprocessor,theREADsignalmaybeactivehigh(asserted-1)oractivelow

(asserted-0).

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）。

计算机专业英语1-54

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

WhentheREADsignalisasserted,thememorysubsystemplaces

theinstructioncodetobefetchedontothecomputersystem'sdata

bus,Themicroprocessortheninputsthisdatafromthebusand

storesitinoneofitsinternalregisters.Atthispoint,the

microprocessorhasfetchedtheinstruction.

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。

计算机专业英语1-55

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

Next,themicroprocessordecodestheinstruction.Eachinstruction

mayrequireadifferentsequenceofoperationstoexecutethe

instruction.Whenthemicroprocessordecodestheinstruction,it

determineswhichinstructionitisinordertoselectthecorrect

sequenceofoperationstoperform.Thisisdoneentirelywithinthe

microprocessor;itdoesnotusethesystembuses.

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。

计算机专业英语1-56

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

Finally,themicroprocessorexecutestheinstruction.Thesequenceofoperations

toexecutetheinstructionvariesfrominstructiontoinstruction.Theexecute

routinemayreaddatafrommemory,writedatatomemory,readdatafromor

writedatatoanI/Odevice,performonlyoperationswithintheCPU,orperform

somecombinationoftheseoperations.Wenowlookathowthecomputer

performstheseoperationsfromasystemperspective.

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。下面我们从系统的角度来看计算机是怎样执行这些操

作的。

计算机专业英语1-57

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

Toreaddatafrommemory,themicroprocessorperformsthesame

sequenceofoperationsitusestofetchaninstructionfrommemory.

Afterall,fetchinganinstructionissimplyreadingitfrommemory.

Figure2-2(a)showsthetimingoftheoperationstoreaddatafrom

memory.

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。

计算机专业英语1-58

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

InFigure2-2,noticethetopsymbol,CLK.Thisisthecomputersystemclock;the

microprocessorusesthesystemclocktosynchronizeitsoperations.The

microprocessorplacestheaddressontothebusatthebeginningofaclockcycle,a

0/1sequenceofthesystemclock.Oneclockcyclelater,toallowtimeformemory

todecodetheaddressandaccessitsdata,themicroprocessorassertstheREAD

Signal.Thiscausesmemorytoplaceitsdataontothesystemdatabus.Duringthis

clockcycle,themicroprocessorreadsthedataoffthesystembusandstoresitin

oneofitsregisters.Attheendoftheclockcycleitremovestheaddressfromthe

addressbusanddeassertstheREADsignal.Memorythenremovesthedatafrom

thedatabus,completingthememoryreadoperation.

在图2・2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。

计算机专业英语1-59

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

ThetimingofthememorywriteoperationisshowninFigure2-2(b).The

processorplacestheaddressanddataontothesystembusesduringthefirst

clockcycle.ThemicroprocessorthenassertsaWRITEcontrolsignal(orits

equivalent)atthestartofthesecondclockcycle.JustastheREADsignalcauses

memorytoreaddata,theWRITEsignaltriggersmemorytostoredata.Some

timeduringthiscycle,memorywritesthedataonthedatabustothememory

locationwhoseaddressisontheaddressbus.Attheendofthiscycle,the

processorcompletesthememorywriteoperationbyremovingtheaddressand

datafromthesystembusesanddeassertingtheWRITEsignal.

存储器写操作的时序如图2・2(b)所示。在第一个时钟周期，处理器将地址和

数据放到总线上，然后在第二个时钟周期开始时发出一个写(WRITE)控

制信号(或与之等价的信号)。像读信号促使存储器读取数据一样，写信号

促使存储器存储数据。在这个时钟周期的某个时刻，存储器将数据总线上的

数据写入地址总线指示的存储单元内。当这个时钟周期结束，微处理器从系

统总线上撤消地址、数据及写信号后，就完成了存储器的写操作。

计算机专业英语1-60

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

TheI/Oreadandwriteoperationsaresimilartothememoryreadandwrite

operations.AprocessormayuseeithermemorymappedI/OorisolatedI/O.Ifthe

processorsupportsmemorymappedI/O,itfollowsthesamesequencesof

operationstoinputoroutputdataastoreaddatafromorwritedatatomemory,

thesequencesshowninFigure2-2.(Remember,inmemorymappedI/O,the

processortreatsanI/Oportasamemorylocation,soitisreasonabletotreatan

I/Odataaccessthesameasamemoryaccess.)ProcessorsthatuseisolatedI/O

followthesameprocessbuthaveasecondcontrolsignaltodistinguishbetween

I/Oandmemoryaccesses.(CPUsthatuseisolatedI/Ocanhaveamemory

locationandanI/Oportwiththesameaddress,whichmakesthisextrasignal

necessary.)

I/O的读写操作与存储器的读写操作类似。处理器可以使用存储器影射I/O或者是单独

I/Oo如果处理器支持存储器影射I/O,则它遵循从存储器读写数据同样的操作顺序，

该顺序如图2・2所示(记住，在存储器影射I/O中，处理器把一个I/O端口当作某个存

储单元，当然I/O的数据访问同存储器的数据访问一样的)。使用单独I/O的处理器遵

循同样的处理过程，但是另有一个控制信号用以区别是I/O访问还是存储器访问(使

用单独I/O的CPU允许一个存储单元和某个I/O端口具有相同的地址，因此需要这一额

外的信号加以区分)。

计算机专业英语1-61

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.1.2InstructionCycle

Finally,considerinstructionsthatareexecutedentirelywithinthe

microprocessor.TheINACinstructionoftheRelativelySimple

CPU,andtheMOVrl,r2instructionofthe8085microprocessor,

canbeexecutedwithoutaccessingmemoryorI/Odevices.As

withinstructiondecoding,theexecutionoftheseinstructionsdoes

notmakeuseofthesystembuses.

最后，考虑一下完全在微处理器内部执行的指令。相对简单

CPU的INAC指令和8085的MOVrl,r2指令的执行都不要访问

存储器和I/O设备。按照指令译码的结果，这些指令的执行不会

用到系统总线。

计算机专业英语1-62

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.2CPUORGANIZATION

NewWords&Expressions:

latch闭锁，锁存programcounter程序计数器

instructionregister指令寄存器operandn・操作数

incrementn•增量，加1flagregister标志寄存器

pipelinen•流水线microsequenced微层序的

localbus局部总线

Abbreviations:

ALU(ArithmeticLogicUnit)算术逻辑单元

计算机专业英语1-63

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.2CPUORGANIZATION

TheCPUcontrolsthecomputer.Itfetchesinstructionsfrommemory,

supplyingtheaddressandcontrolsignalsneededbymemorytoaccessits

data.TheCPUdecodestheinstructionandcontrolstheexecutionprocedure.

Itperformssomeoperationsinternally,andsuppliestheaddress,data,and

controlsignalsneededbymemoryandI/Odevicestoexecutetheinstruction.

NothinghappensinthecomputerunlesstheCPUcausesittohappen.

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。

计算机专业英语1-64

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.2CPUORGANIZATION

Internally,theCPUhasthreesections,asshowninFigure2-3.Theregister

sections,asitsnameimplies,includesasetofregistersandabusorother

communicationmechanism.Theregistersinaprocessorsinstructionset

architecturearefoundinthissectionoftheCPU.Thesystemaddressanddata

busesinteractwiththissectionoftheCPU.Theregistersectionalsocontains

otherregistersthatarenotdirectlyaccessiblebytheprogrammer.Therelatively

simpleCPUincludesregisterstolatchtheaddressbeingaccessedinmemoryand

atemporarystorageregister,aswellasotherregistersthatarenotapartofits

instructionsetarchitecture.

CPU内部有三大分区，如图2・3所示。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。

计算机专业英语1-65

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.2CPUORGANIZATION

Duringthefetchportionoftheinstructioncycle,theprocessorfirstoutputsthe

addressoftheinstructionontotheaddressbus.Theprocessorhasaregister

calledtheprogramcounter;theCPUkeepstheaddressofthenextinstructionto

befetchedinthisregister.BeforetheCPUoutputstheaddressontothesystem's

addressbus,itretrievestheaddressfromtheprogramcounterregister.Atthe

endoftheinstructionfetch,theCPUreadstheinstructioncodefromthesystem

databus.Itstoresthisvalueinaninternalregister,usuallycalledtheinstruction

registerorsomethingsimilar.

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。

计算机专业英语1-66

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.2CPUORGANIZATION

ThearithmeticlogicunitorALUperformsmostarithmeticandlogical

operations,suchasaddingorADDingvalues.Itreceivesitsoperandsfrom

theregistersectionoftheCPUandstoresitsresultsbackintheregister

section.SincetheALUmustcompleteitsoperationswithinasingleclock

cycle,itisconstructedusingonlycombinatoriallogic.TheADD

instructionsintherelativelysimpleCPUandthe8085microprocessoruse

theALUduringtheirexecutions.

算术逻辑单元执行大部分的算术逻辑运算，如加法、逻辑与等

运算。它从CPU的寄存器取得操作数，然后将运算结果再存回

到寄存器区。由于必须在一个时钟周期内完成操作，因此ALU

只采用组合逻辑构造而成。相对简单CPU和8085微处理器中的

ADD指令在执行中都有使用ALU。

计算机专业英语1-67

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.2CPUORGANIZATION

JustastheCPUcontrolsthecomputer(inadditiontoitsotherfunctions),the

controlunitcontrolstheCPU.Thisunitgeneratestheinternalcontrolsignalsthat

causeregisterstoloaddata,incrementorcleartheircontents,andoutputtheir

contents,aswellascausetheALUtoperformthecorrectfunction.Thesesignals

areshownascontrolsignalsinFigure2-3.Thecontrolunitreceivessomedata

valuesfromtheregisterunit,whichitusestogeneratethecontrolsignals.This

dataincludestheinstructioncodeandthevaluesofsomeflagregisters.

同CPU控制整个计算机(除了其他功能外)一样，控制单元控制着CPU。这

个单元产生内部控制信号，促使寄存器装载数据，自动加1或清零，输出它

的内容，使得ALU完成正确的操作等等。这些信号作为控制信号显示在图2・

3中。控制单元从寄存器区取得一些数据用以产生控制信号，这些数据包括

指令码和某些标志寄存器的值。

计算机专业英语1-68

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.2CPUORGANIZATION

Thecontrolunitalsogeneratesthesignalsforthesystemcontrol

bus,suchastheREAD,WRITE,andsignals.Amicroprocessor

typicallyperformsasequenceofoperationstofetch,decode,and

executeaninstruction.Byassertingtheseinternalandexternal

controlsignalsinthepropersequence,thecontrolunitcausesthe

CPUandtherestofthecomputertoperformtheoperations

neededtocorrectlyprocessinstructions.

控制单元也产生系统控制总线上的信号，例如READ,WRATE,

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。

计算机专业英语1-69

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.2CPUORGANIZATION

ThisdescriptionoftheCPUisincomplete.Currentprocessors

havemorecomplexfeaturesthatimprovetheirperformance.One

suchmechanism,theinstructionpipeline,allowstheCPUtofetch

oneinstructionwhilesimultaneouslyexecutinganotherinstruction.

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。

计算机专业英语1-70

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.2CPUORGANIZATION

InthissectionwehaveintroducedtheCPUfromasystem

perspective,butwehavenotdiscusseditsinternaldesign.We

examinetheregisters,datapaths,andcontrolunit,allofwhich

acttogethertocausetheCPUtoproperlyfetch,decode,and

executeinstructions.MicrosequencedCPUshavethesame

registers,ALUsanddatapathsashardwiredCPUs,but

completelydifferentcontrolunits.

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。微层

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。

计算机专业英语1-71

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.3MemorySubsystemOrganizationandInterfacing

NewWords&Expressions:

multibyten.多字节MBn.兆字节

shutoffn.切断，关闭enablen・•使能

tri-state三态tri-stated高阻态

dimensionn・尺度，维(数)configurationn・构造,结构，配置

asfaras尽；就；至于high-order高位

low-order低位interleavingn•交叉，交错

contiguousadj,邻近的，接近的assignvt•分配，指派

bigendian高位优先littleendian代位优先

hexadecimaladj.十六进制的；n•十六进制alignmentn•对齐方式

leftmostadj.最左边的rightmostadj.最右边的，最右面的

consecutiveadj.连续的，联贯的cachen.高速缓冲

virtualmemory虚拟存储器buffern.缓冲器

ROM(ReadOnlyMemory)只读存储器

RAM(RandomAccessMemory)随机存取存贮器

RISC(ReducedInstructionSetComputer)精简指令集计算机

计算机专业英语1-72

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.3MemorySubsystemOrganizationandInterfacing

Inthissectionweexaminetheconstructionandfunctionsofthe

memorysubsystemofacomputer.Wereviewthedifferenttypesof

physicalmemoryandtheinternalorganizationoftheirchips.We

discusstheconstructionofthememorysubsystem,aswellas

multibytewordorganizationsandadvancedmemoryorganizations.

本节我们将讨论计算机中存储器子系统的结构和功能。我们将

会回顾不同类型的物理存储器及其芯片的内部组成，讨论存储

器子系统的结构，以及多字节的组织和高级存储器的组成。

计算机专业英语1-73

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.3.1TypesofMemory

TheinternalorganizationsofROMandRAMchipsaresimilar.To

illustratethesimplestorganization,alinearorganization,consideran

8x2ROMchip.Forsimplicity,programmingcomponentsarenot

shown.Thischiphasthreeaddressinputsandtwodataoutputs,and

16bitsofinternalstoragearrangedaseight2-bitlocations.

存储器芯片有两种类型：只读存储器（ROM）和随机存取存储器

（RAM）o只读存储器芯片是为数据（此数据可包括程序的指令）只读

的应用而设计的。这些芯片在加入系统之前，就已经被某个外部编程器而

装好数据了。这个工作一旦完成，其数据通常不再改变。ROM芯片总是

保存有数据，甚至在芯片断电以后。例如，一个微波炉的嵌入式控制器可

以连续运行一个不变的程序。这个程序就存储在一片ROM上。

计算机专业英语1-74

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.3.1TypesofMemory

RandomAccessMemory(RAM),alsocalledread/writememory,

canbeusedtostoredatathatchanges.Thisisthetypeofmemory

referredtoasXMBofmemoryinadsforPCs.UnlikeROM,RAM

chipslosetheirdataoncepowerisshutoffManycomputersystems,

includingpersonalcomputers,includebothROMandRAM.

随机访问存储器也称为读写存储器，用来存储可以改变的数

据。这就是我们在个人电脑广告上经常看到的XXMB的内

存所指的那种类型。不像ROM,RAM芯片一旦掉电，数据

就会丢失。许多计算机系统，包括个人电脑，都同时拥有

ROM和RAM。

计算机专业英语1-75

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2・3.2InternalChipOrganization

TheinternalorganizationsofROMandRAMchipsaresimilar.To

illustratethesimplestorganization,alinearorganization,consider

an8x2ROMchip.Forsimplicity,programmingcomponentsare

notshown.Thischiphasthreeaddressinputsandtwodataoutputs,

and16bitsofinternalstoragearrangedaseight2-bitlocations.

ROM和RAM芯片的内部组成是相似的。为了说明一个最简

单的组成——线性组成，我们来考虑一个8x2的ROM芯片。

为了简化，编成器件没有画出来。这个芯片有三个地址输入

端和两个数据输出端，以及16位的内部存储元件，它排列成

8个单元，每个单元2位。

计算机专业英语1-76

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.3.2InternalChipOrganization

Thethreeaddressbitsaredecodedtoselectoneoftheeight

locations,butonlyifthechipenableisactive.IfCEM),the

decoderisdisabledandnolocationisselected.Thetri-state

buffersforthatlocation^cellsareenabled,allowingdatatopass

totheoutputbuffers.IfbothCEandOEsetto19thesebuffers

areenabledandthedataisoutputfromthechip;otherwisethe

outputsaretri-stated.

三个地址位经过译码，可以选择8个中的一个，但只有芯片的使能端要有

效才行。如果CE=0,译码器被禁止，则不选择任何单元。该单元上的三

态缓冲器是有效的，允许数据输出到缓冲器中。如果CE=1且OE=L则这

些缓冲器有效，数据从芯片中输出；否则，输出是高阻态。

计算机专业英语1-77

Chapter1TheHistoryandFutureofComputers

2.3.2InternalChipOrganization

Asthenumberoflocationsincreases,thesizeoftheaddressdecoder

neededinalinearorganizationbecomesprohibitivelylarge.To

remedythisproblem,thememorychipcanbedesignedusing

multipledimensionsofdecoding.

随着单元数量的增加，线性组成中地址译码器的规模变得相

当