計(jì)算機(jī)專業(yè)英語教程翻譯

1、1.11.1細(xì)看處理器與主存儲(chǔ)器細(xì)看處理器與主存儲(chǔ)器我們已經(jīng)了解到所有計(jì)算機(jī)有類似的能力且能執(zhí)行相同的功能盡管一些可能比其他的快。我們知道電腦系統(tǒng)有輸入、輸出、倉儲(chǔ)、加工的元件還知道處理器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“智能”部分并且知道一個(gè)簡單的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以有幾個(gè)處理器。我們已經(jīng)討論了在電腦系統(tǒng)中數(shù)據(jù)以被稱作位的電子狀態(tài)來表示。我們現(xiàn)在準(zhǔn)備闡釋計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心的內(nèi)部活動(dòng)——處理器。電腦的內(nèi)部操作很有趣但真的沒有什么奧秘的事。這種神秘性存在于那些道聽途

2、說和相信科幻作家的人心中。計(jì)算機(jī)是不會(huì)思考的電子設(shè)備它必須插入電源就像一臺(tái)烤面包機(jī)或一盞燈。毫不夸張地講，市場上有幾百種不同類型的計(jì)算機(jī)在銷售。每種類型可能都很復(fù)雜但每個(gè)處理器有時(shí)被稱為中央處理器或者說CPU只有兩個(gè)基本部分:控制單元算術(shù)和邏輯單元。主存儲(chǔ)器在處理器的內(nèi)部發(fā)揮著重要作用。這三個(gè)——主存、控制單元算術(shù)和邏輯單元——一起工作。讓我們來看看他們之間的功能和聯(lián)系。與磁輔助存儲(chǔ)設(shè)備如磁帶、磁盤相比，主存沒有移動(dòng)部件。沒有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)

3、數(shù)據(jù)可以以電子的速度被存取訪問接近光速。今天大多數(shù)電腦的主存使用DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器)技術(shù)。先進(jìn)的DRAM芯片大約有18郵票那么大，大約可以儲(chǔ)存256000萬位或多于25600000字符的數(shù)據(jù)。主存儲(chǔ)器或者主存提供給處理器的程序和數(shù)據(jù)暫時(shí)的存儲(chǔ)。在可執(zhí)行程序或數(shù)據(jù)可以被處理之前，所有的程序和數(shù)據(jù)必須被從輸入設(shè)備(如VDT)或從輔助存儲(chǔ)(如磁盤)轉(zhuǎn)移到主存儲(chǔ)器。主要的存儲(chǔ)空間總是很少因此在一個(gè)程序被執(zhí)行后，它占領(lǐng)的儲(chǔ)藏空間會(huì)被重新

4、分配給另一個(gè)等待執(zhí)行的程序。圖11說明了所有的輸入輸出(IO)“讀”或“用”主要的存儲(chǔ)。圖中(輸入)探討是在VDT上。消息被查詢的形式，是通過一個(gè)渠道到主存儲(chǔ)器(如同軸電纜)。消息被解釋，處理機(jī)從輔助存儲(chǔ)設(shè)備取出所需的程序和數(shù)據(jù)。程序和數(shù)據(jù)被“裝好”或移動(dòng)從輔助存儲(chǔ)器到主存儲(chǔ)器。這是一個(gè)無損閱讀過程。也就是說程序和數(shù)據(jù)被從主要存儲(chǔ)器(暫時(shí)的)和輔助存儲(chǔ)器(永久)中讀取。數(shù)據(jù)根據(jù)程序指令被操作報(bào)告被從主存儲(chǔ)器寫入到打印機(jī)。一個(gè)程序指令或一

5、塊數(shù)據(jù)保存在的特定的主存單元被稱為地址。地址允許程序指令和數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)，訪問和加工。每一個(gè)地址的內(nèi)容隨著不同程序的執(zhí)行和新的數(shù)據(jù)的處理是不斷變化的。主存儲(chǔ)器的另一個(gè)名字是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或RAM。一種特殊類型的主存儲(chǔ)器稱為只讀存儲(chǔ)器(ROM)不能被程序員改寫。ROM的內(nèi)容被制造商作為“只讀”所固化（設(shè)計(jì)在芯片的邏輯上）。當(dāng)你打開微機(jī)系統(tǒng)一個(gè)ROM中的程序自動(dòng)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。然后ROM程序初步顯示屏幕提示。ROM的一種變種是可編程的只讀存儲(chǔ)器

6、(PROM)。RPOM是讓用戶能裝載“只讀”的程序和數(shù)據(jù)的ROM。一旦一個(gè)程序被加載到PROM它簡直從不改變。然而如果你需要能夠修改內(nèi)容的PROM，有EPROM可擦寫的PROM。在寫操作之前所有的儲(chǔ)存單元必?fù)?jù)線、地址線和控制線。此外可能還有為連接的模塊提供電源的電源線。數(shù)據(jù)線提供系統(tǒng)模塊間傳送數(shù)據(jù)的路徑，這些線組合在一起稱為數(shù)據(jù)總線。典型的數(shù)據(jù)總線包含8、16或32根線，線的數(shù)量稱為數(shù)據(jù)總線的寬度。因?yàn)槊織l線每次傳送1位，所以線的數(shù)目決

7、定了每次能同時(shí)傳送多少位。數(shù)據(jù)總線的寬度是決定系統(tǒng)總體性能的關(guān)鍵因素。地址線用于指定數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)的來源和去向。例如，如果處理機(jī)希望從存儲(chǔ)器中讀一個(gè)字的數(shù)據(jù)，它將所需要字的地址放在地址線上。顯然，地址總線的寬度決定了系統(tǒng)最大可能的存儲(chǔ)器容量?？刂凭€用來控制對數(shù)據(jù)線和地址線的訪問和使用。由于數(shù)據(jù)線和地址線被所有部件共享，因此必須用一種方法來控制它們的使用。控制信號在系統(tǒng)模塊之間傳送命令和定時(shí)信息。定時(shí)信息指定了數(shù)據(jù)和地址信息的有效性，命令

8、信號指定了要執(zhí)行的操作。大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用多總線，這些總線通常設(shè)計(jì)成層次結(jié)構(gòu)。圖1.3顯示了一個(gè)典型的高性能體系結(jié)構(gòu)。一條局部總線把處理機(jī)連接到高速緩存控制器，而高速緩存控制器又連接到支持主存儲(chǔ)器的系統(tǒng)總線上。高速緩存控制器集成到連接高速總線的橋中。這一總線支持連接到：高速LAN、視頻和圖形工作站控制器，以及包括SCSI和FireWire的局部外設(shè)總線的接口控制器。低速設(shè)備仍然由分開的擴(kuò)充總線支持，用一個(gè)接口來緩沖該擴(kuò)充總線和高速總線

9、之間的通信流量?？焖偻庠O(shè)部件互連提升性能快速外設(shè)部件互連提升性能在過去的十年里，PCI總線一直是PC機(jī)和服務(wù)器的主流IO架構(gòu)。PCI傳送由微處理器、網(wǎng)卡、圖形卡和與它相連的其他子系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。然而，隨著計(jì)算元件的速度和性能的提高，PCI的帶寬限制和并行效率低下逐漸成為系統(tǒng)性能的瓶頸。PCI是一種有多個(gè)適配器的單向平行總線體系結(jié)構(gòu)，必須爭奪可利用的總線帶寬。雖然PCI接口的性能幾年來不斷得到改進(jìn)，但信號偏離（數(shù)據(jù)位到達(dá)目的地太晚），信

10、號路由以及無法降低電壓或提高頻率等問題，無不表明該架構(gòu)走到了盡頭。額外的努力去提高它的性能將會(huì)花費(fèi)很大而且不切實(shí)際，一些賣主，包括業(yè)內(nèi)一些最大最成功的系統(tǒng)開發(fā)商，發(fā)起了一項(xiàng)被稱為PCIExpress的IO架構(gòu)（最初被稱為第三代IO，或3GIO）。PCIExpress是點(diǎn)對點(diǎn)的切換體系結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了高速、CPU和系IO統(tǒng)之間的雙向鏈接（開關(guān)是由主橋連接到CPU上）。每一個(gè)這些鏈接都有一個(gè)或多個(gè)包含四條線的線纜——兩條用來傳送數(shù)據(jù)兩條用來接收

11、數(shù)據(jù)。這些線纜的設(shè)計(jì)能使其在低電壓下的使用(導(dǎo)致低力量的使用)減少電磁排放消除信號偏離降低成本自然也提高了性能。在最初的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中PCIExpress可以得到在每條線路上的每個(gè)方向以2.5Gbit秒的速度轉(zhuǎn)移。相比之下PCIX1.0版本的PCI架構(gòu)是如今最常見的提供1Gbit秒的吞吐量。PCIExpress卡的吞吐量可在四或八線配置(稱為x4和x8)x4PCIExpress卡所能提供的吞吐量高達(dá)20Gbit秒，而x8PCIExpress