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计算机专业英语(ComputerEnglish)Chapter1TheHistoryandFutureofComputers
Keypoints: usefultermsanddefinitionsofputers Difficultpoints: describingthefeaturesofputersofeachgeneration
Requirements: 1.Thetrendsofputerhardwareandsoftware 2.Basiccharacteristicsofmodernputers 3.Majorcharacteristicsofthefourgenerationsofmodernputers 4.了解科技英语的特点,掌握科技英语翻译要点
1.1TheInventionoftheComputer NewWords&,Expressions: puterlikea.计算机似的electromechanicala.机电的,电机的vacuumtubes真空管CensusBureau人口普查局thousandsof成千上万的knownas通常所说的,以等着称 Abbreviations: ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandComputer)电子数字积分计算机,ENIAC计算机EDSAC(ElectronicDelayStorageAutomaticComputer)延迟存储电子自动计算机BINAC(BinaryAutomaticComputer)二进制自动计算机UNIVAC(UniversalAutomaticComputer)通用自动计算机
1.1TheInventionoftheComputer Itishardtosayexactlywhenthemodernputerwasinvented.Startinginthe1930sandthroughthe1940s,anumberofmachinesweredevelopedthatwerelikeputers.Butmostofthesemachinesdidnotheallthecharacteristicsthatweassociatewithputerstoday.Thesecharacteristicsarethatthemachineiselectronic,thatithasastoredprogram,andthatitisgeneralpurpose.很难确切地说现代计算机是什么时候发明的.从20世纪30年代到40年代,制造了许多类似计算机的机器.但是这些机器大部分没有今天我们所说的计算机的所有特征.这些特性是:机器是电子的,具有储存的程序,而且是通用的.
1.1TheInventionoftheComputer OneofthefirstputerlikedeviceswasdevelopedinGermanybyKonradZusein1941.CalledtheZ3,itwasgeneral-purpose,stored-programmachinewithmanyelectronicparts,butithadamechanicalmemory.AnotherelectromechanicalputingmachinewasdevelopedbyHowardAiken,withfinancialassistancefromIBM,atHarvardUniversityin1943.ItwascalledtheAutomaticSequenceControlCalculatorMarkI,orsimplytheHarvardMarkI.Neitherofthesemachineswasatrueputer,however,becausetheywerenotentirelyelectronic.第一个类似计算机的装置之一是1941年由德国的KonradZuse研制的,叫做Z3,它是通用型储存程序机器,具有许多电子部件,但是它的存储器是机械的.另一台机电式计算机器是由霍华德.艾坎在IBM的资助下于1943年在哈佛大学研制的.它被称为自动序列控制计算器MarkI,或简称哈佛MarkI.然而,这些机器都不是真正的计算机,因为它们不是完全电子化的.
1.1TheInventionoftheComputer 1.1.1TheENIAC PerhapsthemostinfluentialoftheearlyputerlikedeviceswastheElectronicNumericalIntegratorandComputer,orENIAC.ItwasdevelopedbyJ.PresperEckertandJohnMauchlyattheUniversityofPennsylvania.Theprojectbeganin1943andwaspletedin1946.Themachinewashuge,itweighed30tonsandcontainedover18,000vacuumtubes.也许早期最具影响力的类似计算机的装置应该是电子数字积分计算机,或简称ENIAC.它是由宾夕凡尼亚大学的J.PresperEckert和JohnMauchly研制的.该工程于1943年开始,并于1946年完成.这台机器极其庞大,重达30吨,而且包含18,000多个真空管.
1.1TheInventionoftheComputer 1.1.1TheENIACTheENIACwasamajoradvancementforitstime.Itwasthefirstgeneral-purpose,electronicputingmachineandwascapableofperformingthousandsofoperationspersecond.Itwascontrolled,however,byswitchesandplugsthathadtobemanuallyset.Thus,althoughitwasageneral-purposeelectronicdevice,itdidnotheastoredprogram.Therefore,itdidnotheallthecharacteristicsofaputer.ENIAC是当时重要的成就.它是第一台通用型电子计算机器,并能够执行每秒数千次运算.然而,它是由开关和继电器控制的,必须手工设定.因此,虽然它是一个通用型电子装置,但是它没有储存程序.因此,它不具备计算机的所有特征.
1.1TheInventionoftheComputer 1.1.1TheENIAC WhileworkingontheENIAC,EckertandMauchlywerejoinedbyabrilliantmathematician,JohnvonNeuman.Together,theydevelopedtheideaofastoredprogramputer.Thiachine,calledtheElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer,orEDVAC,wasthefirstmachinewhosedesignincludedallthecharacteristicsofaputer.Itwasnotpleted,however,until1951.在ENIAC的研制中,一个天才的数学家VonNeuman(冯.诺伊曼)加入到Eckert和Mauchly团队,他们一起提出了储存程序计算机的主意.这部机器被称做电子离散变量自动计算机,或简称EDVAC,是第一部包括了计算机所有特征的机器.然而,直到1951年,它一直没有完成.
1.1TheInventionoftheComputer 1.1.1TheENIAC BeforetheEDVACwainished,severalothermachineswerebuiltthatincorporatedelementsoftheEDVACdesignofEckert,Mauchly,andvonNeuman.OnewastheElectronicDelayStorageAutomaticComputer,orEDSAC,whichwasdevelopedinCambridge,England.ItfirstoperatedinMayof1949andisprobablytheworld'irstelectronicstored-program,general-purposeputertobeeoperational.ThefirstputertooperateintheUnitedStateswastheBinaryAutomaticComputer,orBINAC,whichbecameoperationalinAugustof1949.在EDVAC完成之前,其他一些机器建成了,它们吸收了Eckert,Mauchly和Neuman设计的要素.其中一部是在英国剑桥研制的电子延迟存储自动计算机,或简称EDSAC,它在1949年5月首次运行,它可能是世界的第一台电子储存程序,通用型计算机投入运行.在美国运行的第一部计算机是二进制自动计算机,或简称BINAC,它在1949年8月投入运行.
1.1TheInventionoftheComputer 1.1.2TheUNIVAC ILikeotherputingpioneersbeforethem,EckertandMauchlyformedapanyin1947todevelopamercialputer.ThepanywascalledtheEckert-MauchlyComputerCorporation.TheirobjectivewastodesignandbuildtheUniversalAutomaticComputerorUNIVAC.Becauseofdifficultiesofgettingfinancialsupport,theyhadtosellthepanytoRemingtonRandin1950.EckertandMauchlycontinuedtoworkontheUNIVACatRemingtonRandandpleteditin1951.KnownastheUNIVACI,thiachinewasthefirstmerciallyailableputer.像他们之前的其他计算机先驱一样,Eckert和Mauchly在1947年组成了一家公司开发商业计算机.公司名叫Eckert-Mauchly计算机公司.他们的目标是设计并建造通用自动计算机或UNIVAC.因为难以获得财政支持,他们不得不在1950年把公司卖给了RemingtonRand公司.Eckert和Mauchly继续在RemingtonRand公司从事UNIVAC的研制工作,并在1951年取得成功.众所周知的UNIVACI机器是世界上第一部商业化计算机.
1.1TheInventionoftheComputer 1.1.2TheUNIVAC IThefirstUNIVACIwasdeliveredtotheCensusBureauandusedforthe1950census.ThesecondUNIVACIwasusedtopredictthatDwightEisenhowerwouldwinthe1952presidentialelection,lessthananhourafterthepollsclosed.TheUNIVACIbeganthemodernofputeruse.第一台UNIVACI被交付人口普查局用于1950年的人口普查.在点关闭后1小时之内,第二台UNIVACI被用于预测D.艾森豪威尔会赢得1952年总统大选.UNIVACI开始了现代计算机的应用.
1.2ComputerGenerations NewWords&,Expressions: resultin导致,造成等结果airconditioning空气调节takedeliveryof正式接过等Nylieutenant海军上尉high-levellanguage高级语言mainframen.主机,大型机moreandmore越来越多的rangefrom等to等从等到等multiprogrammingn.多道程序设计time-sharen.分时,时间共享virtualmemory虚拟内存fromscratch从头开始patiblea.兼容的,patibilityn.兼容性outnumbervt.数目超过,比等多proliferatev.增生,扩散startoffv.出发,开始 Abbreviations: VLSI(VeryLargeScaleIntegratedCircuit)超大规模集成电路LSI(LargeScaleIntegratedCircuit)大规模集成电路DEC(DigitalEquipmentCorporation)美国数字设备公司COBOL(CommonBusiness-OrientedLanguage)面向商业的通用语言
1.2ComputerGenerations 1.2.1First-GenerationComputers:1951～1958 First-generationputerswerecharacterizedbytheuseofvacuumtubesastheirprincipalelectronicponent.Vacuumtubesarebulkyandproducealotofheat,sofirst-generationputerswerelargeandrequiredextensiveairconditioningtokeepthemcool.Inaddition,becausevacuumtubesdonotoperateveryfast,theseputerswererelativelyslow.第一代计算机的特色是使用真空管为其主要电子器件.真空管体积大且发热严重,因此第一代计算机体积庞大,并且需要大量的空调设备保持冷却.此外,因为真空管运行不是很快,这些计算机运行速度相对较慢. TheUNIVACIwasthefirstmercialputerinthisgeneration.Asnotedearlier,itwasusedintheCensusBureauin1951.Itwasalsothefirstputert
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obeusedinabusinessapplication.In1954,GeneralElectrictookdeliveryofaUNIVACIanduseditforsomeofitsbusinessdataprocessing.UNIVACI是第一代中最早的商业化计算机.如前所述,它在1951年被用于人口普查局.它还是第一部用于商业应用的计算机.在1954年,通用电气接收了UNIVACI,并用它进行一些商业数据处理.1.2ComputerGenerations 1.2.1First-GenerationComputers:1951～1958 TheUNIVACIwasnotthemostpopularfirst-generationputer,however.ThishonorgoestotheIBM650.Itwairstdeliveredin1955beforeRemingtonRandcouldeoutwithasuccessortotheUNIVACI.WiththeIBM650,IBMcapturedthemajorityoftheputermarket,apositionitstillholdstoday.然而,UNIVACI并不是最流行的第一代计算机.这一荣誉属于IBM650.它在RemingtonRand能够造出UNIVACI的后续产品之前的1955年首次交付使用.凭借IBM650,IBM占有了大半计算机市场,它在今天仍然保持这一位置.
1.2ComputerGenerations 1.2.1First-GenerationComputers:1951～1958 Atthesametimethathardwarewasevolving,softwarewasdeveloping.Thefirstputerswereprogrammedinmachinelanguage,butduringthefirstputergeneration,theideaofprogramminglanguagetranslationandhigh-levellanguagesoccurred.MuchofthecreditfortheseideasgoestoGraceHopper,who,asaNylieutenantin1945,learnedtoprogramtheHarvardMarkI.In1952,shedevelopedthefirstprogramminglanguagetranslator,followedbyothersinlateryears.ShealsodevelopedalanguagecalledFlow-maticin1957,whichformedthebasiorCOBOL,themostmonlyusedbusinessprogramminglanguagetoday.同时,硬件在进化,软件也在发展.第一部计算机用机器语言编程,但是在第一代计算机期间,程序语言翻译的概念和高级语言出现了.这些主意大部分归功于GraceHopper,她在1954年是一名海军上尉,学习为哈佛MarkI计算机编程.在1952年,她开发了第一种编程语言翻译器,在稍后的数年内为其他人所效仿.她还在1957年开发了一种称为Flow-matic的语言,为COBOL——今天最广泛应用的商业编程语言——奠定了基础.
1.2ComputerGenerations 1.2.1First-GenerationComputers:1951～1958 OthersoftwaredevelopmentsduringthefirstputergenerationincludethedesignoftheFORTRANprogramminglanguagein1957.Thislanguagebecamethefirstwidelyusedhigh-levellanguage.Also,thefirstsimpleoperatingsystemsbecameailablewithfirst-generationputers.在第一代计算机期间,软件方面的其他的进展包括1957年FORTRAN语言的设计.这种语言成为第一种广泛使用的高级语言.同时,第一个简单的操作系统随着第一代计算机而出现.
1.2ComputerGenerations 1.2.2Second-GenerationComputers:1959～1963 Inthesecondgenerationofputers,transistorsreplacedvacuumtubes.Althoughinventedin1948,thefirstall-transistorputerdidnotbeeailableuntil1959.Transistorsareallerandlessexpensivethanvacuumtubes,andtheyoperatefasterandproducelessheat.Hence,withsecond-generationputers,thesizeandcostofputersdecreased,theirspeedincreased,andtheirair-conditioningneedswerereduced.在第二代计算机中,晶体管取代了真空管.虽然发明于1948年,但第一台全晶体管计算机直到1959年才成为现实.晶体管比真空管体积小,价格低,而且运行快而发热少.因此,随着第二代计算机的出现,计算机的体积和成本降低,速度提高,且它们对空调的需要减少. Manypaniesthathadnotpreviouslysoldputerenteredtheindustrywiththesecondgeneration.OneofthesepaniesthatstillmakesputersisControlDataCorporation(CDC).Theywerenotedformakinghigh-speedputerorscientificwork.许多先前不经销计算机的公司随着第二代计算机的出现进入计算机行业,其中今天仍然制造计算机的公司之一是控制数据公司(CDC),他们以制造用于科学工作的高速计算机而着名.
1.2ComputerGenerations 1.2.2Second-GenerationComputers:1959～1963 RemintongRand,nowcalledSperr-RandCorporation,madeseveralsecond-generationUNIVACputers.IBM,however,continuedtodominatetheindustry.Oneofthemostpopularsecond-generationputerswastheIBM1401,whichwasamedium-sizedputerusedbymanybusinesses.RemintongRand,现在叫做Sperr-Rand公司,制造了一些第二代UNIVAC计算机.然而,IBM继续称霸计算机行业.最流行的第二代计算机之一是IBM1401,这是一部许多企业使用的中型计算机. Allputersatthistimeweremainframeputerscostingoveramilliondollars.Thefirstminiputerbecameailablein1960andcostabout$120,000.ThiswasthePDP-1,manufacturedbyDigitalEquipmentCorporation(DEC).当时所有的计算机都是价值百万元以上的大型计算机.第一台小型计算机产生于1960年,价值12万美元,它就是由数据设备公司(DEC)制造的PDP-1.
1.2ComputerGenerations 1.2.2Second-GenerationComputers:1959～1963 Softwarealsocontinuedtodevelopduringthistime.Manynewprogramminglanguagesweredesigned,includingCOBOLin1960.Moreandmorebusinessesandanizationswerebeginningtouseputerortheirdataprocessingneeds.在此期间软件也在继续发展.许多新的编程语言被发明,包括1960年发明的COBOL.越来越多的企业和组织开始使用计算机以满足他们的数据处理需要.
1.2ComputerGenerations 1.2.3Third-GenerationComputers:1964～1970 ThetechnicaldevelopmentthatmarksthethirdgenerationofputersistheuseofintegratedcircuitsorICsinputers.Anintegratedcircuitisapieceofsilicon(achip)containingnumeroustransistors.OneICreplaceanytransistorsinaputer,resultinacontinuationofthetrendsbeguninthesecondgeneration.Thesetrendsincludereducedsize,reducedcost,increasedspeed,andreducedneedforairconditioning.作为第三代计算机标志的技术发展是在计算机中使用集成电路或简称IC.一个集成电路就是包含许多晶体管的一个硅片(芯片).一个集成电路代替了计算机中的许多晶体管,导致了始于第二代的一些趋势的继续.这些趋势包括计算机体积减小,成本降低,速度提高和对空调的需要减少.1.2ComputerGenerations 1.2.3Third-GenerationComputers:1964～1970 Althoughintegratedcircuitswereinventedin1958,thefirstputerstomakeextensiveuseofthemwerenotailableuntil1964.Inthatyear,IBMintroducedalineofmainframeputerscalledtheSystem/360.Theputersinthislinebecamethemostwidelyusedthird-generationmachines.ThereweremanymodelsintheSystem/360line,rangingfromall,relativelyslow,andinexpensiveones,tolarge,veryfast,andcostlymodels.Allmodels,however,werepatiblesothatprogramswrittenforonemodelcouldbeusedonanother.Thieatureofpatibilityacrosanyputersinalinewasadoptedbyothermanufacturersofthird-generationputers.虽然集成电路发明于1958年,但是直到1964年才出现了第一台广泛使用IC的计算机.那一年,IBM推出了称为System/360的大型计算机系列.这一系列的计算机成为使用最广泛的第三代计算机.在System/360系列中有许多机型,从小型的,相对较慢的且价格低廉的机型,到大型的,非常快的且价格昂贵的机型.然而,所有的机型都是兼容的,以便在一个机型上编写的程序可以用于另一个机型.这个在许多计算机系列间兼容的特征被其他第三代计算机制造商所采用.1.2ComputerGenerations 1.2.3Third-GenerationComputers:1964～1970 Thethirdputergenerationwasalsothetimewhenminiputersbecamewidespread.ThemostpopularmodelwasthePDP-8,manufacturedbyDEC.Otherpanies,includingDataGeneralCorporationandHewlett-PackardCompany,introducedminiputersduringthethirdgeneration.计算机的第三代也是小型计算机普及的时代.最流行的小型机是由DEC制造的PDP-8.其他公司,包括数据通用公司和惠普(Hewlett-Packard)公司,在第三代期间开发了小型计算机.1.2ComputerGenerations 1.2.3Third-GenerationComputers:1964～1970 Theprincipalsoftwaredevelopmentduringthethirdputergenerationwastheincreasedsophisticationofoperatingsystems.Althoughsimpleoperatingsystemsweredevelopedforfirst-andsecond-generationputers,manyofthefeaturesofmodernoperatingsystemirstappearedduringthethirdgeneration.Theseincludemultiprogramming,virtualmemory,andtime-sharing.Thefirstoperatingsystemsweremainlybatchsystems,butduringthethirdgeneration,interactivesystems,espe
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ciallyonminiputers,becamemon.TheBASICprogramminglanguagewasdesignedin1964andbecamepopularduringthethirdputergenerationbecauseofitsinteractivenature.在第三代计算机期间,软件的主要发展是操作系统的复杂化程度提高.虽然为第一代和第二代计算机开发了简单的操作系统,许多现代操作系统的特征首先在第三代期间出现.这些特征包括多道程序设计,虚拟存储和分时技术.第一代操作系统主要是批处理系统,但是在第三代期间,交互式系统开始普及,尤其是在小型计算机上.BASIC语言发明于1964年,并由于其交互式特征而在第三代计算机期间大为流行.1.2ComputerGenerations 1.2.4Fourth-GenerationComputers:1971～ Thefourthgenerationofputersioredifficulttodefinethantheotherthreegenerations.Thisgenerationischaracterizedbymoreandmoretransistorsbeingcontainedonasiliconchip.FirsttherewasLargeScaleIntegration(LSI),withhundredsandthousandsoftransistorsperchip,thencameVeryLargeScaleIntegration(VLSI),withtensofthousandsandhundredsofthousandsoftransistors.Thetrendcontinuestoday.第四代计算机比其他三代更难以定义.这一代计算机的特征是一个芯片上包含越来越多的晶体管.首先,出现了一个芯片上具有数百和数千个晶体管的大规模集成电路(LSI),接着出现了一个芯片上具有数万和数十万个晶体管的超大规模集成电路(VLSI).这个趋势在今天仍在持续.1.2ComputerGenerations 1.2.4Fourth-GenerationComputers:1971～ Althoughnoteveryoneagreesthatthereisafourthputergeneration,thosethatdofeelthatitbeganin1971,whenIBMintroduceditssuccessorstotheSystem/360lineofputers.ThesemainframeputerswerecalledtheSystem/370,andcurrent-modelIBMputers,althoughnotcalledSystem/370s,evolveddirectlyfromtheseputers.虽然并不是每个人都同意存在一个第四代,那些认为存在的觉得它开始于1971年,其时IBM开发了System/360系列计算机的下一系列产品.这些大型计算机称为System/370,当前的IBM计算机虽然不叫做System/370,但都是从这些计算机直接发展而来的.Miniputersalsoproliferatedduringthefourthputergeneration.ThemostpopularlinesweretheDECPDP-11modelsandtheDECVAX,bothofwhichareailableinvariouodelstoday.小型计算机也在第四代期间迅速增长.最流行的系列是DEC公司的PDP-11机和DEC的VAX机,二者在今天的各种机型中仍然有效.1.2ComputerGenerations 1.2.4Fourth-GenerationComputers:1971～ Superputerirstbecameprominentinthefourthgeneration.Althoughmanypanies,includingIBMandCDC,developedhigh-speedputerorscientificwork,itwasnotuntilCrayResearch,Inc.,introducedtheCray1in1975thatsuperputersbecamesignificant.Today,superputersareanimportantputerclassification.超级计算机首先在第四代中突起.虽然包括IBM和CDC(控制数据公司)在内的许多公司都为科学工作开发了高速计算机,但是直到1975年Cray研究有限公司推出了Cray1,超级计算机才变得有意义.今天,超级计算机是重要的计算机分类.1.2ComputerGenerations 1.2.4Fourth-GenerationComputers:1971～ Perhapsthemostimportanttrendthatbeganinthefourthgenerationistheproliferationofmicroputers.Aoreandmoretransistorswereputonsiliconchips,iteventuallybecamepossibletoputanentireputerprocessor,calledamicroprocessor,onachip.Thefirstputertousemicroprocessorsbecameailableinthemid-1970s.ThefirstmicroputerdesignedforpersonalusewastheAltair,whichwassoldin1975.ThefirstAppleputer,marketedwiththeIBMPCin1981.Today,microputeraroutnumberallothertypesofputersbined.也许在第四代计算机开始的最重要趋势是微型计算机的增长.随着越来越多的晶体管被集成到硅芯片上,将一整个计算机处理器(称为微处理器)放在一个芯片上终于成为可能.使用微处理器的第一部计算机出现于1970年代.第一部专为个人使用设计的微型计算机是Altair,它于1975进入市场.第一部苹果计算机在1981年与IBM个人计算机一起在市场上销售.今天,微型计算机数目远远超过其他所有类型计算机的总和.1.2ComputerGenerations 1.2.4Fourth-GenerationComputers:1971～ Softwaredevelopmentduringthefourthputergenerationstartedoffwithlittlechangefromthethirdgeneration.Operatingsystemsweregraduallyimproved,andnewlanguagesweredesigned.Databasesoftwarebecamewidelyusedduringthistime.Themostimportanttrend,however,resultedfromthemicroputerrevolution.Packagedsoftwarebecamewidelyailableformicroputerssothattodaymostsoftwareispurchased,notdevelopedfromscratch.在计算机的第四代期间,软件的发展开始与第三代有所不同.操作系统在逐渐地改进,而新的语言被发明.期间数据库软件被广泛使用.然而,最重要的趋势起因于微型计算机革命.用于微型计算机的软件包随处可得,因此今天大多数的软件可以购得,而不需从头开始开发.1.2ComputerGenerations 1.2.5GenerationlessComputers Wemayhedefinedourlastgenerationofputersandbeguntheeraofgenerationlessputers.Eventhoughputermanufacturerstalkof"fifth"and"sixth"-generationputers,thistalkioreamarketingplaythanareflectionofreality.我们可能已经定义了我们最新一代计算机而且开始了计算机的无代时代.即使计算机制造商谈到"第五"和"第六"代计算机,这些说法更多是市场行为,而不是真实的反映. Advocatesoftheconceptofgenerationlessputerssaythateventhoughtechnologicalinnovationsareinginrapidsuccession,nosingleinnovationis,orwillbe,significantenoughtocharacterizeanothergenerationofputers.无代计算机的观念提倡者说,即使科技革新接二连三地迅速出现,没有一种革新是,或将是足够重要,作为另一代计算机的特征.1.3Near-futureSuperputerDirections NewWords&,Expressions: gleanvt.,vi.搜集(情报或事实)MDabbr.Maryland(马里兰)Tflopsabbr.teraflops每秒兆兆(1012)次architecturen.体系机构terabitn.兆兆位factorn.阶乘bandwidthn.带宽Terabyten.兆兆(1012)字节,Petabyten.千兆兆(1015)字节microprocessorn.[计]微处理器contemplatev.凝视,沉思ordern.阶,次turbulencen.扰动,湍流GB等于GigaBit,千兆位,等于GigaByte,吉字节flopsn.每秒浮点运算次数(floating-pointoperationpersecond)1.3Near-futureSuperputerDirections SomeideaofwhatmightbehappeninginthenearfutureinsuperputerdesigncanbegleanedfromapressreleaseissuedbytheUSDepartmentofEnergy(DoE).ItcameoutoftheSUPERCOMPUTING2002ConferenceheldlastNovemberinBaltimore,MD.ThepressreleaseannouncedthattheDoEhadawardedIBMa$290(USD)millioncontracttobuildthetwofastestsuperputersintheworldwithabinedpeakspeedof460TFlops.Togetanideaofthespeedputingthroughput460teraflopsrepresents,thepressreleasestatesthat,"Thesetwosystemswillhemorethanone-and-a-halftimesthebinedprocessingpowerofall500machinesontherecentlyannouncedTOP500ListofSuperputers."从美国能源部发行的通告中,可以收集一些有关在不久的将来超级计算机设计中可能发生的事情的概念.它来自在马里兰州巴尔的摩市召开的2002年超级计算会议.该通告称能源部已给IBM拨款2.9亿美元建造世界上最快的两部超级计算机,其最高综合速度为每秒460兆兆次.为了理解每秒460兆兆次速度的含义,通告解释说,"这两个系统将会具有最近发布的500强超级计算机的总处理能力的1.5倍还多."1.3Near-futureSuperputerDirections Thefirstsystem,"ASCIPurple,"[apparentlytheDoElikescolorfulnames]willbetheworld'irstsuperputercapableof100Tflops.ASCIPurplewillheamassiveclusterofPOWER-basedIBMeServersystemsandIBMstoragesystems.Thissuperputerrepresentsafifth-generationsystemundertheAdvancedSimulationandComputingInitiative(ASCI)Program.ItwillserveastheprimarysuperputerforDoE.第一个系统"ASCIPurple",[显然能源部,生动的名字]将会是世界的第一部能够运算每秒100兆兆次的超级计算机.ASCIPurple将具有基于POWER系列的IBMeServer系统和IBM存储系统的宏大组群.这台超级计算机代表模拟和计算行动计划(ASCI)支持的第五代系统.它将作为能源部主要的超级计算机.1.3Near-futureSuperputerDirections Accordingtothepressrelease,thesecondsystemwillbearesearchmachinecalledBlueGene/L.ItwillemployadvancedIBMsemiconductorandsystemtechnologiesbasedonnewarchitectures本文是一篇计算机论文范文,计算机方面有关学士学位论文,关于计算机专业英语相关毕业论文提纲范文。适合计算机及操作系统及集成电路方面的的大学硕士和本科毕业论文以及计算机相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
beingdevelopedbyDoEandIBM.BlueGene/Lisexpectedtoachieveapeakperformanceof360TFlopswith130,000processorsrunningundertheLinuxoperatingsystem.Itwillhethecapabilitytoprocessdataatarateofoneterabitpersecond,equivalenttothedatatranittedbytenthousandweathersatellites.Applicationsareexpectedtoincludethesimulationofveryplexphysicalphenomenainareassuchasturbulence,biologyandhighexplosives.根据通告,第二个系统将会是一部被称为BlueGene/L的研究机器,它将使用基于新结构的先进的IBM半导体和系统技术,该新结构是能源部和IBM共同开发的.BlueGene/L具有13万台处理器,在Linux操作系统下运行,可望达到每秒360兆兆次的性能.它将具有以每秒1兆兆位的速度处理数据的能力,等同于一万个气象卫星传输的数据.其应用预期包括对非常复杂现象的模拟,如湍流,生物学和高空爆炸.1.3Near-futureSuperputerDirections TheASCIPurplesystemwilluseIBM'snextgenerationmicroprocessor,thePOWER5,employingatotalof12,544ofthem.These12,544processorswillbespreadamong196individualputers.Thetotalmemorybandwidthwillbe156,000GBs,theequivalentofsimultaneouslyplaying31,200DVDmovies.Asuper-fastdatahighwaywithatotalinterconnectbandwidthof12,500GBwillinterconnectthe196puters.TheIBMAIXLoperatingsystemwillbeusedtorunthisconfiguration.Theoperatingsystemwillcontain50terabytesofmemory,anamountthatis400,000timesthecapacityoftheeragedesktopPC.Therewillalsobetwopetabytesofdiskstorageorholdingthecontentofapproximatelyonebillionbooks.ASCIPurple系统将使用IBM的下一代微处理器POWER5,总数为12,544个.这12,544个处理器将分布在196部单独的计算机之中.总内存带宽将是15.6GB,等同于同时地播放31,200部DVD电影.一条具有12,500GB带宽的超快速数据通道将会把196台计算机互相连接.IBMAIXL操作系统将用于运行一个配置.该操作系统将包50兆兆字节内存,容量是平均桌面个人计算机的40万倍.还将有2千兆兆字节的磁盘存储,或可容纳大约十亿本书的内容.1.3Near-futureSuperputerDirections Finally,sincetheUNIVAC-1'sintroduction,rawputerspeedhasincreasedbyabout11to12ordersofmagnitudeinabout50years,orafactorof10everyfiveyears.Thisisatrulyremarkableachievement.It'salsointerestingtocontemplatethat,ifthisgrowthcontinuesoverthenext50years,thenbythe100thanniversaryoftheUNIVAC-1,puterswillbeoperatingatspeedsontheorderof1023Flops！最后,自从UNIVAC-1的发明以来,计算机的原始速度在50年内增加了11至12个数量级,或每五年增加10倍.这是一个真正显着的成就.设想一下也很有趣,如果在未来50年间仍以这样的速度持续增长,到UNIVAC-1诞生的100周年,计算机将会以大约每秒1023次的浮点运算速度运行！科技英语的特点 一,复杂长句多 科技文章要求叙述准确,推理谨严,因此一句话里包含三四个甚至五六个分句的,并非少见.译成汉语时,必须按照汉语习惯破成适当数目的分句,才能条理清楚,避免洋腔洋调.这种复杂长句居科技英语难点之首,要学会运用语法分析方法来加以解剖,以便以短代长,化难为易. 例如:Factorieswillnotbuymachinesunlesstheybelievethatthemachinewillproducegoodsthattheyareabletoselltoconsumersatapricethatwillcoverallcost. 这是由一个主句和四个从句组成的复杂长句,只有进行必要的语法分析,才能正确理解和翻译.现试译如下:除非相信那些机器造出的产品卖给消费者的价格足够支付所有成本,否则厂家是不会买那些机器的.节译:要不相信那些机器造出的产品售价够本,厂家是不会买的.后一句只用了24个字,比前句40个字节约用字40%,而对原句的基本内容无损.可见,只要吃透原文的结构和内涵,翻译时再在汉语上反复推敲提炼,复杂的英语长句,也是容易驾驭的. 二,被动语态多 英语使用被动语态大大多于汉语,如莎士比亚传世名剧《罗密欧与朱丽叶》中的一句就两次用了被动语态:JulietwastornbetweendesiretokeepRomeonearherandfearforhislife,shouldhispresencebedetected.朱丽叶精神上受到折磨,既渴望和罗密欧形影不离,又担心罗密欧万一让人发现,难免有性命之忧.科技英语更是如此,有三分之一以上用被动语态.例如:(a)Noworkcanbedonewithoutenergy.译文:没有能量决不能做功.(b)Allbusinessdecisionustnowbemadeinthelightofthemarket.译文:所有企业现在必须根据市场来作出决策. 三,非谓语动词多 英语每个简单句中,只能用一个谓语动词,如果读到几个动作,就必须选出主要动作当谓语,而将其余动作用非谓语动词形式,才能符合英语语法要求.非谓语动词有三种:动名词,分词(包括现在分词和过去分词)和不定式.例如:要成为一个名符其实的内行,需要学到老.这句中,有"成为","需要"和"学"三个表示动作的词,译成英语后为:Tobeatrueprofessionalrequireslifelonglearning.可以看出,选好"需要"(require)作为谓语,其余两个动作:"成为"用不定式形式tobe,而"学"用动名词形式learning,这样才能符合英语语法要求. 四,词性转换多 英语单词有不少是多性词,即既是名词,又可用作动词,形容词,介词或副词,字形无殊,功能各异,含义也各不相同,如不仔细观察,必致谬误.例如,light名词:(启发)in(the)lightof由于,根据,(光)highlight(s)强光,精华,(灯)safetylight安全指示灯形容词:(轻)lightindustry轻工业,(明亮)lightroom明亮的房间,(淡)lightblue淡蓝色,(薄)lightcoating薄涂层动词:(点燃)lightupthelamp点灯副词:(轻快)trellight轻装旅行(容易)lighte,lightgo来得容易去得快诸如此类的词性转换,在科技英语中屡见不鲜,几乎每个技术名词都可转换为同义的形容词.词性转换增加了英语的灵活性和表现力,读者必须从上下文判明用词在句中是何种词性,而且含义如何,才能对全句得到正确无误的理解.Chapter2OrganizationofComputersKeypoints: usefultermsandanizationofputers Difficultpoints: describingtheanizationofputersRequirements: 1.Termsofputerhardware 2.Organizationofputersandtheirfunctions 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2.1BasicOrganizationofComputers NewWords&,Expressions: instructioncycle指令周期decodevt.解码,译解busn.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)处理器I/O(Input/Output)输入输出(设备)2.1BasicOrganizationofComputers 2.1BasicOrganizationofComputers Mostputersystems,fromtheembeddedcontrolleroundinautomobilesandconsumerappliancestopersonalputersandmainframes,hethesamebasicanization.Thisanizationhasthreemainponents:theCPU,thememorysubsystem,andtheI/Osubsystem.ThegenericanizationoftheseponentsisshowninFigure2-1.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2-1所示.2.1.1SystemBuses Physically,abusisasetofwires.Theponentsoftheputerareconnectedtothebuses.Tosendinformationfromoneponenttoanother,thesourceponentoutputsdataontothebus.Thedestinationponenttheninputsthisdatafromthebus.Astheplexityofaputersystemincreases,itbeeoreefficient(intermsofminimizingconnections)atusingbusesratherthandirectconnectionsbetweeneverypairofdevices.Busesuselessspaceonacircuitboardandrequirelesspowerthanalargenumberofdirectconnections.TheyalsorequirefewerpinsonthechiporchipsthatprisetheCPU.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.2.1.1SystemBuses ThesystemshowninFigure2-1hasthreebuses.Theuppermostbusinthiigureistheaddressbus.WhentheCPUreadsdataorinstructionromorwritesdatatomemory,itmustspecifytheaddressofthememorylocationitwishes本文是一篇计算机论文范文,计算机方面有关学士学位论文,关于计算机专业英语相关毕业论文提纲范文。适合计算机及操作系统及集成电路方面的的大学硕士和本科毕业论文以及计算机相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
toaccess.Itoutputsthisaddresstotheaddressbus,memoryinputsthisaddresromtheaddressbusanduseittoaccessthepropermemorylocation.EachI/Odevices,suchasakeyboard,monitor,ordiskdrive,hasauniqueaddressaswell.WhenaccessinganI/Odevice,theCPUplacestheaddressofthedeviceontheaddressbus.EachdevicecanreadtheaddressoffofthebusanddeterminewhetheritisthedevicebeingaccessedbytheCPU.Unliketheotherbuses,theaddressbusalwaysreceivesdatafromtheCPU,theCPUneverreadstheaddressbus.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.2.1.1SystemBuses Dataistranerredviathedatabus.WhentheCPUfetchesdatafrommemory,itfirstoutputsthememoryaddressonitsaddressbus.Thenmemoryoutputsthedataontothedatabus,theCPUcanthenreadthedatafromthedatabus.Whenwritingdatatomemory,theCPUfirstoutputstheaddressontotheaddressbus,thenoutputsthedataontothedatabus.Memorythenreadsandstoresthedataattheproperlocation.TheprocesseorreadingdatafromandwritingdatatotheI/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.2.1.1SystemBuses Thecontrolbusisdifferentfromtheothertwobuses.Theaddressbusconsistsofnlines,whichbinetotranitonen-bitaddressvalue.Similarly,thelinesofthedatabusworktogethertotranitasinglemultibitvalue.Incontrast,thecontrolbusisacollectionofindividualcontrolsignals.ThesesignalsindicatewhetherdataistobereadintoorwrittenoutoftheCPU,whethertheCPUisaccessingmemoryoranI/Odevice,andwhethertheI/Odeviceormemoryisreadytotranerdata.AlthoughthisbusisshownasbidirectionalinFigure2-1,itisreallyacollectionof(mostly)unidirectionalsignals.MostofthesesignalsareoutputfromtheCPUtothememoryandI/Osubsystems,althoughafewareoutputbythesesubsystemstotheCPU.Weexaminethesesignalsinmoredetailwhenwelookattheinstructioncycleandthesubsysteminterface.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.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.2.1.1SystemBuses Asystemmayheahierarchyofbuses.Forexample,itmayuseitsaddress,data,andcontrolbusestoaccesemory,andanI/Ocontroller.TheI/Ocontroller,inturn,mayaccessallI/Odevicesusingasecondbus,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.2.1.2InstructionCycle Theinstructioncycleistheprocedureamicroprocessorgoesthroughtoprocessaninstruction.Firstthemicroprocessorfetches,orreads,theinstructionfrommemory.Thenitdecodestheinstruction,determiningwhichinstructionithaetched.Finally,itperformstheoperationsnecessarytoexecutetheinstruction.(Somepeoplealsoincludeanadditionalelementintheinstructioncycletostoreresults.Here,weincludethatoperationaspartoftheexecutefunction.)Eachofthesefunctions--fetch,decode,andexecute--consistsofasequenceofoneormoreoperations.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.2.1.2InstructionCycle Let'sstartwheretheputerstarts,withthemicroprocessorfetchingtheinstructionfrommemory.First,themicroprocessorplacestheaddressoftheinstructionontotheaddressbus.Thememorysubsysteminputsthisaddressanddecodesittoaccessthesiredmemorylocation.(Welookathowthisdecodingoccurswhenweexaminethememorysubsysteminmoredetaillaterinthischapter.)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.)2.1.2InstructionCycle Afterthemicroprocessorallowssufficienttimeformemorytodecodetheaddressandaccesstherequestedmemorylocation,themicroprocessorassertsaREADcontrolsignal.TheREADsignalisasignalonthecontrolbuswhichthemicroprocessorassertswhenitisreadytoreaddatafrommemoryoranI/Odevice.(Someprocessorsheadifferentnameforthissignal,butallmicroprocessorsheasignaltoperformthiunction.)Dependingonthemicroprocessor,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(信号等于1),也可能是低电平有效(信号等于0).2.1.2InstructionCycle WhentheREADsignalisasserted,thememorysubsystemplacestheinstructioncodetobefetchedontotheputersystem'sdatabus,Themicroprocessortheninputsthisdatafromthebusandstoresitinoneofitsinternalregisters.Atthispoint,themicroprocessorhaetchedtheinstruction.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.2.1.2InstructionCycle Next,themicroprocessordecodestheinstruction.Eachinstructionmayrequireadifferentsequenceofoperationstoexecutetheinstruction.Whenthemicroprocessordecodestheinstruction,itdetermineswhichinstructionitisinordertoselectthecorrectsequenceofoperationstoperform.Thisisdoneentirelywithinthemicroprocessor,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.2.1.2InstructionCycle Finally,themicroprocessorexecutestheinstruction.Thesequenceofoperationstoexecutetheinstructionvarierominstructiontoinstruction.Theexecuteroutinemayreaddatafrommemory,writedatatomemory,readdatafromorwritedatatoanI/Odevice,performonlyoperationswithintheCPU,orperformsomebinationoftheseoperations.Wenowlookathowtheputerperformstheseoperationromasystemperspective.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内部操作或者执本文是一篇计算机论文范文,计算机方面有关学士学位论文,关于计算机专业英语相关毕业论文提纲范文。适合计算机及操作系统及集成电路方面的的大学硕士和本科毕业论文以及计算机相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
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.2.1.2InstructionCycle Toreaddatafrommemory,themicroprocessorperformsthesamesequenceofoperationsitusestofetchaninstructionfrommemory.Afterall,fetchinganinstructionissimplyreadingitfrommemory.Figure2-2(a)showsthetimingoftheoperationstoreaddatafrommemory.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.2.1.2InstructionCycle InFigure2-2,noticethetopsymbol,CLK.Thisistheputersystemclock,themicroprocessorusesthesystemclocktosynchronizeitsoperations.Themicroprocessorplacestheaddressontothebusatthebeginningofaclockcycle,a0/1sequenceofthesystemclock.Oneclockcyclelater,toallowtimeformemorytodecodetheaddressandaccessitsdata,themicroprocessorassertstheREADSignal.Thiscauseemorytoplaceitsdataontothesystemdatabus.Duringthisclockcycle,themicroprocessorreadsthedataoffthesystembusandstoresitinoneofitsregisters.AttheendoftheclockcycleitremovestheaddresromtheaddressbusanddeassertstheREADsignal.Memorythenremovesthedatafromthedatabus,pletingthememoryreadoperation.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.2.1.2InstructionCycle ThetimingofthememorywriteoperationisshowninFigure2-2(b).Theprocessorplacestheaddressanddataontothesystembusesduringthefirstclockcycle.ThemicroprocessorthenassertsaWRITEcontrolsignal(oritsequivalent)atthestartofthesecondclockcycle.JustastheREADsignalcauseemorytoreaddata,theWRITEsignaltriggeremorytostoredata.Sometimeduringthiscycle,memorywritesthedataonthedatabustothememorylocationwhoseaddressisontheaddressbus.Attheendofthiscycle,theprocessorpletesthememorywriteoperationbyremovingtheaddressanddatafromthesystembusesanddeassertingtheWRITEsignal.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.2.1.2InstructionCycle TheI/Oreadandwriteoperationsaresimilartothememoryreadandwriteoperations.AprocessormayuseeithermemorymappedI/OorisolatedI/O.IftheprocessorsupportemorymappedI/O,itfollowsthesamesequencesofoperationstoinputoroutputdataastoreaddatafromorwritedatatomemory,thesequencesshowninFigure2-2.(Remember,inmemorymappedI/O,theprocessortreatsanI/Oportasamemorylocation,soitisreasonabletotreatanI/Odataaccessthesameasamemoryaccess.)ProcessorsthatuseisolatedI/OfollowthesameprocessbutheasecondcontrolsignaltodistinguishbetweenI/Oandmemoryaccesses.(CPUsthatuseisolatedI/OcanheamemorylocationandanI/Oportwiththesameaddress,whichmakesthisextrasignalnecessary.)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/O.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).2.1.2InstructionCycle Finally,considerinstructionsthatareexecutedentirelywithinthemicroprocessor.TheINACinstructionoftheRelativelySimpleCPU,andtheMOVr1,r2instructionofthe8085microprocessor,canbeexecutedwithoutaccessingmemoryorI/Odevices.Aswithinstructiondecoding,theexecutionoftheseinstructionsdoesnotmakeuseofthesystembuses.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MOVr1,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.2.2CPUORGANIZATION NewWords&,Expressions: latchv.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2.2CPUORGANIZATION TheCPUcontrolstheputer.Itfetchesinstructionrommemory,supplyingtheaddressandcontrolsignalsneededbymemorytoaccessitsdata.TheCPUdecodestheinstructionandcontrolstheexecutionprocedure.Itperformssomeoperationsinternally,andsuppliestheaddress,data,andcontrolsignalsneededbymemoryandI/Odevicestoexecutetheinstruction.NothinghappensintheputerunlesstheCPUcausesittohappen.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.2.2CPUORGANIZATION Internally,theCPUhasthreesections,asshowninFigure2-3.Theregistersections,asitsnameimplies,includesasetofregistersandabusorothermunicationmechani.Theregistersinaprocessor'sinstructionsetarchitecturearefoundinthissectionoftheCPU.ThesystemaddressanddatabusesinteractwiththissectionoftheCPU.Theregistersectionalsocontainsotherregistersthatarenotdirectlyaccessiblebytheprogrammer.TherelativelysimpleCPUincludesregisterstolatchtheaddressbeingaccessedinmemoryandatemporarystorageregister,aswellasotherregistersthatarenotapartofitsinstructionsetarchitecture.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.2.2CPUORGANIZATION Duringthefetchportionoftheinstructioncycle,theprocessorfirstoutputstheaddressoftheinstructionontotheaddressbus.Theprocessorhasaregistercalledtheprogramcounter,theCPUkeepstheaddressofthenextinstructiontobefetchedinthisregister.BeforetheCPUoutputstheaddressontothesystem'saddressbus,itretrievestheaddresromtheprogramcounterregister.Attheendoftheinstructionfetch,theCPUreadstheinstructioncodefromthesystemdatabus.Itstoresthisvalueinaninternalregister,usuallycalledtheinstructionregisterorsomethingsimilar.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.2.2CPUORGANIZATION ThearithmeticlogicunitorALUperformostarithmeticandlogicaloperations,suchasaddingorADDinalues.ItreceivesitsoperandromtheregistersectionoftheCPUandstoresitsresultsbackintheregistersection.SincetheALUmustpleteitsoperationswithinasingleclockcycle,itisconstruc本文是一篇计算机论文范文,计算机方面有关学士学位论文,关于计算机专业英语相关毕业论文提纲范文。适合计算机及操作系统及集成电路方面的的大学硕士和本科毕业论文以及计算机相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
tedusingonlybinatoriallogic.TheADDinstructionsintherelativelysimpleCPUandthe8085microprocessorusetheALUduringtheirexecutions.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.2.2CPUORGANIZATION JustastheCPUcontrolstheputer(inadditiontoitsotherfunctions),thecontrolunitcontrolstheCPU.Thisunitgeneratestheinternalcontrolsignalsthatcauseregisterstoloaddata,incrementorcleartheircontents,andoutputtheircontents,aswellascausetheALUtoperformthecorrectfunction.ThesesignalsareshownascontrolsignalsinFigure2-3.Thecontrolunitreceivessomedatalueromtheregisterunit,whichitusestogeneratethecontrolsignals.Thisdataincludestheinstructioncodeandthevaluesofsomeflagregisters.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.2.2CPUORGANIZATION Thecontrolunitalsogeneratesthesignalorthesystemcontrolbus,suchastheREAD,WRITE,andsignals.Amicroprocessortypicallyperformsasequenceofoperationstofetch,decode,andexecuteaninstruction.Byassertingtheseinternalandexternalcontrolsignalsinthepropersequence,thecontrolunitcausestheCPUandtherestoftheputertoperformtheoperationsneededtocorrectlyprocessinstructions.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.2.2CPUORGANIZATION ThisdescriptionoftheCPUisinplete.Currentprocessorshemoreplexfeaturesthatimprovetheirperformance.Onesuchmechani,theinstructionpipeline,allowstheCPUtofetchoneinstructionwhilesimultaneouslyexecutinganotherinstruction.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.2.2CPUORGANIZATION InthissectionweheintroducedtheCPUfromasystemperspective,butwehenotdiscusseditsinternaldesign.Weexaminetheregisters,datapaths,andcontrolunit,allofwhichacttogethertocausetheCPUtoproperlyfetch,decode,andexecuteinstructions.MicrosequencedCPUshethesameregisters,ALUsanddatapathsashardwiredCPUs,butpletelydifferentcontrolunits.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.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aaras尽,就,至于high-order高位low-order低位interleingn.交叉,交错contiguousadj.邻近的,接近的assignvt.分配,指派bigendian高位优先littleendian低位优先hexadecimaladj.十六进制的,n.十六进制alignmentn.对齐方式leftmostadj.最左边的rigostadj.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2.3MemorySubsystemOrganizationandInterfacing Inthissectionweexaminetheconstructionandfunctionsofthememorysubsystemofaputer.Wereviewthedifferenttypesofphysicalmemoryandtheinternalanizationoftheirchips.Wediscusstheconstructionofthememorysubsystem,aswellaultibytewordanizationsandadvancedmemoryanizations.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.2.3.1TypesofMemory TheinternalanizationsofROMandRAMchipsaresimilar.Toillustratethesimplestanization,alinearanization,consideran82ROMchip.Forsimplicity,programmingponentsarenotshown.Thischiphasthreeaddressinputsandtwodataoutputs,and16bitsofinternalstoragearrangedaseight2-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).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.2.3.1TypesofMemory RandomAccessMemory(RAM),alsocalledread/writememory,canbeusedtostoredatathatchanges.ThisisthetypeofmemoryreferredtoasXMBofmemoryinadorPCs.UnlikeROM,RAMchipslosetheirdataoncepowerisshutoff.Manyputersystems,includingpersonalputers,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.2.3.2InternalChipOrganization TheinternalanizationsofROMandRAMchipsaresimilar.Toillustratethesimplestanization,alinearanization,consideran82ROMchip.Forsimplicity,programmingponentsarenotshown.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82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.2.3.2InternalChipOrganization Thethreeaddressbitsaredecodedtoselectoneoftheeightlocations,butonlyifthechipenableisactive.IfCE等于0,thedecoderisdisabledandnolocationisselected.Thetri-statebufferorthatlocation'scellsareenabled,allowingdatatopasstotheoutputbuffers.IfbothCEandOEsetto1,thesebuffersareenabledandthedataisoutputfromthechip,otherwisetheoutputsaretri-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等于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等于1且OE等于1,则这些缓冲器有效,数据从芯片中输出,否则,输出是高阻态.2.3.2InternalChipOrganization Asthenumberoflocationsincreases,thesizeoftheaddressdecoderneededinalinearanizationbeesprohibitivelylarge.Toremedythisproblem,thememorychipcanbedesignedusingmultipledimensionsofdecoding.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大.为了补救这一问题,存储器芯片可以设计成使用多维译码方式.2.3.2InternalChipOrganization Inlargermemorychips,thissingscanbesignificant.Considera40961chip.Thelinearanizationwillrequirea12to4096decoder,thesizeofwhichisproportionaltothenumberofoutputs.(Thesizeofannto2ndecoderisthussaidtobeO(2n).)Ifthechipisanizedasa6464twodimensionalarrayinstead,itwillhetwo6to64decoders:onetoselectoneofthe64rowsandtheothertoselectoneofthe64cellswithintherow.Thesizeofthedecodersisproportionalto264,orO(22n/2)等于O(2n/2+1).Forthischip,thetwodecoderstogetherareaboutercentofthesizeoftheonelargerdecoder.在大型存储器芯片中,这种节省显得至关重要.考虑一个40961芯片,其线性组成将需要一个12—4096译码器,译码器大小与输出的数量成正比(假定一个n—2n译码器的大小是O(2n)).如果芯片排列成6464的二维数组,它将有两个6—64译码器:一个用来选择64行中的一行,另一个用来在选定行中选择64个单元中的一个单元,该译码器的大小正比于264,或写成O(22n/2)等于O(2n/2&#本文是一篇计算机论文范文,计算机方面有关学士学位论文,关于计算机专业英语相关毕业论文提纲范文。适合计算机及操作系统及集成电路方面的的大学硕士和本科毕业论文以及计算机相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
43;1).对于这个芯片,两个译码器总的大小约是那个大译码器大小的3%.2.3.3MemorySubsystemConfiguration Itisveryeasytosetupamemorysystemthatconsistsofasinglechip.Wesimplyconnecttheaddress,data,andcontrolsignalromtheirsystembusesandthejobisdone.However,mostmemorysystemsrequiremorethanonechip.Followingaresomemethodorbiningmemorychipstoformamemorysubsystem.构造包含一个简单芯片的存储器是非常容易的,我们只需要简单地从系统总线上连接地址信号线,数据信号线和控制信号线就完成了.然而.大多数的存储器系统需要多个芯片,下面是通过存储器芯片组合来形成存储器子系统的一些方法.2.3.3MemorySubsystemConfiguration Twoormorechipscanbebinedtocreatememorywithmorebitsperlocation.Thisisdonebyconnectingthecorrespondingaddressandcontrolsignalsofthechips,andconnectingtheirdatapinstodifferentbitsofthedatabus.Forexample,two8*2chipscanbebinedtocreatean8*4memory,asshowninFigure2-4.Bothchipsreceivethesamethreeaddressinputromthebus,aswellasthesamechipenableandoutputenablesignals.(Fornowitisonlyimportanttoknowthatthesignalsarethesameforbothchips,weshowthelogictogeneratethesesignalsshortly.)Thedatapinsofthefirstchipareconnectedtobits3and2ofthedatabus,andthoseoftheotherchipareconnectedtobits1and0.两个或多个芯片可以组合起来构造一个每单元有多位的存储器.这可以通过连接芯片相应的地址信号线和控制信号线,并将它们的数据引脚连到数据总线的不同位上来完成.例如,2个82芯片可以组合产生一个8*4存储器,如图2-4所示.两个芯片从总线上接收相同的三位地址输入,还有共同的芯片使能信号和输出使能信号(目前,我们只要了解两个芯片使用的是同一信号就可以了,稍后我们将说明产生这些信号的逻辑).第一个芯片的数据引脚连到数据总线的第3位和第2位,第二个芯片的数据引脚则连在第1位和第0位.2.3.3MemorySubsystemConfiguration WhentheCPUreadsdata,itplacestheaddressontheaddressbus.BothchipsreadinaddressbitsA2,A1,andA0andperformtheirinternaldecoding.IftheCEandOEsignalsareactivated,thechipsoutputtheirdataontothefourbitsofthedatabus.Sincetheaddressandenablesignalsarethesameforbothchips,eitherbothchipsorneitherchipisactiveatanygiventime.Theputerneverhasonlyoneofthetwoactive.Forthisreason,theyactjustasasingle8*4chip,atleastaarastheCPUisconcerned.当CPU读取数据时,它将地址放在地址总线上.两个芯片读取地址位A2,A1,A0,并执行内部译码操作.如果CE和OE信号是有效的,两个芯片则输出数据到数据总线的四位上.因为两个芯片的地址和使能信号是相同的,因此在任一时刻两个芯片要么同时有效,要么同时无效.正因如此,它们的行为就像一个单一的8*4芯片,至少就CPU而言是这样的.2.3.3MemorySubsystemConfiguration Insteadofcreatingwiderwords,chipscanbebinedtocreatemorewords.Thesametwo8*2chipscouldinsteadbeconfiguredasa162memorysubsystem.ThisisillustratedinFigure2-5(a).Theupperchipisconfiguredaemorylocations0to7(0000to0111)andthelowerchipaslocations8to15(1000to1111).TheupperchipalwayshasA3等于0andthelowerchiphasA3等于1.Thisdifferenceisusedtoselectoneofthetwochips.WhenA3等于0,theupperchipisenabledandthelowerchipisdisabled,whenA3等于1,theoppositeoccurs.(Asshowninthefigure,otherconditionustalsooccurorneitherchipwillbeselected.)Theoutputenablescanbeconnected,sinceonlythechipthatisenabledwilloutputdata.Sincebothchipscorrespondtothesamedatabits,bothareconnectedtoD1andD0ofthedatabus.除了构造更宽的字以外,芯片组合还可以构造出更多的字.两样的两个8*2芯片能够组成一个16*2存储子系统.如图2-5所示.上面的芯片构成存储器的0到7(0000到0111)单元,下面的芯片作为单元8到15(1000到1111).上面的芯片总是设置A3等于0,而下面的芯片A3等于1.通过这一区别来选择芯片,当A3等于0时,上面的芯片有效,而下面的芯片无效,当A3等于1时,情况刚好相反.(如图所示.另一种情况必定会发生,否则没有芯片被选中.)输出使能端需要连接起来,因为只有芯片有效才可以输出数据.由于两个芯片对应相同的数据位,因此都可以连接到数据总线的D1和D0位上.2.3.3MemorySubsystemConfiguration Thisconfigurationuseshigh-orderinterleing.Allmemorylocationswithinachiparecontiguouswithinsystemmemory.However,thisdoesnothetobethecase.ConsidertheconfigurationshowninFigure2-5(b),whichuseslow-orderinterleing.TheupperchipisenabledwhenA0等于0,orbyaddressesXXX0,inthiscase0,2,4,6,8,10,12,and14.ThelowerchipisenabledwhenA0等于1,whichistrueforaddressesl,3,5,7,9,11,13,and15.BothlookthesametotheCPU,butlow-orderinterleingcanoffersomespeedadvantageorp