《自动化专业英语教程》Part3

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Part3ComputerControlTechnologyUnit1A:ComputerStructureandFunctionTheCPUreadsandinterpretstheinstructions,readsthedatarequiredbyeachinstruction,executestheactionrequiredbytheinstruction,andstorestheresultsbackinmemory.OneoftheactionthatisrequiredoftheCPUistoreaddatafromorwritedatatoanexternaldevice.Thisiscarriedoutusingtheinput/outputsystem.CPU读取并解释指令,读取每一条指令所需的数据,执行指令所需的动作并将结果存储回内存。CPU所必需的一个动作就是从外设读写数据。该动作由输入/输出系统来完成。Thememoryofcomputerconsistsofasetofsequentiallynumberedlocations.Eachlocationisaregisterinwhichbinaryinformationcanbestored.The‘number’oflocationiscalleditsaddress.Thelowestaddressis0.Themanufacturerdefinesawordlengthfortheprocessorthatisanintegralnumberoflocationslong.Ineachwordthebitscanrepresenteitherdataorinstructions.FortheIntel8086/87andMotoralaMC68000microprocessors,awordis16bitslong,buteachmemorylocationhasonly8bitsandthustwo8-bitlocationmustbeaccessedtoobtaineachdataword.计算机的内存由一组连续编号的单元构成。每一个单元都是一个存储二进制信息的寄存器。单元的编号称为其地址。最低的地址为0。制造商为处理器定义了字长,字长为单元长度的整数倍。每一个字中的位,既可以表示数据也可以表示指令。对于Intel8086/87或者MotoralaMC68000微处理器,一个字的长度为16位,但是每一个内存单元只有8位,因此,为了得到一个字的数据必须访问两个8位的单元。Inordertousethecontentsofmemory,theprocessormustfetchthecontentsoftherightlocation.Tocarryoutafetch,theprocessorplace(enables)thebinary-codedaddressofthedesiredlocationontotheaddresslineoftheexternalprocessorbus.Thememorythenallowsthecontentsoftheaddressedmemorylocationtobereadbytheprocessor.Theprocessoffetchingthecontentsofamemorylocationdoesnotalterthecontentsofthatlocation.为了使用内存的内容,处理器必须读取正确的存储单元的内容。为了完成一个取数操作,处理器将所需的单元的二进制编码的地址放(使能)在外部处理器的地址线上。接着,内存就允许处理器读取所给地址内存单元中的内容。取数操作不会影响存储单元中的内容。Inarealinstructionsettherearemanymoreinstructions.Thereisalsoamuchlargernumberofmemorylocationsinwhichtostoreinstructionsanddata.Inordertoincreasethenumberofmemorylocations,theaddressfieldsandhencetheinstructionsmustbelongerthan16bitsifweusethesameapproach.Thereareanumberofwaytoincreasetheaddressingrangeofthemicroprocessorwithoutincreasingtheinstructionlength:variableinstructionfield,multiwordinstructions,multipleaddressingmode,variableinstructionlength.Wewillnotdiscussthemindetail.在实际的指令集中往往有更多的指令。也有更多数量的存储指令和数据的内存单元。如果我们使用原来的方法,为了增加内存的容量,地址段以及指令必须比16位更长。有各种方法在不增加指令长度的前提下增大微处理器的寻址范围。例如:变指令段、多字指令、多寻址方式、变指令长度等。我们对此不作详细讨论。Thebusisthemostimportantcommunicationsysteminacomputersystem.UndercontroloftheCPU,adatasourcedeviceanddatadestinationdeviceare“enabled”onto(equivalenttobeingconnectedto)thebuswiresforashorttransmission.总线是计算机系统中最重要的通信系统。CPU的控制下,数据源器件和数据目的地器件被“使能”(等价于将其连接)至总线用于短暂的传输。TheinternalprocessorbusdescribedinSec.XXisconnectedtotheexternalprocessorbusbyasetofbusbufferslocatedonthemicroprocessorintegratedcircuit.XX节所描述的内部总线通过一组位于微处理器集成电路内的总线缓冲器与外部总线连接。B:FundamentalsofComputerandNetworksTheoperatingsystemmustensurecorrectoperationofthecomputersystem.Topreventuserprogramsfrominterferingwiththeproperoperationofthesystem,thehardwarewasmodifiedtocreatetwomodes:usermodeandmonitormode.Variousinstructions(suchasI/Oinstructionsandhaltinstruction)areprivilegedandcanonlybeexecutedinmonitormode.Thememoryinwhichthemonitorresidesmustalsobeprotectedfrommodificationbytheuser.Atimerpreventsinfiniteloops.Oncethesechanges(dualmode,privilegedinstructions,memoryprotection,timerinterrupt)havebeenmadetothebasiccomputerarchitecture,itispossibletowriteacorrectoperatingsystem.操作系统必须能够确保计算机系统的正确运行。为了防止用户程序干扰系统的正确运行,将硬件修改为两个模式:用户模式和监控模式。许多的指令(如I/O指令,停止指令)为特许指令且仅仅能够在监控模式下运行。监控程序所在的内存也必须保护起来以防用户修改。定时器可以防止死循环。一旦对一个基本的计算机体系结构完成了以上修改(双模式、特许指令、内存保护、定时器中断),就有可能写出正确的操作系统。Althoughthephysicalseparationofthecommunicatingcomputersmayvaryconsiderablyfromonetypeofapplicationtoanother,or,attheheartofanycomputer,thecommunicationnetworkisthedatacommunicationfacilitywhichmaybeaPSDN,aprivateLAN,orperhapsanumberofsuchnetworksinterconnectedtogether.However,irrespectiveofthetypeofdatacommunicationfacility,anamountofhardwareandsoftwareisrequiredwithineachattachedcomputertohandletheappropriatenetwork-dependentprotocols.Typically,theseareconcernedwiththeestablishmentofacommunicationchannelaccessthenetworkandwiththecontrolofflowofmessagesacrossthischannel.Theprovisionofsuchfacilitiesisonlypartofthenetworkrequirement,however,sinceinmanyapplicationsthecommunicatingcomputermaybeofdifferenttypes.Thismeansthattheymayusedifferentprogramminglanguagesandmoreimportantly,differentformsofdatarepresentationinterfacebetweenuser(application)programs,normallyreferredtoasapplicationprocessesorAPs,andtheunderlyingcommunicationservicesmaybedifferent.Forexample,onecomputermaybeasmallsingle-usercomputer,whileanothermaybealargemulti-usersystem.虽然,通信计算机在无论是在应用上或者是在计算机的核心部件上都存在很大的物理差别,通信网络在本质上就是一个数据通信设备,可能是一个PSDN、一个自有的局域网以及这些网络的互连。然而,即使不考虑数据通信设备的类型,每一台计算都需要一定的硬件和软件以处理相应的网络协议。这些协议要考虑建立访问网络的通信通道以及控制信息流。提供这些设备仅仅是网络需求的一个部分;许多的通信计算机有着不同的应用程序类型。即他们使用不同的编程语言;更为重要的是用户程序之间使用不同的数据表示接口;而且基础的通信服务也是不同的。例如有的计算机可能只是单台计算机而另一些则是大型多用户系统。Unit2A:InterfacetoExternalSignalsandDevicesAutonomousexternaldevicesandsignalshavingnobus-compatiblesignalsandnotemporalrelationshipwiththesystembussignalcannotbeconnectedtothesystembusdirectly.Commu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