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1.1ACloserLookattheProcessorandPrimaryStorage仔细看看处理器和主存储器Wehavelearnedthatallcomputershavesimilarcapabilitiesandperformessentiallythesamefunctions,althoughsomemightbefasterthanothers.Wehavealsolearnedthatacomputersystemhasinput,output,storage,andprocessingcomponents;thattheprocessoristhe“intelligence”ofacomputersystem;andthatasinglecomputersystemmayhaveseveralprocessors.Wehavediscussedhowdataarerepresentedinsideacomputersysteminelectronicstatescalledbits.Wearenowreadytoexposetheinnerworkingsofthenucleusofthecomputersystem—theprocessor.我们已经知道，所有的计算机都具有相似的能力，并且在本质上执行相同的功能，尽管一些可能会比另一些快一点。我们也知道，一个计算机系统具有输入，输出，存储和处理部件；处理器是一个计算机系统智能核心，并且一个计算机系统可以有许多个处理器。我们已经讨论过如何在计算机系统内部，用被称作“位”的电子状态来表现数据，现在我们要弄明白计算机系统的核心，即处理器，的内在的工作方式。Theinternaloperationofacomputerisinteresting,buttherereallyisnomysterytoit.Themysteryisinthemindsofthosewholistentohearsayandbelievescience-fictionwriter.Thecomputerisanonthinkingelectronicdevicethathastobepluggedintoanelectricalpowersource,justlikeatoasteroralamp.计算机的内部操作很有意思，但确实没有什么神秘可言。所谓的神秘只是存在于那些听信传闻和相信科幻小说作家的人的意识中。计算机就是一种没有思想的需要接通电源的电子设备而已，与烤面包机和台灯差不多。Literallyhundredsofdifferenttypesofcomputersaremarketedbyscoresofmanufacturers[1].Thecomplexityofeachtypemayvaryconsiderably,butintheendeachprocessor,sometimescalledthecentralprocessingunitorCPU,hasonlytwofundamentalsections:thecontrolunitandthearithmeticandlogicunit.Primarystoragealsoplaysanintegralpartintheinternaloperationofaprocessor.Thesethree—primarystorage,thecontrolunit,andthearithmeticandlogicunit—worktogether.Let’slookattheirfunctionsandtherelationshipsbetweenthem.不加夸张地讲，市场上有几百种不同类型的计算机在销售.每种电脑在复杂性上可能有很大区别，但归根结底,每种处理器，有时称为中央处理器即cpu，只有两个基本部分:控制单元和计算逻辑单元.主内存在处理器内部操作中也是一个不可缺少的部分.这三个部件--主内存，控制单元和计算逻辑单元--一起工作.然我们看看它们(各自的)功能和它们之间的联系。Unlikemagneticsecondarystoragedevices,suchastapeanddisk,primarystoragehasnomovingparts.Withnomechanicalmovement,datacanbeaccessedfromprimarystorageatelectronicspeeds,orclosetothespeedoflight.Mostoftoday’scomputersuseDRAM(DynamicRandom-AccessMemory)technologyforprimarystorage.Astate-of-the-artDRAMchipaboutoneeighththesizeofapostagestampcanstoreabout256,000,000bits,orover25,600,000charactersofdata!主存与其他的辅助存储器（如：磁带、硬盘）不一样的是，主存不含有运转部件。由于没有机械运转的需要，主存种数据访问可以达到电子的速度，或接近于光速。当今计算机的主存大多数使用DRAM（动态随机存取存储器）技术。目前最新的工艺水平是：一块只有大约1/8张邮票大小的DRAM芯片却可以存储大约256,000,000位，约25,6000,000个字符的数据。Primarystorage,ormainmemory,providestheprocessorwithtemporarystorageforprogramsanddata.Allprogramsanddatamustbetransferredtoprimarystoragefromaninputdevice(suchasaVDT)orfromsecondarystorage(suchasadisk)beforeprogramscanbeexecutedordatacanbeprocessed.Primarystoragespaceisalwaysatapremium;therefore,afteraprogramhasbeenexecuted,thestoragespaceitoccupiedisreallocatedtoanotherprogramawaitingexecution.主存储器，也就是说内存，用于为处理器暂时存放程序和数据。所有的程序和数据在被操作之前必须从输入设备（如VDT）或者辅助存储器转存到主存储器中。主存储器存储容量通常是相当有限的，因此，在一个程序执行结束，它所占用的存储空间必须被重新分配给其它正在等待执行操作的程序。Figure1-1illustrateshowallinput/output(I/O)is“readto”or“writtenfrom”primarystorage.Inthefigure,aninquiry(input)ismadeonaVDT.Theinquiry,intheformofamessage,isroutedtoprimarystorageoverachannel(suchasacoaxialcable).Themessageisinterpreted,andtheprocessorinitiatesactiontoretrievetheappropriateprogramanddatafromsecondarystorage[3].Theprogramanddataare“loaded”,ormoves,toprimarystoragefromsecondarystorage.Thisisanondestructivereadprocess.Thatis,theprogramanddatathatarereadresideinbothprimarystorage(temporarily)andsecondarystorage(permanently).Thedataaremanipulatedaccordingtoprograminstructions,andareportiswrittenfromprimarystoragetoaprinter.图1-1描述了输入/输出设备与主存储器间的读和写过程。在图中，VDT发出一个输入请求，请求是以消息模式通过通道（如同轴电缆）发送到主存储器。这个查询被解释，处理器发起操作从辅助存储器中调用合适的程序和数据。程序和数据从辅助存储器传送到主存储器中，这是一个非破坏性的读取过程，也就是说，程序和数据同时存在于主存（临时保存）和辅助存储器（永久保存）中。根据程序指令的指示，处理器对数据进行操作，并从主存传送一份报告到打印机。Aprograminstructionorapieceofdataisstoredinaspecificprimarystoragelocationcalledanaddress.Addressespermitprograminstructionsanddatatobelocated,accessed,andprocessed.Thecontentofeachaddressisconstantlychangingasdifferentprogramsareexecutedandnewdataareprocessed.程序指令和数据是存储在主存中一个特殊的位置，称为地址空间。通过地址空间可以实现计算机对程序指令和数据的定位、访问和处理。地址空间的内容是经常变化的，这是由于计算机一直在执行不同的程序和数据。Anothernameforprimarystorageisrandom-accessmemory,orRAM.Aspecialtypeofprimarystorage,calledread-onlymemory(ROM),cannotbealteredbytheprogrammer.ThecontentsofROMare“hard-wired”(designedintothelogicofthememorychip)bythemanufacturerandcanbe“readonly”.Whenyouturnonamicrocomputersystem,aprograminROMautomaticallyreadiesthecomputersystemforuse.ThentheROMprogramproducestheinitialdisplayscreenprompt.主存储器也称为随机存取存储器，或RAM。还有一种特殊的主存储器，称为只读存储器（ROM），这种存储器不能被程序更改存放的内容。ROM的内容是被生产商通过硬件电路写入的，并且不能被重写。当你启动计算机，ROM中的一个程序会自动就绪等待计算机系统的调用，然后在显示器中显示开机提示。AvariationofROMisprogrammableread-onlymemory(PROM).PROMisROMintowhichyou,theuser,canload“read-only”programsanddata.OnceaprogramisloadedtoPROM,itisseldom,ifever,changed[4].However,ifyouneedtobeabletorevisethecontentsofPROM,thereisEPROM,erasablePROM.Beforeawriteoperation,allthestoragecellsmustbeerasedtothesameinitialstate.可编程只读存储器（PROM）是另一种ROM，它可以载入只读的程序和数据，一旦载入，将不再改变。然而，若果你需要去修正PROM的内容，可以使用可擦可编程只读存储器。EPROM在进行一次写操作之前，所有的存储单元必