《第2章计算机系统组织.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章计算机系统组织.ppt（32页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、Chapter 2 Computer System OrganizationChapter 2 Computer System Overview专业英语New Words&Expressions:memory subsystem 内存子系统内存子系统 I/O subsystem 输入输入/输出子系统输出子系统bus 总线总线 system bus 系统总线系统总线 chip 芯片芯片 address bus 地址总线地址总线 instructions 指令指令 memory location 存储单元存储单元data bus 数据总线数据总线 control bus 控制总线控制总线local
2、 bus 局部总线局部总线 microprocessor 微处理器微处理器register set 寄存器组寄存器组 arithmetic logic unit(ALU)运算器运算器clock cycle 时钟周期时钟周期 control unit 控制器控制器 computer architecture计算机体系结构计算机体系结构instruction format 指令格式指令格式 addressing modes 寻址方式寻址方式instruction set 指令集指令集 internal memory 内存内存main memory 主存主存 secondary storage 辅助
3、存储器辅助存储器virtual memory 虚拟存储器虚拟存储器 refresh circuitry 刷新电路刷新电路cache memory 高速缓冲存储器高速缓冲存储器 masked ROM 掩模掩模ROMultraviolet light 紫外线紫外线 flash EEPROM 快闪存储器快闪存储器 Basic Technical Words and expressions2Chapter 2 Computer System Overview专业英语New Words&Expressions:memory hierarchy 存储器体系结构存储器体系结构 auxiliary memor
4、y 辅助存储器辅助存储器storage capacity 存储容量存储容量 keyboard 键盘键盘 alphanumeric key 字母数字键字母数字键 function key 功能键功能键 cursor key 光标键光标键 numeric keypad 数字键数字键 mouse 鼠标鼠标 touch screens 触摸屏触摸屏 infrared ray 红外线红外线 monitor 监视器监视器 display screen 显示屏显示屏 laser printer 激光打印机激光打印机 ink-jet printer 喷墨打印机喷墨打印机 dot-matrix printer
5、点阵式打印机点阵式打印机 modem 调制解调器调制解调器 peripherals 外部设备外部设备 input-output interface(I/O interface)输入输出接口输入输出接口interrupt 中断中断 program counter 程序计数器程序计数器 vectored interrupt 向量中断向量中断 nonvectored interrupt 非向量中断非向量中断 interrupt vector 中断向量中断向量 timeout 超时超时 Basic Technical Words and expressions3Chapter 2 Computer S
6、ystem Overview专业英语 Basic Technical Words and expressions Abbreviations:I/O subsystem （Input/Output subsystem）输入输出子系统输入输出子系统 ALU （arithmetic logic unit）运算器）运算器(算术逻辑单元算术逻辑单元)RAM （Random Access Memory）随机存取）随机存取(访问访问)存储器存储器ROM （Read Only Memory）只读存储器只读存储器DRAM （Dynamic RAM）动态动态RAMSRAM （Static RAM）静态静态RAM
7、PROM （Programmable ROM)可编程可编程ROMEPROM （Erasable Programmable ROM）可擦写可擦写PROMEEPROM (Electrical Erasable Programmable ROM)电电可擦写可擦写PROMBIOS （Basic input output system）基本输入基本输入/输出系统输出系统DMA （Direct Memory Access)直接存储器存取直接存储器存取4Chapter 2 Computer System Overview专业英语2.1 Basic Organization of ComputersFig.2
8、-1 computer organization5Chapter 2 Computer System Overview专业英语2.1 Computer Organization IntroductionThe memory subsystem is used to store program being executed by the CPU,along with the programs data.The I/O subsystem allows the CPU to interact with input and output devices,such as the keyboard an
9、d monitor of a personal computer.存储子系统用于存储被存储子系统用于存储被CPUCPU执行的程序及其数据。执行的程序及其数据。I/OI/O子系统可子系统可使使CPUCPU和输入和输入/输出设备交互，比如个人计算机的键盘和显示器。输出设备交互，比如个人计算机的键盘和显示器。6Chapter 2 Computer System Overview专业英语To send information from one component to another,the source component outputs data onto the bus.The destinat
10、ion component then inputs this data from the bus.As the complexity of a computer system increases,it becomes more efficient at using buses rather than direct connections between every pair of devices.2.2 System Buses为了从一个部件向其他部件发送信息，源部件输出数据到总线，目标为了从一个部件向其他部件发送信息，源部件输出数据到总线，目标部件从总线上输入这一的数据。随着计算机系统复杂性
11、的不断提高，部件从总线上输入这一的数据。随着计算机系统复杂性的不断提高，使用总线比各个设备直接相连更加有效。使用总线比各个设备直接相连更加有效。7Chapter 2 Computer System Overview专业英语When the CPU reads data or instructions from or writes data to memory,it must specify the address of the memory location it wishes to access.It outputs this address to the address bus;memor
12、y inputs this address from the address bus and use it to access the proper memory location.Unlike the other buses,the address bus always receives data from the CPU;the CPU never reads the address bus.当当CPUCPU从存储器读取数据或指令，或写数据到存储器时，它必须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。指明将要访问的存储器单元地址。CPUCPU将地址输出到
13、地址总线上，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。单元。与其他总线不同，地址总线总是从与其他总线不同，地址总线总是从CPUCPU上接收信息，而上接收信息，而CPUCPU从不从不读取地址总线。读取地址总线。1.Address Bus8Chapter 2 Computer System Overview专业英语Data is transferred via the data bus.When the CPU fetches data from memory,it first outputs the
14、memory address on its address bus.Then memory outputs the data onto the data bus,the CPU can then read the data from the data bus.When writing data to memory,the CPU first outputs the address onto the address bus,then outputs the data onto the data bus.数据是通过数据总线传送的。当数据是通过数据总线传送的。当CPUCPU从存储器中取数据时，它首从
15、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，这样数据总线上，这样CPUCPU就可以从数据总线上读取数据了。当就可以从数据总线上读取数据了。当CPUCPU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。把数据输出到数据总线上。2.Data Bus9Chapter 2 Computer System Overview专业英语These signals indicate whether data is to be rea
16、d into or written out of the CPU,whether the CPU is accessing memory or an I/O device,and whether the I/O device or memory is ready to transfer data.Most of these signals are output from the CPU to the memory and I/O subsystems,and a few are output by these subsystems to the CPU.这些信号用来指示数据是要读入这些信号用来
17、指示数据是要读入CPUCPU还是要从还是要从CPUCPU写出，写出，CPUCPU是要是要访问存储器还是要访问访问存储器还是要访问I/OI/O设备，是设备，是I/OI/O设备还是存储器已就绪要设备还是存储器已就绪要传送数据等等。传送数据等等。大多数信号是从大多数信号是从CPUCPU输出到存储器与输出到存储器与I/OI/O子系统的，只有少数是从子系统的，只有少数是从这些子系统输出到这些子系统输出到CPUCPU的。的。3.Control Bus10Chapter 2 Computer System Overview专业英语1.Register SetThe relatively simple CPU
18、 includes registers to latch the address being accessed in memory and a temporary storage register,as well as other registers that are not a part of its instruction set architectures.1.1.寄存器组寄存器组相对简单的相对简单的CPUCPU包含用来闭锁在内存中被访问到地址的寄存器、包含用来闭锁在内存中被访问到地址的寄存器、临时存储寄存器以及其他不是指令系统结构组成部分的寄存器。临时存储寄存器以及其他不是指令系统结构
19、组成部分的寄存器。2.3 CPU ORGANIZATION11Chapter 2 Computer System Overview专业英语2.ALU The arithmetic logic unit,or ALU,performs most arithmetic and logical operations,such as adding or ANDing values.Since the ALU must complete its operations within a single clock cycle,it is constructed by using only combinati
20、onal logic.2.ALU2.ALU算术逻辑单元（算术逻辑单元（ALUALU）执行大多数的算术和逻辑操作，诸如执行大多数的算术和逻辑操作，诸如“加加”或或“与与”操作。由于操作。由于ALUALU必须在单个周期内完成运算，所以必须在单个周期内完成运算，所以ALUALU仅使用一个组合逻辑来构成。仅使用一个组合逻辑来构成。2.3 CPU ORGANIZATION12Chapter 2 Computer System Overview专业英语3.Control UnitThe Control unit,or CU,supervises the transfer of information am
21、ong the registers and instructs the ALU as to which operation to perform.3 3、控制单元、控制单元控制单元（控制单元（CUCU）控制寄存器之间的信息传输和指示控制寄存器之间的信息传输和指示ALUALU完成操作。完成操作。2.3 CPU ORGANIZATION13Chapter 2 Computer System Overview专业英语2.4 Memory Subsystem OrganizationMemory is also known as internal memory or main memory.It re
22、fers to the circuits in the computer that hold whatever programs and data are available for immediate use by the CPU存储器也被称为内存或主存。它指在计算机中存储存储器也被称为内存或主存。它指在计算机中存储CPUCPU可以直接可以直接使用的任何程序和数据的电路。使用的任何程序和数据的电路。14Chapter 2 Computer System Overview专业英语Unlike ROM,RAM is erasable,temporary,and volatile-meaning
23、that it blanks out each time you turn the computer off.2.4.1 Types of Memory与与ROMROM不同，不同，RAMRAM是可擦写的、临时的和易失的是可擦写的、临时的和易失的-意为每次关机时意为每次关机时它都将清空。它都将清空。15Chapter 2 Computer System Overview专业英语2.4.1 Types of MemoryTo stretch the amount of RAM,an operating system can use a strategy called virtual memory
24、that reserves part of the hard disk for use as an extension to RAM.为了扩展内存，操作系统可以使用一种被称为虚拟存储器的策为了扩展内存，操作系统可以使用一种被称为虚拟存储器的策略，该策略使用部分硬盘空间作为略，该策略使用部分硬盘空间作为RAMRAM的扩展。的扩展。16Chapter 2 Computer System Overview专业英语2.4.1 Types of Memory(1)DRAMInitially data is stored in the DRAM chip,charging its memory cells
25、 to their maximum values.The charges slowly leaks out and would eventually go too low to represent valid data.当初始数据被存储在当初始数据被存储在DRAMDRAM芯片中时，存储单元的电荷达到最大芯片中时，存储单元的电荷达到最大值，电荷慢慢泄漏以致太低而不能表示正确的数据。值，电荷慢慢泄漏以致太低而不能表示正确的数据。17Chapter 2 Computer System Overview专业英语2.4.1 Types of Memory(2)SRAMStatic RAM,or SRAM
26、,is more like a register than a leaky capacitor.Once data is written to SRAM,its contents stay valid,and it does not have to be refreshed.静态静态RAMRAM（SRAMSRAM）与泄露电荷的电容器相比更像寄存器。一旦与泄露电荷的电容器相比更像寄存器。一旦数据写入数据写入SRAMSRAM，内容保持正确，而且不需要重新刷新。内容保持正确，而且不需要重新刷新。18Chapter 2 Computer System Overview专业英语(1)Masked ROM
27、A masked ROM,or simply a ROM,is programmed with data as the chip is fabricated.These chips are useful for consumer appliances,where large number of units are produced,and,once installed,data will not be changed.（1 1）掩模）掩模ROMROM掩模掩模ROMROM或简单的或简单的ROMROM，在制作芯片时程序数据就被固化。在制作芯片时程序数据就被固化。这些芯片对那些批量生产并且一旦装入数
28、据便不可改变的用这些芯片对那些批量生产并且一旦装入数据便不可改变的用户产品非常有用。户产品非常有用。19Chapter 2 Computer System Overview专业英语(3)EPROMA EPROM is an erasable PROM,These chips have a small clear window on their faces.The chip is erased by being placed under ultraviolet light that causes the capacitors to leak their charge,thus we can re
29、set the chips contents.（3 3）EPROMEPROMEPROMEPROM是可擦写的是可擦写的PROMPROM。这些芯片在表面有一个小的透明窗这些芯片在表面有一个小的透明窗口，口，芯片放在紫外线下照射导致电容器露电而被擦除，这芯片放在紫外线下照射导致电容器露电而被擦除，这样就可以重新设置芯片内容。样就可以重新设置芯片内容。20Chapter 2 Computer System Overview专业英语(4)EEPROM or E2PROMA EEPROM,sometimes denoted as E2PROM,is an electrically erasable PRO
30、M.（4 4）EEPROM or EEEPROM or E2 2PROMPROMEEPROMEEPROM,有时表示为有时表示为E E2 2PROMPROM，是电擦写，是电擦写PROMPROM。21Chapter 2 Computer System Overview专业英语(5)Flash EEPROMA special type of EEPROM called a flash EEPROM is electrically erasable in blocks of data,rather than individual locations.（5 5）Flash EEPROMFlash EEP
31、ROM一种特殊类型的一种特殊类型的EEPROMEEPROM被称为快闪被称为快闪EEPROMEEPROM，它是以电擦除方，它是以电擦除方式擦除大块数据，而不是单独的单元。式擦除大块数据，而不是单独的单元。22Chapter 2 Computer System Overview专业英语The memory hierarchy system consists of all storage devices employed in a computer system from the slow but high-capacity auxiliary memory to a relatively fast
32、er main memory,to a even small and faster cache memory accessible to the high-speed processing logic.2.4.2 Memory hierarchy存储器分级体系包括在计算机系统中的所有存储设备，从低速存储器分级体系包括在计算机系统中的所有存储设备，从低速但容量高的辅助存储器到相对较快的主存，到更小更快的靠近但容量高的辅助存储器到相对较快的主存，到更小更快的靠近高速处理逻辑的高速缓冲存储器。高速处理逻辑的高速缓冲存储器。23Chapter 2 Computer System Overview专业英
33、语2.4.2 Memory hierarchyA special very-high-speed memory called a cache is sometimes used to increase the speed of processing by making current programs and data available to the CPU at a rapid rate.有时使用一种被称为高速缓存有时使用一种被称为高速缓存(Cache)(Cache)的高速存储器使的高速存储器使CPUCPU可以可以快速地存取当前的程序和数据快速地存取当前的程序和数据。24Chapter 2
34、 Computer System Overview专业英语2.4.2 Memory hierarchyCPU logic is usually faster than main memory access time,with the result that processing speed is limited primarily by the speeds of main memory.CPU CPU 通常比主存的存取时间更快，以致处理器速度主要受限于通常比主存的存取时间更快，以致处理器速度主要受限于主存速度主存速度。25Chapter 2 Computer System Overview专
35、业英语2.5 I/O Subsystem Organization1、Keyboards The precise purpose of any function key varies from one program to another.Cursor keys are used to move the cursor around on the screen.The cursor is the little blinking symbol that indicates where things will happen next on the screen.每个功能键的精确定义随程序不同而不同。
36、光标键用于在屏每个功能键的精确定义随程序不同而不同。光标键用于在屏幕上移动光标，光标是小的闪烁符号，它在屏幕上显示将要发生幕上移动光标，光标是小的闪烁符号，它在屏幕上显示将要发生事情的位置。事情的位置。2.5.1 I/O Devices26Chapter 2 Computer System Overview专业英语2、MouseDepending on the sensing method used by the touch screen,your finger might interrupt a network of infrared rays protected across the sc
37、reens surface.依靠触摸屏上使用的传感方法，手指可以打断保护屏幕表面依靠触摸屏上使用的传感方法，手指可以打断保护屏幕表面的红外线网络的红外线网络。2.5.1 I/O Devices27Chapter 2 Computer System Overview专业英语3、Monitor A monitor,or display screen,provides a convenient but temporary way to view information.监视器或显示屏提供方便的但临时的监视器或显示屏提供方便的但临时的观看信息观看信息方法方法。2.5.1 I/O Devices4、Pr
38、inters Some printers squirt ink,some apply heat to sensitive paper,other hammer inked ribbons,and still others create images with lasers.有的打印机使用喷墨技术；有的使用热感技术；有的使用击打有的打印机使用喷墨技术；有的使用热感技术；有的使用击打色带技术；还有的使用激光产生图像。色带技术；还有的使用激光产生图像。28Chapter 2 Computer System Overview专业英语2.5.1 I/O Devices5、Modem The modem
39、converts a computers electronic impulses to a form that can be transmitted over a telephone line.When the signal reaches the destination computer,another modem reconverts the signal to computer understandable form.调制解调器将计算机的电子脉冲转换成电话线可以传输的格式，调制解调器将计算机的电子脉冲转换成电话线可以传输的格式，当信号到达目的计算机时，另一个调制解调器将信号重新转换当信号
40、到达目的计算机时，另一个调制解调器将信号重新转换为计算机可以识别的格式。为计算机可以识别的格式。29Chapter 2 Computer System Overview专业英语2.5.3 Modes of Transfer1.Programmed I/O Once a data transfer is initiated,the CPU is required to monitor the interface to see when a transfer can again be made.It is up to the programmed instructions executed in
41、the CPU to keep close tabs on everything that is taking place in the interface unit and the I/O device.It can be avoided by using an interrupt request signal when the data are available from the device.一旦数据传输开始，一旦数据传输开始，CPUCPU需要监控接口来发现什么时候可以再传输。需要监控接口来发现什么时候可以再传输。在在CPUCPU中执行的程序化指令密切监视发生在接口单元和中执行的程序化
42、指令密切监视发生在接口单元和I/OI/O设备中的所有设备中的所有事情。事情。当来自于设备的数据可用时，通过使用一条中断需求信号，它是可以避当来自于设备的数据可用时，通过使用一条中断需求信号，它是可以避免的。免的。30Chapter 2 Computer System Overview专业英语2.Interrupts The CPU responds to the interrupt signal by storing the return address from the program counter into a memory stack and then controls branche
43、s to a service routine that processes the required I/O transfer.CPU CPU 通过把程序计数器中的返回地址保存到存储器堆栈，从通过把程序计数器中的返回地址保存到存储器堆栈，从而响应中断信号，然后控制跳转分支到处理而响应中断信号，然后控制跳转分支到处理I/OI/O传输要求的服务传输要求的服务程序。程序。31Chapter 2 Computer System Overview专业英语3.Direct memory access(DMA)Another aspect of computer system performance tha
44、t can be improved is the transfer of data between memory and I/O devices.The CPU does not modify the data at all,so it only serves as an additional stop for data on the way to its final destination.可以提高计算机系统性能的另一种方法是在存储器和可以提高计算机系统性能的另一种方法是在存储器和I/OI/O设设备之间传输数据。备之间传输数据。CPUCPU根本不修改数据，它只是在数据通向最后目的地过程中根本不修改数据，它只是在数据通向最后目的地过程中起到附加保留的作用。起到附加保留的作用。32