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翻译：计算机英语（第二版）姜同强——第二章 第2 章计算机系统的组成原理 本章主要介绍基本计算机系统的组成，包括计算机组成简介、系统总线、CPU组成、存储器子系统组成和输入/输出（I/O）子系统组成。 2.1 计算机组成简介 计算机系统有硬件系统和软件系统组成。计算机硬件系统通常被分为3个主要部分或子系统：CPU\存储子系统和I/O子系统，如图2-1所示。， CPU 提供许多操作和控制计算机的功能．存储子系统用于存储被CPU 执行的程序及其数据．I/O子系统可使CPU 和输入/输出设备（比如个人计算机的键盘和显示器等）交互． 计算机的所有部件都通过总线相连．我们首先介绍系统总线． 2 .2 系统总线 物理上．总线就是一束金属线．它们被用于连接计算机系统的各个部件．从一个部件向其他部件发送信息时，源部件输出数据到总线，目的部件从总线输入相应的数据．随着计算机系统复杂性的增加，使用总线比各个设备直接相连更加有效．使用总线比大量的直接连接需要更小的电路板空间和电力，组成CPU 的芯片或芯片组则需要更少的引脚．, 1．地址总线 在图中有3 种系统总线．图中最上面的总线是地址总线．当CPU 从存储器中读写数据或指令时，它必须指定CPU 要访间的存储单元的地址．CPU 输出地址到地址总线，存储器从地址总线输入地址并用此地址存取正确的存储单元．每一个I/O设备，比如键盘、显示器或磁盘驱动器都有一个惟一地址．当访问一个I/O 设备时，CPU 输出I/O设备的地址到地址总线．每一个设备都可读取地址并判定是否是CPU所需要的设备．与其他总线不同，地址总线总是从CPU 接收数据，而CPU从不读取地址总线． 2 ．数据总线 数据通过数据总线进行传输．当CPU 从存储器中读取数据时，它首先输出该存储器的地址到地址总线，然后存储器将数据输出到数据总线，CPU 可以从数据总线读取数据。当向存储器写数据时，CPU 首先输出地址到地址总线，然后输出数据到教据总线． 这样存储器就可以正确地读取数据并存放在正确的位置．I/O设备读取数据和写数据的过程是相似的． 3 ．控制总线 控制总线与其他两种总线不同．地址总线由n 条线组成，以组合传输一个n位的地址值．与此相似，数据总线的线路也是协同工作以传输单个多位的值．与此不同，控制总线由独立的控制信号组成．这些控制信号指示数据是否读入CPU 或从CPU 写出，控制CPU 是访问存储器还是I/O设备，判断存储器或I/O设备是否准备好传输数据．尽管这种总线确实是由单向信号组成的，但大多数信号是CPU输出到存储器和I/O子系统，少数是由这些子系统输出到CPU . 系统可以具有总线型的层次结构．例如，用地址总线、数据总线和控制总线可以访问存储器和I/O控制器．反之，I/O控制器可以使用第二总线(通常被称为I/O总线或局部总线）访间所有I/O设备．在个人计算机中比较常见的一个局部总线是PCI 总线． 2 . 3 CPU 组成 在计算机中用于完成数据处理的部件称为中央处理器，简称CPU．在微型计算机中常称为微处理器．CPU主要由3 部分组成，如图2 一2 所示． 1.寄存器组 寄存器组存储指令执行过程的中间数据．顾名思义，寄存器组包括一组寄存器和一个总线或其他的通信设备．系统地址总线和数据总线与CPU 的这个部件交互．寄存器组还包括其他不被程序员直接访间的寄存器．相对简单的CPU 包含地址寄存器，临时存储寄存器和其他不是指令系统结构组成部分的寄存器． 2 ．ALU 算术逻辑单元（ALU ）提供大多数的算术和逻辑操作，比如“加’或“与’操作．它从CPU 的寄存器组中接收操作数并将结果返回到寄存器组中．由于ALU 必须在单个时钟周期内完成运算，所以ALU 仅使用一个组合逻辑来构成． 3 ．控制器． 控制器（CU）控制寄存器之间的信息传输和指示ALU 完成操作．这个控制器产生内部控制信号以使寄存器调用数据、增加或清除其内容，输出其内容，并且使ALU 执行正确的功能．控制器接收来自寄存器组的一些数据值，并以此产生控制信号．这些数据包括指令代码和一些标记寄存器的值．控制器还产生系统控制总线的信号，比如READ 2 . ROM ROM 芯片是为数据只读的应用程序而设计的。这些芯片在被加入到计算机系统之前．通过外部编程器来写入数据。一旦完成．数据通常是不变的。ROM 芯片适用于这种情况．因为它具有非易失性．即当断电时存储在ROM中的指令记录不会消失．当开机时．在ROM中固定程序引导计算机．为了引导计算机．ROM 首先告诉CPU 检测与计算机相连的输入、输出和存储设备．然后指示CPU 检测磁盘是否包含可以让用户开始发出命令的操作系统软件。在典型的个人计算机中ROM 还有多种自检程序以便于很容易地诊断和修复硬件错误。 根据固化程序的方式和时