电子信息工程 微处理器 外文翻译 外文文献 英文文献

source in most high-speed digital systems requiring clocks. A chip is a small piece of conducting material on which an integrated circuit is embedded. A microprocessor is a silicon chip that contains a CPU. In operation, a computer is both hardware and software. One is useless without another. The hardware design specifies the commands it can follow, and the instructions tell it what to do. With the infiltration in the social field of the computer in recent years, the application of the one-chip computer is moving towards deepening constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to control at the same time. In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system, the one-chip computer often uses as a key part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also follow the structure of the concrete hardware , and direct against and use the software of target's characteristic to combine concretely, in order to do perfectly.

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译文：

微处理器

晶体管是电子学发展史上的关键发明之一，它实际上也是人类历史上最重要的发明之一。集成技术随着时间的推移而提高，芯片也更小，更快，更便宜。处理器完成的功能最早是由几个不同的逻辑芯片实现的，英特尔公司率先将所有这些部件集成到单个芯片中，这就是最早的微处理器，它是在单芯片上制造的完整的运算引擎。

微处理器执行一组机器指令，这些指令告诉微处理器去做什么，根据这些指令，微处理器能够完成如下三项基本任务。1.微处理器使用其ALU（算术/逻辑单元）可以完成加、减、乘、除等数学运算。2.微处理器可将数据从存储器的一个位置搬移到另一个位置。3.微处理器可做出判断，并根据这些判断跳转到一组新的指令。

一个微处理器可以做非常复杂的工作，但上述三项是最基本的。微处理器有一套地址总线（向存储器发送地址），一套数据总线（向存储器发送数据或者接收存储器数据），一条读信号线RD和一条写信号线WR（用于通知存储器是从寻址地址读取数据还是写入数据），一条时钟信号线（为处理器安排时序的时钟脉冲）和一条复位信号线（将程序计数器置零和重新开始执行）。这里假定数据总线和地址总线的宽度都是８位。 构成这个简易处理器的组件如下:

１．寄存器A,寄存器B和寄存器C：它们是由触发器构成的简易锁存器。 ２．地址锁存器：和寄存器A，Ｂ，Ｃ一样。

３．程序计数器：一种具备“加一”功能和“置零”功能的锁存器。

４．算术逻辑单元：可以简单到只是一个８位加法器，也可以是能够完成８位加、减、乘、除的单元（此处我们假定为后者）。

５．测试寄存器：一种保存ALU比较结果的专用锁存器。通常，ALU能够将两个数进行比较，并判断出二者是否相等或者一个比另一个更大。测试寄存器也可以保存加法运算最后一步的进位。这些数值保存在触发器当中，指令译码器利用这些数值做出判决。

６．“３－State”是三态缓冲器。它可以传送逻辑１，逻辑０，或者和输出断开。三态缓冲器允许在一条信号线上连接多个输出信号，但只有一个信号输出。

７．指令寄存器和指令译码器负责控制所有其他组件。 从指令译码器引出完成如下功能的控制信号线： １．通知寄存器Ａ锁定当下出现在数据总线上的数值

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２．通知寄存器Ｂ锁定当下出现在数据总线上的数值。 ３．通知寄存器Ｃ锁定当下出现在数据总线上的数值 ４．通知程序计数器锁定当下出现在数据总线上的数值 ５．通知地址寄存器锁定当下出现在数据总线上的数值 ６．通知指令寄存器锁定当下出现在数据总线上的数值 ７．通知程序计数器增加 ８．通知程序计数器复位置零 ９．激活任何一个三态缓冲器 １０．通知ALU需要完成的操作 １１．通知测试寄存器锁定ALU的测试位 １２．激活RD信号线 １３．激活WR信号线

指令译码器的数据位不仅来自指令寄存器，而且来自测试寄存器和时钟信号线。

只读存储器和随机存取存储器 数据总线、地址总线、读写信号线都连接到ROM上或者连接到RAM上（通常两者都有）。在这个微处理器例子中，有一套８位地址总线和一套８位数据总线。这意味着微处理器可寻址256字节的存储器，一次可以读／写８位数据。假定该微处理器有128字节（地址从０开始）的RAM和128字节（地址从128开始）的RAM。

ROM是只读存储器。ROM芯片是用一组永久的预设字节进行编程得到的。地址总线告知ROM芯片要将哪个字节取出并置于数据总线上。当RD信号线改变状态时，ROM芯片将选中的字节输出到数据总线上。

ROM是随机存取存储器。ROM中包含着以字节为单位的信息，微处理器能够依据RD/WR信号哪个有效来决定字节的读／写。当前RAM芯片的一个问题是：掉电后，所有保存在RAM上的内容全部丢失。这就是计算机需要ROM的原因。

顺便提一下，几乎所有计算机都有一定数量的ROM（可以建造一种简单的不含RAM的计算机——许多微控制器在片内集成了一定数量的RAM——但是一般不可能建造出一种不含ROM的计算机）。在PC机中，ROM被称作BIOS基本输入／输出系统）。当计算机启动时，它就执行在BIOS中找到的指令。这些 BIOS指令完成对机内硬件的测试，然后从硬盘中读取引导扇区。引导扇区也是一个小程序，BIOS将其从硬盘中读出来之后，这个小程序就存储在RAM中。然后，微处理器开始从RAM执行引导扇区的指令。这个程序将告知微处理器从硬盘其他位置读取信息到RAM中，然后微处理器执行相应的指令等。这就是微处理器装载和执行整个操作系统的过程。

微处理器指令 甚至这里给出的简单得难以置信的微处理器也拥有一套相当大的指令集。指令的集合是以比特组合的方式实现的；每一条指令在装载到指令寄存器的时候，都有不同的涵义。人类不善于记忆比特组合，因此定义了一组短字来代表不同的比特组合。这些短字的集合就称为处理器汇编语言。汇编器可以很容易地将这些短字翻译成与其对应的比特组合，汇编器的输出被放置到存储器中以便微处理器执行。假如使用C语言进行编程，那么编译器会将C代码翻译为汇编语言。

微处理器性能 可用晶体管数量对于微处理器性能有很大的影响。正如先前看到的那样，像8088

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这样的处理器执行一条典型指令需要１５个时钟周期。由于要设计乘法器，在8088上完成一次16位乘法需要约80个时钟周期。晶体管越多，具备单周期乘法能力的乘法器就会越多。

更多的晶体管允许使用流水线技术。在流水线结构中，指令的执行是重叠的。这样的话，尽管执行每条指令可能需要５个周期，却可以在不同阶段同时执行５条指令。这样看上去好像每个周期都能完成一条指令。

许多现代处理器有多个指令译码器，而每个指令译码器都有各自的流水线。这样，就可以实现多指令流——即在一个周期内可以完成多条指令。该技术实现起来相当复杂，所以使用大量的晶体管。

处理器设计的趋势已经是全32位ALU、内置快速浮点处理器 和 多指令流水线。还有一个趋势是采用能使特定操作高效执行的特殊指令。此外，还有一种趋势是在处理器芯片附加上硬件虚拟存储器和L1高速缓存。所有这些趋势都需要增加晶体管，这导致了今天集成度高达几百万晶体管芯片的出现。这些处理器在１秒内可以执行约10亿条指令。

运放是一种基础的部件，它将作为模拟设计达到的关键部件，每一代电子设备在硅片上集成了更多的功能，将更多的模拟电路置于集成电路内部，随着数字应用的增加，模拟应用也会增加，因为大量的数据应用和接口应用都在现实世界中，而现实世界是一个模拟的世界。

晶体是一种基本的压电石英晶体，它本身是不能产生时钟信号的，必须和时钟振荡器连接在一起才能得到时钟波形。晶体有两种：串联谐振晶体（可视做高品质因数的串联LC电路）和并联谐振晶体（可视做高品质因数的并联LC电路）。晶体振荡器是一种用晶体做反馈元件的振荡器。而其他类型的振荡器采用有源，无源元件作为反馈元件，但晶体振荡器的输出频率最为精确和稳定。晶体振荡器是多数高速数字系统时钟源的首先。

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地为参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。

芯片是嵌入了集成电路的一小片半导体材料，微处理器是包含CPU的一片硅片。一部计算机在运转上既有硬件又有软件，没有对方，哪个也没有用。硬件设计指定了计算机能够遵循的命令，而指令告诉计算机该做什么。近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测，日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

参考文献

[1] 任治刚.电子信息工程专业英语教程 [M].电子工业出版社,2004. [2] 李霞,杨英杰.电子与通信专业英语 [M].电子工业出版社,2005. [3] 李白萍.电子信息类专业英语 [M].西安电子科技大学出版社,2003. [4] Maxin. Integrated Products [M].A Filter Primer,2001.

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