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1、11A Closer Look at the Processor and Primary Storage 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。 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
2、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。 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。 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，主存中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。
3、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。 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。 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
4、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。 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。 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
5、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。 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，如果你需要去修正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，所有的存储单元必须被还原为同一初始状态。 一种更吸引人的可改写只读存储器是电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)。它可以在任何时候写入，而且不会擦除以前的内容；只会更新被寻址的字节。 电可擦可编程只读存储器把非易失性优点和可更新、需要更新的地方的灵活性结合起来，修改时使用普通的总线控制线、地址线
6、和数据线。 另一种半导体记忆体是闪存（意味着速度快）。闪存在性价比上处于EPROM和EEPROM之间，它使用电擦写技术。整个闪存的内容可以在一到几秒内被清除，这是远快于EPROM的。另外，它还可以对部分记忆块而不是整个存储器进行清除。然而，闪存并不提供字节级的擦除。像EPROM，闪存只使用一个晶体管每比特，因此可以实现高密度的EPROM。 程序和数据从辅助存储器装载到RAM中是因为对RAM中的程序指令和数据的访问时间要明显的少于从辅助存储器访问。数以千条的指令和数据能被访问而只需花费从硬盘访问一次数据的时间。RAM是数据和程序的重要的高速存放区，事实上，计算机系统不会进行任何操作直到程序指令被
7、传入处理器进行执行，这种指令和数据的传输是需要花费时间的，即使传输速度已经是以纳秒来计算了。为了能更快速的传输指令和数据，大多数计算机设计使用高速缓存。计算机设计者使用高速缓存来提高计算机系统的总处理能力（工作效率）。 和RAM一样，高速缓存也是程序指令和数据的高速存储区。然而，高速缓存使用静态RAM技术，这种技术比RAM在速度上要高出10倍，价格上高出100倍。cache只保存内存中那一小部分最有可能被处理器执行的指令和数据。两种类型的cache广泛应用于计算机，第一种被植入cpu中的叫做内部高速存储，第二种是外部高速存储，它位于那些靠近cpu的芯片中。一台计算机可以拥有几个不同级别的高速缓
8、存。一级缓存实际上总是植入芯片中，二级缓存过去常常作为外部高速缓存，但是现在也像一级缓存植入cpu内部。3.3Introduction to JavaJava是为了解决在复杂的、大规模分布式网络环境下开发应用程序的挑战而设计的。其中最大的一个挑战是确保交付的程序：占用最少的系统资源,并且能在任何硬件、软件平台下运行，能被动态扩展。Java最初只是一个为各种网络和嵌入式设备而研究的软件系统的一部分，这个系统的目标是一个小的、可信赖的、可移植的，分布式的、实时的平台。最开始C+语言是这个平台的首选。但随着时间的推移，C+出现了很多问题，有必要开发一个全新的语言平台。我们根据Eiffel, Smal
9、lTalk, Objective, C, and Cedar/Mesa等语言来做出决策，结果是开发出了一个理想的、能在从嵌入式网络设备到万维网到桌面等各种环境下方便的开发安全的、分布的、基于网络的应用程序的平台。Java的设计要求是由软件所部署的计算环境的本质决定的.互联网和万维网的快速发展带领我们用新的眼光去看待开发和发布软件。在电子商务的时代，Java必须具有开发安全性、高效性、健壮的、大众的、能在多平台和多样化、分布式网络运行的程序。为了能在异构网络的多个平台上执行二进制发布、升级、修补等计划的环境中发展，Java必须是总体结构不带偏向性的、可移植的、且能动态地自适应的。Java系统的出
10、现使得这些需求变得简单，所以可以很容易的被大多数开发人员所使用；大众的，所以现在的开发人员可以很容易的学习Java；面对对象的，利用现代软件开发方法的优势以适应分布式客户端-服务器应用程序；多线程的，用于高性能的执行多个并发活动，如多媒体；解释型的，为了最大的可移植性和动态能力。总的来说，上述包括相当多的专业术语，所以在继续之前先让我们来认识一下它们以及它们所带来的的各种好处。Java和它在运行时的系统能包含有良好的操作性以及强大的编译设计系统是一种全新的方式。 使用Java开发您的应用软件所带来的是可在多种机器总体结构、操作系统和图形用户借口间的移植，安全性和高性能。使用Java，你作为软件
11、开发人员的工作室非常容易的-基于Java的基础您可以专注发展和及时创新。开发软件的最好方法在这里，现在，给您带来Java语言平台。非常具有生命力的语言如lisp、tcl和SmallTalk常常用于充当原型构造技术。他们在这取得成功的其中一个原因是：他们非常强大，您不需要担心内存的释放或者损坏。同样的，程序员在使用Java编程的时候可以不用过多担心存储问题。无用单元收集系统使程序员的工作大为容易，卸下了程序员肩上存储管理的负担，存储分配错误不再发生。 一般认为像LISP、TCL和SmallTack这样一些语言十分适合于原型法的另一理由，是因为它们不要求你受早期决定的约束-这样的语言的语义是很丰富
12、的。Java具有完全相反的性质，它强制你做出明确的选择。伴随着这些选择的是许多助理-如：你可以写一些方法的调用，如果有错误，你会在编译时被告知。您也不需要担心方法调用错误。4.4 Myths of UNIXUNIX引起了全然不同的情绪：因其能力和灵活性而受到一些人的青睐，但因其复杂且神秘的命令而受到一些人的藐视。在计算世界里，UNIX已建立起一个褒贬不一的声誉。易用UNIX因其过于神秘，不易记忆和含义模糊的大量键盘命令而名声不佳，这些命令每个都有很多命令行开关，这可能造成混淆而不易记忆。它的SVR4版本拥有2000多个命令，其中很多功能可通过管道和重定向进行组合。这反映了UNIX的基本设计思想
13、之一：生成数量很大的专用和模块化命令，把它们结合起来就能完成各种复杂的任务。虽然UNIX过去基本上限于大学和应用开发公司中的软件专业人员使用，其复杂的命令行语法和由此而得到的灵活性被看做一个优点而不是问题。但是在面向商业的市场中使用UNIX，却产生了一个重大的缺陷系统越灵活，它就变得越难学会和操作。UNIX的原本（或脚本）语言提供某种形式的帮助。利用原本语言，系统管理员能很快的把系统剪裁成满足一组用户的需求。克服UNIX神秘命令语言之困难的另一个方法是图形用户接口GUI，如Motif,SunView或OpenLook。然而，图形用户接口在已经很复杂的系统上增添了另一层不兼容性问题。Motif已
14、经移植到差别非常大的不同体系结构上（由于它仿效Presentation Manager的风格），而且在外观和感觉上也许是最接近于诸如Microsoft Windows一类的PC接口，SunView由于很大的装机数和很多应用程序员已熟悉它的规范写软件，所以也是一种主流图形用户接口。二进制兼容性UNIX的销售者以某种羡慕的心情关注着DOS世界中可用的大量简装应用程序，并承诺不同系统的二进制兼容的应用程序即将面世。这些承诺远未让人满足。虽然二进制兼容性尚未获得，但现在不同机器上共享数据和应用程序正在变得更加容易。可移植性与多数操作系统源码相比，UNIX程序容易移植。它用C语言编写，而不用汇编语言，使
15、得UNIX能移植到不同的体系结构上。但是把UNIX移植到一个新系统上也不是一件一蹴而就的事情，常常是要几个人年的工作，还可能造成故障和失灵，从而在性能上产生难以捉摸的不一致性。这些故障往往是难以识别与纠正的。拥有你自己的计算机操作系统的源码，既有益，也有害；如果操作系统缺少某些所需功能，公司自己拥有源码能大大增强公司进行必要修改的能力。另一方面，具有新的或修改特性的操作系统定制版本，在日后可能出现与更新的版本或购买的应用程序不兼容的问题。5.2 Type of Connection正如前面章节讨论的，有各种各样的的有线的和无线的方式来连接到因特网。事实上所有的设置，你所连接的计算机通常连接到一
16、个叫做区域网的巨大的网络；区域网又连接到叫做主干网的在每个国家内部的主要高速网络。一个国家中多个主干网连接到每个国家中的主要高速网络称为主干网。一个国家中的多个主干网的连接及与其他国家中的主干网的连接就形成了因特网。下面部分讨论了大部分常用的因特网连接类型。1. 拨号连接拨号连接通常工作在正规的电话线。为了连接到因特网，你的调制解调器（或其他适当的接口设备）拨号然后连接到附属于你的因特网服务提供商的计算机的调制解调器。当你连接上了，你的电脑被指派一个用于当前会话的临时的IP地址。在每一次因特网会话结束时，你从你的因特网服务提供商的计算机上断开一个网络连接以允许处于你位置的其他用户去连接。拨号连接的一个优势是安全。因为你不持续地连接，所以不大可能有人能经由因特网获
