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PC的“心”为什么跳的这样快 (3)
小梅　2000-11-28 16:49:11

　　协同工作

　　为了进一步了解CPU的这些组成部件是如何协调工作的，我们可以分析一下在Windows 98的启动过程中，当你访问你的用户特征文件时CPU都完成了哪些工作。

　　1.初始化

　　首先，计算机在CPU的内部指令集和Windows的内部命令的指导下，完成Win 98启动的初始化过程。然后，当CPU碰到提示用户输入用户名和密码的一组指令时，将显示一个对话框，要求用户输入信息。此时，CPU将一直等待用户输入。如果只存在一个用户特征文件，那么这个文件对应的用户名将出现在对话框中，否则，对话框中将显示最近一次登录的用户名。

　　2.按键

　　现在，你应当输入你的用户名所对应的密码，比如Mozart。当你按下M键时，数据总线将把这个数据送到计算机的主存储器中，然后再送到微处理器进行处理。由于目前CPU的指令缓存中还没有任何关于如何使用这个数据的指令，因此它先被存放在预取单元中。

　　接下来，预取单元会检查内存中是否存在其它指令（可能由Windows或是其它正在运行的软件存放在那里），内存将指示预取单元把数据送到指令缓存中，并且给它们分配一个可以在CPU内部使用的地址。预取单元从指令缓存中得到数据的地址，把它和数据一起送到译码器。然后，译码器把数据（字母M）、与数据相关的指令、还有数据的地址一起从机器代码翻译成二进制代码，并把它们传送到控制器。在控制器从译码器中获得指令信息之后，经过判断，把数据存放在数据缓存中，等待下一条指令的到来。

　　此时，字母M已经保存在CPU的数据缓存中，并且在指令缓存中也记录了M的地址。此外，字母M还通过系统中的数据总线的传送出现在显示器上。所有这些步骤都在非常短的时间内完成，对于用户来说，能够觉察到的只是在按下M键的时候，字母M出现在屏幕上。

　　对于用户接下来输入的几个字母，CPU将会重复前面的所有步骤，直到六个字母全部输入完毕，所有数据都存储到CPU的数据缓存和指令缓存中。这时，当你按下回车（Enter）键时，CPU将会执行一个新的进程。

　　3.逻辑运算

　　当用户单击OK按钮后，这条命令将被送入计算机的输入控制器，通过总线传送到预取单元中。接下来，预取单元首先查看指令缓存中是否有指令存在，若没有，它将检查计算机的主存储器。由于主存储器中已经存放了Win 98的启动程序，所以主存储器将把用户输入的数据（Mozart）送入预取单元，并且命令预取单元把这些数据送入指令缓存中。然后，预取单元又把数据的地址送到译码器中。译码器把所有的指令和数据从机器代码翻译成二进制代码，并把翻译结果传送到控制器。控制器在读取用二进制代码表示的指令后，把它们送到CPU中的ALU中进行处理。

　　控制器首先把密码中第一个字母（M）的二进制表示形式，连同M在数据缓存中的地址一起送到ALU。接着，ALU将进行一组布尔逻辑运算，把字母M的每一个二进制位同Win98已经预先存储的密码数据进行比较。然后，ALU把比较结果（正确或错误）保存到一个寄存器中，继续对密码中的下一个字母进行同样的逻辑运算，直到把所有字母的比较结果都保存到寄存器中为止。

　　在ALU进行比较的同时，主存储器已经通过预取单元、指令缓存和译码器让控制器启动Win 98，并且准备访问用户指定的特征文件。如果用户输入的密码完全正确的话，控制器将通知预取单元从主存储器中读取Win 98的后续启动指令，完成Win 98的启动过程。　　

　　构成微处理器的复杂电路可以根据功能分成几个不同的构件。一些构件专门从事检索主存储器(RAM)或硬盘上的数据；另一些构件专门用来把用机器语言表示的指令翻译成处理器能够识别的二进制代码；还有一些构件是仅仅用于处理算术运算和布尔逻辑运算的。

　　微处理器的每一个构件对于计算机来说都是至关重要的，无论你是用计算机进行文字处理、收发邮件、财务管理，还是上网冲浪。

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