1、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。Literally hundreds of different types of computers are marketed by scores of manufacturers 1. The complexity of each type may vary considerably, but in the end each processor, sometimes called the central
2、processing unit or CPU, has only two fundamental sections: the control unit and the arithmetic and logic unit. Primary storage also plays an integral part in the internal operation of a processor. These three primary storage, the control unit, and the arithmetic and logic unit work together. Lets lo
3、ok at their functions and execution.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。Figure 1-1 illustrates how all input/output （I/O） is “read to” or “written from” primary storage. In the figure, an inquiry （input）
4、is made on a VDT. The inquiry, in the form of a message, is routed to primary storage over a channel （such as a coaxial cable）. The message is interpreted, and the processor initiates action to retrieve the appropriate program and data from secondary storage 3.The program and data are “loaded”, or m
5、oves, to primary storage from secondary storage. This is a nondestructive read process. That is, the program and data that are read reside in both primary storage （temporarily） and secondary storage （permanently）. The data are manipulated according to program instructions, and a report is written fr
6、om primary storage to a printer.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。A program instruction or a piece of data is stored in a s
7、pecific primary storage location called an address. Addresses permit program instructions and data to be located, accessed, and processed. The content of each address is constantly changing as different programs are executed and new data are processed.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
8、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。Another name for primary storage is random-access memory, or RAM. A special type of primary storage, called read-only memory （ROM）, cannot be altered by the programmer. The contents of ROM are “hard-wired” （designed into the logic of the memory chip） by
9、 the manufacturer and can be “read only”. When you turn on a microcomputer system, a program in ROM automatically readies the computer system for use. Then the ROM program produces the initial display screen prompt.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
10、且不能被重写。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。A variation of ROM is programmable read-only memory （PROM）. PROM is ROM into which you, the user, can load “read-only” programs and data. Once a program is loaded to PROM, it is seldom, if ever, changed 4. However, if you need to be able to revis
11、e the contents of PROM, there is EPROM, erasable PROM. Before a write operation, all the storage cells must be erased to the same initial state.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，若果你需要去修正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。A more attractive form of read-mostly
12、memory is electrically erasable programmable read-only memory （EEPROM）. It can be written into at any time without erasing prior contents; only the byte or bytes addressed are updated.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。The EEPROM combines the advantage of nonvola
13、tility with the flexibility of being updatable in place 6, using ordinary bus control, address, and data lines.电可擦可编程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、地址线和数据线。Another form of semiconductor memory is flash memory （so named because of the speed）. Flash memory is intermediate between EPROM a
14、nd EEPROM in both cost and functionality. Like EEPROM, flash memory uses an electrical erasing technology. An entire flash memory can be erased in one or a few seconds, which is much faster than EPROM. In addition, it is possible to erase just blocks of memory rather than an entire chip. However, fl
15、ash memory does not provide byte-level erasure 7. Like EPROM, flash memory uses only one transistor per bit, and so achieves the high density of EPROM.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
16、此可以实现高密度的EPROM。Cache MemoryProgram and data are loaded to RAM from secondary storage because the time required to access a program instruction or piece of data from RAM is significantly less than from secondary storage. Thousands of instructions or pieces of data can be accessed from RAM in the time
17、 it would take to access a single piece of data from disk storage 8. RAM is essentially a high-speed holding area for data and programs. In fact, nothing really happens in a computer system until the program instructions and data are moved to the processor. This transfer of instructions and data to
18、the processor can be time-consuming, even at microsecond speeds. To facilitate an even faster transfer of instructions and data to the processor, most computers are designed with cache memory. Cache memory is employed by computer designers to increase the computer system throughput （the rate at whic
19、h work is performed）.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）。Like RAM, cache is a high-speed holding a
20、rea for program instructions and data. However, cache memory uses SRAM （Static RAM） technology that is about 10 times faster than RAM and about 100 times more expensive. With only a fraction of the capacity of RAM, cache memory holds only those instructions and data that are likely to be needed next
21、 by the processor. Two types of cache memory appear widely in computers. The first is referred to as internal cache and is built into the CPU chip. The second, external cache, is located on chips placed close to the CPU chip. A computer can have several different levels of cache memory. Level 1 cach
22、e is virtually always built into the chip. Level 2 cache used to be external cache but is now typically also built into the CPU like level 1 cache.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
23、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。3.2 C+和面向对象的程序设计一些面向对象的程序设计概念在语言间渗透。例如微软Quick Pascal是允许使用对象的第一批语言中的一个。C+有什么使得它是一种适合于开发面向对象程序的语言？如同先前所提到的，答案是类（class）数据类型。给该语言建立对象之能力的是建立在C结构类型之上的C+类（class）类型。还有，C+把另外几个特性引入面向对象的程序设计，这些特性并不包含在简单地利用对象的其他一些语言中。C+的优
24、点包括强类型、运算符重载和较少地强调预处理。的确你能使用其他一些产品和采用其他一些语言来进行面向对象的程序设计，但是采用C+的众多好处是显著的。这是为面向对象的程序设计而设计的语言，并非（现有语言的）式样翻新。面向对象的程序设计是一种程序设计技术，使得你能把一些概念看作各种各样的对象。通过使用对象，你能表示要被执行的任务、它们之间的相互作用和必须观察的某些给定的条件。一种数据结构经常形成某个对象的基础；因此，在C或C+中，结构类型能形成某种基本对象。与对象的通信，如前提到的，能通过使用消息来完成。消息的使用类似于在面向过程的程序中对函数的调用。当某对象收到一个消息时，包含在该对象内的一些方法作
25、出响应。方法类似于面向过程程序设计的函数。然而，方法是对象的一部分。C+的类是对C和C+结构类型的扩充，并且形成了面向对象程序设计所需要的抽象数据类型。类能包含紧密相关的一些条目，它们共享一些属性。更正式地说，对象只不过是类的实例。最终，应该出现包含很多对象类型的类库，你能使用这些对象类型的实例去拼合程序代码。在你更详细地考察这些术语之前，一个好的主意是熟悉与C+和面向对象程序设计相关的另外几个概念，如同下面几节所述的。封装封装指的是每个对象把它的成员数据和成员函数（方法）组合成单个结构的方式。图3-1举例说明了你如何能组合数据域和方法以建立对象。 数据域 方法 数据成员函数 图3-1 为建立
26、对象而组合的数据域和方法典型地，一个对象的描述是一个C+类的一部分， 且包括对该对象内部结构的描述、该对象如何与其他对象相关，以及把该对象的功能细节和该类的外部相隔离的某种形式的保护。C+类结构做到了所有这些。在一个C+类中，你使用私有的、公共的和/或受保护的描述符来控制对象的功能细节。在面向对象的程序设计中，公共（public）部分一般用于接口信息（方法），使得该类可在各应用中重用。如果数据或方法被包含在公共部分，它们在该类外部也可用。类的私有部分把数据或方法的可用性局限于该类本身。包含数据或方法的受保护部分被局限于该类和任何派生子类。类层次结构C+类实际上用作创建对象的模板或模式。从类描述
27、形成的对象都是该类的实例。开发类层次结构是可能的，其中有一个主类和几个子类。在C+中， 做这事的基础是派生类。父类表示更一般化的任务，而派生子类执行一些特定的任务。例如，早先讨论的林肯类也许包含整个林肯系列公共的数据和方法，诸如引擎、检测仪表、电池、制动能力和操纵。从父类派生的子类，诸如Tour Car、Mark 和Continental可能包含该类专用的一些款项。例如，1995 Continental是该系列中唯一具有主动悬架系统的汽车。继承面向对象程序设计中的继承使得一个类能继承某对象类的一些性质。父类用作派生类的模式，且能以几种方式被改变（在下一章中你将了解成员函数能被重载、新的成员函数
28、能被添加，并且成员存取特权能被改变）。如果某个对象从单个父类继承其属性，称为单继承。如果某个对象从多个父类继承属性，便称为多继承。继承是一个重要概念，因为它使得无须对代码做大的改变就能重用类定义。继承鼓励重用代码，因为子类是对父类的扩充。多态性与类层次结构相关的另一个重要的面向对象概念是公共消息能被发送到诸父类对象和所有派生子类对象。按正式的术语，这称为多态性。多态性使每个子类对象能以一种对其定义来说适当的方式对消息格式作出响应。试设想收集数据的一个类层次结构。父类可能负责收集某个个体的姓名、社会安全号、职业和雇佣年数，那末你能使用子类来决定根据职业将添加什么附加信息。一种情况，一个管理职位会包括年薪，而另一种情况，销售员职位会包括小时工资和回扣信息。因此，父类收集一切子类公共的通用信息，而子类收集与特定工作描述相关的附加信息。多态性使得公共的数据收集消息能被发送到每个类。父类和子类两者都以对该消息是恰当的方式作出响应。多态性促进现有代码的可扩充性。虚函数多态性赋予对象以当对象的精确类型还未知时响应来自例行程序之消息的能力。在C+中这能力是迟绑定的结果。使用迟绑定，地址在运行时刻动态地确定，
