计算机组成原理-系统总线

你可能会想存储器中的数据是通过什么途径传输到CPU中的呢？这里就涉及到总线的相关知识。

总线是连接多个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。

总线的演化

• 以运算器为中心的分散连接方式

  

  这种总线连接方式存在很大的弊端，存储器与IO设置传输数据都需要经过运算器处理，很大程度上会影响CPU完成其他逻辑的处理，从而影响CPU性能

• 以存储器为中心的分散连接方式

  

  后续经过改进为以存储器为核心的分散连接方式，可以解决以运算器为核心的弊端，但是仍然存在很大的不方便行，如果后续扩从输入，输出设备变的相当麻烦，因此在分散的连接方式中衍生出了总线连接方式。

• 面向CPU的双总线结构

  

  M总线：用于CPU与主存交换数据，也称为存储总线

  I/O总线：IO设备通过I/O接口挂载到IO总线上

  但是以上的总线结构，主存于I/O设备进行数据交换时仍然需要CPU参与，仍然存在性能问题，但是以上总线连接方式方便了I/O设备的增减。

• 单总线结构（系统总线）

  

  以上总线连接方式实现了，I/O设备与主存交换数据不通过CPU处理，并且实现了I/O设备方便的增添，但是仍然存在一个问题，当同一时刻多个部件都要占用总线传输数据时，就会产生冲突，因此需要设置总线判优逻辑，让各个部件按照优先级高低占用总线，也会稍微影响整机的工作速度。

• 面向存储器的双总线结构（系统总线）

  

  针对于单总线架构存在的问题，出现了以上面向存储器的双总线结构，在CPU和主存之间搭建一个存储总线，这组总线只负责主存和CPU之间传输信息，这种方式大大的减轻了系统总线的负担，实现了I/O设备的方便增减以及I/O设备与存储器之间数据传输不经过CPU。

  现代计算机大部分都是采用面向存储器的总线架构。

• 总线分类

• 指CPU与主存，I/O设备之间的信息传输线

• 按照传输数据不同分为：

• 用来传输各个部件之间的数据信息，双线传输总线

• 数据总线

• 地址总线

  主要用来指出数据中线中的数据在主存单元中的地址或者I/O设备的地址

• 控制总线

  数据总线/地址总线由于被挂载在上面的部件共享，因此需要控制总线决定在某一时刻由谁占用，对于任一控制线而言，他的传输是单向的，例如存储器读写命令，IO读写命令都是由CPU发出，到那时对于控制总线总体而言又认为其是双向的，例如当某一个IO设备数据准备就绪就会向CPU发送中断请求。

• 芯片内部的总线，例如在CPU内部，寄存器与寄存器之间，计算逻辑单元ALU与寄存器之间都是通过片内总线。

• 片内总线

• 系统总线