总线？什么是总线？

近期
有些小朋友问我：
Jing哥啊，计算机好多基础我都不懂，
看编程视频讲到的时候，
什么数据总线，地址总线我都不懂。
其实阿Jing以前也有这个困扰，
一直困扰，困扰…
直到头发稀疏花白（不至于不至于）…
其实这些是大学计算机专业课的基础啦_{后面阿Jing专门开一个专题进讲解}

什么是总线？

总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。同一时间只允许一个部件向总线发送信号，以防信号冲突。

采用总线连接的计算机结构有：

单总线结构

多总线结构

双总线结构

其中通道是具有特殊功能的处理器，由通道对I/O统一管理

三总线结构

第一种：主存通过DMA总线与I/O进行连接

DMA是一种高速的数据传输操作，允许外设与主存之间在DMA控制器的控制下进行直接的数据读写，不需要CPU的累加器中转。适用于高速I/O设备

第二种：Cache位于CPU与内存之间

CPU执行指令时，需要的操作数来自于寄存器。在需要对存储器进行读写操作时先访问cache，然后访问主存，然后访问硬盘。因为CPU速度快，存储器速度慢，所以需要添加高速缓冲器Cache.

四总线结构

总线控制

主设备对总线具有控制权，从设备会响应主设备发来的总线命令。而在同一时刻只能有一对设备占用总线，所以当有多个总线占用请求时，将遵循总线判优控制的方法。总线控制的方法分为集中式和分布式。

集中式判优方法
所谓集中式判优控制方法就是把总线的判优逻辑做在一个部件上。而分布式判优控制方法就是将判优逻辑分布在设备或者各设备端口上

集中式判优方法有三种。

链式查询

如下图所示。BG表示总线同意，BS表示总线忙，BR表示总线请求。数据线用于信息交换过程中的数据的传输，主设备通过地址线找到通讯的从设备。集中式控制的特征就是总线控制的部件集中在一起，所以这里的总线控制部件都统一为一个整体。

那么链式查询是一个怎样的过程呢？

当I/O接口有总线占用/使用的请求，则其通过BR向总线控制部件提出请求。

总线控制部件在接收到这些请求以后，来决定是否将总线授权给I/O设备使用。

如果总线控制部件同意将总线授权，这时就需要请求信号的源头

但是BG是根据总线授权各设备的优先级来查询的，所以有些设备的请求很难被查询到。

计数器定时查询

如图相对于链式查询方式，多了一条设备地址线。设备地址线上传输的地址其实是一个计数器给出的。通过该地址来查询某个设备是否发出了总线的占用请求。

那么计数器定时查询具体是一个怎么的流程呢？

首先I/O设备通过I/O接口通过BR向总线控制部件发出占用请求，总线控制部件接收以后，在总线可以让出使用权的情况下，就会启动计数器，该计数器的值是通过设备地址这条线向外传输的。比如此时计数器的数为0，则对I/O设备接口进行查询，看看I/O接口0上设备是否发出了请求（计数器就相当于”王子“，I/O接口就是公主们，I/O接口0就是留下了水晶鞋的”灰姑娘“）。如果没有发出请求计数器就会自动加一（既然拔不出我的尚方宝剑，啊呸…紫青宝剑，那说明你不是上天安排的那个人，那就找下一个呗~）

独立请求方式

独立请求方式的优点在于优先级的确定是总线控制部件的一个排队器来完成的，那么优先级的确定就很灵活。

浮光掠影式的讲解完了三种总线控制的集中判优方式。很多小伙伴一定会想：又是一个标题党！啥呀讲的，好多都不懂！什么数据总线？地址总线又是啥？

停 !!!

下面就来上干货啦~

什么是数据总线？

所谓数据总线，就是用来传输各功能部件之间的数据信息的一根线，属于双向传输总线。数据总线的位数称为数据总线的宽度。它是衡量系统性能的一个重要参数，ALU和数据总线的位数直接反映硬件的规模，数据总线的宽度决定了CPU和外界数据传输的速度。总线的速度就是CPU的主频。CPU的位宽=数据总线位宽=CPU内部通用寄存器的位宽=机器字长=字长。字长就是CPU一次处理的二进制数。所以字长越长，CPU处理能力越强，计算机运行速度越快。

什么是地址总线？

地址总线主要是用来指出数据总线上的源数据或者目的数据在主存单元中的地址或者I/O设备的地址。CPU是通过地址总线来指定存储单元的，可见地址总线上能传多少不同的信息，CPU就可以对多少个存储单元进行寻址。若有n根地址总线在CPU上，则由导线传送的两种稳定状态可得，可存储2的n次方个地址数据。

CPU的位宽和CPU的寻址能力有关系吗？

CPU的寻址能力与它的地址总线位宽有关。与数据总线位宽也就是CPU的宽度是无关滴~

什么是内存？

从硬件的角度来说，内存是电脑上的一个配件，就是我们常说的内存条。在我们编写程序的时候，内存的功能就是存放程序中的变量。内存可以看做是由无数的内存单元格组成，每个单元格有固定的地址。

而内存的位宽，从硬件的角度来讲，硬件内存的实现本身就是有宽度的，也就是说有些内存条就是8位的，有些就是16位的。