六、总线结构(从上到下越来越牛逼)

1.   以总线为中心的双总线结构:

       a. 示意图(其中M总线即为存储总线):

            六、总线结构(从上到下越来越牛逼)_第1张图片

        b. 优点:便于I/O设备的增删;

            缺点:I/O设备和主存交换信息需要通过CPU,大大降低了工作效率;

        c. 比较原始低效,多用于单片机等极小型计算机系统;


2.   单总线结构:

       a. 示意图:

            六、总线结构(从上到下越来越牛逼)_第2张图片

       b. 优点:

            i.   结构简单便于扩充I/O设备;

            ii.  I/O设备和CPU交换信息无需经过CPU提高了工作效率;

           缺点:

            i.   由于所有设备都共享一条总线,需要解决占用冲突问题的总线判优逻辑,影响工作效率;

            ii.  CPU、主存、I/O设备之间速率不匹配问题很难解决,难以实现CPU和其它设备之间的相对同步;

       c. 只有通过增加总线宽度的方法提高总线的速率;

       d. 主要应用于小型机和微型机;


3.   以存储器为中心的双总线结构:

       a. 示意图:

            六、总线结构(从上到下越来越牛逼)_第3张图片

       b. 其实就是在单总线结构上加一条CPU和主存之间的存储总线(是一条高速总线);

       c. 优点:

            i.   减轻系统总线的负担;

            ii.  保留了I/O设备和主存交换信息无需经过CPU的特性;

            iii. CPU和主存之间的通信更加快速,提高了工作效率;

       d. 一些国产机采用这种总线结构;


4.   双总线分离结构:

      a. 示意图:

          六、总线结构(从上到下越来越牛逼)_第4张图片

      b. 优点:

           i.   所有高速设备共享高速的主存总线;

           ii.  通道可以统一管理下级的I/O总线上的I/O设备;

                注:通道是一种具有特殊功能的处理器,CPU可以将原来的一部分功能(和I/O设备之间的通信功能)下放给通道,以做到各司其职,提高效率的目的;

           iii. 可以是从相对速率较低的I/O设备到高速的CPU之间具有一定缓冲;

           iv. 相对平衡了CPU和各个设备之间的同步;

      c. 吞吐能力大,一般用于大、中型机;


5.   三总线结构:

      a. 示意图:

           六、总线结构(从上到下越来越牛逼)_第5张图片

       b. 其实就是在最原始的以CPU为中心的双总线结构中加一条DMA总线;

       c. DMA:Direct Memory Acess,即直接内存存取,DMA是现代电脑的重要特色,允许不同速率的硬件设备之间通信,不需要依赖大量的CPU中断负载,大大提高了工作效率,这里用来解决主存和高速I/O设备之间的通信问题;

       d. 缺点:

            i.   任意时刻只能使用一条总线;

            ii.  主存总线和DMA总线不能同时对主存进行存取;

你可能感兴趣的:(计算机组成原理)