体系结构学习——总线

在计算机系统中，各子系统之间可以通过总线来实现连接。通过统一的互连接口，将各种设备连接起来。
优点：成本低（总线是在多台外设之间共享同一组连接线，所以实现成本较低）、简单；
缺点：由不同的外设分时共享的，形成了信息交换的瓶颈，从而限制了系统中总的I/O吞吐量；所有I/O操作都必须通过总线时，就会出现总线带宽问题。

总线的主要特性：

总线宽度：采用独立的地址线和数据线可以提高总线的性能；
数据总线宽度：使用更宽的数据总线；
传输块大小：采用成块的数据传输，块越大，总线开销越小；
总线主设备：指能够启动总线活动的设备（CPU就是一种总线主设备），总线上连接多个总线设备，需要总线仲裁机制来确定由哪个主设备来控制和使用总线；
分离事务：将总线事务分为请求和应答，在请求和应答的时间内，总线可以供给其他I/O使用；
同步定时和异步定时：

  1. 同步总线：同步总线的控制线中包含一个时钟，总线上所有的设备的通讯操作都以该时钟为基准。这种总线：速度快（避免了传输握手协议的额外开销）、成本低。CPU存储器总线常采用同步总线。
    但有两个缺陷：1）时钟通过长距离传输会扭曲，所以同步总线不能用于长距离的连接，特别是对于高速同步总线； 2）总线上的所有设备都必须以同样的时钟频率工作，连接不同的设备后，总是以最慢的工作频率为基准。
  2. 异步总线：异步总线没有统一的参考时钟。总线上的发送设备和接收设备采用握手协议。不存在时钟扭曲和同步的问题，所以传输距离可以很长；很多I/O总线都采用异步总线。