计算机整体的总线结构

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计算机整体的总线结构

2023-06-01 23:52| 来源: 网络整理| 查看: 265

单总线系统结构

下图(a)是单总线的计算机系统结构,即用一组系统总线将计算机系统的各部件连接起来,各部件之间可以通过总线交换信息。这种结构的优点是易于扩充新的I/O设备,并且各种I/O设备的寄存器和主存储器的存储单元可以统一编址,使CPU访问I/O设备更方便灵活;其缺点是同一时刻只能允许挂在总线上的一对设备之间互相传送信息,即分时使用总线,这就限制了信息传送的吞吐量。这种结构一般用在微型计算机和小型计算机中。

由于采用了总线结构,各功能部件都挂接在总线上,因而存储器和外设的数量可按需要扩充,使微型机的配置非常灵活。

 

 

 

冯•诺依曼结构

冯•诺依曼结构把指令和数据存储在同一个存储器中,单总线系统结构中不一定如此

以运算器为中心,包括控制器、存储器以及输入输出单元。所有的输入输出活动都必须经过运算器。存储器中存放有指令及数据,这种结构被称为冯•诺依曼结构

典型特点

①指令和数据都以二进制存放在同一个存储器上,计算机中只有一个存储器,由计算机的状态来确定从存储器读出来的是指令或数据。指令被送往控制器译码,数据送往运算器进行计算,硬件并不对来自存储器的数据或指令进行类型判断,软件需要保证正确性。

②指令按照顺序串行的执行,并由一个控制器集中进行控制,采用一个程序计数器构成顺序指令的地址序列。

③存储器是一个单元定长的一维线性空间,存储器的地址是一个一维的数列,二维或者更多维的数据结构需要映射到这个一维的空间中。

④使用低级机器语言。

⑤单CPU结构,以运算器为中心,只有1个数据流和1个指令流。

哈佛结构

与冯•诺依曼结构相比,哈佛结构的主要特点是程序和数据具有独立的存储空间,有着各自独立的程序总线和数据总线。

由于可以同时对数据和程序进行寻址,指令、数据可以有不同宽度,适合于实时的数字信号处理。

哈佛结构是一种程序指令和数据存储分开的存储器结构,哈佛结构是一种并行体系结构,它的主要特征是将程序和数据存储在不同的存储空间中,每个存储器独立编址,独立访问。与两个存储器相对应的是4条总线,程序的数据总线与地址总线,数据的数据总线与地址总线。

双总线结构

哈佛结构中会有两个独立的总线,而在双总线结构中数据和指令共享一条总线。因此,通常认为双总线结构是哈佛结构的变体。

为了消除信息传送的瓶颈,常设置多组总线,最常见的是在主存和CPU之间设置一组专用的高速存储总线,如下图(b)所示。这种结构的优点是主存储器可通过存储总线与CPU交换信息,同时还可以通过系统总线与I/O设备交换信息。这种结构的优点是信息传送速率髙;其缺点是需要增加硬件的投资。

 

 

 

 

三总线结构

 

结构:高速的外设和CPU会将 信息/函数 以块的形式存储入主存中调用时也是以块的形势。

 

原因:三个总线要满足分时(同一时刻只能有一个部件向总线发送信息)所以三个总线同时只会有一个在工作,效率会低。

四总线结构(现代的计算机[不常考])

 

桥接器:

1、串行输入的数据变为并行(转换)

2、速度不同的器件之间的数据交流(数据缓冲)

3、总线仲裁(控制)



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