hey guys ，我是 cxuan ，最近有小伙伴们说 cxuan 你能不能出一些关于计算机组成相关的文章，因为小伙伴有需求，所以咱得满足呀，这不，计算机组成系列来了！这一篇文章和你聊聊总线设计。
我们知道，计算机是由五大部件组成的：运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备，这个概念比较抽象，简单一点来说就是 CPU 包含运算器和控制器，存储器也就指的是内存，而输入输出设备分别指的是键盘和显示器。计算机这几个部件之间是需要共同协作完成信息处理的，那么，这几大部件之间如何进行通信呢？靠的是系统总线，这也是我们这篇文章讨论的重点。
认识总线
总线是将两个计算机或者多个功能单元连接在一起并允许它们相互交换数据的一种通路。总线还可以将计算机和外部设备连接在一起。总线是计算机系统非常重要的组成部分。关于需要知道下面这几个概念。
- 总线宽度：一般用并行数据通路的数量来定义总线的宽度，一般总线的宽度有 8 位、16 位、32 位、64 位，我们现在最常用的就是 64 位总线，一条 64 位宽的总线一次能够传输 64 位也就是 8 个字节信息。
- 带宽：带宽是衡量数据在总线上传输速率的一项指标。在保持数据传输速率不变的情况下提高并行通路的数量，可以提高总线的带宽。
- 延迟：延迟是从发出数据传输请求到实际数据传输的时间间隔。
总线分类
下面我们主要介绍两种总线，一种是片内总线，一种是系统总线，片内总线一般指的是 CPU 芯片内部、寄存器和寄存器之间、寄存器和算术单元 ALU 之间的连接。
而系统总线主要是指 CPU 和内存、内存和 IO 设备、CPU 和 IO 设备等各大部件的信息传输介质。系统总线按照传输信息的不同主要分为下面三类。
- 地址线
- 数据线
- 控制线
下面我们就来具体了解一下这三类总线。
地址总线
地址总线主要用于传输源数据或者目的数据在主存单元中的地址。
CPU 通过地址总线来指定存储单元的位置的，地址总线上能传送多少信息，CPU 就可以对多少个存储单元进行寻址。
上图中 CPU 和内存中间信息交换通过了 10 条地址总线，每一条线能够传递的数据都是 0 或 1 ，所以上图一次 CPU 和内存传递的数据是 2 的十次方。
所以，如果 CPU 有 N 条地址总线，那么可以说这个地址总线的宽度是 N 。这样 CPU 可以寻找 2 的 N 次方个内存单元。
数据总线
数据线顾名思义就是一次传递数据的位数，数据总线的位数就是数据总线宽度。
CPU 与内存或其他部件之间的数据传送是由数据总线来完成的。数据总线的宽度决定了 CPU 和外界的数据传输速度。8 根数据总线可以一次传送一个 8 位二进制数据（即一个字节）。16 根数据总线一次可以传输两个字节，32 根数据总线可以一次传输四个字节。。。。。。
控制总线
控制总线是在总线上发出控制信号的传输线，常见的控制信号有：时钟（同步操作）、复位（初始化操作）、中断请求/响应、存储器读写、IO 读写等。
CPU 与其他部件之间的控制是通过 控制总线 来完成的。有多少根控制总线，就意味着 CPU 提供了对外部器件的多少种控制。所以，控制总线的宽度决定了 CPU 对外部部件的控制能力。
以运算器为主的连接方式
在互联网的早期阶段，大多数总线采用的是分散连接（还有一种是总线连接，后面说），这种连接方式如下图所示
从图上可以看到，运算器是这种分散连接的核心部分，这种连接方式会出现问题，当你的 CPU 正在忙于计算时，发生了 IO 与存储器的信息交换，此时你的运算器也就是 CPU 不得不停下来，这就导致了运算器运行的中断，严重影响了 CPU 的工作效率。
你想，当你正在写文章的时候，你对象问你：你今天怎么不理我？所以你就得放下工作和她聊天；当你处理好她的情绪后继续写了 5 分钟文章，这时你的读者发表了长篇大论向你咨询问题，这时候你总不能不回复吧，所以你此时又要放下写文章，继而帮助他解决问题，由此可见，你写文章的效率会高吗？CPU 也是一样的道理。
当然你也可以选择进入专注模式不回复，这就要视事情的优先级而定了，CPU 也是一样的。
