计算机总线
复习
- CPU 要从存储器取得指令与数据
- 读取或写入需要地址、数据和控制信号
- 机器还要继续连接输入输出设备
TL;DR
- 总线是一组由多个部件共享的通信线
- 地址线说找谁，数据线传内容，控制线说要做什么
- 同一时刻只能有获准的设备驱动共享线路
正文
CPU 要连主存，接下来还要连键盘、屏幕和其他设备。若每两个部件之间都拉一套专线，设备越多，线路会以惊人的速度增长。
更省事的办法是修一条公共道路，让大家按规则轮流使用。这组共享线路叫作总线。
一次读取怎样上路
CPU 从存储器读取地址 20 时：
- 把 20 放到地址线上
- 在控制线上发出读信号
- 存储器识别出自己被选中，把地址 20 的内容放到数据线上
- CPU 在约定的时刻收下数据
三类信号分工很清楚：
- 地址线：找哪个位置或设备
- 数据线：实际搬运的比特
- 控制线：读、写、完成等动作
公路不能同时逆行
数据线通常由多个设备共享。如果两个设备同时向线上输出不同的值，就会发生冲突。因此总线需要仲裁：谁获得本次使用权，谁才能驱动线路，其他设备暂时等待。
总线越宽，一次能搬的位越多；时钟越快，一秒能搬的次数越多。但设备等待、协议开销和线路传播都会影响真实速度，不能只把两个数字相乘就当作一定达到的性能。
给外界留一个座位
有了总线，新设备只需遵守同一套通信规则，就能与 CPU 和存储器交换数据。可键盘与内存性格完全不同，不能把键盘按键直接当成存储器信号。
下一章，我们在总线和设备之间加一个翻译者。
思考题
为什么共享数据线上不能由两个设备同时输出？“同时读取”与“同时输出”有什么区别？
小结
知识点
- 总线减少部件之间的专用连线
- 地址、数据和控制信号各有职责
- 仲裁决定谁能在当前时刻使用总线
思考题答案（仅供参考）
两个设备同时输出可能一个拉高、一个拉低，造成错误甚至电气冲突。多个设备观察同一条稳定的数据线通常没有问题；冲突发生在多个来源同时试图决定线路取值。
协议
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封面图
设计师 | 南国微雪