9、计算机总线与互连技术全解析

计算机总线与互连技术全解析

1. 数据总线

数据总线是计算机的一个子系统，它能实现数据在主板或系统板上各组件之间的传输，也可用于两台计算机之间的数据交换。数据传输场景包括在内存与其他组件间的来回传输，以及中央处理器（CPU）与其他组件之间的传输。每条数据总线一次可处理多个比特的数据，在特定时间段内数据总线能够处理的数据量被称作带宽。

典型的数据总线宽度为32位或64位，这意味着每个周期内最多可有32位或64位的数据通过数据总线。早期个人计算机中，主板的数据总线直接连接计算机的内存和外设，这些电气总线相互平行且有多个连接点。但这种直接连接存在诸多问题，尤其是所有设备都必须以相同速度运行。

为解决此问题，开发者采用总线控制器将CPU和内存与外设分开，这样CPU速度可提高，而无需外设速度同步提升。该系统还允许扩展卡之间直接通信，无需经过CPU，从而加快数据传输。不过，所有设备仍需以相同速度通信，低总线速度可能会拖慢整个计算机系统。

现代计算机同时使用并行和串行数据总线。并行数据总线通过多根导线同时传输数据，每根导线（有时也称为路径）传输1位数据。常见的并行总线有ATA（高级技术附件）、PC卡（用于笔记本电脑）和SCSI（小型计算机系统接口）。串行数据总线则只有一根导线或路径，数据逐位传输。常见的串行数据总线包括USB（通用串行总线）、FireWire、Serial ATA和Serial Attached SCSI。

几乎每台计算机都有内部和外部数据总线。内部数据总线（也称为本地总线）连接主板上的所有组件，如CPU和内存；外部数据总线则将所有外设连接到主板。外部数据总线有多种类型，具体使用哪种取决于所连接的外设。如今，USB实际上已成为外设的标准接口。 <