9、计算机模块互连结构解析

计算机模块互连结构解析

在计算机系统中，各组件之间的互连结构至关重要，它决定了数据如何在处理器、内存和 I/O 模块等基本模块之间传输。下面将详细介绍常见的互连结构及其特点。

1. 计算机模块与互连需求

计算机由处理器、内存和 I/O 模块这三种基本类型的组件构成，它们相互通信，形成一个基本模块网络。因此，需要有连接这些模块的路径，这些路径的集合就是互连结构，其设计取决于模块间的数据交换需求。

各模块的输入输出形式及数据交换需求如下：
- 内存模块 ：通常包含 N 个等长的字，每个字被分配一个唯一的数字地址（0 到 N - 1）。通过读写控制信号可以从内存中读取或写入数据字，操作位置由地址指定。
- I/O 模块 ：从计算机系统内部看，I/O 功能与内存类似，有读写两种操作。一个 I/O 模块可控制多个外部设备，每个与外部设备的接口称为一个端口，每个端口有唯一地址（如 0 到 M - 1）。此外，I/O 模块还有与外部设备进行数据输入输出的外部数据路径，并且可以向处理器发送中断信号。
- 处理器 ：读取指令和数据，处理后输出数据，使用控制信号控制整个系统的操作，同时接收中断信号。

互连结构需支持以下类型的传输：
- 内存到处理器：处理器从内存读取指令或数据单元。
- 处理器到内存：处理器向内存写入数据单元。
- I/O 到处理器：处理器通过 I/O 模块从 I/O 设备读取数据。
- 处理器到 I/O：处理器向 I/O 设备发送数据。
- I/O 到或从内存：I/O 模块可使用