总线结构对计算机性能的影响

总线结构对计算机系统性能的影响
在一个计算机系统中,采用哪种总线结构,往往对计算机系统的性能有很大影响.下面从三个方面来讨论这种影响.
最大存储容量 初看起来,一个计算机系统的最大存储容量似乎与总线无关,但实际上总线结构对最大存储容量也会产生一定的影响.例如在单总线系统中,对主存和外设进行存取的差别,仅仅在于出现在总线上的地址不同,为此必须为外围设备保留某些地址.由于某些地址必须用于外围设备,所以在单总线系统中,最大主存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总数.
在双总线系统中,对主存和外设进行存取的判断是利用各自的指令操作码.由于主存地址和外设地址出现于不同的总线上,所以存储容量不会受到外围设备多少的影响.
指令系统
在双总线系统中,CPU对存储总线和系统总线必须有不同的指令系统,这是因为操作码规定了要使用哪一条总线,所以在双总线系统中,访存操作和输入/输出操作各有不同的指令.
另一方面,在单总线系统中,访问主存和1/O传送可使用相同的操作码,或者说使用相同的指令,但它们使用不同的地址.
吞吐量
计算机系统的吞吐量是指流入,处理和流出系统的信息的速率.它取决于信息能够多快地输入内存,CPU能够多快地取指令,数据能够多快地从内存取出或存入,以及所得结果能够多快地从内存送给一台外围设备.这些步骤中的每一步都关系到主存,因此,系统吞吐量主要取决于主存的存取周期.
由于上述原因,采用双端口存储器可以增加主存的有效速度.
早期总线的内部结构如图6.4所示,它实际上是处理器芯片引脚的延伸,是处理器与I/O设备适配器的通道.这种简单的总线一般也由50——100条线组成,这些线按其功能可以分为三类:地址线,数据线和控制线.地址线是单向的,用来传送主存和设备的地址;数据线是双向的,用来传送数据;控制线对每一根来说是单向的(CPU发向接口或接口发向CPU),用来指明数据传送的方向(存储器读,存储器写,I/O读,I/O写),中断控制(请求,识别)和定时控制等.
简单总线结构的不足之处在于:第一,CPU是总线的唯一控制者.即使后来增加了具有简单仲裁逻辑的DMA控制器以支持DMA传送,但仍不能满足多CPU环境的要求.第二,总线信号是CPU引脚信号的延伸,故总线