走进IO世界

总线

总线的概念

计算机中所有的IO都通过共享总线的方式实现。

总线实际上是一条或多条物理导线，这些导线密密麻麻印在电路板上，为了避免高频振荡，会分组印刷到不同的电路板上并压合起来形成一块板(PCB)

总线的分类

地址总线 寻址

控制总线 中断

数据总线 由数据总线来确认总线的位宽

PCI总线是目前X86服务器普遍使用的一种南桥与外设连接的总线技术。

PCI的地址总线和数据总线是分时复用的。

数据传输时，PCI协议上有三种角色：

主（master）

从（slave）

仲裁机构（arbiter）

计算机内部通信

网络：将要通信的所有节点连接起来，找到目标，发送数据。

连（物理层）：通信双方总有通路，总是可达。

找（网络层实现）：IP地址（节点的命名）区分节点（正统），其他命名方式（非正统）都映射成IP地址，通过TCP/IP协议实现节     点到节点通信。

发（传输层实现）OSI模型上层

IO总线可以看成是一个网络

桥接芯片将两个传输速度相差大的冲突域（CPU和内存、北桥和IO总线）桥接起来

CPU、内存、磁盘间的交互过程

连：CPU、内存、磁盘通过总线相互连接，所以通路的因素具备了

找：不同的设备地址映射区分。每个IO设备在启动的时候，都需要向物理机的内存中映射一个地址，地址8位长，又称作IO

端口。

发：

（读为例）CPU首先将IO地址放到系统总线上，北桥接收，等待该外设的指令，CPU接下来传三条指令：

• 指令1:是想读还是想写，是否开磁盘缓存等。
• 指令2:从哪儿读（磁盘的LBA地址）数据定位
• 指令3:读取的内容放到内存的地址。

三条指令被北桥依次发送给IO总线上的磁盘控制器来执行，接着磁盘控制器主要做：

• 查找并寻道
• 通过DMA技术，也就是磁盘控制器可以直接对内存寻址并进行写操作。（这样可以解放CPU）

CPU对磁盘发指令的时候这些指令实际发给了南桥上集成的控制器，控制器再向磁盘发送一系列的指令。

指令集：SCSI指令集（更高效）/ATA指令集

指令集可称为协议，通信双方通过指令集来解析传递的内容。

 

计算机主板上各个部件形成了一个网络，通过网卡，可连接到外部网络。