设计来源：降低复杂度

  1. 计算机内部有很多不同的硬件设备，除了CPU和内存，还有大量的输入输出设备
  2. 如果各个设备间的通信，都是互相之间单独进行的，如果有N个不同的设备，他们之间需要各自单独连接，那么系统复杂度为**$N^2$**
  3. 为了简化系统的复杂度，引入了总线，把**$N^2$复杂度，变成了$N$**的复杂度
    • CPU想要和什么设备通信，通信的指令是什么，对应的数据是什么，都发送到这个线路上
    • 设备想要向CPU发送什么消息，也发送到这条线路上
    • 这条线路好像一个高速公路，各个设备和其他设备之间，不需要单独建公路，只需要建一条小路通向这条高速公路即可
  4. 总线（Bus），其实就是一组线路，CPU、内存、输入输出设备，都是通过这组线路，进行相互间通信的

设计模式：事件总线

  1. 在大型系统开发的过程中，经常会用到一种叫作事件总线（Event Bus）的设计模式
  2. 系统中的各个组件之间需要相互通信，如果两两之间单独去定义协议，复杂度为**$N^2$**
  3. 各个模块触发对应的事件，并把事件对象发送到总线上，即每个模块都是一个发布者（Publisher）
  4. 各个模块也会把自己注册到总线上，去监听总线上的事件
  • 并根据事件的对象类型或者对象内容，来决定是否要进行特定的处理或者响应
  1. 注册在总线上的各个模块是松耦合的，模块相互之间并没有依赖关系，便于代码维护和后续扩展

多总线架构

  1. 在Intel CPU的体系结构里面，通常有好几条总线
  2. CPU和内存以及高速缓存通信的总线，这里面通常有两种总线，称之为双独立总线（Dual Independent Bus，DIB）
    • 一种是快速的本地总线（Local Bus），别称后端总线（Back-side Bus）
      • 和高速缓存通信
    • 一种是速度相对较慢的前端总线（Front-side Bus），别称处理器总线（Processor Bus）、内存总线（Memory Bus）
      • 和主内存、输入输出设备通信
  3. 前端总线，别称系统总线，它通过一个IO桥接器，拆成两条总线（IO总线、内存总线），分别和IO设备和内存进行通信
  4. 在物理层面，总线可以看作一组电线，这些电线可以分成三类
    • 数据线（Data Bus），用来传输实际的数据信息
    • 地址线（Address Bus），用来确定把数据传输到哪里去，是内存的某个位置，还是某一个IO设备
    • 控制线（Control Bus），用来控制对总线的访问
  5. 尽管总线减少了设备之间的耦合，也降低了系统设计的复杂度，但也带来了一个新问题：总线不能同时给多个设备提供通信功能
    • 总线是很多设备共用的，需要一个机制去决定把总线给哪个设备使用：总线裁决

参考资料

深入浅出计算机组成原理