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系统总线

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单个中央处理器的系统总线例子

系统总线（英语：System Bus）是一个单独的电脑总线，是连接电脑系统的主要组件。这个技术的开发是用来降低成本和促进模块化。系统总线结合资料总线的功能来搭载资讯，地址总线来决定将资讯送往何处，控制总线来决定如何动作。虽然系统总线于1970年代至1980年代广受欢迎，但是现代的电脑却使用不同的分离总线来做更多特定需求用途。

背景

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许多早期的电子式电脑都以1945年所公布的《EDVAC报告书的第一份草案》为基础。在此份报告中有着为人所熟知的范纽曼型架构，一个中央控制单元和算术逻辑单元被与电脑存储器和输入输出功能一起组合形成一个存储程序电脑（英语：stored program computer）。[1]这份报告揭示了电脑的通用结构与理论模型，然而此一模型并未付诸实行。[2]很快的，有设计将控制单元与算术逻辑单元集成起来而成为后来为人所熟知的中央处理器。

在1950年代到1960年代，电脑的建构特别的风行。举例来说，中央处理器、存储器与输入输出单元的组件中，将其中的每个或多个组件用导线所连接。工程师们使用一般性标准化导线捆绑技术并延伸其观念而成为回路基板（英语：backplane），进而将印刷电路板应用于早期的机器里。

“总线”这个名称早先就已经被使用于母线，它乘载并输送电力到电子机器的不同部分的组件，包含早期的机械式计算器。[3]

集成电路的出现极大的缩小了电脑组件的大小，而且总线也变得更标准化。标准化模块可以用更有秩序的方式来连接，也更容易开发与维护。

描述

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为了提供更多低成本的模块化组件，存储器与输入输出总线（和所需的控制与电力总线）有时会被组合成单独一体的系统总线。[4]电脑要小到可以塞进一个柜子中，模块化与成本就变得很重要（就如同顾客对于降价的期待）。迪吉多使用大量生产迷你电脑来进一步降低成本，将存储器映射输入输出放入存储器总线，如此一来，装置就可以对应到存储器中的位置。在大约1969年时，这被实现在PDP-11的Unibus（英语：Unibus）中，排除了分离式输入输出总线的需求。[5]即使电脑没有存储器映射输入输出，如PDP-8，也很快的与系统总线被实现出来，也允许模块被插入任意的插槽中。[6]一些作者声称这是新式流线型电脑架构的样式。[7]许多早期的微电脑（一般有着单独一颗集成电路型式的中央处理器）拥有单一的系统总线被建造出来，起始于大约1975年的Altair 8800电脑系统上的S-100总线（英语：S-100 bus）。[8] IBM PC在1981年使用工业标准结构总线为其系统总线。早期的被动式回路基板机型被标准放置中央处理器的主板所取代，在系统总线的插槽上，可选择性的插上子板（英语：daughterboard）或是扩展卡。

使用系统总线的简单对称多处理

于1983年，Multibus（英语：Multibus）成为电机电子工程师学会的标准规格：IEEE standard 796。[9]于1989年，Sun微系统开发SBus（英语：SBus）用来支持更小的扩展卡。[10]实现对称多处理的最容易的方式是插入更多的中央处理器于共享的系统总线上，这个方法被使用于1980年代。然而，共享总线很快的就变成瓶颈所在，并且有更多更复杂的连接技术被探索。[11]

双独立总线

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当CPU设计发展更快的区域总线（英语：local bus）和更慢的周边总线（英语：peripheral bus），Intel采用双独立总线（英语：Dual Independent Bus，DIB）术语，使用外部的前端总线到主系统存储器，和内部的后端总线于一个或多个中央处理器、CPU缓存间。这个方式在1990年代中后期被使用于Pentium Pro和Pentium II产品上。[12]

主要总线的作用是在中央处理器、主存储器、输入输出装置间沟通资料，被称为前端总线，而后端总线则是用来存取第二阶缓存。现代的个人及伺服电脑使用高效率的内部连接技术，如HyperTransport和Intel QuickPath Interconnect，当系统总线架构继续使用于简单的嵌入式微处理器时。系统总线也可以单独成为一个集成电路而产生系统单片机，例子有高级微控制器总线架构（AMBA），CoreConnect（英语：CoreConnect）和Wishbone（英语：Wishbone (computer bus)）。[13]

参见

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参考文献

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  1. ^ John von Neumann. First Draft of a Report on the EDVAC (PDF). June 30, 1945 [May 27, 2011]. （原始内容 (PDF)存档于2013年3月14日）.  Introduction and editing by Michael D. Godfrey, Stanford University, November 1992.
  2. ^ Michael D. Godfrey; D. F. Hendry. The Computer as von Neumann Planned It (PDF). IEEE Annals of the History of Computing. 1993, 15 (1): 11–21. doi:10.1109/85.194088. （原始内容 (PDF)存档于2011-08-25）. 
  3. ^ 美国专利第3,470,421号 "Continuous Bus Bar for Connector Plate Back Panel Machine Wiring" Donald L. Shore et al., Filed August 30, 1967, issued September 30, 1969.
  4. ^ Linda Null; Julia Lobur. The essentials of computer organization and architecture 3rd. Jones & Bartlett Learning. 2010: 36,199–203 [2013-06-14]. ISBN 978-1-4496-0006-8. （原始内容存档于2014-01-07）. 
  5. ^ C. Gordon Bell; R. Cady; H. McFarland; J. O'Laughlin; R. Noonan; W. Wulf. A New Architecture for Mini-Computers—The DEC PDP-11 (PDF). Spring Joint Computer Conference. 1970: 657–675 [2013-06-14]. （原始内容存档 (PDF)于2011-11-27）. 
  6. ^ Small Computer Handbook (PDF). Digital Equipment Corporation. 1973: 2–9 [2013-06-14]. （原始内容存档 (PDF)于2012-09-10）. 
  7. ^ Miles J. Murdocca; Vincent P. Heuring. Computer architecture and organization: an integrated approach. John Wiley & Sons. 2007: 11. ISBN 978-0-471-73388-1. 
  8. ^ Herbert R. Johnson. Origins of S-100 computers. [2013-06-14]. （原始内容存档于2012-07-28）. 
  9. ^ 796-1983— IEEE Standard Microcomputer System Bus. Institute of Electrical and Electronics Engineers. 1983 [May 25, 2011]. （原始内容存档于2013-06-05）. 
  10. ^ Edward H. Frank. The SBus: Sun's high performance system bus for RISC workstations. Compcon Spring '90: Intellectual Leverage. Thirty-Fifth IEEE Computer Society International Conference. February 26, 1990: 189–194. doi:10.1109/CMPCON.1990.63672. 
  11. ^ Donald Charles Winsor. Bus and Cache Memory Organization for Multiprocessors (PDF). University of Michigan Electrical Engineering department. 1989 [2013-06-14]. （原始内容存档 (PDF)于2012-01-28）.  Ph.D. dissertation.
  12. ^ Todd Langley and Rob Kowalczyk. Introduction to Intel Architecture: The Basics (PDF). "White paper". Intel Corporation. January 2009 [May 25, 2011]. （原始内容 (PDF)存档于2011年6月7日）. 
  13. ^ Rudolf Usselmann. OpenCores SoC Bus Review (PDF). January 9, 2001 [May 30, 2011]. （原始内容存档 (PDF)于2012-03-11）. 
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