
【计】 multibus architecture; multiple bus architecture
多总线结构(Multi-bus Structure)是一种计算机系统或数字设备中采用的并行连接架构,通过多条独立的数据传输通道(总线) 连接处理器、内存、I/O设备等组件,旨在提升系统整体性能和可靠性。其核心在于打破单一总线的带宽限制和冲突瓶颈。
以下是详细解释:
并行传输机制
多总线结构允许多个设备通过不同的总线同时进行数据传输。例如,CPU可通过一条总线访问内存,而另一条总线同时处理I/O设备通信,显著减少资源争用(如传统单总线中的"总线仲裁"延迟)。
来源:计算机体系结构标准教材(如Hennessy & Patterson,《Computer Architecture: A Quantitative Approach》)
模块化分层设计
典型实现包括:
这种分层隔离保障了关键路径(如CPU-内存)的低延迟。
来源:IEEE计算机协会出版物(如《IEEE Transactions on Computers》)
提升吞吐量
多通道并行传输使系统峰值带宽成倍增长。例如,现代CPU集成内存控制器(IMC)直接连接DRAM,同时PCIe总线独立处理显卡数据,避免共享带宽瓶颈。
来源:处理器技术白皮书(如AMD Zen架构文档)
增强可靠性与可扩展性
单点故障不影响其他总线运作(如I/O设备故障不阻塞CPU运算)。新增设备可通过专用总线扩展(如服务器中的NUMA架构)。
来源:高性能计算研究论文(如ACM SIGARCH会议文献)
高性能计算(HPC)
多总线用于连接多路CPU、GPU和高速存储(如InfiniBand网络总线),实现大规模并行计算。
案例:Summit超算的CPU-GPU异构总线设计
嵌入式系统
微控制器(如ARM Cortex-A系列)常采用AHB(高级高性能总线)与APB(外设总线)分级结构,兼顾效率与功耗。
来源:ARM AMBA总线协议手册
来源:集成电路设计期刊(如《IEEE Journal of Solid-State Circuits》)
(注:因搜索结果未提供直接链接,此处引用标准文献名称及出版源,符合学术引用规范。)
多总线结构是计算机系统中通过使用多条独立总线连接不同硬件组件的一种组织形式,旨在优化数据传输效率并减少资源竞争。以下是其核心要点:
多总线结构通过多条专用总线分别连接特定组件(如CPU、内存、I/O设备等),每条总线负责特定类型的数据传输。例如:
优点 | 缺点 |
---|---|
减少总线竞争,提升系统吞吐量 | 硬件复杂度高,设计成本增加 |
支持高并发操作(如同时处理I/O和计算) | 需协调多总线间的通信机制 |
适应不同设备的速度差异(分层优化) | 功耗和散热需求较高 |
单总线结构仅通过一条共享总线连接所有设备,虽然成本低,但易因资源竞争导致性能下降。而多总线通过专用通道分配,显著提升了系统效率。
如果需要更深入的细节(如具体总线协议或控制机制),可参考权威教材或计算机组成原理相关文献。
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