总线结构通常分为单总线结构、双总线结构和三总线结构。

单总线结构

单总线结构
  单总线结构的计算将将CPU,主存以及各种速度不宜的I/O设备通过I/O接口都挂在一组总线,允许I/O设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。
  这种结构简单,也便于扩充,单所有的传送都通过这组共享总线,因此极易形成计算机系统的瓶颈。它也不允许两个以上的部件在同一时刻向总线传输信息,这就必然会影响系统工作效率的提高。这类总线多数被小型计算机或微型计算机采用。
  随着计算机因公范围的扩大,对数据的传输量和传输速度的要求是越来越高,单总线结构已经不能满足系统工作的需要。为了解决总线的瓶颈问题,可采用多总线结构。

双总线结构

双总线结构
  双总线结构的特点是将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来,形成主存总线与I/O总线分开的结构。
  图中通道是一个具有特殊功能的处理器,CPU将一部分功能下放给通道,使其对I/O设备具有统一管理的功能,已完成外部涉笔与主存储器之间的数据传送,其系统的吞吐两可以相当的大。这种结构大多英语大、中型计算机系统。
  如果将速率不同的I/O涉笔进行分类,然后将他们联机而在不同的通道上,那么计算机系统的工作效率将会更高,由此发展成多总线结构。

三总线结构

三总线结构一
  主存总线用于CPU与主存之间的传输;I/O总线供CPU与各类I/O设备之间传递信息;DMA总线用于高速I/O设备与主存之间直接交换信息。在三总线结构中,任一时刻只能使用一种总线。主存总线与DMA总线不能同时对主存进行存取,I/O总线只有在CPU执行I/O指令时才能用到
三总线结构二
  这是三总线结构的另一形式,处理器与Cache之间有一条局部总线,它将CPU与Cache或与更多的局部涉笔链接。Cache的控制机构不仅将Cache连到局部总线上,而且还直接连到系统总线上,这样Cache就可通过系统总线与主存传输信息,而且I/O设备与主存之间的传输也不必通过CPU。还有一条扩展总线,它将局域网、SCSI。Modem以及串行接口等都连接起来,并且通过这些接口又可与各类I/O设备相连,因此它可支持相当多的I/O设备。与此同时,扩展总线又通过扩展性总线接口与系统总线相连,由此便可实现这两种总线之间的信息传递,可见其系统法人工作效率明显提高。

四总线结构

四总线结构
  为了进步一体盖I/O设备的性能,使其更快地响应命令。又出现了四总线结构。这这里又增加了一条与计算机系统紧密相连的高速总线,在高速总线上挂接一些高速I/O设备。它们通过Cache控制机构中的高速总线桥或高速缓冲器与系统总线和局部总线相连,使得这些高速设备与CPU更密切。而一些较低速的涉笔仍然挂咋扩展总线上,并由扩展总线接口与高速总线相连。
  这种结构对高速设备而言,其自身的工作可以很少以来CPU,同时它们又比扩展总线上的设备更贴近CPU,可见对于高性能设备与CPU来说,各自的效率将获得更大的提高。在这种结构中,CPU,高速总线的速度以及个字信号线的定义完全可以不同,以致自身改变其结构也不会影响高速总线的正常工作。

参考

本文参考《计算机组成原理 唐朔飞 第三版》和《2021王道考研知识讲解》