大话存储 1 - 走进计算机IO世界

组成计算机的三大件：CPU，内存和IO。

1 总线

总线就是一条或者多条物理上的导线，每一个部件都接到这些导线上，同一时刻只能有一个部件在接收或者发送。

仲裁总线：全部部件按照另外一条总线，也就是仲裁总线或者中断总线上给出的信号来判断这个时刻总线能够由哪一个部件来使用。产生仲裁总线或者中断电位的能够是CPU，也能够是总线上的其余设备。

如上图所示，主板上的每一个部件都是经过总线链接起来的。

PCI总线：目前台式机与服务器所广泛使用的一种南桥与外设链接的总线技术。

北桥芯片：IO总线和以太网HUB模型的区别在于多了一个北桥芯片。由于CPU和内存足够快，他们之间单独用一个总线链接，这个总线和慢速IO总线之间经过一个桥接芯片链接，也就是主板上的北桥芯片。这个芯片链接了CPU、内存和IO总线。

前端总线：CPU与北桥链接的总线叫作系统总线，也叫做前端总线。

内存总线：内存与北桥链接的总线叫作内存总线。

因为北桥速度太快，而IO总线速度相对北桥显得太慢，因此北桥和IO总线之间，每每要增长一个网桥，叫作南桥，在南桥上通常集成了众多外设的控制器，好比磁盘控制器、USD控制器等。

总线位数：系统总线的条数，好比64条或者128条，叫作总线的位数。

CPU位数：寄存器和运算单元之间总线的条数。

IO总线分红数据总线、地址总线和控制总线。寻址用地址总线，发数据用数据总线，发中断信号用控制总线。IO总线是并行而不是串行的。

2 CPU、内存和磁盘之间经过网络来通讯

由于主板上的总线很短、很稳定，因此CPU和存储设备之间组成的一个“网络”不须要运输层，而只须要物理层、网络层和上三层的网络。

设备映射：每一个IO设备在启动时都要向内存中映射一个或者多个地址，这个地址有8位长，又被称作IO端口。针对这个地址的数据，通通被被北桥芯片重定向到总线上实际的设备上。

CPU在对磁盘发送指令的时候，这些指令实际上是发给了主板南桥上集成的控制器，好比ATA控制器或者SCSI控制器。让磁盘读取或者写入某个磁道、某个扇区等，CPU不须要知道这些，CPU只须要知道逻辑块地址是读仍是写就能够了，让CPU产生这些信息的是磁盘控制器驱动程序。

 

3 小结

CPU、内存和磁盘之间组成的网络能够用下面图抽象：

 

参考资料

《大话存储2-存储系统架构与底层原理极限剖析》