計算機基本結構

馮諾依曼在《關於EDVAC的報告草案》，詳細描述了EDVAC這臺計算機的設計方案，從那之後，現在幾乎所有的計算機都是遵循的馮諾依曼結構。

這份報告有幾個關鍵點：

程序應該存儲起來的，而不是通過開關連線。
用二進制存數據而不是十進制。
計算機能自動的從存儲器中取出指令並加以執行。
明確了計算機的五個部分：輸入，控制器，運算器，存儲器，輸出。

南北橋架構的演變

可以清楚的看到，早先的主板上是三片結構，CPU,北橋，南橋。其中，主存和顯卡都是要通過北橋來和CPU連接的。

現代的主板變成了兩片結構，cpu裏面集成了很多東西，比如，現在是cpu直接與主存相連，還與PCIe相連。

總線系統

早期計算機內總線的模型，以cpu爲主導，數據總線，地址總線，控制總線都是一起用，所有的數據傳輸都要靠cpu來指揮。這樣總線的設計就很依賴於特定的cpu，所以各個部件之間也不自由，通用性差。

當代的總線模型，追求的是標準化，遵循cpu和其他部件結構無關的開發標準。在下圖中，公用線是電源之類的線，其他的線下文會講。

三總線結構，這個好處就是cpu和主存之間可以快速交換信息，主存和IO設備交流的速度也大大提升了。

相比之前的只能由CPU指揮數據在總線上的傳輸，當代總線上的CPU,I/O模塊，DMA控制器都可以擁有總線的使用權。

那麼問題來了，如何調度它們來使用總線呢？這就需要一個仲裁機制，這東西就叫中央仲裁器，在cpu內部，獨立的部件。我想程序經常有取地址，和存數據，內存到IO或者cpu到內存，這時候應該就是通過仲裁誰來擁有對總線的控制權，然後讓設備自己去決定怎麼傳輸。

這個仲裁的方式，有三種，它們都有一個BS線表示當前總線佔用狀態，BR線請求總線使用權。

鏈式查詢，主要特點就是從靠近cpu的部件來詢問是否需要佔用總線，如果不需要，繼續問相鄰的下一個設備，這樣子其實很不好，只對優先級高的有利，而且前面的部件壞了後面的就永遠讀不到了。
計數器定時查詢，這個比上個就有很大進步，每當BR線發了請求之後，中央仲裁器就往設備地址線上發一個地址，如果這個地址代表的設備發了請求就把控制權賦給他，否則地址加一繼續廣播，初始地址可以從0開始，也可以從上一次終止廣播的設備地址開始，發一個循環。還可以用軟件的方式決定從哪個設備地址開始計數，這就意味着你可以自己決定賦給哪個設備最高優先級，然而說到底這種方式也是按順序去查找，浪費了和很多時間。
獨立請求方式，每個設備都有自己獨立的BS,BR線，不再是共用了，直接連到總線控制部件，排隊判優的裝置被安置在了總線控制部件內部，它可以是利用循環的那種分配優先級的方法，也可以是自己設計的複雜算法，這種方式的好處就是各個設備可以同時發出請求，至於怎麼判優就交給總線控制部件裏的專門的裝置了，這比前面兩種要智能一些，不過線也多了點。

現在設備佔用總線的方式我們知道了，那麼各個設備之間怎麼通信的呢？

同步通信的方式，其實就是按照總線的時鐘週期來規定從設備識別完地址碼，什麼時候把對方要取的數據發出來，這個時間間隔就是存取時間，它是遵守的公共時鐘，而各個設備的存取時間其實是相差很大的，這樣就必須按照最慢的那個模塊來設計公共時鐘，不然會出錯啊，所以這樣就造成了效率的低下。總結來解釋什麼是同步通信，就是要在固定的時間點上給出固定的操作，就是在一個總線傳輸週期內，先做完什麼再做完什麼，最後再撤銷什麼。
異步通信的方式，不互鎖，就是主設備請求之後，繼續走自己的週期，不管從設備響應了沒有，半互鎖就是從設備響應了，主設備才撤銷，全互鎖就是主設備撤銷了從設備才撤銷。感覺這樣數據傳輸就沒有同步那麼可靠了。
半同步，就是多了一個wait信號，來處理不同模塊存取週期不同的鍋。總結會發現，在從設備準備數據的時候，這段時間總線是被佔用的但是沒有做事，就浪費了。於是人們又想出個分離式通信，就是把上面過程分開，把中間那個浪費的時間拿出來，就是主設備發出請求完了以後就放棄總線的使用權，從設備準備好了數據以後再申請佔用總線（之前是一直佔用）。

好了，通俗的總結一下計算機裏面那些線怎麼傳數據。首先大家都要傳，所以弄出個總線仲裁器來給請求排隊，然後輪到某個設備傳了，這時候就叫做一個總線傳輸週期，在這個週期裏面，規定請求方爲主設備，響應數據方爲從設備，它們之間傳信息怎麼傳是根據時鐘週期來看的，所以有同步和異步的概念，其實也不難，就是把從發出請求，到響應數據之間的過程弄清楚就行了，同步就是按照公共時鐘週期，異步就是主設備不等待，跟阻塞和非阻塞的概念有點像。