第二回：内存揭奥秘，总线解玄机

前情回顾：《第一回：天才闯秘境，绝地寻生机》

上回说到，阿飞从混沌中醒来，意外发现自己的大脑被数据化存储到了一台计算机内存中，根据神秘声音的指示，他需要赶紧联系网卡找到自己大脑的另一半然后逃离这里。不料内存却告诉他，如果不赶紧把自己持久化存储起来，一旦计算机关闭他就会消失···

“怎么，怎么持久化存储起来？”，阿飞一下紧张起来，说话竟都有些结巴了。

刚说完，阿飞的眼前又划出了一道光亮，光线指向的远处，他看到了另一个庞然大物。

“这是硬，硬盘？”

“没错，我这里不是久留之地，一旦断电了数据就都消失了。硬盘可以持久化存储数据，就算没有供电，数据也依然存在，你要是能到那里就安全了”，内存说到。

“那我怎么才能从这里到硬盘里去呢？”

“这事得找CPU，这台计算机上是一个x86-64架构的CPU，他有两条指令：in和out，可以用来从硬盘上读写数据，他可以用mov指令把你读到寄存器中，再用out指令把你写到硬盘上”

  mov bx, addr;
.rep:
  mov ax, [bx];
  out port, ax;
  add bx, 2;
  loop .rep

“寄存器？那才几个字节，这样折腾不得写好久？唉，说到这，我连我自己有多少数据量都还不知道，内存大哥，你看下我有多少字节？”，阿飞问到。

内存条顿了顿，计算了起来，片刻之后回答道：“20210529个字节，差不多20MB”

怎么才20MB，我的大脑就这么点数据吗，就算只有一部分那也太少了吧？阿飞心里这样想着，感到有些诧异。

“让我算一下，这得传输多少次···20MB，一次2个字节···就是···”，阿飞念念有词的计算起来。

“不用算了，我给你算好了，就算一次传送4个字节，CPU也得读写五百多万次”，内存打断了阿飞。

“什么？这也太慢了！”，阿飞失望的说到。

“你嫌慢？CPU大哥估计还不愿意干这活呢”

“啊？为什么？”

“这种传输方式叫Programming Input/Output，简称PIO，因为传输效率低下，这会花去CPU大量时间，不能去执行其他程序了，所以现在他们很少用这方式来传输数据了”

“那言下之意，还有别的办法了？别卖关子了，快告诉我吧！”，阿飞急的问到。

“有，用DMA的方式，直接让DMA控制器通过总线把你传输到硬盘中，数据不用经过CPU老大哥”

DMA？阿飞一下想起了什么，“这个东西我在大学课本上学过，叫直接存储器访问（Direct Memory Access），由DMAC，也就是DMA控制器来负责数据的传输，我记得DMAC好像是一个编号叫8257的芯片，他现在在哪里？”

内存不禁笑出了声：“什么8257，那都是哪个年代的老黄历了，那玩意早就下岗了。”

“那现在DMAC在哪里？”

“看到硬盘不远处的那块芯片了吗，那就是PCH，也就是你口中说的南桥芯片，它里面集成了SATA控制器，用于控制那个SATA接口的硬盘，SATA控制器中又集成了DMA控制器，一会儿就由他把你传输过去。”

“看来我学的课本真过时了，你赶紧帮我联系一下，我很着急啊”，阿飞催促到。

“这可不行，我只是一个总线从设备，只能被动接收命令时使用总线，只有总线主设备才能主动使用总线，等着吧”

等？阿飞的心一下又悬了起来，“那谁是主设备呢？”

“CPU老大，他是最大的主设备，还有DMA控制器们，他们也是主设备，等一会儿硬盘的DMA控制器找我通信时，我帮你给他带个话，让他把你传输过去”，内存说到。

阿飞只好耐着性子等了起来，不时又想起神秘老者的话，他急的像热锅上的蚂蚁，不知道如何是好。

“这要等多久？”，阿飞忍不住问到。

不过这一次，内存没有理他。

过了好一阵···

“快来了！我看到DMA控制器发出总线申请信号了”，内存说到。

“什么意思？”，阿飞有些不太明白。

“之前不是给你说过了吗，咱们主板上各部件之间通信都得通过总线系统，这总线系统英文名叫bus，也就是公共汽车的意思，所有人共享的。但共享得有个章法，不能大家一起用，那就乱了套了，所以主设备们要使用之前，都得发出申请，交给总线仲裁器来判定由谁来使用”

“共享？那么多设备，忙得过来吗？”

“很早以前的ISA总线只有几十MB/s，设备连得多了以后确实不太忙得过来，不过后来改成PCI总线就快多了，有几百MB/s了。到现在这台计算机中的PCIe总线，能达到好几GB/s，完全忙得过来”

“就这一根线，能传输的这么快？”

内存又忍不住笑了出来，“总线可不是一根线，那可是几十上百根线呢，数据、地址、时钟还有各种控制信号，一根线哪里够”

“原来如此，我一直以为总线就是一根线呢，看来又被课本上的图给误导了···”，阿飞若有所思的说到。

“来了来了，消息来了，我得去忙了，你等我一下，我把你的情况给DMA控制器说一下”，阿飞还沉浸在自己的思索中，内存又接着说到。

阿飞又开始紧张起来，一会儿就要去硬盘里了，那里又是怎样一副天地，心里一点数也没有，既期待又害怕。

无聊之际，阿飞又试图回忆自己是如何来到这里，却依旧是一阵头晕，看来自己的大脑数据真是缺失了一部分，忙完持久化存储的事情，得赶紧找网卡帮我把信息传递出去才行。

等了好久，内存条终于来了消息：“你快准备好，我已经跟硬盘的DMA控制器说好了，马上就来传输你”

话音刚落，还没等阿飞反应过来，只感觉一阵电流窜遍全身，接着像是在一股巨大的引力撕扯下，阿飞感觉自己被吸入了一个漩涡，身旁的一切飞速向后退去，心脏都快要从身体里跳了出来，打出生以来他哪里见过这阵仗。

“快看，来了一个新文件”

“这家伙是什么格式的，怎么从来没见过”

···

迷迷糊糊中，阿飞听到有人在说话，慢慢睁开眼睛，才发现自己不知什么时候竟然睡了过去，一定是刚才那阵引力把我弄晕了，阿飞心里这样想着。

阿飞环顾四周，仍旧是一片漆黑。

“内存大哥？内存大哥？”，阿飞叫了两声。

“什么内存大哥，这里是硬盘”，不远处一个声音传来。

看来成功来到硬盘了，阿飞长舒了一口气，再也不用担心断电了。

突然，一个巨大的东西从远处飞了过来，在阿飞眼前划出了一束电子流，刹那间，四周全被照亮。

这时，阿飞看到了刚才那声音的源头···

预知后续如何，请看下回：

文件何所依，硬盘话原理

彩蛋

一声清脆的响指声传来，一个身影起身，伸了伸懒腰。来到白板面前，那白板上书写了几项内容，只见那身影提笔，来到第一项前，打一小勾，定睛一看，那写着：持久化生存能力。