Арбитраж шины

Арбитраж шины

218
0

2014-04-12, 16.11.19

План.

1. Арбитраж шины

2. Принцип работы шины.

Арбитраж шины

До сих пор предполагалось, что существует только одно задающее устройство шины — центральный процессор. В действительности микросхемы ввода-вывода могут становиться задающим устройством при считывании информации с памяти и записи в память. Кроме того, они могут вызвать прерывание. Сопроцессоры также могут являться задающим устройством шины.

Возникает вопрос: «Что происходит когда устройством шины становятся два или несколько устройств одновременно?».

Чтобы предотвратить хаос, что может при этом возникнуть, нужен специальный механизм — арбитраж шины.

Механизмы арбитража могут быть централизованными или децентрализованными. Рассмотрим сначала централизованный арбитраж.

Простой пример централизованного арбитража показан на рис.1 (а). В данном примере один арбитр шины определяет, чья очередь следующая. Часто бывает, что арбитр встроенный в микросхему процессора, но иногда требуется отдельная микросхема. Шина содержит одну линию запроса (монтажное ИЛИ), что может запускаться одним или несколькими устройствами в любое время. Арбитр не может определить, сколько устройств дают запрос на шину. Он может определять только наличие или отсутствие запросов.

Когда арбитр видит запрос шины, он запускает линию предоставления шины. Эта линия последовательно связывает все устройства ввода-вывода. Когда физически ближайшее к арбитру устройство воспринимает сигнал предоставления шины, оно проверяет, есть ли запрос шины. Если запрос является устройством пользования шиной, но не распространяет сигнал предоставления далее по линии. Если запрос — нет, устройство передает сигнал предоставления шины следующем устройства. Устройство тоже проверяет, является ли запрос, и действует соответствующим образом в зависимости от наличия или отсутствия запроса.

Передача сигнала предоставления шины продолжается до тех пор, пока какое-либо устройство не воспользуется предоставленной шиной. Такая система называется системой последовательного опроса.

При этом приоритеты устройств зависят от того, насколько близко они находятся к арбитру. Ближайший к арбитру устройство имеет главный приоритет.

Чтобы обойти такую ​​систему, в которой приоритеты зависят от расстояния от арбитра, в некоторых шинах устраивается несколько уровней приоритета. На каждом уровне приоритета есть линия запроса шипы и линия предоставления шины.

На рис.1, б изображено 2 уровня (хотя в действительности шины обычно содержат 4, 8 или 16 уровней). Каждое устройство связано с одним из уровней запроса шипы, причем, чем выше уровень приоритета, тем больше устройств привязаны к этому уровню. На рис. 1, б можно видеть, что устройства 1, 2 и 4 используют приоритет 1, а устройства 3 и 5 — приоритет 2.



Рис. 1. Одноуровневый централизованный арбитраж шины с использованием системы последовательного опроса (а); двухуровневый централизованный арбитраж (б)

Если одновременно запрашивается несколько уровней приоритета, арбитр предоставляет шину высокому уровню. Среди устройств одинакового приоритета используется система последовательного опроса. На рис. 1, б видно, что в случае конфликта устройство 2 «побеждает» устройство 4, устройство 4 «побеждает» устройство 3. Устройство 5 имеет более низкий приоритет, поскольку оно находится в самом конце самого нижнего уровня.
Линия предоставления шины второго уровня необязательно должна последовательно связывать устройства 1 и 2, поскольку они не могут посылать на нее запросы. Однако гораздо проще провести все линии предоставления шины через все устройства, чем соединять устройства особым образом в зависимости от их приоритетов.
Некоторые арбитры содержат третью линию, запускается, как только устройство принимает сигнал предоставления шины, и берет шину в свое распоряжение. Как только запускается линия подтверждения приема, линии запроса и предоставления шины могут быть отключены. В результате другие устройства могут запрашивать шину, пока первое устройство использует ее. К тому моменту, когда закончится текущая передача, следующее задающее устройство уже будет избрано. Это устройство может начать работу, как только отключается линия подтверждения приема.


НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ