Интерфейсы и шины в вычислительной системе
 Скачать 0.6 Mb.
|
Схемы арбитражаАрбитраж запросов на управление шиной может быть организован по централизованной или децентрализованной схеме. При централизованном арбитраже в системе имеется специальное устройство – центральный арбитр, ответственное за предоставление доступа к шине только одному из запросивших ведущих. Это устройство, называемое иногда центральным контроллером шины, может быть самостоятельным модулем или частью ЦП. Реализация приоритетов прерываний с использованием индивидуальных линий подтверждения прерывания Арбитражная схема Устройство 1 Устройство p Устройство 2 INTR1 INTRp INTA1 INTAp процессор Достоинство данного метода высокая скорость арбитража, потому что арбитраж производится параллельно. Недостаток – большое количество сигнальных линий. INTR1 – запрос на захват шины INTA1 - разрешение на захват шины Приоритет определяется алгоритмом арбитра Схемы приоритетов : гирляндная цепь Устройство 1 Устройство n Устройство 2 процессор INTR INTA Запрос на обслуживание шины все устройства подают по одной шине INTR параллельно. Если шина не занята, контроллер выдает сигнал предоставления работы с шиной который последовательно проходит через устройства пока не встретит первое устройство запросившее шину. Устройство блокирует прохождение сигнала дальше, выставляет сигнал занятости шины и начинает управлять шиной. Приоритет не изменяемый и зависит от местоположения устройства. Схемы приоритетов : группы с приоритетами INTR1 INTA p Устройство Устройство Устройство Устройство процессор INTA1 INTR p Арбитражная схема Совмещает первые два способа. Группы обслуживаются параллельно с заданным алгоритмом определения приоритета, а внутри группы приоритет зависит от местоположения устройства. Разрешение конфликтов на шинеСхема распределенного арбитража Vcc ____ ARB3 ____ ARB2 0 1 0 1 0 1 1 1 Открытый коллектор ____ ARB1 ____ ARB0 ______________ Start - Arbitration Предположим, что устройства А и В, которые имеют идентификационные номера 5 и 6, одновременно запрашивают шину. Устройство А передает значение 0101, а устройство В – значение 0110. Оба они получают код 0111. После этого каждое из устройств сравнивает код со своим идентификационным номером, начиная с самого старшего разряда, и, если обнаруживает различие хотя бы в одном разряде, отключает свой повторитель в этом разряде и все повторители младших разрядов. Для этого оно просто помещает на входы соответствующих повторителей значение 0. В нашем примере устройство А обнаруживает различие на линии ARB1, поэтому отключает повторители на линиях ARB1 и ARB0. В результате код на линиях арбитража меняется на 0110, и это означает, что победило устройство В. Поскольку код на линиях приоритета в течение короткого промежутка времени был равен 0111, устройство В смогло временно отключить свой повторитель на линии ARB0. Однако оно снова включит этот повторитель, как только увидит на линии ARB1 значение 0, появившееся в результате действий устройства А. Т.О. чем больше номер, тем больше приоритет Типы шинВажным критерием, определяющим характеристики шины, может служить ее целевое назначение. По этому критерию можно выделить: шины «процессор-память»; шины ввода/вывода; системные шины. Шина «процессор-память» обеспечивает непосредственную связь между центральным процессором вычислительной машины и основной памятью . В современных микропроцессорах такую шину часто называют шиной переднего плана и обозначают аббревиатурой FSB (Front-Side Bus). Интенсивный трафик между процессором и памятью требует, чтобы полоса пропускания шины, то есть количество информации, проходящей по шине в единицу времени, была наибольшей. Роль этой шины иногда выполняет системная шина однако в плане эффективности значительно выгоднее, если обмен между ЦП и ОП ведется по отдельной шине. Шина ввода/вывода служит для соединения процессора (памяти) с устройствами ввода/вывода (УВВ). Учитывая разнообразие таких устройств, шины ввода/вывода унифицируются и стандартизируются. Связи с большинством УВВ не требуют от шины высокой пропускной способности. При проектировании шин ввода/вывода в учет берутся стоимость конструктива и соединительных разъемов. Такие шины содержат меньше линий по сравнению с вариантом «процессор-память», но длина линий может быть весьма большой. Типичными примерами подобных шин могут служить шины PCI и SCSI. С целью снижения стоимости некоторые ВМ имеют общую шину для памяти и устройств ввода/вывода. Такая шина часто называется системной. Системная шина служит для физического и логического объединения всех устройств ВМ. Поскольку основные устройства машины, как правило, размещаются на общей монтажной плате, системную шину часто называют объединительной шиной (backplane bus), хотя эти термины нельзя считать строго эквивалентными. Системная шина в состоянии содержать несколько сотен линий. Совокупность линий шины можно подразделить на три функциональные группы: шину данных, шину адреса и шину управления. К последней обычно относят также линии для подачи питающего напряжения на подключаемые к системной шине модули. Все этапы передачи данных по шине должны быть синхронизированы по времени. По типу синхронизации передачи данных шины различаются на синхронные и асинхронные. Время необходимое для передачи данных называют циклом шины |