3.5总线控制(学习笔记)—计算机组成原理

目录

总线控制基本概念

总线判优控制

常见的集中控制优先权仲裁方式

总线周期

总线通信控制

(1)同步通信

(2)异步通信

(3)半同步通信

(4)分离式通信


总线控制基本概念

(1)总线上所连接的各类设备,根据对总线有无控制功能可分为主设备(模块)从设备(模块)两种。

(2)主设备对总线有控制权从设备只能响应主设备发来的总线命令,对总线没有控制权

(3)只有获得总线使用权主设备才能开始传送数据。

总线判优控制

目的:部件共享总线时,根据优先等级解决争夺总线使用权的问题。

分为集中式分布式两种。

集中式:控制逻辑集中在一处。

BS—总线忙        BR—总线请求        BG—总线同意

常见的集中控制优先权仲裁方式

(1)链式查询

 特点:只需要很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制,容易扩充设备。但对电路故障敏感,且优先级别低的设备可能很难获得请求。

(2)计数器定时查询

特点:与链式查询相比,多了一组设备地址线,少了BG。

           总线控制部件中的计数器计数,通过设备地址线,向各设备发送地址信号,当请求占用总               线的设备地址与计数值一致时,获得总线使用权。

           计数器初始值可以由程序设置,从而改变优先次序。

(3)独立请求方式

 特点:分每台设备均有一组BG和BR。

            总线控制部件中有一排队电路,根据优先次序响应设备请求。

            响应速度,优先次序控制灵活,控制线数量多,总线控制复杂

总结:确定总线使用权

                ——链式查询:2根线

                ——计数器查询:log2(n)根线,n为最大设备数

                ——独立请求方式:2n根线

分布式:控制逻辑分散在与总线连接的各个部件上。

总线周期

概念:完成一次总线操作的时间。

           过程分为以下4个阶段:

(1)申请分配阶段主模块申请总线使用权,总线仲裁决定使用权的授予。
(2)寻址阶段获得使用权的主模块通过总线发出要访问的从模块的地址及有关命令,启动参与本次传输的从模块。
(3)传数阶段主从模块交换数据。
(4)结束阶段主模块撤除有关信息,让出总线使用权。

总线通信控制

目的:解决通信双方获知传输的开始与结束以及之间的协调配合

(1)同步通信

基本思想:通信双方由统一时标控制数据传送。

 T1—主模板发地址        T2—主模板发读命令        T3—从模板提供数据

T4—主模板撤销读命令,从模板撤销数据

 特点:规定明确、统一,模块间的配合简单一致。

            必须在限定时间内完成规定的要求,必须按最慢速度的部件设计公共时钟。

            一般用于总线长度较短、各部件存取时间比较一致的场合。

(2)异步通信

基本思想:采用“应答方式”,没有公共时钟标准,主从模块之间增加了一条请求线、一条应答线

                  应答方式分为不互锁半互锁全互锁:

不互锁主模块发出请求信号后,自动撤销请求信号。从模块收到请求信号后,自动撤销回答信号。
半互锁主模块必须等待接到从模块的回答信号才能撤销请求信号。
全互锁在半互锁的基础上,从模块必须等到主模块撤销信号才能撤销回答信号。

 

 特点:允许各模板速度不一致

(3)半同步通信

基本思想:结合同步(发送方用系统时钟前沿发信号,接收方用系统时钟后沿判断、识别)

                  与异步(允许不同速度模块的和谐工作)的特点。

                  增设了一条“等待”响应信号线,采用插入时钟(等待)周期来协调。

T1—主模板发地址        T2—主模板发出命令        Tw......—当WAIT处于低电平时等待

T3—从模板提供数据        T4—主模板撤销读命令,从模板撤销数据

特点:适用与系统工作速度不高又包含了许多工作速度差异大的设备组成的系统。

           可靠性较高,同步结构方便,速度不快。

注:以上三种方式从模块读数据之前存在准备操作,期间不占用总线,总线处于空闲状态。

(4)分离式通信

基本思想:将一个传输周期(总线周期)分解为两个子周期

                  第一个子周期:主模块申请占用总线,使用完后放弃总线使用权。

                  第二个子周期:从模块申请占用总线,将各种信息送至总线上。

                  子周期只有单方向的信息流,每个模块都变成了主模块

特点:各模块占用总线必须提出申请。

           采用同步方式传送,不再等待回答信号。

           总线始终有效工作,无空闲


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