Опросные схемы арбитража шин

Варианты опроса:

- централизованный (с одним опрашивающим КШ);

- децентрализованный (с несколькими КШ).

Могут использоваться специальные линии опроса между контроллером (-ами) шины и ведущими:

- по одной для каждого ведущего;

- группа линий для передачи номера устройства (с целью уменьшения числа линий).

Дополнительно: линии ЗШ и ШЗ или ПШ.

Централизованный опрос:

1. КШ последовательно опрашивает каждое ведущее устройство (выставляет на линии опроса его адрес) на предмет, находится ли оно в ожидании предоставления шины.

2. Опознав свой адрес, запрашивающий ведущий формирует сигнал ЗШ.

3. Обнаружив сигнал ЗШ, КШ разрешает ведущему использовать шину.

Опрос может производиться в соответствии с динамическими приоритетами или адресами (номерами) устройств.

Децентрализованный опрос:

Каждый ведущий содержит КШ, состоящий из дешифратора адреса, генератора адреса.

После того, как первый ведущий использовал шину, контроллер шины первого ведущего формирует адрес следующего ведущего. Сигнал ЗШ формируется генератором адреса, ПШ – дешифратором адреса.

При децентрализованном опросе отказ одного из генераторов адреса приводит к отказу всей схемы. Для предотвращения может бить использован механизм таймаута – истечение времени = передача функций другому ведущему.

30. Протокол шины: понятие, виды протоколов. Транзакции синхронной шины.

Протокол шины – набор различных параметров, характеристик, свойств шины.

Протокол шины - метод информирования о достоверности адреса, данных, управляющей информации и информации состояния.

Два основных класса протоколов:

- синхронный – все сигналы «привязаны» к импульсам единого генератора тактовых импульсов (ГТИ);

- асинхронный – для каждой группы линий шины формируется свой сигнал подтверждения достоверности.

Обычно: сочетаются синхронные и асинхронные аспекты.

Тактовые импульсы (ТИ) – регулярная последовательность чередующихся единиц и нулей, распространяемых по специальной сигнальной линии. Тактовый период шины – один период последовательности ТИ; определяет минимальный квант времени на шине (временной слот).

Свойства:

1. Все подключенные к шине устройства могут считывать состояние тактовой линии.

2. Все события на шине отсчитываются от начала тактового периода.

3. Изменение управляющих сигналов обычно совпадает с передним или задним фронтом ТИ – момент смены состояния известен заранее.

Транзакция чтения:

Стартовый сигнал отмечает присутствие на линии управляющей информации и адреса.

Ведомое устройство распознает свой адрес и выставляет сигнал подтверждения, удостоверяющий наличия данных и информации о состоянии устройства на шине.

Транзакция записи: Как чтение, но, т.к. используется мультиплексирование адреса и данных, после выставления адреса на шину, ведущий подает данные для записи.

Свойства транзакций синхронной шины:

- Каждая транзакция имеет элементы чтения и записи.

- Данные – могут перемещаться в обоих направлениях.

- Адрес и сигналы управления – всегда от ведущего.

- Информация состояния – всегда от ведомого.

Свойства синхронных шин:

+ меньшее число сигнальных линий = простота понимания, реализации;

+быстрые и дешевые;

- менее гибкие – привязаны к тактовой частоте (конкретному уровню технологии);

- перекос синхросигналов -> ограниченная длина.

31. Асинхронные протоколы шины: транзакции, тайм-ауты.

Начало очередного события на шине определяется только предшествующим событием и следует непосредственно за ним. Поступление сигналов на шину сопровождается формированием строба (синхронизирующий сигнал).

Транзакция чтения:

Ведущее устройство выставляет на шину адрес и управляющие сигналы и выжидает время перекоса сигналов, после чего выдает строб адреса, подтверждающий достоверность информации. Ведомые следят за адресной шиной; распознавший свой адрес отвечает информацией состояния, сопровождаемой сигналом подтверждения адреса. Когда ведущий обнаруживает подтверждение адреса, он знает, что соединение установлено, и готов к анализу информации состояния. Присутствие адреса на ША далее не требуется. Ведущий меняет управляющую информацию, выжидает время перекоса и выдает строб данных. Транзакция записи: одновременно с управляющей информацией выставляет на шину записываемые данные. Когда ведомый подготовит затребованные данные, он выдает их на шину совместно с новой информацией о состоянии и формирует сигнал подтверждения данных. Когда ведущий видит сигнал подтверждения данных, он читает данные с шины и снимает строб данных, индицируя завершение действий с ними. Обнаружив исчезновение строба данных, ведомый снимает с шины данные и информацию состояния, а также сигнал подтверждения данных, переводя шину в свободное состояние.

Свойства асинхронных шин:

+ скорость пересылки данных диктуется ведомым;

+ самосинхронизация = возможность совместного использования устройствами с различным быстродействием;

+ автоматическая адаптация к требованиям устройств, обменивающихся информацией в данный момент;

+ для ускорения не требуется замена старых медленных устройств на быстрые новые;

- некоторое увеличение сложности аппаратуры.

Если транзакция не завершается стандартным образом и от ведомого не поступает подтверждающий сигнал, это может привести к бесконечному ожиданию. Для этого задается тайм-аут. Тайм-аут – время, спустя которое при отсутствии отклика транзакция принудительно прекращается.