【王道计组笔记】总线（3）：总线仲裁的基本概念

2024-03-25 11:51:51

同一时刻只能有一个设备控制总线传输操作，可以有一个或多个设备从总线接受数据

主设备：获得总线控制权的设备

从设备：被主设备访问的设备。只能响应主设备发来的各种总线命令

为什么要进行仲裁?

总线作为一种共享设备，不可避免地会出现同一时刻有多个主设备竞争总线控制权的问题

总线仲裁的定义：

多个主设备同时竞争主线控制权时，以某种方式选择一个主设备优先获得控制权

工作流程：

1、主设备发出请求信号

2、若多个主设备同时要使用总线，则由总线控制器的判优、仲裁逻辑按一定的优先等级确定哪个主设备能使用总线

3、获得总线使用权的主设备开始传送数据

分类：

分布仲裁方式

每个潜在的主模块都有自己的仲裁器和仲裁号，多个仲裁器竞争使用总线

集中仲裁方式：

链式查询方式

优先级：离控制器越近的部件，其优先级越高；离控制器越远的部件，其优先级越低

优点：只需很少几根控制线就能按一定优先次序实现总线控制，结构简单，扩充容易

缺点：对硬件电路的故障敏感，并且优先级不能改变。当优先级高的部件频繁请求使用总线时，会使优先级低的部件长期不能使用总线

计数器定时查询方式

结构特点：用一个计数器控制总线使用权，相对链式查询方式多了一组设备地址，少了一根总线响应线BG；使用一根总线请求线

优点：

1、奇数初始值可以改变优先次序

*计数每次从0开始，设备的优先级就按顺序排列，固定不变

*计数从上一次终点开始，此时设备使用总线的优先级相等

*计数器的初值还可以由程序设置

2、对电路的故障没有链式敏感

缺点：

1、增加了控制线数。若设备有n个，则需【log2 n】+2条控制线

2、控制相对比链式查询更加复杂

独立请求方式

结构特点：每一个设备均有一对总线请求线BRi和总线允许线BGi

*当总线上的部件需要使用总线时，经各自的总线请求发送总线请求信号，在总线控制器中排队。

*当总线控制器按一定的优先次序决定批准某个部件的请求时，则给该部件发送总线响应信号。

优点：

1、响应速度快，总线允许信号BG直接从控制器发送到有关设备，不必在设备间传递或者查询

2、对优先次序的控制相当灵活

缺点：

1、控制线数最多：若设备有n个，则需要2*n+1条控制线。其中+1为BS线，用于设备向总线控制部件反馈已经使用完毕总线

2、总线控制逻辑更加复杂

BS信号的建立者是获得总线控制权的设备