在集中式匯流排仲裁中獨立請求方式相應時間最快;集中式總線仲裁的控制邏輯基本上集中在一處,需要中央仲裁器,獨立請求方式因為每一個共享總線的設備均有一對總線請求線BRi和匯流排授權線BGi,所以回應時間快,決定優先回應的設備所花費的時間少,用不著一個設備接一個設備地查詢。
本教學操作環境:windows10系統、DELL G3電腦。
在三種集中式匯流排仲裁方式中,獨立請求方式回應時間最快,因為這是周邊獨立向CPU發出的請求
總線仲裁(bus arbitration),系統中多個設備或模組可能同時申請對總線的使用權,為避免產生總線衝突,需由總線仲裁機構合理地控制和管理系統中需要佔用總線的申請者,在多個申請者同時提出總線請求時,以一定的優先演算法仲裁哪個應獲得對總線的使用權。
依照匯流排仲裁電路的位置不同,仲裁方式分為集中式仲裁和分散式仲裁兩類:
集中式匯流排仲裁
集中式匯流排仲裁的控制邏輯基本上集中在一處,需要中央仲裁器,分為鍊式查詢方式、計數器定時查詢方式、獨立請求方式;
(1) 鍊式查詢方式
鍊式查詢方式的主要特點:總線授權訊號BG串列地從一個I/O接口傳送到下一個I/O接口。假如BG到達的介面無匯流排請求,則繼續往下查詢;假如BG到達的介面有匯流排請求,BG訊號便不再往下查詢,該I/O介面獲得了匯流排控制權。離中央仲裁器最近的設備具有最高優先權,透過介面的優先權排隊電路來實現。
鍊式查詢方式的優點: 只用很少幾根線就能按一定優先次序實現總線仲裁,很容易擴充設備。
鍊式查詢方式的缺點: 對詢問鏈的電路故障很敏感,如果第i個設備的介面中有關鏈的電路有故障,那麼第i個以後的設備都不能進行工作。查詢鏈的優先順序是固定的,如果優先順序高的設備出現頻繁的請求時,優先順序較低的設備可能長期無法使用匯流排。
(2)計數器定時查詢方式
總線上的任一裝置要求使用匯流排時,透過BR線發出匯流排請求。中央仲裁器接到請求訊號以後,在BS線為「0」的情況下讓計數器開始計數,計數值透過一組位址線發送到各設備。每個設備介面都有一個設備位址判別電路,當位址線上的計數值與請求匯流排的設備位址一致時,該設備 置「1」BS線,獲得了匯流排使用權,此時中止計數查詢。
每次計數可以從「0」開始,也可以從中止點開始。如果從「0」開始,各設備的優先順序與鍊式查詢法相同,優先順序的順序是固定的。如果從中止點開始,則每個裝置使用匯流排的優先權相等。
計數器的初步值也可用程式來設置,這可以方便地改變優先順序,但這種靈活性是以增加線數為代價的。
(3)獨立請求方式
每一個共享匯流排的裝置均有一對匯流排請求線BRi和匯流排授權線BGi。當設備要求使用匯流排時,便發出該設備的請求訊號。中央仲裁器中的排隊電路決定先回應哪個裝置的請求,給裝置以授權訊號BGi。
獨立請求方式的優點:回應時間快,決定優先回應的裝置所花費的時間少,用不著一個裝置接一個裝置地查詢。其次,對優先順序的控制相當靈活,可以預先固定也可以透過程序來改變優先順序;還可以用屏蔽(禁止)某個請求的辦法,不回應來自無效設備的請求。
擴展知識
#分散式仲裁
分散式仲裁不需要中央仲裁器,每個潛在的主方功能模組都有自己的仲裁號碼和仲裁器。當它們有總線請求時,把它們唯一的仲裁號發送到共享的仲裁總線上,每個仲裁器將仲裁總線上得到的號碼與自己的號碼進行比較。如果仲裁總線上的號大,則它的總線請求不予回應,並撤銷它的仲裁號。最後,獲勝者的仲裁號保留在仲裁總線上。顯然,分散式仲裁是以優先仲裁策略為基礎
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