計算機組成原理第六章(編輯修改稿)
2025-05-27 12:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 置 ， 這可以方便地改變優(yōu)先次序 ，但這種靈活性是以增加線數(shù)為代價的 。 可方便的改變優(yōu)先級 。 29 總線的仲裁 ? 在獨立請求方式中，每一個共享總線的設(shè)備均有一對總線請求線 BRi和總線授權(quán)線 BGi。當(dāng)設(shè)備要求使用總線時，便發(fā)出該設(shè)備的請求信號。總線仲裁器中有一個排隊電路，它根據(jù)一定的優(yōu)先次序決定首先響應(yīng)哪個設(shè)備的請求，給設(shè)備以授權(quán)信號 BGi。獨立請求方式的優(yōu)點是響應(yīng)時間快，即確定優(yōu)先響應(yīng)的設(shè)備所花費的時間少，用不著一個設(shè)備接一個設(shè)備地查詢。其次，對優(yōu)先次序的控制相當(dāng)靈活。它可以預(yù)先固定，例如 BR0優(yōu)先級最高， BR1次之 …BRn 最低；也可以通過程序來改變優(yōu)先次序；還可以用屏蔽（禁止）某個請求的辦法，不響應(yīng)來自無效設(shè)備的請求。因此當(dāng) 30 總線的仲裁 ? 獨立請求方式：優(yōu)點是響應(yīng)時間快，即確定優(yōu)先響應(yīng)的設(shè)備所花費的時間少。對優(yōu)先次序的控制也是相當(dāng)靈活的。 31 總線的仲裁 32 總線的仲裁 二、分布式仲裁 ? 分布式仲裁：不需要中央仲裁器，而是多個仲裁器競爭使用總線。當(dāng)它們有總線請求時，把它們唯一的仲裁號發(fā)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與自己的號進行比較。如果仲裁總線上的號大，則它的總線請求不予響應(yīng)，并撤消它的仲裁號。最后，獲勝者的仲裁號保留在仲裁總線上。顯然，分布式仲裁是以優(yōu)先級仲裁策略為基礎(chǔ)。 33 總線的仲裁 ? 分布式仲裁示意圖 34 總線的仲裁 （ 1）所有參與本次競爭的各主設(shè)備將設(shè)備競爭號 CN取反后打到仲裁總線 AB上，以實現(xiàn)“線或”邏輯。 AB線低電平時表示至少有一個主設(shè)備的 CNi為 1， AB線高電平時表示所有主設(shè)備的 CNi為 0。 （ 2）競爭時 CN與 AB逐位比較，從最高位（ b7）至最低位（ b0）以一維菊花鏈方式進行，只有上一位競爭得勝者 Wi+1位為 1。當(dāng) CNi=1，或 CNi=0且 ABi為高電平時，才使 Wi位為 1。若 Wi=0時，將一直向下傳遞，使其競爭號后面的低位不能送上 AB線。 （ 3）競爭不到的設(shè)備自動撤除其競爭號。在競爭期間，由于 W位輸入的作用，各設(shè)備在其內(nèi)部的 CN線上保留其競爭號并不破壞 AB線上的信息。 （ 4）由于參加競爭的各設(shè)備速度不一致，這個比較過程反復(fù)（自動）進行，才有最后穩(wěn)定的結(jié)果。競爭期的時間要足夠，保證最慢的 35 一、總線定時 ? 總線的信息傳送過程：請求總線、總線仲裁、尋址、信息傳送、狀態(tài)返回。 ? 定時：事件出現(xiàn)在總線上的時序關(guān)系。 ? 同步定時： ? 異步定時： 36 同步定時 37 異步定時 38 【 例 3】 某 CPU采用集中式仲裁方式，使用獨立請求與菊花鏈查詢相結(jié)合的二維總線控制結(jié)構(gòu)。每一對請求線 BRi和授權(quán)線 BGi組成一對菊花鏈查詢電路。每一根請求線可以被若干個傳輸速率接近的設(shè)備共享。當(dāng)這些設(shè)備要求傳送時通過 BRi線向仲裁器發(fā)出請求，對應(yīng)的 BGi線則串行查詢每個設(shè)備，從而確定哪個設(shè)備享有總線控制權(quán)。請分析說明圖 39 40 解：從時序圖看出，該總線采用異步定時協(xié)議。 ? 當(dāng)某個設(shè)備請求使用總線時，在該設(shè)備所屬的請求線上發(fā)出申請信號 BRi（ 1）。 ? CPU按優(yōu)先原則同意后給出授權(quán)信號 BGi作為回答（ 2）。 ? BGi鏈?zhǔn)讲樵兏髟O(shè)備，并上升從設(shè)備回答 SACK信號證實已收到 BGi信號（ 3）。 ? CPU接到 SACK信號后下降 BG作為回答（ 4）。 ? 在總線“忙”標(biāo)志 BBSY為“ 0” 情況該設(shè)備上升 BBSY，表示該設(shè)備獲得了總線控制權(quán)，成為控制總線的主設(shè)備（ 5）。 ? 在設(shè)備用完總線后，下降 BBSY和 SACK（ 6） ? 釋放總線。 ? 在上述選擇主設(shè)備過程中，可能現(xiàn)行的主從設(shè)備正在進行傳送。此時需等待現(xiàn)行傳送結(jié)束，即現(xiàn)行主設(shè)備下降 BBSY信號后（ 7），新的主設(shè)備才能上升 BBSY， 41 二、總線數(shù)據(jù)傳送模式 ? 讀、寫操作 ：讀操作是由從方到主方的數(shù)據(jù)傳送；寫操作是由主方到從方的數(shù)據(jù)傳送。一般，主方先以一個總線周期發(fā)出命令和從方地址，經(jīng)過一定的延時再開始數(shù)據(jù)傳送總線周期。為了提高總線利用率，減少延時損失，主方完成尋址總線周期后可讓出總線控制權(quán)，以使其他主方完成更緊迫的操作。然后再重新競爭總線， 42 ? 塊傳送操作 ：只需給出塊的起始地址，然后對固定塊長度的數(shù)據(jù)一個接一個地讀出或?qū)懭?。對?CPU傳送，常稱為猝發(fā)式傳送，其塊
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