6.2.1集中仲裁方式

为解决多个设备同时竞争总线控制权的问题,应当采用总线仲裁部件,以某种方式选择一个主设备优先获得总线控制权。只有获得总线控制权的设备,才能开始数据传送。

总线控制逻辑基本上集中于一个设备(如CPU)中,将所有的总线请求集中起来,利用一个特定的裁决算法进行裁决,称为集中裁决方式。集中仲裁方式有链式查询方式、计数器查询方式和独立请求方式3种。

1.链式查询方式

链式查询方式,总线上所有的部件共用一根总线请求线,当有部件请求使用总线时,需经此线发总线请求信号到总线控制器。由总线控制器检查总线是否忙,若总线不忙,则立即发总线响应信号,经总线响应先BG串行地从一个部件传送到下一个部件,依次查询。若响应信号到达的部件无总线请求,则该信号立即传送到下一个部件;若响应信号到达的部件有总线请求,则信号被截住,不再传送下去。

在链式查询中离总线控制器越近的部件,其优先级越高;离总线控制器越远的部件,其优先级越低。

优点:链式查询方式优先级固定。此时,只需要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。

2.计数器定时查询方式

计数器定时查询方式,它采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线,少了一根总线响应线BG。它仍共用一个总线请求线,当总线控制器收到总线请求信号,判断总线空闲时,计数器开始计数,计数值通过设备地址线发向各个部件。当地址线上的计数值与请求使用总线设备的地址一致时,该设备获得总线控制权。同时,中止计数器的计数和查询。

优点:计数可以从“0”开始,此时一旦设备的优先次序被固定,设备的优先级就按0,1……,n的顺序降序排列,而且固定不变;

计数也可以从上一次的终点开始,既是一种循环方法,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,故优先次序可以改变。而且这种方式对电路的故障灭有链式查询方式敏感。

缺点:增加了控制线数(若设备有n个,则大概需要(log2 N) +2条控制线),控制也比相对链式查询相对复杂。

3.独立请求方式

每一个设备均有一对请求线BRi和总线允许线BGi,当总线上的部件需要使用总线时,经各自的总线请求线发送总线请求信号,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,该部件接到此信号就获得了总线使用权,开始传送数据。

优点: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,不必再设备间传递或者查询,而且对优先级的控制相当灵活。

缺点:控制线数量多(若设备有n个,则需要2N+1条控制线,其中+1为BS线,其用处为,用于设备向总线控制部件反馈已经使用完毕总线),总线控制逻辑更复杂。

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