為什么需要總線判優(yōu) 系統(tǒng)總線有哪幾種

什么是總線裁決?總線裁決有哪幾種方式？什么是總線判優(yōu),為什么需要總線判優(yōu)？總線的判優(yōu)控制，什么是總線判優(yōu)，為什么需要總線判優(yōu)？什么叫總線?總線的控制方式解決什么問題?有哪幾種常見的控制方式？為什么要進行總線仲裁？

本文導航

• 非破壞性總線仲裁技術(shù)的定義
• 數(shù)據(jù)總線的寬度怎么計算
• 總線時序講解完整版
• 總線的十大特征
• 系統(tǒng)總線有哪幾種
• can總線中仲裁的作用

非破壞性總線仲裁技術(shù)的定義

總線裁決：當采用非專用總線時，由于可能有多個設(shè)備或部件同時申請使用總線，就應該由總線控制機構(gòu)來按照某種優(yōu)先次序裁決，以保證在同一時間內(nèi)只能有一個高優(yōu)先級的申請者取得對總線的使用權(quán)。

總線裁決方式可分為集中式裁決和分布式裁決兩種。

集中式裁決將總線的控制功能用一個專門的部件實現(xiàn)，這個部件可以位于連接在總線的某個設(shè)備上。當一個設(shè)備需要向共享總線傳輸數(shù)據(jù)時，它必須先發(fā)出請求，在得到許可時才能發(fā)出數(shù)據(jù)。裁決部件接收來自各個設(shè)備的總線使用請求信號，向其中某一個設(shè)備發(fā)出總線許可信號。

分布式裁決將控制功能分布在連接在總線上的各設(shè)備中，一般是固定優(yōu) 先級的。每個設(shè)備分配一個優(yōu)先號，發(fā)出總線請求的設(shè)備將自己的優(yōu)先號送往請求線上，與其他設(shè)備的請求信號構(gòu)成一個合成信號，并將這個合成裁決信號讀入以判斷是否有優(yōu)先級更高的設(shè)備申請總線。這樣可使得優(yōu)先級最高的設(shè)備獲得總線使用權(quán)。

數(shù)據(jù)總線的寬度怎么計算

在多總線結(jié)構(gòu)中0，又y以8雙6總線結(jié)構(gòu)為4主。雙6總線結(jié)構(gòu)又u分6為8面向CPU的雙3總線結(jié)構(gòu)和面向存儲器的雙1總線結(jié)構(gòu)。 面向CPU的雙1總線結(jié)構(gòu)如下m圖所示8。其中7一v組總線是CPU與w主存儲器之w間進行信息交換的公1共通路，稱為5存儲總線。另一h組是CPU與rI。O設(shè)備之h間進行信息交換的公7共通路，稱為6輸入w。輸出總線（I。O總線）。外部設(shè)備通過連接在I。O總線上b的接口k電路與lCPU交換信息。 由于g在CPU與k主存儲器之q間、CPU與sI。O設(shè)備之z間分0別設(shè)置了b總線，從1而提高了j微機系統(tǒng)信息傳送的速率和效率。但是由于t外部設(shè)備與z主存儲器之m間沒有直接的通路，它們之v間的信息交換必須通過CPU才f能進行中5轉(zhuǎn)，從5而降低了uCPU的工k作效率（或增加了jCPU的占用率。一m般來說，外設(shè)工a作時要求CPU干g預越少0越好。CPU干p預越少1，這個f設(shè)備的CPU占用率就越低，說明設(shè)備的智能化1程度越高），這是面向CPU的雙0總線結(jié)構(gòu)的主要缺點。 面向存儲器的雙7總線結(jié)構(gòu)信息傳送效率較高，這是它的主要優(yōu)點。但CPU與xI。O接口g都要訪問存儲器時，仍2會產(chǎn)生沖突。 CPU與y高速的局部存儲器和局部I。O接口w通過高傳輸速率的局部總線連接，速度較慢的全局存儲器和全局I。O接口x與u較慢的全局總線連接，從7而兼顧了g高速設(shè)備和慢速設(shè)備，使它們之v間不i互2相牽扯。m④ādyˇk猢Ёyˇj攏暢t抱st抱p

總線時序講解完整版

為了解決多個部件同時申請總線時的使用權(quán)分配問題； 3種：鏈式查詢、計數(shù)器查詢、獨立請求；特點：鏈式查詢：連線簡單，易于擴充，對電路故障最敏感；計數(shù)器查詢：優(yōu)先級設(shè)置較靈活，對故障不敏感，連線及控制過程較復雜；獨立請求：判優(yōu)速度最快，但硬件器件用量大，連線多，成本較高。

總線的十大特征

總線判優(yōu)是為了解決多個部件同時申請總線時的使用權(quán)分配的問題。

有三種判優(yōu)的方式：

鏈式查詢：連線簡單，易于擴充，對電路故障最敏感；

計數(shù)器查詢：優(yōu)先級設(shè)置較靈活，對故障不敏感，連線及控制過程較復雜；

獨立請求：判優(yōu)速度最快，但硬件器件用量大，連線多，成本較高。

擴展資料：

總線判優(yōu)控制按照仲裁控制機構(gòu)的設(shè)置可分為集中控制和分散控制兩種。其中就集中控制而言，常用的總線仲裁方式有：菊花鏈仲裁、二維仲裁、同步通信方式、異步通信方式和半同步通信方式。

連接到總線上的功能模塊有主動和被動兩種形態(tài)，CPU可以做主方也可以做從方，而存取器模塊只能用作從方。主方可以啟動一個總線周期，而從方只能響應主方的請求。對多個主設(shè)備提出的占用總線請求，一般采用優(yōu)先級或公平策略進行仲裁。

參考資料來源：百度百科-總線仲裁

系統(tǒng)總線有哪幾種

總線的三種控制方式：串行鏈接、定時查尋和獨立請求。

1．串行鏈接方式

在串行鏈接方式下，總線使用權(quán)的分配通過三根控制線來實現(xiàn)：總線可用、總線請求和總線忙信號線

所有的功能部件經(jīng)過一條公共的總線請求信號線向總線控制器發(fā)出要求使用總線的請求

控制器收到總線申請后，首先檢查總線忙信號線，只有當總線處于空閑狀態(tài)時，總線請求才能被總線控制器響應，

此時，送出總線可用的回答信號，該信號串行地通過每個部件。

未發(fā)出總線請求的部件在接收到總線可用信號時將其傳送給下一個功能部件；(沒請求的人不搭理可用信號)

發(fā)出請求的部件在收到總線可用信號后就停止傳送該信號，并開始建立總線忙信號，并去除總線請求信號，開始總線操作。

在數(shù)據(jù)傳送期間，總線忙信號維持總線可用信號的建立。

完成數(shù)據(jù)傳送后，部件除去總線忙信號，總線可用信號也隨之去除。

此后若有總線請求，則再次開始總線分配過程。

可見，這種方式使使用總線的優(yōu)先次序完全由總線可用線所接部件的物理位置來決定

離總線控制器越近的部件其獲得總線使用權(quán)的優(yōu)先級別越高，越遠的部件優(yōu)先級別越低。

串行鏈接方式的主要優(yōu)點

總線裁決算法很簡單，用于控制總線分配的線數(shù)很少，而且與掛接在總線上的部件的數(shù)量無關(guān)，易于擴充設(shè)備。

缺點

但這種方式由于優(yōu)先級是固定的，靈活性較差，不能由軟件改變優(yōu)先級

如果級別高的部件頻繁使用總線時，優(yōu)先級低的部件可能很久也得不到響應。

又由于總線可用信號串行地通過各個部件，這限制了總線分配的速度；

在總線可用信號傳輸?shù)倪^程中，如果第I個部件發(fā)生故障，在其后的所有部件將主永遠得不到總線的使用權(quán)

即對硬件的失效很敏感。

在總線上增加、去除或移動部件也要受總線長度的限制。

2.定時查詢方式

采用查詢方式的集中式總線控制方式。

查詢方式的原理是在總線控制器中設(shè)置一個查詢計數(shù)器。

由控制器輪流地對各部件進行測試，看其是否發(fā)出總線請求。

當總線控制器收到申請總線的信號后，計數(shù)器開始計數(shù)，如果申請部件編號與計數(shù)器輸出一致，則計數(shù)器停止計數(shù)，

該部件可以獲得總線使用權(quán)，并建立總線忙信號，然后開始總線操作。

使用完畢后，撤消總線忙信號，釋放總線，若此時還有總線請求信號，控制器繼續(xù)進行輪流查詢，開始下一個總線分

配過程。

計數(shù)器的值可以每次從“0”開始計數(shù)，這時部件的優(yōu)先級類似于串行鏈接方式；

如果計數(shù)器的值每次從上次的中止點開始計數(shù)，則是一種循環(huán)優(yōu)先級，每個部件獲得總線使用權(quán)的機會均相等；

計數(shù)器的值還可以通過程序的方法來改變，在每次總線分配前賦予計數(shù)器一個起始值

同樣，部件號也可以由程序置定，這樣部件的優(yōu)先級有較靈活的改變

查詢方式是用計數(shù)查詢線代替了串行鏈接方式的總線可用信號線，

這樣不會因某一部件的故障而引起其他部件獲得總線的使用權(quán)，故可靠性比較高。

但查詢線的數(shù)目限制了總線上可掛接的部件數(shù)目，擴充性較差，而且控制較為復雜

總線的分配速度取決于計數(shù)信號的頻率和部件數(shù)，速度仍然不會很高。

3．獨立請求方式

每個部件都有各自的一對總線請求和總線允許線，各部件可以獨立地向控制器發(fā)出總線請求

總線已被分配信號線是所有部件公用的。

當部件要申請使用總線時，送總線請求信號到總線控制器

如果總線已被分配信號線還未建立，即總線空閑時，總線控制器按照某種算法對同時送來的請求進行裁決，

確定響應哪個部件發(fā)來的總線請求，然后返回這個部件相應的總線允許信號，

部件得到總線允許信號后，去除其請求，建立總線已被分配信號，這次的總線分配結(jié)束，

直至該部件傳輸完數(shù)據(jù)，撤消總線已被分配信號，經(jīng)總線控制器去除總線準許信號，

可以接受新的申請信號，開始下一次的總線分配。

這種方式的總線分配速度快，各模塊優(yōu)先級的確定靈活，

既可以采用優(yōu)先級固定法，也可通過程序改變優(yōu)先次序，還可通過屏蔽禁止某個請求，

也能方便地不響應來自己知失效或可能失效的部件發(fā)出的請求，

但這是以增加總線控制器的復雜性和控制線的數(shù)目為代價的。

[練習題]

總線控制機構(gòu)為解決N個部件使用總線時優(yōu)先次序的裁決，集中式定時查詢，需另外增加控制線根數(shù)為（ ）。

A. 3 B. 2N十1

C. 2十「log2N」 D. N十2

參考答案： C

[練習題]

總線的控制方式分為（1）和（2）。

參考答案：（1）集中式控制 （2）分布式控制

[練習題]

總線總裁算法有：靜態(tài)優(yōu)先級算法、 （1） 、動態(tài)優(yōu)先級算法和先來先服務(wù)算法。

參考答案： （1）固定時間片算法

[練習題]

總線控制方式有哪3種?各需要增加幾根用于總線控制的控制線?總線控制優(yōu)先級的靈活性如何?

參考答案：

總線控制方式有串行鏈接、定時查詢和獨立請求3種。

串行鏈接需增加3根控制線，優(yōu)先級線連固定，無靈活性；

定時查詢需增加2十「log2N」根控制線，優(yōu)先級可用程序改變，靈活；

獨立請求需增加2N+l根控制線，優(yōu)先級可用程序改變，靈活。

鏈式查詢bs+br+bg 3根 計數(shù)查詢┌l(fā)og2n┐+br+bs根

Bus Request,總線請求線BR

Bus Grant ,總線響應線BG

Bus State ,總線狀態(tài)線BS

can總線中仲裁的作用

系統(tǒng)中多個設(shè)備或模塊可能同時申請對總線的使用權(quán)，為避免產(chǎn)生總線沖突，需由總線仲裁機構(gòu)合理地控制和管理系統(tǒng)中需要占用總線的申請者，在多個申請者同時提出總線請求時，以一定的優(yōu)先算法仲裁哪個應獲得對總線的使用權(quán)?？偩€上的設(shè)備一般分為總線主設(shè)備和總線從設(shè)備。總線主設(shè)備是指具有控制總線能力的模塊，通常是CPU或以CPU為中心的邏輯模塊，在獲得總線控制權(quán)之后能啟動數(shù)據(jù)信息的傳輸；與之相對應的總線從設(shè)備，是指能夠?qū)偩€上的數(shù)據(jù)請求做出響應，但本身不具備總線控制能力的模塊。在早期的計算機系統(tǒng)中，一條總線上只有一個主設(shè)備，總線一直由它占用，技術(shù)簡單，實現(xiàn)也比較容易。

隨著應用的發(fā)展，主要是工業(yè)控制、科學計算的需求，多個主設(shè)備共享總線的情況越來越多，這對總線技術(shù)提出了新的要求。根據(jù)這類系統(tǒng)的特點，需要解決各個主設(shè)備之間資源爭用等問題，這使得總線的復雜性大為增加。