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(wèn)題?有哪幾種常見(jiàn)的控制方式？為什么要進(jìn)行總線仲裁？

本文導(dǎo)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(jì)算
• 總線時(shí)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(dāng)采用非專用總線時(shí)，由于可能有多個(gè)設(shè)備或部件同時(shí)申請(qǐng)使用總線，就應(yīng)該由總線控制機(jī)構(gòu)來(lái)按照某種優(yōu)先次序裁決，以保證在同一時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的申請(qǐng)者取得對(duì)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(gè)專門的部件實(shí)現(xiàn)，這個(gè)部件可以位于連接在總線的某個(gè)設(shè)備上。當(dāng)一個(gè)設(shè)備需要向共享總線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，它必須先發(fā)出請(qǐng)求，在得到許可時(shí)才能發(fā)出數(shù)據(jù)。裁決部件接收來(lái)自各個(gè)設(shè)備的總線使用請(qǐng)求信號(hào)，向其中某一個(gè)設(shè)備發(fā)出總線許可信號(hào)。

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(jí)的。每個(gè)設(shè)備分配一個(gè)優(yōu)先號(hào)，發(fā)出總線請(qǐng)求的設(shè)備將自己的優(yōu)先號(hào)送往請(qǐng)求線上，與其他設(shè)備的請(qǐng)求信號(hào)構(gòu)成一個(gè)合成信號(hào)，并將這個(gè)合成裁決信號(hào)讀入以判斷是否有優(yōu)先級(jí)更高的設(shè)備申請(qǐng)總線。這樣可使得優(yōu)先級(jí)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(jì)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(chǔ)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(chǔ)器之w間進(jìn)行信息交換的公1共通路，稱為5存儲(chǔ)總線。另一h組是CPU與rI。O設(shè)備之h間進(jìn)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(guò)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(chǔ)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(jī)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(chǔ)器之m間沒(méi)有直接的通路，它們之v間的信息交換必須通過(guò)CPU才f能進(jìn)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(lái)說(shuō)，外設(shè)工a作時(shí)要求CPU干g預(yù)越少0越好。CPU干p預(yù)越少1，這個(gè)f設(shè)備的CPU占用率就越低，說(shuō)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(diǎn)。 面向存儲(chǔ)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(diǎn)。但CPU與xI。O接口g都要訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，仍2會(huì)產(chǎn)生沖突。 CPU與y高速的局部存儲(chǔ)器和局部I。O接口w通過(guò)高傳輸速率的局部總線連接，速度較慢的全局存儲(chǔ)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(shí)序講解完整版

為了解決多個(gè)部件同時(shí)申請(qǐng)總線時(shí)的使用權(quán)分配問(wèn)題； 3種：鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)數(shù)器查詢、獨(dú)立請(qǐng)求；特點(diǎn)：鏈?zhǔn)讲樵儯哼B線簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，對(duì)電路故障最敏感；計(jì)數(shù)器查詢：優(yōu)先級(jí)設(shè)置較靈活，對(duì)故障不敏感，連線及控制過(guò)程較復(fù)雜；獨(dú)立請(qǐng)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(gè)部件同時(shí)申請(qǐng)總線時(shí)的使用權(quán)分配的問(wèn)題。

有三種判優(yōu)的方式：

鏈?zhǔn)讲樵儯哼B線簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，對(duì)電路故障最敏感；

計(jì)數(shù)器查詢：優(yōu)先級(jí)設(shè)置較靈活，對(duì)故障不敏感，連線及控制過(guò)程較復(fù)雜；

獨(dú)立請(qǐng)求：判優(yōu)速度最快，但硬件器件用量大，連線多，成本較高。

擴(kuò)展資料：

總線判優(yōu)控制按照仲裁控制機(jī)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(dòng)和被動(dòng)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(dòng)一個(gè)總線周期，而從方只能響應(yīng)主方的請(qǐng)求。對(duì)多個(gè)主設(shè)備提出的占用總線請(qǐng)求，一般采用優(yōu)先級(jí)或公平策略進(jìn)行仲裁。

參考資料來(lái)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(shí)查尋和獨(dú)立請(qǐng)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(guò)三根控制線來(lái)實(shí)現(xiàn)：總線可用、總線請(qǐng)求和總線忙信號(hào)線

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

控制器收到總線申請(qǐng)后，首先檢查總線忙信號(hào)線，只有當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，總線請(qǐng)求才能被總線控制器響應(yīng)，

此時(shí)，送出總線可用的回答信號(hào)，該信號(hào)串行地通過(guò)每個(gè)部件。

未發(fā)出總線請(qǐng)求的部件在接收到總線可用信號(hào)時(shí)將其傳送給下一個(gè)功能部件；(沒(méi)請(qǐng)求的人不搭理可用信號(hào))

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

在數(shù)據(jù)傳送期間，總線忙信號(hào)維持總線可用信號(hào)的建立。

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

此后若有總線請(qǐng)求，則再次開始總線分配過(guò)程。

可見(jiàn)，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(lái)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(jí)別越高，越遠(yuǎn)的部件優(yōu)先級(jí)別越低。

串行鏈接方式的主要優(yōu)點(diǎn)

總線裁決算法很簡(jiǎn)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(wú)關(guān)，易于擴(kuò)充設(shè)備。

缺點(diǎn)

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

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

又由于總線可用信號(hào)串行地通過(guò)各個(gè)部件，這限制了總線分配的速度；

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

即對(duì)硬件的失效很敏感。

在總線上增加、去除或移動(dòng)部件也要受總線長(zhǎng)度的限制。

2.定時(shí)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(gè)查詢計(jì)數(shù)器。

由控制器輪流地對(duì)各部件進(jìn)行測(cè)試，看其是否發(fā)出總線請(qǐng)求。

當(dāng)總線控制器收到申請(qǐng)總線的信號(hào)后，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，如果申請(qǐng)部件編號(hào)與計(jì)數(shù)器輸出一致，則計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，

該部件可以獲得總線使用權(quán)，并建立總線忙信號(hào)，然后開始總線操作。

使用完畢后，撤消總線忙信號(hào)，釋放總線，若此時(shí)還有總線請(qǐng)求信號(hào)，控制器繼續(xù)進(jìn)行輪流查詢，開始下一個(gè)總線分

配過(guò)程。

計(jì)數(shù)器的值可以每次從“0”開始計(jì)數(shù)，這時(shí)部件的優(yōu)先級(jí)類似于串行鏈接方式；

如果計(jì)數(shù)器的值每次從上次的中止點(diǎn)開始計(jì)數(shù)，則是一種循環(huán)優(yōu)先級(jí)，每個(gè)部件獲得總線使用權(quán)的機(jī)會(huì)均相等；

計(jì)數(shù)器的值還可以通過(guò)程序的方法來(lái)改變，在每次總線分配前賦予計(jì)數(shù)器一個(gè)起始值

同樣，部件號(hào)也可以由程序置定，這樣部件的優(yōu)先級(jí)有較靈活的改變

查詢方式是用計(jì)數(shù)查詢線代替了串行鏈接方式的總線可用信號(hào)線，

這樣不會(huì)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(kuò)充性較差，而且控制較為復(fù)雜

總線的分配速度取決于計(jì)數(shù)信號(hào)的頻率和部件數(shù)，速度仍然不會(huì)很高。

3．獨(dú)立請(qǐng)求方式

每個(gè)部件都有各自的一對(duì)總線請(qǐng)求和總線允許線，各部件可以獨(dú)立地向控制器發(fā)出總線請(qǐng)求

總線已被分配信號(hào)線是所有部件公用的。

當(dāng)部件要申請(qǐng)使用總線時(shí)，送總線請(qǐng)求信號(hào)到總線控制器

如果總線已被分配信號(hào)線還未建立，即總線空閑時(shí)，總線控制器按照某種算法對(duì)同時(shí)送來(lái)的請(qǐng)求進(jìn)行裁決，

確定響應(yīng)哪個(gè)部件發(fā)來(lái)的總線請(qǐng)求，然后返回這個(gè)部件相應(yīng)的總線允許信號(hào)，

部件得到總線允許信號(hào)后，去除其請(qǐng)求，建立總線已被分配信號(hào)，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(hào)，經(jīng)總線控制器去除總線準(zhǔn)許信號(hào)，

可以接受新的申請(qǐng)信號(hào)，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(jí)的確定靈活，

既可以采用優(yōu)先級(jí)固定法，也可通過(guò)程序改變優(yōu)先次序，還可通過(guò)屏蔽禁止某個(gè)請(qǐng)求，

也能方便地不響應(yīng)來(lái)自己知失效或可能失效的部件發(fā)出的請(qǐng)求，

但這是以增加總線控制器的復(fù)雜性和控制線的數(shù)目為代價(jià)的。

[練習(xí)題]

總線控制機(jī)構(gòu)為解決N個(gè)部件使用總線時(shí)優(yōu)先次序的裁決，集中式定時(shí)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(xí)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(xí)題]

總線總裁算法有：靜態(tài)優(yōu)先級(jí)算法、 （1） 、動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法和先來(lái)先服務(wù)算法。

參考答案： （1）固定時(shí)間片算法

[練習(xí)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(jí)的靈活性如何?

參考答案：

總線控制方式有串行鏈接、定時(shí)查詢和獨(dú)立請(qǐng)求3種。

串行鏈接需增加3根控制線，優(yōu)先級(jí)線連固定，無(wú)靈活性；

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

獨(dú)立請(qǐng)求需增加2N+l根控制線，優(yōu)先級(jí)可用程序改變，靈活。

鏈?zhǔn)讲樵僢s+br+bg 3根 計(jì)數(shù)查詢┌l(fā)og2n┐+br+bs根

Bus Request,總線請(qǐng)求線BR

Bus Grant ,總線響應(yīng)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(gè)設(shè)備或模塊可能同時(shí)申請(qǐng)對(duì)總線的使用權(quán)，為避免產(chǎn)生總線沖突，需由總線仲裁機(jī)構(gòu)合理地控制和管理系統(tǒng)中需要占用總線的申請(qǐng)者，在多個(gè)申請(qǐng)者同時(shí)提出總線請(qǐng)求時(shí)，以一定的優(yōu)先算法仲裁哪個(gè)應(yīng)獲得對(duì)總線的使用權(quán)。總線上的設(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(dòng)數(shù)據(jù)信息的傳輸；與之相對(duì)應(yīng)的總線從設(shè)備，是指能夠?qū)偩€上的數(shù)據(jù)請(qǐng)求做出響應(yīng)，但本身不具備總線控制能力的模塊。在早期的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，一條總線上只有一個(gè)主設(shè)備，總線一直由它占用，技術(shù)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)也比較容易。

隨著應(yīng)用的發(fā)展，主要是工業(yè)控制、科學(xué)計(jì)算的需求，多個(gè)主設(shè)備共享總線的情況越來(lái)越多，這對(duì)總線技術(shù)提出了新的要求。根據(jù)這類系統(tǒng)的特點(diǎn)，需要解決各個(gè)主設(shè)備之間資源爭(zhēng)用等問(wèn)題，這使得總線的復(fù)雜性大為增加。