1、6.3 總線的仲裁、定時和數據傳送模式總線的仲裁總線的定時總線數據傳送模式6.3.1 總線的仲裁主方（主設備）可以啟動一個總線周期的功能模塊，如CPU、I/O設備。從方（從設備）被主方指定與其通信的功能模塊，如存儲器、CPU。為什么要仲裁？為解決多個主設備同時競爭總線控制權，必須有總線仲裁部件。總線占用期：主方持續控制總線的時間注意某一時刻，只能有一個主設備控制總線，其它設備此時可以作為從設備某一時刻，只能有一個設備向總線發送數據，但可以有多個設備從總線接收數據 常用的仲裁策略A.公平策略在多處理器系統中對各CPU模塊的總線請求采用公平的原則來處理。B.優先級策略I/O模塊的總線請求采用優先級

2、策略。按照總線仲裁電路的位置不同，仲裁方式分成：集中式仲裁分布式仲裁集中式仲裁集中式仲裁中每個功能模塊有兩條線連到中央仲裁器：一條是送往仲裁器的總線請求信號線BR，一條是仲裁器送出的總線授權信號線BG。鏈式查詢方式計數器定時查詢方式獨立請求方式鏈式查詢方式總線控制部件I/O接口0BSBRI/O接口1I/O接口nBG數據線地址線BS -總線忙BR-總線請求BG-總線同意I/O接口1鏈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。鏈式查詢方式的缺點對詢問鏈的電路故障很敏感；查詢鏈的優先級是固定的，如果優先級高的設備出現頻繁的請求時，優先級較低的設備可能長期不能使用總線

3、 計數器定時查詢方式 0BS -總線忙BR-總線請求總線控制部件數據線地址線I/O接口0BSBRI/O接口1I/O接口n設備地址I/O接口1 計數器設備地址 1優點：優先次序可靈活變動。固定優先級：計數器每次初值均為0。循環優先級：計數器從中止點開始計數(優先級相等)獨立請求方式排隊器排隊器總線控制部件數據線地址線I/O接口0I/O接口1I/O接口nBR0BG0BR1BG1BRnBGnBG-總線同意BR-總線請求特點：每個設備均有一對BR和BG線，通過自身的BR線請求，由中央仲裁器經判優發出BGi以使優先設備獲得總線使用權。優點：響應速度快，對優先次序的控制靈活。缺點：控制線數量多。分布式仲裁

4、分布式仲裁不需要中央仲裁器，每個潛在的主方功能模塊都有自己的仲裁號和仲裁器。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，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。 6.3.2 總線的定時總線上信息傳送過程的五個階段： 請求總線，總線仲裁，尋址，信息傳送，狀態返回(或錯誤報告)。定時：指事件出現在總線上的時序關系。同步定時異步定時 同步定時在同步定時協議中，事件出現在總線上的時刻由總線時鐘信號來確定。每個功能模塊什么時候發送或接收信息都由統一時鐘規定。優點：時序規整，控

5、制簡單，具有較高的傳輸頻率，適用于總線長度較短、各功能模塊存取時間比較接近的情況缺點：不適合存取時間差別大的模塊異步定時在異步定時協議中，后一事件出現在總線上的時刻取決于前一事件的出現，即建立在應答式或互鎖機制基礎上。 特點：無公共時鐘信號，可變長度的總線周期優點：可靠性高，適用于存取時間差別大的模塊之間的通信。缺點：增加總線的復雜性和成本。異步時序的互鎖關系不互鎖半互鎖全互鎖主設備從設備請求回答主設備發出請求信號后，經過一定的時間關閉請求信號，而從設備在收到請求信號后發出回答信號，經過一定的時間后自動關閉回答信號。主設備在收到從設備的回答信號后才結束請求信號，但從設備的回答信號是由從設備本身

6、定時決定的主設備在收到從設備的回答信號后結束請求信號，而從設備在獲知請求信號后便撤銷其回答信號例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合的二維總線控制結構。每一對請求線BRi和授權線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備共享。當這些設備要求傳送時通過BRi線向仲裁器發出請求，對應的BGi線則串行查詢每個設備，從而確定哪個設備享有總線控制權。請分析說明演示圖所示的總線仲裁時序圖 圖6.11 某CPU總線仲裁時序圖總線請求BRi總線同意BGi設備回答SACK總線忙 BBSY【解】：設備請求使用總線 BRi; CPU同意后，以BGi回答;設備接收到BGi，使BRi，并回答SACK;CPU接到SACK后， BGi作為回答;在BBSY為“0”時上升BBSY設備獲得總線使用權;用完總線后，下降BBSY和SACK，釋放總線。6.3.3 總線數據傳送模式1、讀、寫操作讀操作由從方到主方的數據傳送過程；寫操作由主方到從方的數據傳送過程。2、塊傳送操作CPU存儲器之間數據塊傳送采用一次多倍字長的猝發式傳送。3、寫后讀、讀修改寫操作只給出地址一次，或進行先寫后讀操作（用于校驗）或進行先讀后