计组-6.2 总线周期

6.2 总线周期

1.总线周期的四个阶段

• ==申请分配阶段==（可以细分为传输请求和总线仲裁两个阶段。）
• 寻址阶段
• ==传输阶段==
• 结束阶段

2.仲裁

如何解决多设备争用总线的问题？

A.集中仲裁方式

==有一个中央仲裁器（总线控制器）==

工作流程：

a.链式查询方式;

• BG,BR,BS属于控制总线里面的。
• 工作流程：
  • 当有设备向BR发出总线使用请求，总线控制部件会在BG线发出信号，流经的第一个发出请求的设备获得总线使用权。对应设备在BS线发出信号，代表总线忙，此时总线控制部件不会理会别的设备发出的BR请求。第一个设备使用完后，撤销BS线信号，………
• ==优先级：离总线控制器越近优先级越高。==
• 优点：优先级固定。只有很少的控制线（3），结构简单。
• 缺点：需要保证前面的设备不能坏，不然流不通了。优先级高的如果频繁请求，后面的设备就没机会工作了。

b.计数器查询方式

• 结构：少了一根总线允许BG线。多了==一组==设备地址线（log₂设备数n）
• 工作流程：如果总线忙BR请求有信号了，总线控制器的计数器会先问a，然后b，如果b需要总线使用请求，b搞定后，计数器会问后面的c…
• 优点：①==计数器初始值可以改变优先次序==（可以每次都从1开始，也可以每次都从上一层终点设备开始）②对电路故障没有链式敏感。
• 缺点：增加了控制线数。控制比链式复杂。

c.独立请求方式

• 结构：每个设备一个BR和BG。每个设备都连接到唯一的总线忙BS线。
• 工作流程：==谁先谁后由排队器决定。==拿到总线使用权的设备会向BS总线忙发出信号，till完成工作。…
• 优点：响应速度快。谁先谁后的控制相当灵活。
• 缺点：控制线数量很多（n设备2n+1线）。控制逻辑最复杂。

B.分布仲裁方式

• 不需要中央仲裁器，而且==每个设备都有自己的仲裁器和仲裁号（自己的地位/优先级）。多个仲裁器竞争使用总线。==
• 工作流程：
  • 

3.传输

（占用总线的）一对设备如何进行数据传输？

A.突发传送

• 总线上的数据传送方式分为：突发传送方式和非突发传送方式两种。
• 突发传送方式：（寻址阶段发送首地址后）传输阶段传送多个连续单元的数据，==送完才释放总线==（无法被中断）
• 优点：能提高传输效率。

B.==总线定时==

• 指的是双方在交换数据的过程中需要 **==时间上配合关系的控制==**。实质上是一种协议/规则。

a.同步通信（同步定时方式）

• 结构：系统采用一个 ==统一== 的时钟信号来协调和发送双方的传送定时关系。
• 优点：速度快。总线控制逻辑简单。
• 缺点：**==主从设备属于强制性同步。==**不能及时检验数据通信的有效性==（可能走岔步）==
• 适用：①==总线长度较短==②总线所连接两个部件的存取时间比较接近（跟得上节奏，不会走岔）

b.异步通信（异步定时方式）

• 结构：没有统一的时钟，没有固定的时间间隔，==依靠双方相互制约的“握手”信号实现定时控制。==

• 工作流程：

  • 主设备提出交换信息的“请求”信号后，经接口传送到从设备；
  • 从设备接到主设备的请求后，通过接口向主设备发出回答信号。
  • 根据“请求”和“回答”信号是否互锁，可以分类：
    • ==半互锁：==只锁请求方的信号，不锁回答方的信号。
    • 
    • ==全互锁==：不止锁请求信号，也要锁回答信号（例如医生税收等待护士递给手术刀，护士等待医生握紧之后再松手）

• 优点：①==总线周期长度可变（看互锁）==。②==能保证两个工作速度相差很大的设备或部件之间也能信息交换。==

  • 打印机和IO接口之间，需要异步传输（打印机速度极慢）

• 缺点：比同步控制复杂，速度慢。

c.半同步通信

• ==有一个wait等待响应信号==，等待从设备准备数据。
• ==有一个统一的时钟节拍。==

d.分离式通信

• 发现有一个小阶段总线是空闲的，可以给别的有需要的部件。