Bus Arbitration (2)

Bus request Busy

+5v

Arbitration line

In Out

!n Out

In Out

In Out

In Out

Decentralized busarbitration.

В целом , децентрализованный арбитраж - более надёжен - выход из строя одного из ведущих не нарушает работу остальных . Но требуются схемы детекции неполадок (например , с пом . тайм -аута ). Основной недостаток схем децентрализованного арбитража - относительная сложность логики аппаратуры каждого ведущего .

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Слайд 10

Протокол lih-ы

Сигналы на шине - перекос - прежде чгм реагировать , все ведомые должны знать с какого момента поступивший адрес можно считать достоверным .

С данными ещг сложнее - могут передаваться в двух направлениях . Г)и чтении - доп . задержка на вьщачу ведомым необходимых ведущему данных на шину .

Метод информирования о достоверности адреса , данных , управляющей информации и информации состояния - протокол шины .

Два класса протоколов - синхронный (все сипналы привязаны к импульсам ПИ ) и асинхронный - для каждой фУ^ппы сигналов свой сигнал подтверждения достоверности .

Синхронные

Синхронный протокол (все сигналы привязаны к импульсам ПИ ). Период изменения тактового сигнала тактовый период шины - определяет минимальный квант времени на шине . Изменение управляющих сигналов обычно совпадает с передним или задним фронтом 1И .

(Сост-me (S) >

(Данные (S) >

Старт (М) /

_{1_J}

(М) )

< Адрес (М) >

_LJ

Подге -e(S) [

Протокол NuBus (Macintosh)

Слайд 12

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Bus Clocking (1)

Read cycle with 1 wait state

T,

_л

_X

Memory address to be fead

A ^Dat3 X

Тмн

_ur

)

Цикл шны Ъ не (40

MREQ -доступ к памяти , а не к В/В.

Пусть чтение - 4) не, с момента стабилизации адреса .

Read timing on a synchronous bus.

Сивй В

Bus Clocking (2)

Symbol	Parameter	Min	Max	Unit
Tad	Address output deiay		4	nsec
Tml	Address stable prior to MREQ	2		nsec
tm	MREQ delay from falling edge of Ф inT^		3	nsec
Trl	RD delay from falling edge of Ф in T^		3	nsec
Tds	Data setup time prior to falling edge of Ф	2		nsec
TMH	MREQ delay from falling edge of Ф in T3		3	nsec
Trh	RD delay from falling edge of Ф in T3		3	nsec
Tdh	Data hold time from negation of RD	0		nsec

(b)

Specification of some critical times.

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Сивй И

Синхронные lih-ы

Синхронные шины : следует добиваться , чтобы доставлялись к каждому разъёму шины практически одновременно .

ТИ должен выбираться так, чтобы любой сигнал на шине мог быть доставлен в любую её точку до завершения тактового периода -> чэч короче шина , тем м.б. выше частота ~1И .

Синхронные протоколы - проще , требуют меньше сиги . линий , но менее гибки - привязаны к конкретной тактовой частоте (уровню технологий ). Из-за проблемы перекоса синхросигналов синхронные шины не могут быть длинными .

Обычно синхр . шины -«процессор -память ».

Сивй 15

Протокол

Синхронные шины :(дрп . неудобства ) ведущий не знает, что ответил ведомый , ведущий должен работать со скоростью самого медленного из устр -в, участвующих в пересылке данных .

Асинхронные шины : позволяют избегать указанных выше недостатков .

Начало очередного события определяется не НА , a окончанием предыдущего . Каждая совокупность сигналов , помещаемых на шину , сопровождается синхронизирующим сигналом (стробом ). Синхросигналы от ведомого - квитирующие сигналы (handshakes) или подтверждения сообщений (acknowledges).

Слшд 16

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Асинхронные ии-ы

_г

м s

м s

_м

Протокол FastBus

Строб адреса

_л

Подтверждение адреса

Л Строб данных Г

Подтверждение данных j

Управление XJK Управление

<« Адрес (М)

Данные (S)

Состояние

Состояние

Когда ведущий видит сигнал подтверждения данных, сн считывает данные и снимает строб данных (а здесь и строб адреса ), чтобы показать , что действия с данными завершены . В более сложных вариантах - строб адреса может оставаться несколько циклов .

Слайд 17

Асинхронные ии-ы

_г

М S

М S

М

_Л

Управление

Протокол FastBus

Строб адреса

Подтверждение адреса

Л Строб данных Г

Подтверждение данных j

Управление

<« Адрес (М)

Данные (S)

Состояние

Состояние

В асинхронных шинах подтверждение успешности транзакции обеспечивается двунаправленным обменом сигналами управления Такая процедура называется квитированием установления связи или "рукопожатием " (handshake

Слшд

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Асинхронные un-ы

Скорость асинхронной пересылки определяется ведомым -> шины самосинхронизирующиеся , поэтому успешно могут применяться и новые и старые устройства . Плата - некоторое увеличение сложности аппаратуры .

Квитирование не всегда производится в полном объёме

Иногда транзакция не может быть завершена стандарт -Нэм образом (например обращение го несуществующе -м/ адресу памяти ) - ведомое не ответит подтверждаю -щп сигналом . Выход из ситуации - схема тайм -аута .

Тайм -ауты из-за отказа оборудования - редки , нэ тайм -ауты го адресу - часты (например , проверка присутствия устройств на шине) -> малые значения тайм -аута и очень быстрые схемы декод -я адреса .

Асинхронные обычно шины ввода /вывода .

^СшВд

Синхронные \s асинхронные

Ранее в ЕМ преобладали асинхронные шины , в последних разработках - всё чаще синхронные .

В настоящее время синхронные чуть быстрее асинхронных и близки к макс . значениям распростр -я сигналов . Возможное ускорение асинхронных даст лишь незначительный выигрыш го сравн . с синхр -т .

Перекос сигналов - в синхронных уже заложен в такт . частоту , в асинхронных должен учитываться в каждой транзакции и каждым устр -вом .

Проблема метастабильного состояния триггеров ведомых в асинхронных решается легче - спец . Схемы определяют подобные ситуации и асинхр . система ожидает пока состояние не станет стабильным . В синхронном протоколе - синхронизация триггеров ТИ и/или двухтактные триггеры .

Сивй 2)

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

AsynchronousBuses

Operation of an asynchronous bus.

ADDRESS

Memory address to be read

MREQ¹

\

RD

_V

MSYN

DATA

SSYN

- Master SYNchronization - после установки адреса и управляющих сигналов . SSYN - Slave SYNchronization -сигнал от ведомого , что данные уже на шине .

Слайд 21

Методы повышения эффективности ш/н

Приёмы повышения производительности пин : -Пакетный режим -Конвейеризация транзакций -Расщепление транзакций

Пакетный или блочный режим (burstmode ) - как для асинхр ₇ так и для синхр -х. Сйин адресный цикл сопровождается множественным циклами данных (либо чтения либо записи , ю не смешанных !). Пакет данных передаётся без указания адресов данных внутри пакета -> увеличение адреса производится автоматически как у ведущего , так и у ведомого . Длина пакета может достигать до 1024 байт .

Слайд 22

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Методы повышения эффективности ш/н

Пакетный или блочный режим (burstmode ) - наиболее частый вариант - передача пакетов из четырёх байт .

Адрес i

Адрес i+4

ВД

/ Ш 1+2 1+3

Н4 i+5 i+6 f+7

Слайд 23

В асинхронных режимах - дополнительный выигрыш : разрешение отправителю начинать следующий цикл данных , не ожидая подтверждения от получателя -> экономия времени прохождения сигнала от отправителя к приёмнику , время подтверждения + внутренние задержки в ведущем и ведомом упр -вах и восстановления шины после квитирования . Пример шины с пакетным режимом - FutureBus +.

Bus Operations (1)

_{A block transfer.}

ADDRESS Y Memory address to be read

DATA Д

BLOCK - спец . сигнал , устанавливающий передачу пакета данных .

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Методы повышения эффективности ш/н

Конвейеризация транзакций : очередной элемент данных может быть послан устройством А, до того , как устройство В завершит считывание предыдущего элемента .

Усгр -bd А

Усгр -ю В

Данные должны оставаться стабильными в течение времени t^. (стабилизации }+■ t^ (удержания ), только после этого - смена элемента данных . Максимальная скорость передачи - l/(t_CT+

Сивй 25

Методу! повышения эффективности ш/н

Протокол с расщеплением транзакций (соединения /разъединения ) или протокол с коммутацией пакетов (packet-switched) : обеспечивает преимущество на транзакциях чтения .

В классическом варианте - любая транзакция непрерывна .

В протоколе с расщеплением - две шины Lift и 1_Щ предпочтительны . Ведущий выставляет адрес и требование данных . После чего шина свободна . Когда память подготовит данные она становится ведущим и запрашивает доступ к шине , после чего пересылает данные запрашивающему . Соответственно , пока память готовит данные к отправке шина свободна и может использоваться другими ведущими ...

Сивй Ъ

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Методы повышения эффективности ш/н

Протокол с расщеплением транзакций - на такой шине имеет место поток запросов и поток откликов . Контроллер памяти обычно проектируется так, чтобы обеспечивать буферизацию множественных потоков .

Возможен вариант организации шины с ответами на запросы в произвольном порядке (требуется вводить теги на данные ).

Плюс - более эффективное использование шины .

Минусы -дополнительные подтверждения при запросе и отклике , дополнительные затраты на аппаратуру .

Для любой шины с расщеплением , существуетпредельное число одновременно обслуживаемыхзапросов . ^<мш

Увеличение полосы пропускания ши