3. Шинный протокол

Протокол шины – это метод, выбираемый проектировщиками шин для информирования о достовер­ности адреса, данных, управляющей информации и информации состояния. Используются два основных класса протоколов — син­хронный и асинхронный. Синхронный протокол

В синхронных шинах имеется центральный генератор тактовых импульсов (ГТИ), к импульсам которого «привязаны» все события на шине. Тактовые импульсы (ТИ) распространяются по специальной сигнальной линии и представляют собой регу­лярную последовательность чередующихся единиц и нулей. Один период последовательности тактовых импульсов называется тактовым периодом шины.

На рис. 6.9 показана транзакция чтения с использованием простого синхрон­ного протокола шины NuBus, применяемой в персональных компьютерах Macintosh (буквой «М» обозначены сигналы ведущего, а буквой «S» - ведомого).

Тактовая частота выбираться таким образом, чтобы сигнал от любой точки на шине мог достичь любой другой точки несколько раньше, чем завершится тактовый период. Более короткие шины могут быть спроектированы на более высокую тактовую частоту.

Асинхронный протокол

В асинхронном протоколе начало очередного события на шине определяется не тактовым импульсом, а предшествующим событием и следует непосредственно за этим событием. Каждая совокупность сигналов, помещаемых на шину, сопро­вождается соответствующим синхронизирующим сигналом, называемым стробом. Синхросигналы, формируемые ведомым, называют квитирующими сиг­налами (handshakes) или подтверждениями сообщения (acknowledges).

На рис. 6.10 показана асинхронная операция чтения с использованием прото­кола, применяемого в шине Fastbus.

Сначала ведущее устройство выставляет на шину адрес и управляющие сигна­лы и выжидает время перекоса сигналов, после чего выдает строб адреса, подтвер­ждающий достоверность информации. Ведомые следят за адресной шиной, чтобы определить, должны ли они реагировать. Ведомый, распознавший на адресной шине свой адрес, отвечает информацией состояния, сопровождаемой сигналом подтверж­дения адреса. Когда ведущий обнаруживает подтверждение адреса, он знает, что соединение установлено, и готов к анализу информации состояния. Присутствие адреса на ША далее не требуется, поскольку у ведомого уже имеется копия полного адреса либо нужной его части.

Далее ведущий меняет управляющую информацию, выжидает время перекоса и выдает строб данных. Если это происходит в транзакции записи, то ведущий од­новременно с управляющей информацией выставляет на шину записываемые дан­ные. В рассматриваемом случае управляющая информация извещает ведомое уст­ройство, что это чтение. Когда ведомый подготовит затребованные данные, он выдает их на шину совместно с новой информацией о состоянии и формирует сиг­нал подтверждения данных. Когда ведущий видит сигнал подтверждения данных, он читает данные с шины и снимает строб данных, чтобы показать, что действия с данными завершены. В примере ведущий снимает также и строб адреса.

В цикле асинхронной шины для подтверждения успешности транзакции ис­пользуется двунаправленный обмен сигналами управления. Такая процедура но­сит название квитирования установления связи или рукопожатия (handshake).

Если во время транзакция на шине ведомое устройство не отвечает соответствующим подтверждающим сигналом (на­пример, если ведущий из-за программных ошибок обращается к несуществующей ячейке памяти), используется тайм-аут. То есть задается время, спустя которое при отсутствии отклика транзакция принудительно прекращается.

Для реализации тайм-аута не­обходимы схемы, способные решать:

1) пришло ли подтверждение вовремя;

2) как привести шину к исходному состоянию, если подтверждение не пришло.