26. Централизованный параллельный и многоуровневый арбитраж шины.
Центральный арбитр (ЦА), обеспечивает предоставление доступа к шине только одному из запросивших ведущих. Может быть самостоятельным модулем или частью ЦП.
ЦА связан с каждым потенциальным ведущим индивидуальными двухпроводными трактами. Поскольку запросы к центральному арбитру могут поступать независимо и параллельно, данный вид арбитража называют централизованным арбитражем независимых запросов.
ЗШ – сигнал запроса шины
ПШ – сигнал предоставления шины
ШЗ – сигнал занятия шины
Алгоритм централизованного параллельного арбитража. Сигналы ЗШ поступают на вход центрального арбитра по индивидуальным линиям. Ведущему с номером i, который был выбран арбитром, также по индивидуальной линии возвращается сигнал ПШ. Занять шину новый ведущий сможет лишь после того, как текущий ведущий (с номером j) снимет сигнал ШЗ. Текущий ведущий должен сохранять сигналы ШЗ и ЗШj активными в течение всего времени, пока он использует шину.
Получив запрос от ведущего, приоритет которого выше, чем у текущего ведущего, арбитр снимает сигнал ПШj на входе текущего ведущего и выдает сигнал предоставления шины ПШ запросившему ведущему. Текущий ведущий, в ответ на снятие арбитром сигнала ПШj, снимает свои сигналы ШЗ и ЗШj. После этого запросивший ведущий может перенять управление шиной. Если в момент пропадания сигнала ПШ на шине происходит передача информации, текущий ведущий сначала завершает передачу и лишь после этого снимает свои сигналы.
Многоуровневый арбитраж. При наличии большого числа источников запроса ЦА может строиться по схеме двухуровневого параллельного арбитража. Все возможные запросы разбиваются на группы, и каждая группа анализируется своим арбитром первого уровня. Каждый арбитр первого уровня выбирает запрос, имеющий в данной группе наивысший приоритет. Арбитр второго уровня отдает предпочтение среди арбитров первого уровня, обнаруживших запросы на шину, тому, который имеет более высокий приоритет.
Если количество возможных запросов очень велико, могут вводиться дополнительные уровни арбитража.
Свойства централизованного параллельного арбитража:
(+) высокая гибкость – вместо статических приоритетов допускается использовать любые варианты динамической смены приоритетов;
(+) высокое быстродействие – благодаря наличию прямых связей между центральным арбитром и ведущими;
(-) непосредственные связи становятся причиной повышенной стоимости реализации;
(-) затруднено подключение дополнительных устройств. Обычно максимальное число ведущих при параллельном арбитраже не превышает восьми;
(-) сигналы запроса и подтверждения присутствуют только на индивидуальных линиях и не появляются на общих линиях шины, что затрудняет диагностику.
27. Централизованный последовательный арбитраж.
Центральный арбитр (ЦА), обеспечивает предоставление доступа к шине только одному из запросивших ведущих. Может быть самостоятельным модулем или частью ЦП.
Для выделения запроса с наивысшим приоритетом используется один из сигналов, поочередно проходящий через цепочку ведущих (цепочечный или гирляндный арбитраж). Предполагает статическое распределение приоритетов. Наивысший приоритет имеет ближайшее к арбитру ведущее устройство (устройство, на которое арбитр выдает сигнал ПШ). Далее приоритеты ведущих в цепочке последовательно понижаются.
В зависимости от того, какой из сигналов используется для целей арбитража, различают три основных типа схем:
с цепочкой для сигнала ПШ;
с цепочкой для сигнала ЗШ;
с цепочкой для дополнительного сигнала разрешения (РШ).
Алгоритм централизованного последовательного арбитража. Получив сигнал ЗШ, арбитр анализирует состояние линии занятия шины, и если шина свободна, формирует сигнал ПШ. Сигнал ПШ последовательно переходит по цепочке от одного ведущего к другому. Если устройство, на которое поступил сигнал ПШ, не запрашивало шину, оно пропускает сигнал дальше по цепочке. Когда ПШ достигнет самого левого из запросивших ведущих, последний блокирует дальнейшее распространение сигнала ПШ по цепочке и берет на себя управление шиной.
Свойства централизованного последовательного арбитража:
(+) простота реализации;
(+) малое количество используемых линий;
(+) легкое наращивание числа устройств, подключаемых к шине;
(-) последовательное прохождение сигнала по цепочке замедляет арбитраж, причем время арбитража растет пропорционально длине цепочки;
(-) статическое распределение приоритетов может привести к полному блокированию устройств с низким уровнем приоритета;
(-) не очень удобен в плане диагностики работы шины.