Асинхронные протоколы шины: транзакции, тайм-ауты.
Начало очередного события на шине определяется только предшествующим событием и следует непосредственно за ним. Поступление сигналов на шину сопровождается формированием строба (синхронизирующий сигнал).
Транзакция чтения:
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; распознавший 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. Ведущий меняет управляющую информацию, выжидает время перекоса и выдает строб данных. Транзакция записи: одновременно с управляющей информацией выставляет на шину записываемые данные. 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, индицируя завершение действий с ними. Обнаружив исчезновение строба данных, ведомый снимает с шины данные и информацию состояния, а также сигнал подтверждения данных, переводя шину в свободное состояние.
Свойства асинхронных шин:
+ скорость пересылки данных диктуется ведомым;
+ самосинхронизация = возможность совместного использования устройствами с различным быстродействием;
+ автоматическая адаптация к требованиям устройств, обменивающихся информацией в данный момент;
+ для ускорения не требуется замена старых медленных устройств на быстрые новые;
- некоторое увеличение сложности аппаратуры.
Если транзакция не завершается стандартным образом и от ведомого не поступает подтверждающий сигнал, это может привести к бесконечному ожиданию. Для этого задается тайм-аут. Тайм-аут – время, спустя которое при отсутствии отклика транзакция принудительно прекращается.
Пакетный режим пересылки информации. Конвейеризация транзакций.
Блочный или пакетный режим – один адресный цикл сопровождается множественными однотипными циклами данных. Скорость передачи собственно данных увеличивается за счет уменьшения числа передаваемых адресов.
Конвейеризация транзакций: очередной элемент данных может быть отправлен устройством А до того, как устройство В завершит считывание предыдущего элемента. Данные на шине должны оставаться стабильными в течение времени tст + tуд.
Максимальная скорость передачи: 1/(tст + tуд).
Расщепление транзакций. Увеличение полосы пропускания шины.
Для сокращения времени транзакции могут быть задействованы:
- арбитраж с перекрытием (overlapped arbitration) – одновременно с выполнением текущей транзакции производится арбитраж следующей транзакции;
- арбитраж с удержанием шины (bus parking) – ведущий может удерживать шину и выполнять множество транзакций, пока отсутствуют запросы от других потенциальных ведущих;
- расщепление транзакций.
Для расщепления транзакция должны быть отдельно выделены линии адреса и линии данных. Обычно расщепление эффективно при чтении данных.
Две части транзакции чтения:
1. Адресная транзакция:
= ведущий выставляет на ША адрес ячейки;
= в памяти начинается процесс поиска и извлечения затребованных данных;
2. Транзакция данных – по завершении чтения память:
= запрашивает доступ к шине и становится ведущим устройством;
= направляет считанные данные по шине данных.
Отличие от конвейеризации: ответы на запросы могут поступать в произвольной последовательности. Тег – признак, обеспечивающий соответствие информации на шине данных запросу.
Свойства расщепления транзакций:
+более эффективное использование полосы пропускания шины;
- дополнительная задержка – требуются два подтверждения (при запросе и отклике);
- дополнительные затраты –тегирование и проверка тегов устройствами.
Увеличение полосы пропускания шины может быть достигнуто за счет:
- раздельные шины адреса и данных;
- увеличение ширины шины данных;
- повышение тактовой частоты шины;
- использование блочных транзакций.