存储中断总线与IO系统.PPT

图3-12集中式独立请求 　　共享总线的每个部件各自都有一对“总线请求”和“总线准许”线。当部件请求使用总线时，送“总线请求”信号到总线控制器。只要总线闲着(“总线已被分配”线无信号)，总线控制器就可根据某种算法对同时送来的多个请求进行仲裁，以确定哪个部件可使用总线，并立即通过相应的“总线准许”线送回该部件，去除其请求，建立“总线已被分配”，该部件获得总线使用权，总线分配过程结束。直至数据传送完后，部件去除“总线已被分配”，经总线控制器去除“总线准许”，并开始新的总线分配。 　　独立请求方式的优点是：总线分配速度快，所有部件的总线请求同时送到总线控制器，不用查询；控制器可以使用程序可控的预定方式、自适应方式、循环方式或它们的混合方式灵活确定下一个使用总线的部件；能方便地隔离失效部件的请求。缺点是:控制线数量过大，为控制N个设备必须有2N+1根控制线，而且总线控制器要复杂得多。 3.3.3总线的通信技术 　　1.同步通信 　　部件间的信息传送由定宽、定距的系统时标同步。信息的传送速率高，受总线长度的影响小，时钟在总线上的时滞可能会造成同步误差，时钟线上的干扰信号易引起误同步。 　　为了提高可靠性，希望目的部件对数据是否正确接收能给予回答。一种解决办法是在正常时目的部件不做回答，出错时目的部件在同步时间片过去之后，发回源部件一个出错信号，这样，就不会降低正常时总线的传送速率。但要求源部件必须设置较大容量的缓冲器保留已传送但未经证实和回答过的所有数据，以备重发之用。 　　2.异步通信 　　由于I/O总线一般是为有不同速度的许多I/O设备所共享，因此宜于采用异步通信。异步通信又分单向控制和请求/回答双向控制两种。通信过程只由源或目的部件之一控制的称为单向源控式或单向目控式，而由源和目的共同控制的称为请求/回答双向控制。 　　图3-13 (a)为异步单向源控式通信。源部件将数据放在“数据”总线上，延迟t1后再在控制总线上发“数据准备”信号，以给目的部件作为接收数据的选通信号用，延迟t1是为了防止“数据准备”信号可能先于“数据”到达目的部件而出错。t2是源部件输出寄存器再装入新的待发数据或是总线重新分配所需的时间。 图3-13异步单向控制通信 (a)源控式；(b)目控式 　　单向源控式的优点是简单、高速。缺点是：没有来自目的部件指明传送是否有效的回答；不同速度的部件间通信比较困难，部件内需设置缓冲器以缓冲来不及处理的数据；效率低，高速部件难以发挥其效能；要求“数据准备”干扰要小，否则易误认成有效信号。 　　图3-13 (b)为异步单向目控式通信，可以解决传送有效性校验的问题。由目的部件建立“数据请求”来使源部件把数据放在“数据”线上，目的部件发出“数据请求”，经二次传送延迟，即2td后，数据到达目的部件，由其检验数据的有效性。如果有错，目的部件回送“数据出错”代替下一个“数据请求”。显然，总线传送速率随源、目的之间距离的增加而下降，此外，开始时需有辅助操作时间以及目的部件在接收数据后，需再加上错误检验时间才能发出下一个“数据请求”，这些都使传送速率下降。 　　单向控制的缺点是:不能保证下一数据传送之前让所有数据线和控制线的电平信号恢复成初始状态，从而可能造成错误，为此可采用异步请求/回答式双向控制。双向控制也有主从关系，下面以源为主来介绍。 　　图3-14(a)为非互锁方式。源将数据放在总线上，经t1延迟后发出“数据准备”，目的部件在t1+td1时刻接收数据后经校验未发现出错就发“数据接受”来响应，并返回到源部件，在t1+td1+td2时刻去除原数据，而后再经过t2时间把新的数据放在数据线上。 　　如果目的部件发现数据有错，则发出“数据出错”代替“数据接受”。这既提供出错控制，也便于实现不同速度的部件之间的通信。其代价是要降低传送速率，因为要经过二次总线延迟，并增加某些控制逻辑。如果总线传输延迟与通信信号脉宽的比值不合适，就可能出现在下一个“数据准备”到达目的端时，上一个“数据接受”仍处于高电平，这样“数据准备”信号会使“数据接受”线一直维持在高电平上(如图3-14(a)“数据接受”线上的虚线所示)，从而出错。若使下一个“数据准备”信号只能在上一个“数据接受”信号结束后才发出，就能防止这种出错。图3-14(b)的互锁方式就能保证这点。 图3-14源控式异步双向控制通信 (a)非互锁方式;(b)互锁方式 　　异步双向互锁方式虽增加了信号沿总线来回传送的次数，使控制硬件变得复杂，但它能适应各种不同速度的I/O设备，保证数据传送的正确性，且有较高的数据传送速率。因为它总是以所接源和目的部件中相对较低的速率来通信，比同步方式总是以所有部件中最低的速率来通信的效率要高，所以I/O总线中最广泛使用的还是异步双向互