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    2019-03-27 13:20:14
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    文章目录

    基本概念

    定义
    总线上有多个部件,所以需要总线控制器统一管理

    何时何部件发送信息
    如何给信息传送定时
    如何防信息丢失
    如何避免多个部件的同时发送
    ...
    
     
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    分类

    • 总线判优控制(仲裁控制)
    • 通信控制

    总线判优控制

    基本概念
    总线判优控制可分为集中式和分布式两种,前者将控制逻辑集中在一处(如在 CPU中),后
    者将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上。

    主设备(模块):

    对总线有控制权,启动在总线上的信息传送
    
     
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    从设备(模块):

    只能响应从主设备发来的总线命令,没有控制权
    
     
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    为何判优

    假如某主设备欲与某从设备进行通信
    首先主设备发出总线请求信号
    但是若此时有多个主设备同时要使用总线
    那此时如何决定哪个主设备获得使用权呢?
    所以总线的判优控制就应运而生了
    它可以按一定的优先等级顺序分配使用权
    
     
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    分类
    总线判优控制

    • 集中式
      链式查询
      计数器定时查询
      独立请求方式
      
         
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    • 分布式

    链式查询

    链式查询图解
    在这里插入图片描述
    文字叙述:

    # BS,BR,BG代表了总线的3种状态信号(忙,请求,同意)
    如果BG信号到达的接口有BR信号
    那么BG信号就不再往下传了
    意味着该接口获得了总线使用权
    于是发出BS信号,表示总线已被占用
    
     
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    在查询链中离总线控制器最近的部件具有最高优先权,离总线控制器越远,优先权越低。

    特点

    链式查询通过接口的优先权排队电路实现
    结构简单,易扩充设备(优点)
    速度慢,需要一直向下查询,对电路故障特别敏感(缺点)
    优先级别低的设备可能很难获得请求(缺点)
    最不稳定(缺点)
    
     
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    计数器查询

    计数器查询图解
    在这里插入图片描述
    文字叙述:

    #与链式查询相比
     多了设备地址线
     少了同意总线BG
    #判优流程
     总线控制部件接收到BR信号
     在BS=0时(总线未被占用)
     总线控制部件的计数器开始计数
     且通过设备地址线向各设备发一组地址信号
     当某个请求占用总线的设备地址与计数值一致时
     终止计数查询
    
     
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    注:
    如果计数器的初值是0,则各部件的优先次序与链式查询法相同。
    如果从中止点开始,则每个设备使用总线的优先级相等
    特点

    计数器初值可用程序设置,方便改变优先次序
    代价:增加了控制线数
    
     
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    在这里插入图片描述

    独立请求方式

    独立请求方式图解
    在这里插入图片描述
    文字叙述:

    #在独立请求方式中
     每一个共享总线的部件均有一队控制线
         总线请求BR(i)
         总线同意BG(i)
    #p判优流程
     当某个部件发出BR(i)信号时
     总线控制器中有排队电路
     可据此优先次序决定首先响应哪个部件的BR(i)
     然后给该部件发回BG(i)
    
     
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    特点

    响应时间快,对优先次序的控制相当灵活(优点) 
    代价:增加了控制线数
    
     
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    总线通信控制

    定义
    总线控制主要解决通信双方如何获知传输开始和传输结束,以及通信双方如何协调如何配合.
    基本概念
    在总线的共享中,在竞争总线使用权时,按部件的优先等级分配;而在通信时间上,则按照分时方式处理.
    分时方式:

    #以获得总线使用权的先后顺序分时占用总线
    即哪个部件获得使用权
    此时刻就由该部件传送
    等其下一部件获得使用权后
    接着下一时刻传送
    (轮流交替传送)
    
     
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    总线周期

    申请分配阶段: 主模块申请,总线仲裁决定
    寻址阶段: 主模块向从模块发出地址和命令
    传数阶段: 主模块和从模块交换数据
    结束阶段: 主模块撤销有关信息
    # 设备=模块
    
     
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    在这里插入图片描述

    同步通信

    定义
    通信双方由统一时标控制数据传送成为同步通信

    同步数据输入
    在这里插入图片描述
    附注:
    在这里插入图片描述
    同步数据输出
    在这里插入图片描述
    附注:
    在这里插入图片描述
    注:
    同步通信采用速度最慢的那个模块作为标准,即使有关模块的速度比较快,也要按照最慢的模块进行设置。
    一般应用在总线长度比较短,并且各个模块的存取时间比较一致的情况下,使用同步式传输数据。
    特点

    优点:具有较高的传输效率,可靠性较高
    缺点:所有模块都强求速度一致的同一时限,设计缺乏灵活性
    
     
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    异步通信

    定义
    异步通信克服了同步通信的缺点,允许各模块速度的不一致性,给设计者充分的灵活性.
    没有公共的时钟标准.也不要求所有部件严格的统一操作时间,而是采用应答模式(又称握手模式)
    应答模式:

    即当主模块发出请求(Request)时
    得等到从模块反馈回来响应(Acknowledge)信号后
    才开始通信
    #要求:
     主、从模块之间增加两条应答线(握手交互信号线 Handshaking)
    
     
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    分类
    异步通信得应答方式可分为:

    • 不互锁
    • 半互锁
    • 全互锁

    在这里插入图片描述

    不互锁方式

    通信流程

    # 主模块
    主模块发出请求信号后
    不用等待来自从模块得响应信号
    而是经过一段时间
    确认从模块已收到请求信号后
    便撤销其请求信号
    # 从模块
    从模块接收到请求信号后
    在条件允许时发出回答信号
    并且通过一段时间
    确认主模块已收到回答信号后
    自动撤销回答信号
    
     
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    实例
    在CPU向主存写信息时,CPU要先后给出地址信号、写命令以及写入数据,即采用的是不互锁的方式.

    缺点:
    有可能出现主设备发出的请求未至从设备,或者从设备发出的响应未置主设备的情况

    半互锁方式

    概念
    当一方存在互锁关系,另一方不存在互锁关系,则称为半互锁方式.
    缺点:有可能导致“请求”信号一直保持高电平
    通信流程

    # 主模块(有互锁关系)
    主模块发出请求信号
    必须等接收到来自从模块得回答信号后
    才能撤销其请求信号
    # 从模块
    从模块接收到请求信号后
    发出回答信号
    不用确认主模块请求信号已是否已撤销
    而是隔一段时间后
    自动撤销回答信号
    
     
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    实例
    在多机系统中,某个CPU需要访问共享存储器(供所有CPU访问的存储器)时,该CPU发出访存命令后,必须收到存储器未被占用的回答信号后,才能真正进行访存操作.

    全互锁方式

    通信流程

    # 主模块(有互锁关系)
    主模块发出请求信号
    必须等接收到来自从模块得回答信号后
    才能撤销请求信号
    # 从模块(有互锁关系)
    从模块发出回答信号
    必须等主模块请求信号已撤销后
    再撤销其回答信号
    
     
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    实例
    在网络通信中,通信双发即采用的全互锁方式.

    波特率

    异步通信可用于

    • 并行传送
    • 串行传送

    异步串行通信的数据传送速率用波特率衡量.
    波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数,单位用bps(位每秒),记作波特.

    例题1
    在异步串行传输系统中,假设每秒传输120个数据帧,其字符格式规定包含1个起始位、7个数据位、1个校验位、1个终止位,试计算波特率.
    解:

    根据题目给出的字符格式
    1帧包含1+7+1+1=10位
    故波特率为:
    (1+7+1+1)x120=1200bps=1200波特
    
     
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    例题2
    在异步传输系统中,若字符格式为:1位起始位、8位数据位、1位奇校验位、1位终止位.假设波特率为1200bps,求此时的比特率.
    解:

    根据题目给出的字符格式
    有效数据位有8位
    而1帧包含1+8+1+1=11位
    故比特率为:
    1200(8/11)=872.72 bps
    
     
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    附:总线复用: 一条信号线上分时传送两种信号。
    例如:
    通常地址总线与数据总线在物理上是分
    开的两种总线,地址总线传输地址码,数据总线传输数据信息。为了提高总线的利用率,优化设计, 特将地址总线和数据总线共用一组物理线路, 在这组物理线路上分时传输地址信号和数据信号,即为总线的多路复用。

    半同步通信(同/异步结合)

    基本概念
    半同步通信既保留了同步的基本特点,如所有的地址、命令、数据信号的发出时间,都严格参照系统时钟的某个前沿开始,而接收方都采用系统时钟后沿时刻进行判断识别;同时又像异步那样,允许不同速度的模块和谐地工作.
    特点
    WAIT响应信号线:采用插入时钟(等待)周期的措施来协调通信双方的配合问题.
    半同步通信数据输入过程(图)
    在这里插入图片描述
    特点

    优点:其控制方式比异步通信简单
    缺点:对系统时钟频率不能要求太高,系统工作的速度不会太高
    
     
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    三种通信的共同点
    一个总线传输周期(以输入数据为例):

    主模块发地址、命令     :占用总线
    从模块准备数据        :不占用总线,即总线空闲
    从模块向主模块发数据   :占用总线
    
     
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    分离式通信

    目的
    充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力

    一个总线传输周期:

    #子周期1:
     主模块申请占用总线
     使用完后即放弃总线的使用权
    #子周期2:()模块申请占用总线
     将各种信息传送至总线上
    
     
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    特点

    1.各模块有权申请占用总线
    2.采用同步式通信,不等对方回答
    3.各模块准备数据时,不占用总线
    4.总线被占用时,无空闲
    5.充分提高了总线的有效占用

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空空如也

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总线通信器