【总线仲裁】

总线仲裁

连接到总线上的功能模块有主动和被动两种形态。如CPU 模块，它在不同的时间可以用作主方，也可用作从方;而存储器模块只能用作从方。主方(主设备)可以启动一个总线周期，而从方(从设备)只能响应主方的请求。每次总线操作，只能有一个主方占用总线控制权，但同一时间里可以有一个或多个从方。

按照总线仲裁电路的位置不同，仲裁方式分为集中式仲裁和分布式仲裁两类。对多个主设备提出的占用总线请求，一般采用优先级或公平策略进行仲裁。

㈠集中式仲裁(总线控制器)

集中式仲裁中每个功能模块有两条线连到总线控制器:一条是送往仲裁器的总线请求信号线BR，一条是仲裁器送出的总线授权信号线BG。

⑴  链式查询方式    为减少总线授权线数量，采用了上图所示的菊花链查询方式，其中A表示地址线，D表示数据线。BS线为1，表示总线正被某外设使用。

缺点①：在查询链中离总线仲裁器最近的设备具有最高优先级，离总线仲裁器越远，优先级越低。因此，链式查询是通过接口的优先级排队电路来实现的。如果优先级高的设备出现频繁的请求，那么优先级较低的设备可能长期不能使用总线。

缺点②：是对询问链的电路故障很敏感。

链式查询方式的优点是，只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁，并且这种链式结构很容易扩充设备。

⑵ 计数器定时查询方式  

 原理：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。总线仲裁器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备地址相一致时，该设备置“1” BS 线，获得了总线使用权，此时中止计数查询。

优点：可改变优先次序，即每次计数可以从“0”开始，也可以从中止点开始。

⑶  独立请求方式

优点①：是响应时间快，即确定优先响应的设备所花费的时间少，不用一个设备接一个设备地查询。

优点②：是对优先次序的控制相当灵活。

㈡  分布式仲裁

分布式仲裁不需要集中的总线仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较，如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤销它的仲裁号。

☞总线操作的基本步骤:

①主设备申请总线、仲裁器裁决并批准  (BS)

②主设备掌握总线，启动总线周期、初始化

③从设备响应，主从设备之间传输数据

④主设备释放总线，结束总线周期

最后

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