6.2 总线仲裁

用于处理多个设备争抢总线控制权的问题

6.2.1 集中仲裁方式

1. 主设备发出请求信号

2. 若多个主设备同时要使用总线，则由总线控制器的判优、仲裁逻辑按一定的优先等级顺序确定哪个主设备能使用总线

3. 获得总线使用权的主设备开始传送数据

4. 由获得总线使用权的设备发出总线忙（BS）信号

1、 链式查询方式

链式查询方式

总线允许信号按照顺访问各个设备

• 优点

  • 优先级固定：离总线控制器越近的部件，优先级越高

  • 只需要三根控制线，结构简单，扩充容易

• 缺点

  • 对硬件电路的故障敏感

  • 优先级不能改变

  • 会产生“饥饿”现象

2、计数器查询方式

计数器查询方式

1. 总线控制器收到总线请求信号，判断总线空闲，计数器开始计数

2. 总线计数器从初始值开始增加，并通过地址线发送出去

3. 当地址线上的计数值与请求使用总线的设备一致时，停止计数，分配总线

• 优点

  • 通过改变计数器初始值可以改变优先级

  • 对电路的故障没有链式的敏感

• 缺点

  • 控制线数量增加

    • 地址线数量：若有n个设备，则需要$\log_{2}n$条地址线
  • 控制相对比链式查询相对复杂

3、独立请求方式

独立请求方式

• 每个设备有单独的总线允许和总线请求线与总线控制器相连

• 总线控制器通过总线忙信号来判明当前是否有设备占用总线

• 总线控制器中的排队器来决定设备使用总线资源的顺序

• 优点

  • 响应速度快，总线允许信号BG直接从控制器发送到有关设备，不必在设备间传递或者查询

  • 对优先次序的控制相当灵活

• 缺点

  • 控制线数量多，若设备有n个，则需要2n+1条控制线

  • 总线的控制逻辑更加复杂

6.2.2 分布式总裁方式

不需要中央仲裁器，每个潜在的主模块都有自己的仲裁器和仲裁号（表示优先级），多个仲裁器竞争使用总线

1. 当设备有总线请求时，它们就把各自唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上

2. 每个仲裁器将从仲裁总线上得到的仲裁号与自己的仲裁号进行比较

   • 如果仲裁总线上的号优先级高，则它的总线请求不予响应，并撤销它的仲裁号

3. 最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上