21. Архитектура на основе общей магистрали. Характеристики системной магистрали.

Магистраль или шина (bus) – совокупность электрических связей и обслуживающих устройств, обеспечивающих обмен данными между двумя или более устройствами.

Системная магистраль (system bus) связывает (логически и физически) основные компоненты – процессор, память, модули ввода-вывода.

Все устройства компьютера подключены к магистрали, служащей единственным трактом для потоков команд, данных и управления.

Достоинства:

• существенно упрощается реализация компьютера;

• позволяет легко менять состав и конфигурацию машины.

Недостатки:

• в каждый момент передавать информацию может только одно устройство;

• при сохранении фон-неймановской концепции последовательного выполнения команд программы магистральная архитектура в чистом ее виде недостаточна эффективна.

Свойства системной магистрали:

Всю совокупность линий можно подразделить на три функциональные группы:

• шина данных. По ней происходит передача данных (команд и операндов) Ее разрядность является ключевым фактором, влияющим на производительность всей системы.

• шина адреса. Определяют источник или приемник данных. Ее разрядность определяет максимальный объем памяти системы.

• шина управления. Используются для управления доступом к линиям данных и адреса.

  • сигналы Чтения и Записи в оперативную память;

  • сигналы запросов прерываний;

  • сигналы синхронизации (определяют те моменты времени, когда код, выставленный на линиях данных и адреса, можно считать достоверным).

  • л инии для подачи питающего напряжения на подключаемые к системной магистрали модули.

Характеристики системной магистрали:

• совокупность сигнальных линий;

• спецификации: физические, механические, электрические;

• используемые сигналы: арбитража, состояния, управления, синхронизации;

• правила взаимодействия подключенных к магистрали устройств (протокол магистрали).

22. Алгоритм функционирования системной магистрали. Взаимодействие устройств.

Ф ункционирования системной магистрали.

Если один из модулей намерен передать данные другому, он должен:

• получить в свое распоряжение шину;

• передать по ней данные.

Если какой-то модуль намерен получить данные от другого, он должен:

• получить доступ к шине;

• с помощью соответствующих линий управления и адреса передать в другой модуль запрос;

• ожидать, пока модуль, получивший запрос, пошлет данные.

Взаимодействие устройств. Когда два устройства обмениваются информацией по шине, одно из них должно инициировать обмен и управлять им. Такого рода устройства называют ведущими (bus master). Это любое устройство, способное взять на себя владение шиной и управлять пересылкой данных. Ведущий не обязательно использует данные сам.

Устройства, не обладающие возможностями инициирования транзакции, носят название ведомых (bus slave).

К шине может быть подключено несколько потенциальных ведущих, но в любой момент времени активным может быть только один из них.

Для предотвращения одновременной активности нескольких ведущих в любой шине предусматривается процедура допуска к управлению шиной только одного из претендентов (арбитраж).

Некоторые шины допускают широковещательный режим записи, когда информация одного ведущего передается сразу нескольким ведомым. В этом случае арбитраж не требуется.