试述总线仲裁优先级方法。

题目

试述总线仲裁优先级方法。

参考答案和解析
正确答案: 对总线仲裁问题有三种方法解决总线分配的优先级技术即串联、并联、循环等。
(1)串联优先级判别法:串联优先级判法机构中有N个模块,都可以作为总线主设备,各个模块中的请求输出端采用集电板漏极开路门,请求端用线或方式接到仲裁器请求输入端,每个模块的忙端同仲裁器的“总线忙”状态线相连,这是一个输入输出双向信号线。当一个模块占有总线控制权时,该模块的“忙”信号端成为输出端,向系统的“忙”状态线送出有效信号,例如低电平。其他模块的“忙”信号端全部作为输入端工作,检测“忙”线上状态。一个模块若要提出总线“请求”,条件是先检测到“忙”线处于无效状态,仲裁器接收总线请求输入的条件、也是“忙’’线处于无效状态。进一步可以规定仲裁器输出“允许”信号条件首先是“忙”线无效,表示总线没有被任一模块占用;其次才是有模块提出了总线请求。“允许”信号在链接的模块之间传输,直到提出总线“请求”的那个模块为止。这里从“允许”信号的边沿触发,它把共享总线的各模块按规定的优先级别链接在链路中的不同位置上。越前面的模块,优先级越高。当前面的模块要使用总线时,便发出信号禁止后面的部件使用总线,通过这种方式,确定请求总线各模块中优先级最高的模块。这种串联优先级别判别中的仲裁机构是三线链式的仲裁机构。
(2)并联优先级判别法:在这种判别法中有N个模块,都可作为总线主设备,每个模块都有总线“请求”线和总线“允许”线,模块之间是独立的,没有任何控制关系。这些信号接到总线优先控制器即仲裁器,任何一模块使用总线,都要通过“请求”线向仲栽器发出“请求”信号。
仲裁器是由一个优先级编码器和一个译码器组成。该电路接到某个模块或多个模块发来的请求信号后,首先经优先级编码器进行编码,然后由译码器产生相应的输出信号,发往请求总线模块优先级别最高的模块,总线已经被占用。在一个模块占用总线的传输结束后,就把总线“忙”信号撤销,仲裁器也撤销“允许”信号。根据各请求输入情况,仲载器重新分配总线控制权。
(3)循环优先级判别法:这种方法类似于并联优先级判别方法,其中的优先级是动态分配的,原来的优先级编码器由一个更为复杂的电路代替,该电路把占有总线的优先级在发出总线请求的那些模块之间循环移动,从而使每个总线模块使用总线机会相同。
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相似问题和答案

第1题:

会判断数据的优先级,比如:根据CAN总线的仲裁原理,在下表中填入各控制单元的优先级顺序(用1、2、3表示,1表示优先级最高,3表示优先级最低)

数据报告 仲裁域形式 优先级
发动机 001 0110 1101
制动 000 1110 1010
变速器 010 1101 0110


正确答案:
数据报告 仲裁域形式 优先级
发动机 001 0110 1101 2
制动 000 1110 1010 1
变速器 010 1101 0110 3

第2题:

在总线互连方式中,总线仲裁算法不包括以下哪一种?()

  • A、静态优先级算法
  • B、动态优先级算法
  • C、先来先服务算法
  • D、不平等算法

正确答案:D

第3题:

按照总线仲裁电路的位置不同,总线仲裁分为集中式仲裁和分布式仲裁。()

此题为判断题(对,错)。


参考答案:正确

第4题:

总线仲裁的方法有哪几种?


正确答案:集中仲裁和分布仲裁

第5题:

三种优先级判别法中,串行优先判别方法仲裁电路复杂,需要大量外部逻辑才能实现。


正确答案:错误

第6题:

在多处理机互连网中总线仲裁方法有哪些?优缺点如何?


正确答案:(1)静态优先级算法:为每个连到总线上的处理机(或计算机模块)分配一个唯一的固定优先级。当多个处理机同时请求使用系统总线时,仲裁器使优先级最高的申请者使用总线。通常用串行连接方式确定优先级,因而越靠近仲裁器的处理机,它的优先级就越高。这种算法的优点是算法简单,易实现。缺点是优先级低的处理机将很少有机会使用总线。
(2)平等算法通常以轮转方式将总线按固定大小的时间片依次供各处理机使用。常用于同步总线。该算法的优点是算法较简单且能保证各处理机有均等机会使用总线,缺点是平均等待时间较长。此外,若所轮到的处理机不用总线时,将造成总线带宽的浪费。
(3)动态优先级算法这是一种根据总线使用情况和相应规则,能动态地改变连接到总线上的多处理机的优先级。例如近期最少使用的LRU算法,它将最高的优先级分配给在最长时间间隔内未使用总线的处理机。循环菊花链(RDC-Rotatingdaisychain)算法,则根据离最后依次使用总线的处理机所处位置的远近分配优先级。它将总线准用线按某一方向接成闭环,刚使用总线的处理机的优先级最低,而离它越近的处理机的优先级越高。该算法的优点是兼顾了前两种算法的优点,即有较短的平均等待时间,并可使系统中的各处理机有均等机会使用总线.缺点是控制逻辑较为复杂。
(4)先来先服务算法它不是按优先级选择主控器,因而具有最好的均等性,该算法是性能最好的仲裁算法,但实现困难。该算法的作用只提供一种标准以衡量其他算法好坏。

第7题:

ISA总线需要进行总线仲裁吗?为什么? 


正确答案: I.SA总线是一个简单的多主控总线,需要使用总线的“主设备”是CPU和最多7个使用DMA传送的设备。当CPU以外的一个或多个设备需要使用总线时,需要进行“总线仲裁”。
对于使用DMA请求使用总线的设备来说,“仲裁”要分两次进行:
① DMA请求信号送到8237,由8237进行第一次“仲裁”;
② 8237的请求信号发送到CPU,在一个总线周期结束时释放总线。

第8题:

在嵌入式处理器中,下面关于“菊花链”仲裁的叙述,错误的是(29) 。

A.菊花链仲裁又称为串行仲裁

B.菊花链仲裁使用三根控制线:总线请求线、总线允许线和总线忙线

C.在菊花链模式下,总线允许线连接的先后次序决定了每个模块的优先级

D.在菊花链模式下,每一时刻可以有多个模块作为总线通信的实际主控模块


正确答案:D
本题考查总线仲裁的基础知识。总线仲裁即总线判决,目的是避免多个主控器同时占用总线,确保任何时候总线上最多只有一个模块发送信息。当多个主控模块同时提出总线请求时,仲裁机构以一定的优先算法裁决由哪一个模块获得总线使用权.按裁决机构的设置,总线仲裁可分为集中式控制和分布式控制。集中式控制将总线控制逻辑基本上集中于一个设备,分布式控制则将总线控制逻辑分散在总线连接的各个部件或设备中。按裁决方式主要有定时查询、串行链接仲裁、并行仲裁和串并仲裁等。定时查询方式中各模块的总线请求信号经一条公共的请求线向控制器发出,控制器轮流对各模块进行测试看是否有请求。定时查询以计数方式向各模块发出一个计数值COUNT,与计数值相对应的模块如果有总线请求BR(BusRequest),则总线控制器停止计数,响应该模块的总线请求BR,使该模块获得总线使用权,然后该模块发出总线忙BB(BusBusy)信号并开始总线操作各模块的BR和BB“线或”后送往总线控制器。总线操作结束,该模块撤除总线忙BB信号,释放总线,控制器继续进行轮询,计数值可从零开始,也可从暂停的值继续。如果计数值每次都从零开始,各模块的优先级按其对应的序号固定不变,0号优先级最高,序号越大优先级越低。如果每次都从暂停的计数值继续下去,则所有模块都有相同的机率占用总线,各模块的优先级相等。优先级还可以程序控制,动态改变,灵活性大。定时查询方式可靠性高,模块的故障不会影响总线控制。缺点是扩展性较差,串行链接仲裁简称串链仲裁、串行仲裁,又叫“菊花链”仲裁(robinDaisychaining)。该仲裁法又有二线菊花链、三线菊花链、四线菊花链之分,其中三线菊花链使用普遍,最具代表性。三线菊花链使用3根控制线总线请求BR、总线允许BG(BusGrant)和总线忙BB,各模块通过OC(集电极开路)门在请求线BR和忙线BB上分别“线或”(负逻辑),各个模块的BR(或BB)线连在一起,当有一个为低电平时,输入到仲裁器的BR(或BB)即为低电平,这种“负或”的关系若从正逻辑来看则为“正与”,因此也有叫“线与”的。为了克服三线菊花链'中裁的弊端又保留其优点,出现了循环菊花链(RoundrobinDaisychaining)仲裁方法。盾环菊花链仲裁属分布式总线控制,系统中没有集中的总线仲裁器,而将仲裁逻辑分散:生各个模块中。总线允许线BG连到最后一个模块后又返回到第一个模块而形成循环。,系统中无论哪个模块被获准接管总线,它就同时兼作当前的总线仲裁器。可以编程选择任一模块首次访问总线,每个模块的优先权取决于它沿总线允许信号BG传输方向距当前总线控制器的远近,距离越远的优先权越低。因此在总线传输过程中优先权动态地改变,每个主控模块占用总线的机会均等。每一时刻只有一个模块作为总线通信的实际主控模块。

第9题:

什么情况下需要总线仲裁?总线仲裁的目的是什么?有哪几种常用的仲裁方式?各有什么特点?


正确答案: 当多个设备同时要求使用总线时需要总线仲裁;
总线仲裁的目的决定哪个主控设备优先使用总线。
有集中控制方式和分布控制方式。
集中控制方式是在系统中设置一个独立的硬件设备—总线控制器来分配总线时间。集中仲裁又可以分为菊花链查询方式、计数器定时查询方式和独立总线请求访问仲裁方式。分布控制方式没有总线控制器,每个设备都包含访问控制逻辑,这些模块共同作用分享总线。

第10题:

串行优先级判别法中,优先级高的模块频繁请求,优先级低的模块可能很长时间都无法获得总线。


正确答案:正确

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