Командный цикл микросистем и их типовые структуры, страница 2

Типовые структуры микросистем

1. Радиальные.

РИС.3. (ПА – периферийный адаптер)

Данная структура характерна тем, что она строится из заранее определенных периферийных устройств: ОЗУ, ПЗУ, ПА. Данную структуру иногда называют структурой закрытого типа, так как любое изменение в составе данной структуры может привести к неработоспособности системы.

2. Магистрально-каскадные.

РИС.4.

В данной структуре контроллер шины разделяет адресное пространство и позволяет подключить в ВС дополнительные ВУ. Выход из строя дополнительного ВУ не приводит к неработоспособности всей ВС.

3. Магистрально-радиальные.

РИС.5.

К.В.В – контроллер ввода\вывода. В данной структуре К.В.В. предназначен для преобразования одного вида информации в другой, например, из магнитного поля на магнитном диске в параллельное слово, удобное для обработки процессорным элементом.

Все вышеуказанные структуры используются в современных ВС. В каждый момент времени на магистрале допускается наличие только одного активного устройства. В простейших системах в качестве активного устройства используется процессор, который и организует все управление магистралью. В более сложных системах со многими активными модулями магистраль распределяется между ними, в соответствии с приоритетными соглашениями. Эта задача в современных ВС возлагается на арбитр магистрали.

Арбитр магистрали

РИС.6. (фото 144-4433)

РИС.7. (фото 144-4434)

Кружочек – активное устройство.

Лекция №14 (27.10.06)

Активные устройства независимо друг от друга генерируют сигналы запроса на захват магистрали, сигнал BRi. Арбитр в момент времени t₁ формирует сигнал BGi, который распространяется по линии ВУ, одно из которых сформировало сигнал запроса магистрали. В момент времени t₂ ВУ, поглотившее сигнал BGi, формирует сигнал «сброс арбитра». Данный сигнал является признаком для арбитра, что необходимо прекратить поиски других активных ВУ до того времени, пока не будет предоставлена магистраль активному ВУ, поглотившему BGi. В момент времени t₃ ВУ, занимавшее магистраль, освобождает ее, и магистраль занимает наше активное ВУ. Завершив обмен информации с ВУ в момент времени t₅ активное ВУ освобождает магистраль. Основные требования к активному ВУ: 1). активное ВУ, захватившее магистраль, должно сформировать полную совокупность управляющих сигналов, необходимую для магистрали, это касается и тех устройств, которые не участвуют в обмене, 2) все сигналы, формируемые активным ВУ должны укладываться в собственную занятость. Основным недостатком организации вычислительной системы с арбитром является наличие эффекта «оттеснения». Эффект оттеснения может возникнуть в том случае, если к арбитру магистрали подключено большое количество активных ВУ. Самому удаленному ВУ, имеющему самый низкий приоритет, просто может не достаться возможности выйти на магистраль. Для снижения влияния эффекта оттеснения используется арбитр с перепрограммируемой структурой или вероятностные арбитры. Арбитры с перепрограммируемой структурой позволяют, в зависимости от выполняемой программы, в случае необходимости изменять уровни приоритета, обеспечивая тем самым возможность доступа всем ВУ. Вероятностный арбитр: по истечению определенного промежутка времени происходит изменение уровней приоритетов ВУ, это позволяет на какой-то, относительно короткий промежуток времени, практически любому ВУ получить высокий уровень приоритета.