总线仲裁

同一时刻只能有一个设备控制总线传输操作，可以有一个或多个设备从总线接收数据。

将总线上所连接的各类设备按其对总线有无控制功能分为：

• 主设备：获得总线控制权的设备。

• 从设备：被主设备访问的设备，只能响应从主设备发来的各种总线命令。

为什么要仲裁？
总线作为一种共享设备，不可避免地会出现同一时刻有多个主设备竞争总线控制权的问题。

总线仲裁的定义：
多个主设备同时竞争主线控制权时，以某种方式选择一个主设备优先获得总线控制权称为总线仲裁。

总线仲裁分类：

集中仲裁方式【链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式】

分布仲裁方式

一、集中仲裁方式

1. 链式查询方式

工作流程：

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。

“总线忙”信号的建立者是获得总线控制权的设备

优先级：离总线控制器越近的部件，其优先级越高；离总线控制器越远的部件，其优先级越低。

• 优点：链式查询方式优先级固定。只需很少几根控制线就能按一定优先次序实现总线控制，结构简单，扩充容易。

• 缺点：对硬件电路的故障敏感，并且优先级不能改变。 当优先级高的部件频繁请求使用总线时，会使优先级较低的部件长期不能使用总线。

2. 计数器查询方式

结构特点：用一个计数器控制总线使用权，相对链式查询方式多了一组设备地址线，少了一根总线响应线BG；它仍共用一根总线请求线。

优点：

1. 计数初始值可以改变优先次序 。 计数每次从“0”开始，设备的优先级就按顺序排列，固定不变； 计数从上一次的终点开始，此时设备使用总线的优先级相等；计数器的初值还可以由程序设置。

2. 对电路的故障没有链式敏感。

缺点：

1. 增加了控制线数。 若设备有n个，则需élog2nù +2条控制线

2. 控制相对比链式查询相对复杂。

3. 独立请求方式

结构特点：每一个设备均有一对总线请求线 $B{R}_i$和总线允许线 $B{G}_i$。

优点：

1. 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。

2. 对优先次序的控制相当灵活。

缺点：

1. 控制线数量多。若设备有n个，则需要2n+1条控制线。其中+1为BS线，用于设备向总线控制部件反馈已经是否正在使用总线。

2. 总线的控制逻辑更加复杂

4. 总结

“总线忙”信号的建立者是获得总线控制权的设备

二、分布仲裁方式

特点：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，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；

3. 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；

4. 最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。

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6. 链接：https://blog.csdn.net/weixin_43848614/article/details/126931510

7. 作者：何为xl