32. Пакетный режим пересылки информации. Конвейеризация транзакций.
Блочный или пакетный режим (burst mode) – один адресный цикл сопровождается множественными циклами данных (чтения или записи, но не чередующимися). При записи в память последовательные элементы блока данных заносятся в последовательные ячейки. Текущий адрес внутри пакета не указывается. Передается адрес только первой ячейки, все последующие адреса генерируются уже в самой памяти путем последовательного увеличения начального адреса. Скорость передачи собственно данных увеличивается за счет уменьшения числа передаваемых адресов.
Пример шины с пакетным режимом передачи – Futurebus+.
Конвейеризация транзакций
Очередной элемент данных может быть отправлен устройством А до того, как устройство В завершит считывание предыдущего элемента.
Данные на шине должны оставаться стабильными в течение времени tст+tуд.
Максимальная скорость передачи:
1/(tст + tуд).
33. Расщепление транзакций. Увеличение полосы пропускания шины.
Для увеличения эффективной полосы пропускания шины во многих современных шинах используется протокол с расщеплением транзакций (split transaction), известный также как протокол соединения/разъединения (connect/disconnect) или протокол с коммутацией пакетов (packet-switched).
Обычно обеспечивает преимущество на транзакциях чтения. Линии адреса и данных обязаны быть независимыми. Каждая транзакция чтения разделяется на две части: адресную транзакцию; транзакцию данных.
Считывание данных из памяти начинается с адресной транзакции: выставления ведущим на адресную шину адреса ячейки. С приходом адреса память приступает к относительно длительному процессу поиска и извлечения затребованных данных.
По завершении чтения память становится ведущим устройством, запрашивает доступ к шине и направляет считанные данные по шине данных. Фактически от момента поступления запроса до момента формирования отклика шина остается незанятой и может быть востребована для выполнения других транзакций.
Таким образом, на шине имеют место поток запросов и поток откликов. Случай, когда затребованные данные возвращаются в той же последовательности, в которой поступали запросы, в сущности, представляет собой конвейеризацию. Шина с расщеплением транзакций зачастую может обеспечивать вариант, при котором ответы на запросы поступают в произвольной последовательности.
Чтобы не спутать, какому из запросов соответствует информация на шине данных, ее необходимо снабдить признаком (тегом).
(+)более эффективное использование полосы пропускания шины по сравнению с протоколами, удерживающими шину в течение всей транзакции;
(-)вносит дополнительную задержку из-за необходимости получать два подтверждения – при запросе и при отклике;
(-)дополнительные затраты, так как требуется, чтобы транзакции были тегированы и отслеживались каждым устройством.
Увеличение полосы пропускания шины
Основные приемы
отказ от мультиплексирования шин адреса и данных;
увеличение ширины шины данных;
повышение тактовой частоты шины;
использование блочных транзакций.
34. Система ввода-вывода: назначение элементов, организация адресного пространства.(16 лекция)
«большой» интерфейс - обеспечение интерфейса с ЦП и памятью
«малый» интерфейс - обеспечение интерфейса с одним или несколькими периферийными устройствами
Регистр состояния (РС) служит для хранения битов состояния МВВ и подключенных к нему ВУ. В МВВ не исключается наличие и более одного регистра состояния.
Регистр данных:
буферизация – позволяет компенсировать различие в быстродействии ядра ВМ и внешних устройств;
разрядность, как правило, совпадает с шириной шины данных со стороны «большого» интерфейса;
со стороны «малого» интерфейса часто дополняется узлом упаковки/распаковки;
в МВБ, рассчитанных на работу с большим числом ВУ, могут входить несколько регистров данных, что позволяет независимо хранить текущие данные каждого из внешних устройств.
Регистр управления (РУ) фиксирует поступившие из ЦП команды управления модулем или ВУ, подключенными к нему.Отдельные разряды регистра могут представлять такие команды, как очистка регистров МВВ, сброс ВУ, начало чтения, начало записи и т.п. В сложных МВВ присутствует несколько регистров управления.
Селектор адреса проверяется на принадлежность к диапазону выделенному данному МВВ поступившего из ЦП адреса.
В случае подтверждения дешифратор DC выполняет раскодирование адреса, разрешая работу с соответствующим регистром модуля или ВУ.
Узел управления вводом/выводом по сути играет роль местного устройства управления МВВ.
На него возлагаются две задачи: обеспечение взаимодействия с ЦП и координация работы всех составляющих МВВ.
Со стороны «малого» интерфейса МВВ обеспечивает подключение внешних устройств и взаимодействие с ними.Эта часть МВВ более унифицирована, поскольку внешние устройства всегда подгоняются под один из стандартных протоколов.Каждое из внешних устройств «обслуживается» своим узлом «малого» интерфейса, который реализует принятый для данного ВУ стандартный протокол взаимодействия.
Адресное пространство
Наличие некоторой системы адресации позволяет выбрать один из модулей СВВ, а также одно из подключенных к нему внешних устройств. Адрес модуля и ВУ является составной частью соответствующей команды, в то время как расположение данных на внешнем устройстве определяется пересылаемой на ВУ информацией.Адресное пространство ввода-вывода может быть:
совмещенным с адресным пространством памяти;
Операции с МВВ осуществляются с использованием входящих в него внутренних регистров: управления, состояния, данных.Процедура ввода-вывода: запись информации в одни регистры МВВ и считывание ее из других. Это позволяет рассматривать регистры МВВ как ячейки основной памяти и работать с ними с помощью обычных команд обращения к памяти.Адреса регистрам назначаются в области адресного пространства памяти, отведенной под систему ввода-вывода.В системе команд вообще могут отсутствовать специальные команды ввода в вывода
Свойства:
(+)расширение набора команд для обращения к ВУ, что позволяет сократить длину программы и повысить быстродействие;
(+)значительное увеличение количества подключаемых внешних устройств;
(+)возможность внепроцессорного обмена данными между внешними устройствами, если в СК есть команды пересылки между ячейками памяти;
(+)возможность обмена информацией не только с аккумулятором, но и с любым регистром центрального процессора.
Выделенным адресным пространством памяти
Для обращения к МВВ применяются специальные команды и отдельная система адресов.
Это позволяет:
разделить шины для работы с памятью и шины ввода-вывода, что дает возможность совмещать во времени обмен с памятью и ввод-вывод;
адресное пространство памяти может быть использовано по прямому назначению в полном объеме.
Свойства:
(+)короткий адрес ВУ в команде ввода-вывода;
(+)бо́льшая наглядность программы;
(+)разработка СВВ может проводиться отдельно от разработки памяти;
(-)ввод-вывод производится только через аккумулятор ЦП; для передачи информации от ВУ в РОН, если аккумулятор занят, требуется выполнение четырех команд (сохранение содержимого аккумулятора, ввод из ВУ, пересылка из аккумулятора в РОН, восстановление содержимого аккумулятора);
(-)перед обработкой содержимое ВУ нужно переслать в ЦП.
Детализированные функции модуля ввода-вывода.(16 лекция)
МВВ отвечает за:
-управление одним или несколькими ВУ;
-обмен данными между этими устройствами с одной стороны, и основной памятью или регистрами ЦП с другой.
Основные функции: