测控总线与仪器通信技术 教学课件 作者 王先培 测控系统通信与网络课件-4.ppt

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1、测控系统通信与网络主讲：武汉大学电子信息学院王泉德第四章共享存储区通信技术共享存储区通信技术是多处理器系统的主要通信方式。共享存储区通信技术也是开放型计算机系统及网络通信节点中采用的基本通信方法，属主机板上的通信技术。一、共享存储区的物理结构共享存储区从物理结构上可以分为四种：公用总线方式，矩阵开关方式，多端口共用方式和总线窗口方式。1、公用总线方式2、矩阵开关方式矩阵开关结构形式的并行性好，处理速度快，在用多处理机构成并行处理大型计算机时就采用这样的体系结构。3、多端口方式P1PiPnM1MiMnI/O1I/OiI/On……………………………………图4-4多端口共用存储器多端口

2、RAM端口2端口3端口1端口2端口3端口1多端口及端口控制器单口RAM图4-5(a)本质型多端(b)非本质型多端口存储器口存储器4、总线窗口方式二、共享存储区的逻辑结构多微处理器与公用存储区之间的相互作用关系1、虚拟结构每台微处理机都带着存储器，它既为各处理机自己所有，又为多机共享。每台微处理机能访问所有处理机的存储器，形成了远大于单个处理机存储器容量的虚拟存储空间，使用虚拟存储地址寻址。实现地址映射的方法有两种：(1)由硬件电路组成的“总线窗口”实现地址映射；(2)由含微处理器“智能总线窗口”实现地址映射。2、信箱结构信箱式共享存储区把各微处理机专用与共享存储区划分开来，仅建立

3、一块较小的共享区供通信使用，而且对共享区作了细分，建立类似邮政信箱格式的分格式逻辑结构。3、通信池结构共享存储区设计比较简单；共享存储区使用权的分配及管理却比较复杂；通信速度也比信箱结构慢，共享存储区容量的要求要比信箱结构的小三、共享存储区的分配与管理共享存储区的分配与管理解决两台或两台以上的微处理机同一时刻访问共享存储区中同一单元而引起的冲突。1、判决器法判决器是独立于各微机之上的一个专用单元，它的功能是对要求使用共享存储器或公用总线的微机提出的请求进行裁决。判决器主要由判决逻辑与开关群电路组成，根据判决逻辑的不同，可分为：①无偏判决器：在一个长时间段内，使各处理器轮流获取优先

4、权；②改进型无偏判决器：在无偏判决的基础上优先响应等待时间最长的微处理机的请求；③固定优先级判决器：它预先规定每台微处理机的优先级高低；④FIFO法：按先来后到次序进行优先权的判决。2、端口控制器法2114存储器芯片为共享存储器，74LS244就相当于微机挂上总线的开关，74LS244与2114之间的连线为单公用总线，端口控制器负责共享存储器的分配及管理。端口控制器相当于单公用总线系统中总线控制器BC的作用，由它来按照预先设计好的判决规则，对微处理机的申请进行判决。3、本质型多端口存储器的裁决逻辑通过内部设有的逻辑检测电路裁决：当发生对一个单元同时读写时，逻辑检测电路将控制先“写

5、”后“读”；若检测到两端口同时对同一单元进行“写”操作时，逻辑检测电路将使它们排队，以免冲突。4、总线窗口法总线窗口有双重功能:进行虚/实地址变换，控制总线窗口内总线开关，以便实现对共享存储器的分配与管理。四、双端口存储器及其应用双端口存储器分为双向传输的双端口存储器和单向传输的双端口存储器。1、双向传输的双端口存储器每一个端口都可以对存储器进行读写，从而实现两台微处理器间的半双工数据双向传输。MP1和MP2是由两片74LS244芯片提供的三态门、译码器及“或”门构成的端口；存储器（2114）A0-9CSWEDiP1A0-9RDWRDiA10-15P1.0译码器11P2A0-

6、9RDWRDiA10-15P1.0译码器11EP1EP2EP1和EP2是端口控制器的输出信号决定P1或P2对2114有效由P0口提供低8位、P2.0-P2.1共10位地址线对2114进行片内寻址由P2.2-P2.7口提供高6位地址线与P1.0控制信号经译码器译码对2114进行片选MP1MP2（1）端口构造由微处理器的读写信号合成2114的读写信号，并控制数据线的导通方向；逻辑结构：采用通信池结构，在共享区只设置一个数据缓冲区，发送与接收必须分别进行。数据的读写：数据的写入和读取一次完成，发信方把数据连续写入共享存储器后，接收方立即从共享存储器中把数据读出；存储区分配和管理：端

7、口控制器只对发送请求进行裁决，判决算法采用固定优先算法。（2）端口控制器构造MS1和MS2为发送请求信号由MS1和MS2产生MS信号，送1号、2号与非门，当P1和P2同时要求发送数据时，可防止EP1和EP2被同时置“1”，引起访问冲突MA1和MA2为接收请求信号EN1和EN2为传输结束信号3号R-S触发器的Q和Q非输出端分别送到1号、2号与非门，以保证P1提出发送请求时，2号与非门关闭，即P1比P2具有更高的优先级Pi(i=1,2)向Pj(j=2,1)发送数据的过程：2、单向传输