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PCI總線仲裁器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
PCI總線仲裁器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1
摘要：基于Altera的CPLD器件的PCI總線仲裁器設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)仲裁器的AHDL編程，并結(jié)合仿真結(jié)果對PCI總線的仲裁進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞：PCI仲裁器，CPLD，仿真
PCI總線仲裁器通常是集成在PCI芯片組中。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深入，尤其是嵌入式系統(tǒng)的不斷發(fā)展，集成的仲裁器難以滿足某些場合的應(yīng)用。而采用CPLD技術(shù)實(shí)現(xiàn)的獨(dú)立的PCI總線仲裁器，則較好的適應(yīng)了這方面的需求。
一﹑PCI總線仲裁機(jī)制
PCI的仲裁是基于設(shè)備訪問，而不是基于時(shí)間分配的。在任一時(shí)刻，總線上的一個(gè)主設(shè)備要想獲得對總線的控制權(quán)，就必須發(fā)出它的`請求信號（PCIreqN），如果此刻該設(shè)備有權(quán)控制總線，總線仲裁器就使該設(shè)備的總線占用允許信號（PCIgntN）有效，進(jìn)而獲得總線的使用權(quán)。當(dāng)有多個(gè)主設(shè)備同時(shí)發(fā)出總線控制請求時(shí)，就必須由仲裁器根據(jù)一定的算法判定，當(dāng)前應(yīng)該由哪個(gè)主設(shè)備獲得控制權(quán)。
二、仲裁算法
常用的仲裁算法有：公平算法、循環(huán)算法等。
本仲裁器設(shè)計(jì)采用的是循環(huán)算法，設(shè)備的優(yōu)先級預(yù)先設(shè)定。目前的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對四個(gè)PCI設(shè)備請求的仲裁，各設(shè)備優(yōu)先級由高到低安排為：設(shè)備0
PCI總線仲裁器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2
PCI總線仲裁器通常是集成在PCI芯片組中。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深入,尤其是嵌入式系統(tǒng)的不斷發(fā)展,集成的仲裁器難以滿足某些場合的應(yīng)用。而采用CPLD技術(shù)實(shí)現(xiàn)的獨(dú)立的PCI總線仲裁器,則較好的適應(yīng)了這方面的需求。
一﹑PCI總線仲裁機(jī)制
PCI的仲裁是基于設(shè)備訪問,而不是基于時(shí)間分配的。在任一時(shí)刻,總線上的一個(gè)主設(shè)備要想獲得對總線的控制權(quán),就必須發(fā)出它的請求信號(PCIreqN),如果此刻該設(shè)備有權(quán)控制總線,總線仲裁器就使該設(shè)備的總線占用允許信號(PCIgntN)有效,進(jìn)而獲得總線的`使用權(quán)。當(dāng)有多個(gè)主設(shè)備同時(shí)發(fā)出總線控制請求時(shí),就必須由仲裁器根據(jù)一定的算法判定,當(dāng)前應(yīng)該由哪個(gè)主設(shè)備獲得控制權(quán)。
二、仲裁算法
常用的仲裁算法有:公平算法、循環(huán)算法等。
本仲裁器設(shè)計(jì)采用的是循環(huán)算法,設(shè)備的優(yōu)先級預(yù)先設(shè)定。目前的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對四個(gè)PCI設(shè)備請求的仲裁,各設(shè)備優(yōu)先級由高到低安排為:設(shè)備0 >設(shè)備1 > 設(shè)備2 > 設(shè)備3。
系統(tǒng)啟動伊始,沒有設(shè)備使用PCI總線,也沒有設(shè)備請求使用PCI總線,仲裁器總是設(shè)定設(shè)備0擁有總線控制權(quán),即將總線停靠于設(shè)備0。此時(shí)設(shè)備0的PCIgntN是有效的。而在此之后,仲裁器總是指定PCI總線的最后一個(gè)使用者為總線的停靠設(shè)備。
當(dāng)有一個(gè)或多個(gè)設(shè)備提出擁有總線使用權(quán)的請求時(shí),仲裁器將按照事先安排的設(shè)備優(yōu)先級順序逐一查詢。對于只有一個(gè)設(shè)備請求的情況,該設(shè)備的請求將會馬上得到響應(yīng);如果多個(gè)設(shè)備同時(shí)發(fā)出請求時(shí),仲裁器裁定首先響應(yīng)優(yōu)先等級高的設(shè)備的請求,當(dāng)此設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸交出總線使用權(quán)后,再由優(yōu)先等級低的設(shè)備使用總線。示意框圖見圖2。
如果一個(gè)設(shè)備已獲得總線使用權(quán)并且正在進(jìn)行地址、數(shù)據(jù)傳輸時(shí),比它優(yōu)先級別高的設(shè)備也發(fā)出了占用請求,仲裁器將會撤銷優(yōu)先級別低的設(shè)備的總線占用信號,并把總線使用權(quán)交給優(yōu)先級別高的設(shè)備,同時(shí)還要確保在任一時(shí)刻不會出現(xiàn)多個(gè)設(shè)備同時(shí)占用總線的情況。具體見仿真分析。
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