计算机组织中的BUS仲裁

在计算机组织中，BUS（总线）是将CPU、内存和I/O设备连接在一起的关键组件之一。然而，由于多个设备需要在同一时间访问BUS，就需要一种机制来调度和协调冲突，这就是BUS仲裁。

什么是BUS仲裁？

BUS仲裁是指在多个设备尝试访问同一总线时，通过一定的算法和协议选择哪个设备优先获取总线控制权的过程。它是CPU和I/O设备之间通信的临界区，其主要目的是协调总线上的访问，以确保每个设备都能按规定时间访问总线。

BUS仲裁的方法

目前，有两种BUS仲裁方法，包括集中仲裁和分布式仲裁。

集中仲裁

在集中仲裁中，所有设备都连接在单个仲裁器上，这个仲裁器控制总线访问。当设备需要访问总线时，它会向仲裁器发送请求，并在仲裁器确认后分配总线控制权。这种方法的优点是易于实现。

分布式仲裁

在分布式仲裁中，每个设备都有自己的仲裁硬件，它们通过协议进行协调。这种方法的优点是能够并行地访问总线，从而提高了总线的吞吐量。但是，这也会导致一些问题，例如死锁、竞态条件等。

仲裁协议

仲裁协议是用于协调总线上的设备之间冲突的特殊方法。在仲裁协议中，每个设备都有自己的优先级，当访问总线时，设备按照优先级发送请求。如果有多个设备请求总线控制权，则通过算法选择一个设备获得总线控制权。

常用的仲裁协议有固定优先级、旋转优先级和请求/确认协议等，其中最常用的是请求/确认协议。在请求/确认协议中，设备向总线发送请求信号，总线发送确认信号给一个设备，这个设备获得总线控制权并开始访问总线。

结论

总线仲裁是计算机组织中的一个关键过程，它使得多个设备能够按照优先级协调地访问总线。虽然有不同的仲裁方法和协议，但请求/确认协议是最常用的方法。程序员需要了解总线仲裁的原理和机制，以便更好地理解计算机系统的工作方式。