e-gradiva				Sistemi	Motorola	Omrežja
						SERŠ Maribor

Časovna struktura prenosov

Linije nekega vodila običajno delimo na tri skupine: podatkovne, naslovne in kontrolne. Pomen in delovanje podatkovnih in naslovr.ih linij se od računalnika do računalnika ne razlikuje veliko. Nasprotno pa so pri kontrolnih linijah razlike med računalniki velike tako v vrsti in številu signalov, kot tudi v njihovem delovanju.

Ne da bi se spuščali v podrobnosti raznih rešitev, si bomo ogledali časovno zaporedje dogodkov pri prenosih. Pri tem moramo vedeti, da je med vsemi na vodilo priključenimi elementi računalnika v vsakem trenutku vedno natanko en element tisti, ki ima nadzor nad vodilom. Temu elementu pravimo tudi gospodar vodila, medtem ko so vsi ostali elementi sužnji. Kadar je na vodilo priključenih več elementov s sposobnostjo biti gospodar, mora obstajati mehanizem, s katerim se med seboj dogovorijo kdo bo v danem trenutku nadzoroval vodilo.

Nekateri elementi so lahko gospodarji ali sužnji, vendar ne istočasno oboje. Glavni pomnilnik je vedno samo suženj in ne more nadzorovati vodila. Podobno je centralni procesor računalniškega sistema vedno gospodar, čeprav ga je pri nekaterih računalnikih mogoče odklopiti od vodila, ki je s tem na voljo drugim gospodarjem. Nasprotno pa so krmilniki in vhodno–izhodni procesorji običajno realizirani tako, da so lahko ali gospodarji ali sužnji.

Vsak prenos po vodilu vedno prične in vodi gospodar. Gledano z njegovega stališča je prenos ali branje (sprejem podatkov) ali pisanje (oddaja podatkov). Gledano s stališča časovnega zaporedja dogodkov pri prenosu, pa lahko praktično vse realizacije prenosov, ki jih srečujemo pri današnjih računalnikih, razvrstimo v eno od naslednjih dveh skupin.

Prenose iz prve skupine običajno imenujemo sinhronski prenosi. Poenostavljen opis zaporedja dogodkov pri njih prikazuje slika.

Osnovna značilnost sinhronskega načina prenosa je vnaprej določen fiksen čas T, v katerem se mora prenos izvršiti. Prenos vedno prične gospodar, ki v trenutku T₁ vzpostavi na naslovnih signalih naslov elementa, s katerim želi komunicirati. V trenutku T₂, ki je v nekaterih sistemih istočasen s T₁, se na kontrolnih signalih pojavi informacija o vrsti prenosa. Pojav informacije na kontrolnih signalih je za vse na vodilo priključene elemente znak, da se je prenos pričel in da naj primerjajo naslov na vodilu s svojimi naslovi. Če je naslov enak enemu od naslovov elementa (nekateri elementi imajo veliko naslovov), prične naslovljeni element izvajati vrsto prenosa, ki je določena s kontrolnimi signali.

Pri branju bo naslovljeni element po določenem času ob T₃ dal na podatkovne signale vsebino, ki se nahaja na naslovu. Čas od T₂ do T₃ imenujemo čas dostopa in je odvisen prevsem od hitrosti naslovljenega elementa. Vsebina na podatkovnih signalih ostane nespremenjena do tJ, ko gospodar sprejme stanje podatkovnih signalov ter umakne naslovno in kontrobo informacijo. To povzroči, da bo ob T₅ tudi naslovljeni element umaknil podatke. Ker je čas od T₁ do T₄ vnaprej določen, mora biti čas dostopa vseh na vodilo priključenih elementov dovolj kratek, da zadosti pogoju po najmanj šem še dovolj enem vzpostavitvenem času gospodarja. Z izrazom vzpostavitveni čas označujemo najmanjši čas v katerem morajo biti podatki v nespremenjeni obliki prisotni na elementu, da jih ta lahko uporabi.

Pri pisanju gospodar ob trenutku T₁ poleg naslovnih signalov vzpostavi tudi podatkovne. Naslovljeni element mora v času od T₃ do T₃ sprejeti stanje na podatkovnih signalih.

Ker je čas za prenos T nespremenljiv in vnaprej določen, morajo biti vsi na vodilo priključeni elementi dovolj hitri. Oziroma drugače povedano, čas T mora biti določen glede na hitrost najpočasnejšega elementa. Če so hitrosti elementov različne, bo hitrost vseh prenosov enaka hitrosti naj počasnejšega elementa. To pa seveda pomeni, da računalnik ne bo delal tako hitro, kot bi lahko. V takih primerih je boljše realizirati prenose na način iz druge skupine, ki mu.običajno pravimo asinhronski. Zaporedje dogodkov pri tem načinu prikazuje slika.

Osnovna značilnost sinhronskega načina prenosa je vnaprej določen fiksen čas T, v katerem se mora prenos izvršiti. Prenos vedno prične gospodar, ki v trenutku tI vzpostavi na naslovnih signalih naslov elementa, s katerim želi komunicirati. V trenutku T₂, ki je v nekaterih sistemih istočasen s T₁, se na kontrolnih signalih pojavi informacija o vrsti prenosa. Pojav informacije na kontrolnih signalih je za vse na vodilo priključene elemente znak, da se je prenos pričel in da naj primerjajo naslov na vodilu s svojimi naslovi. Če je naslov enak enemu od naslovov elementa (nekateri elementi imajo veliko naslovov, nekateri pa samo enea), prične naslovljeni element izvajati vrsto prenosa, ki je določena s kontrolnimi signali.

Pri branju bo naslovljeni element po določenem času ob T₃ dal na podatkovne signale vsebino, ki se nahaja na naslovu. Čas od T₂ do T₃ imenujemo čas dostopa in je odvisen prevsem od hitrosti naslovljenega elementa. Vsebina na podatkovnih signalih ostane nespremenjena do T₃ ko gospodar sprejme stanje podatkovnih signalov ter umakne naslovno in kontrobo informacijo. To povzroči, da bo ob T₂ tudi naslovljeni element umaknil podatke. Ker je čas od T₁ doT₄ vnaprej določen, mora biti čas dostopa vseh na vodilo priključenih elementov dovolj kratek, da zadosti pogoju po najmanjšem še dovoljenem vzpostavitvenem času gospodarja (T₄—T₃). Z izrazom vzpostavitveni čas označujemo najmanjši čas v katerem morajo biti podatki v nespremenjeni obliki prisotni na elementu, da jih ta lahko uporabi.

Pri pisanju gospodar ob trenutku T₁ poleg naslovnih signalov vzpostavi tudi podatkovne. Naslovljeni element mora v času od T₂ do T₃ sprejeti stanje na podatkovnih signalih.

Ker je čas za prenos T nespremenljiv in vnaprej določen, morajo biti vsi na vodilo priključeni elementi dovolj hitri. Oziroma drugače povedano, čas T mora biti določen glede na hitrost naj počasnejšega elementa. Če so hitrosti elementov različne, bo hitrost vseh prenosov enaka hitrosti najpočasnejšega elementa. To pa seveda pomeni, da računalnik ne bo delal tako hitro, kot bi lahko. V takih primerih je boljše realizirati prenose na način iz druge skupine, ki mu'običajno pravimo asinhronski. Zaporedje dogodkov pri tem načinu prikazuje slika.

Osnovna značilnost asinhronskega načina prenosa je spremenljiv čas, v katerem se nek prenos izvrši. Ta spremenljivost je realizirana s pomočjo dodatnega kontrolnega signala, ki je na sliki narisan posebej in označen kot potrditveni signal. Ideja je preprosta: gospodar prične prenos in nato čaka tako dolgo, dokler mu naslovljeni element s potrditvenim signalom ne odgovori, da je prenos opravljen. Asinhronski način prenosa bi zato lahko imenovali tudi odzivni način, sinhronski pa neodzivni način.

Podrobnosti prenosa so podobne tistim, ki smo jih opisali pri opisu sinhronskega prenosa. Pri branju je pomembna razlika v tem, da naslovljeni element, ki ob T₃ da na podatkovne signale vsebino naslova, ob T₄ (T₄ je v nekaterih sistemih istočasen s T₃) aktivira še potrditveni signal. Pri pisanju pa naslovljeni element aktivira potrditve ni signal potem, ko je sprejel podatke. V obeh primerih gospodar zaključi cikel šele, ko sprejme potrditveni signal. Če potrditve ni, bi cikel teoretično lahko trajal neskončno dolgo. Večina računalnikov s to vrsto prenosov zato uporablja poseben števec, ki v primeru prepočasnega odziva prekine prenos in signalizira napako.

Asinhronski prenos je očitno bolj prilagodljiv od sinhronskega. Posebno pogosto ga srečujemo pri manjših računalnikih. Nasprotno pa pri velikih in hitrih računalnikih prevladujejo sinhronski prenosi, ker je njihovo delovanje hitrejše. Razlog za to je omejena hitrost razširjanja električnih signalov po linijah (od 4 do 5 ns za 1 m razdalje) in zakasnitve v logičnih elementih.

V računalnikih z več vodili se lahko uporabljata oba načina prenosa. Osnovni cilj razvijalcev je doseči zahtevano hitrost prenosov s kar najmanjšimi stroški. Temu cilju so podrejene odločitve, ki so za zunanje opazovalce, ki ne poznajo pogojev v katerih nastajajo, potem pogosto videti nenavadne.

Gor     Sistemi     Motorola 68XX      Lastnosti     Mikroprocesorji 

SERŠ Maribor, Strokovna gimnazija, leto: 2002, avtorica: Karmen Pučnik