Суворова Е.А., Шейнин Ю.Е. Проектирование цифровых систем на VHDL (2003) (1095892), страница 71
Текст из файла (страница 71)
В компоненте определения конца запроса значение счетчика уменьшается на 1, соилеьиввс=з, следующее П антика применения УНР~ 389 состояние, соответственно, вновь есп. В 14-м такте ведушее устройство выставляет адрес четвертого (последнего) слова данных и осушествляет обмен третьим словом данных. Значение соипсьигес вновь уменьшается на 1 и становится равным О. В соответствии с этим, компонент определения конца запроса определяет, что выполняется последняя адресная фаза текушего запроса, его следуюшее состояние ест. В 13-м такте второе ведущее устройство начало запрашивать шину, компонент выбора ведушего устройства определил его в качестве кандидата на использование шины адреса и данных. Но в соответствии со значением сигнала ве1пеътпавс, собственником линий адреса и управления оно стало только в 15-м такте.
Оно выставило адрес "ост1" и нвпввт="ооо" — запрос одного слова, адресованный к ведомому устройству 2 (ведомому устройству 2 на шине АМВА приписаны адреса в диапазоне от х"осто" до х"о1оо", что задано массивом есых саые в программе, листинг 5.20). В !6-м такте второе ведущее устройство получает линии данных. Второе ведомое устройство, выбранное для участия в обмене, выставляет подтверждение нввэв=эвьтт=" 1т" и нввлпт= ' о '.
В соответствии с этим, в 17-м такте компонент контроля расшепленных транзакций устанавливает сигнал Миеск="4ЕОО"="ОтООООООООООСООС". ДИаПаЗОН ЗНаЧЕНИй СИГНаЛа Нк~есх Прстивоположен диапазону нэвьттх. Это не имеет принцпиального значения. Можно было задать диапазоны значений этих сигналов одинаково. Разряд, соответствующий второму ведушему устройству установлен в т . В соответствии с этим, компонент определения следующего ведущего устройства перестает рассматривать второе ведушее устройство в качестве кандидата на использование шины — ееваес=с.
Вследствие этого, в 18-м такте собственником шин становится ведушее устройство по умолчанию. В !9-м такте (в момент модельного времени 185) ведомое устройство 2 готово завершить запрос от второго ведущего устройства, оно устанавливает взгьтт="оооооооооооооо1о". В соответствии с этим, в 20-м такте блок контроля расшепленных транзакций устанавливает нпкск="ооао-. В этом такте компонент определения ведущего устройства вновь начинает рассматривать второе ведущее устройство как кандидата на использование шины. В результате, в 21-м такте второе ведущее устройство получает в свое распоряжение линии адреса и управления, а в 22-м такте — линии данных.
Анализ характеристик шины АМВА АНВ для организации связей модулей в системах-на-кристалле Рассмотрим характеристики коммуникационной системы вычислительного модуля, выполненного как система-на-кристалле с использованием шины АМВА АНВ. Предполагается, что вычислительный модуль может включать Глава 5 в себя до десяти блоков. Обозначим число блоков — н. Присвоим каждому блоку номер от з до н. Если блок с номером ь может выполнять на шине функции ведущего устройства, то обозначим этот интерфейс мь.
Если блок с номером ' может выполнять функции ведомого устройства, обозначим этот интерфейс вь. Не исключается выполнение одним устройством и функций ведущего устройства, и функций ведомого. В этом случае такое устройство з будет иметь два интерфейса — мз' и азч Рассмотрим функционирование системы коммуникаций в общем виде. В систему поступают запросы от ведущих устройств к ведомым. В соответствии с принятым алгоритмом арбитража, ведущим устройствам предоставляются каналы связи для обменов данными с ведомыми устройствами.
Канал связи считается занятым на протяжении всего обмена. Если коммуникационная система организована на базе обшей шины, то в один момент времени может существовать только один канал связи. Многие современные процессоры и контроллеры способны формировать следующий запрос к другим блокам, не дожидаясь окончания предыдущего. Однако в рассматриваемых моделях будет считаться, что каждое ведущее устройство может формировать следующий запрос к ведомому устройству только после завершения выполнения предыдущего. Каждый запрос можно охарактеризовать временем выполнения.
Для оценки характеристик анализируемой шины АНВ, будем считать, что все ведомые устройства достаточно быстры, и могут обрабатывать одно слово данных за один такт (разрядность слова данных определяется разрядностью шины). На шине АМВА АНВ фаза адреса следующего запроса перекрывается во времени с фазой данных предыдущего запроса, за исключением случаев запросов с блокировкой.
Рассматриваемая шина является синхронной. Таким образом, время выполнения запроса можно выразить в количестве тактов шины, необходимых для его выполнения. Это количество тактов равно количеству слов в запросе. Для каждой пары ведущее/ведомое устройство можно найти среднее количество слов в запросе, которое определит и среднее время обслуживания. Система может быть описана матрицей времен обслуживания та.
Эта матрица имеет размерность нхн. Пусть строки матрицы соответствуют ведущим устройствам, а столбцы — ведомым. Элемент матрицы та с индексами ь, соответствует среднему времени обслуживания запроса от ведущего устройства с номером з ведомым устройством с номером зч Если блок с номером ь не имеет интерфейса ведущего устройства, ему соответствует строка, все элементы которой — нули.
Если блок с номером з не имеет интерфейса ведомого устройства, то ему соответствует столбец, все элементы которого — нули. Предполагается, что поток информации между ведущим и ведомым устройствами, соответствующими одному и тому же блоку, равен нулю, поэтому рантика применения 1Ггт01. 391 ча главных диагоналях этих матриц будут стоять нули. Например, для сисгемы, содержащей четыре блока, три из которых могут выполнять и функ1ии ведущего и функции ведомого устройства, а четвертый — только функ1ии ведомого, эта матрица будет иметь следующий вид: О Тгй2 Тй3 Тй 4 Тз21 О Тз23 Те24 Тт = ТтМ Та32 О Тв34 О О О О Например, такую структуру может иметь система-на-кристалле, включающая в себя процессор общего назначения, специальный процессор, контроллер и блок памяти (рис.
5.33). Блок 2 Интерфейс подчиненного устройства 1 устройства 2 Интерфей устроя Интерфейс подчиненного устройства 2 Интерфейс ведущего устройства 3 Интерфейс подчиненного Интерфейс подчиненного устройства 3 устройства 4 ""ч:-:~~'Ч Блок 4 Рис. 3.33. Структурная схема системы-на-кристалле, включающей в себя четыре блока, три из которых могут выполнять функции ведущего и ведомого устройства, а четвертое — только функции ведомого устройства Каждое ведущее устройство, кроме того, можно охарактеризовать временем между завершением выполнения одного запроса и началом выполнения следующего.
Таким образом, система характеризуется вектором Тт~)..К. Для системы, приведенной в примере, он будет иметь следующий вид: Тт = [Тгп1, Тгт2, Тт31 Стандарт шины АМВА АНВ допускает расщепленные транзакции. Расщепленные транзакции моделируются как последовательности отдельных транзакций. То, что ведущее устройство, которое участвует в расщепленной транзакции, до завершения транзакции не может участвовать в других обменах, в модели не учитывается. 392 Глава 5 Поскольку каждое ведущее устройство может генерировать следующий запрос только после завершения выполнения предыдущего, то для моделирования могут быть использованы замкнутые стохастические сети 124]. Представим функционирование шины АМВА АНВ.
Модель системы включает в себя обслуживающие приборы, соответствующие ведущим устройствам и обслуживающий прибор, соответствующий каналу между ведущими и ведомыми устройствами. Заявки, перемещающиеся в модели, позволяют отобразить состояния исходной системы. Если заявка покидает систему массового обслуживания (СМО), сопоставленную ведущему устройству, это соответствует формированию запроса от ведущего устройства к ведомому.
Из СМО, соответствующей ведущему устройству, заявка перемешается в СМО, соответствующую каналу коммуникационной системы — шины АМВА АНВ. После того, как заявка покидает эту СМО, что соответствует завершению выполнения запроса, она возвращается в ведущее устройство, где задерживается на время тай.
— среднее время до генерации следующего запроса от этого ведущего устройства. В общем случае тип заявки определяется номером ведущего устройства, которое генерирует соответствующий запрос, и номером ведомого устройства, которому этот запрос адресован. Обозначим Тс — среднее суммарное время пребывания заявки в коммуникационной системе. Это время складывается из времени пребывания заявки в очереди СМО, соответствующей каналу коммуникационной системы, и времени обслуживания заявки в обслуживающем приборе этой СМО (Таге. Математическая модель позволяет оценить следующие характеристики систем.
(3 Среднее время пребывания заявки в коммуникационной системе — Тс. П Интенсивность потоков заявок через каналы коммуникационной системы — 2~. (3 Загрузка каналов коммуникационной системы — р. Схема исследуемой системы связей на 'базе шины АМВА АНВ в системе-накристалле приведена на рис. 5.34. Замкнутая стохастическая сеть, используемая для моделирования системы коммуникаций на базе шины, представлена на рис. 5.35. В этой сети присутствуют четыре обслуживающих прибора. Обслуживающий прибор с номером О соответствует каналу связи между ведущим устройством и любым из ведомых устройств. Обслуживающие приборы с номерами 1 — 3 соответствуют ведущим устройствам ! — 3. Время пребывания заявки в обслуживающем приборе, соответствующем ведущему устройству, равно времени, проходящему между окончанием выполнения предыдущей заявки и формированием следующей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
