Вопрос 12. Механизм транзакций при передаче данных по системной магистрали

Механизм транзакций позволяет повысить пропускную способность системной магистрали за счет конвейеризации выполнения операций обмена по магистрали без увеличения частоты ее работы. Механизм транзакций сокращает простои шины данных между двумя передачами данных, что приводит к увеличению пропускной способности шины данных.

При выполнении обмена по системной шине процессор выполняет последовательность операций, транзакций и фаз.

Операция – элементарная процедура обмена, которая может состоять из одной или нескольких транзакций, а также из одной транзакции с множественным переносом данных (пакетная передача). Пример операции: чтение-модификация-запись.

Транзакция – выполнение обмена по одному из запросов, которое производится при определенном наборе состояний шины. Транзакции делятся на фазы, перекрывающие друг друга во времени.

Фаза – один из этапов обмена, характеризуемый определенным набором управляющих сигналов. Возможны следующие виды фаз:

· фаза арбитража (Arbitration Phase);

· фаза запроса (Request Phase);

· фаза ошибки (Error Phase);

· Фаза завершения (Snoop Phase);

· фаза ответа (Response Phase);

· фаза данных (Data Phase).

Все процессы обмена по системной шине происходят при поступлении синхросигнала. По этому сигналу подключенные к шине устройства – агенты должны выдавать выходные сигналы и принимать (считывать) входные сигналы. В каждый момент времени шиной управляет один из агентов – владелец шины (master). Определение владельца шины, если он не установлен ранее, производится в первой фазе обмена – фазе арбитража.

Взаимодействие агентов при обмене по шине осуществляется в строгой последовательности в разных тактах. Сигнал А выдается агентом-источником в такте Т1. В такте Т2 сигнал А считывается агентом-приемником. Реакция агента-приемника на сигнал А возможна не раньше следующего такта. В такте ТЗ агент-приемник выдает ответный сигнал В. Сигнал В будет принят другими агентами в следующем такте Т4.

Рассмотрим фазы выполнения транзакции с передачей данных. Если агент не является владельцем шины, то транзакция начинается с Фазы Арбитража, в которой агент становится владельцем шины. Далее транзакция переходит в Фазу Запроса. В этой фазе агент выдает информацию о типе запроса и адрес. Тип запроса включает: уникальный идентификатор транзакции, тип обращения (выборка команды, чтение или запись данных, ввод или вывод данных через внешние устройства, подтверждение прерывания и др.), информацию о передаваемых байтах, о длине транзакции и др. Если передается много информации, то фаза запроса может занимать более одного такта. Третья фаза любой транзакции – это Фаза Ошибки. В Фазе Ошибки выявляются возможные ошибки протокола передачи (например, нарушение четности адреса). При обнаружении ошибки повторяется Фаза Запроса, а при повторной ошибке реализуется специальное прерывание (исключительная ситуация).

Каждая транзакция, которая не завершилась на Фазе Ошибки, переходит в Фазу Завершения. В этой фазе выясняется готовность агентов к завершению обмена. Агент, отвечающий на данный запрос, выставляет на шину код завершения. Если агент не готов к ответу на запрос, то реализуются такты ожидания до получения сигнала готовности к завершению обмена.

Далее транзакция переходит в Фазу Ответа, которая показывает прошла ли транзакция успешно или нет, содержит ли транзакция Фазу Данных. Если транзакция не содержит Фазу Данных, то она завершается на Фазе Ответа. Если выполняемая транзакция требует передачи данных, то она производится в Фазе данных, в процессе которой на шину данных поступают данные и устанавливается сигнал, подтверждающий их готовность.

Для увеличения пропускной способности шины используется протокол с расщеплением транзакций (split transaction). В классическом варианте любая транзакция на шине неразрывна, причем в течение всего периода транзакции шина остается занятой. Протокол с расщеплением транзакций допускает совмещение во времени сразу нескольких транзакций. При этом на шине имеют место поток запросов и поток ответов. Протокол с расщеплением транзакций обеспечивает обмен, при котором ответы на запросы могут поступать в произвольной последовательности. Для того чтобы не перепутать, какому из запросов соответствует информация на шине данных, каждая транзакция снабжается уникальным идентификатором, по которому владелец шины раскладывает передаваемую информацию по соответствующим транзакциям. Для любой шины с расщеплением транзакций существует предельное значение числа одновременно обслуживаемых запросов.

Дата добавления: 2014-01-13