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Bus e loro caratteristiche, Appunti di Architettura Dei Calcolatori

Tipologie di Bus Temporizzazione di un calcolatore Arbitraggio dei Bus

Tipologia: Appunti

2022/2023

In vendita dal 04/07/2023

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BUS
I bus si un sistema di elaborazione sono un insieme di canali di
comunicazione utilizzati per trasmettere informazioni tra le diverse
componenti dell’elaboratore, come ad esempio la CPU, la memoria, le
periferiche di I/O ed altre componenti del sistema.
I principali bus di sistema di un elaboratore sono:
Bus dati: trasmette i dati da un’unità di elaborazione all’altra,
come ad esempio dalla CPU alla memoria o altre periferiche di
I/O.
Bus indirizzi: trasmette gli indirizzi di memoria e di periferiche
di I/O, permettendo alla CPU di accedere a specifiche posizioni di
memoria o periferiche di I/O.
Bus di controllo: trasmette i segnali di controllo e di timing
utilizzati per sincronizzare l’elaborazione tra le diverse unità del
sistema. Ad esempio, il bus di controllo può fornire segnali per
indicare quando una trasmissione di dati è iniziata o terminata,
o quando un’operazione di lettura/scrittura è stata completata.
Bus di sistema: è un bus ad alta velocità che collega tutte le
componenti principali del sistema, tra cui la CPU, la memoria e
le periferiche di I/O.
BUS interni: confinati all’interno di una singola unità funzionale, e
che collegano i blocchi funzionali contenuti nell’unità
BUS esterni: si estendono all’esterno dell’unità funzionale, e che la
collegano alle altre unità funzionali. I BUS esterni del calcolatore sono
solitamente standardizzati.
La maggior parte dei BUS esterni è realizzata tramite collegamenti
elettrici:
Schede di BUS, con piste di collegamento e connettori montati
sulla scheda
Cavi elettrici flessibili connettorizzati
Alcuni BUS ad altissime prestazioni, sono realizzati in fibra ottica
(FiberChannel), mentre altri più recenti si basano su etere (onde
radio, Bluetooth).
L’arbitraggio del bus è il processo attraverso il quale si determina
quale componente ha il diritto di utilizzare il bus di sistema in un
determinato momento. Poiché diversi componenti potrebbero aver
bisogno di utilizzare il bus contemporaneamente, è necessario un
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BUS

I bus si un sistema di elaborazione sono un insieme di canali di comunicazione utilizzati per trasmettere informazioni tra le diverse componenti dell’elaboratore, come ad esempio la CPU, la memoria, le periferiche di I/O ed altre componenti del sistema. I principali bus di sistema di un elaboratore sono:  Bus dati: trasmette i dati da un’unità di elaborazione all’altra, come ad esempio dalla CPU alla memoria o altre periferiche di I/O.  Bus indirizzi: trasmette gli indirizzi di memoria e di periferiche di I/O, permettendo alla CPU di accedere a specifiche posizioni di memoria o periferiche di I/O.  Bus di controllo: trasmette i segnali di controllo e di timing utilizzati per sincronizzare l’elaborazione tra le diverse unità del sistema. Ad esempio, il bus di controllo può fornire segnali per indicare quando una trasmissione di dati è iniziata o terminata, o quando un’operazione di lettura/scrittura è stata completata.  Bus di sistema: è un bus ad alta velocità che collega tutte le componenti principali del sistema, tra cui la CPU, la memoria e le periferiche di I/O. BUS interni: confinati all’interno di una singola unità funzionale, e che collegano i blocchi funzionali contenuti nell’unità BUS esterni: si estendono all’esterno dell’unità funzionale, e che la collegano alle altre unità funzionali. I BUS esterni del calcolatore sono solitamente standardizzati. La maggior parte dei BUS esterni è realizzata tramite collegamenti elettrici:  Schede di BUS, con piste di collegamento e connettori montati sulla scheda  Cavi elettrici flessibili connettorizzati Alcuni BUS ad altissime prestazioni, sono realizzati in fibra ottica (FiberChannel), mentre altri più recenti si basano su etere (onde radio, Bluetooth). L’arbitraggio del bus è il processo attraverso il quale si determina quale componente ha il diritto di utilizzare il bus di sistema in un determinato momento. Poiché diversi componenti potrebbero aver bisogno di utilizzare il bus contemporaneamente, è necessario un

meccanismo di arbitraggio per stabilire l’ordine di accesso e prevenire conflitti. In un sistema di bus, ci sono uno o più dispositivi che agiscono come “Master” o come “Slave”. Il Master è responsabile di iniziare le comunicazioni e di controllare il flusso dei dati all’interno del bus, mentre lo Slave risponde alle richieste del Master e invia i dati richiesti. In una comunicazione tra Master e Slave, il Master inizia la comunicazione inviando una richiesta al dispositivo Slave, quest’ultimo riceve la richiesta e risponde con i dati richiesti, il Master può quindi elaborare i dati ricevuti o inviare ulteriori richieste al dispositivo Slave. In alcuni casi, un dispositivo può agire sia come Master che come Slave. Ci sono diversi metodi di arbitraggio del bus, tra cui:  Arbitraggio centralizzato: in questo schema, un componente chiamato arbitro del bus controlla l’accesso al bus. Quando un componente vuole utilizzare il bus, invia una richiesta all’arbitro, che a sua volta concede l’accesso al bus in base a criteri predefiniti, come la priorità o l’ordine di arrivo delle richieste  Arbitraggio distribuito: in questo caso, l’arbitraggio è gestito da tutti i componenti del sistema che devono accedere al bus. Ogni componente ha una sua priorità predefinita e, quando si verifica un conflitto, il componente con la priorità più alta ottiene l’accesso al bus. Questo metodo può essere più flessibile e scalabile rispetto all’arbitraggio centralizzato. Temporizzazione del BUS Le attività del calcolatore si sviluppano per cicli di BUS dove in ogni ciclo avviene un operazione (o transazione). Le operazioni sono governate dal Master che detiene il controllo del BUS, gli Slave non possono dare inizio ad un’operazione in modo autonomo. Operazione di lettura: un dato viene inviato dallo Slave al Master Operazione di scrittura: un dato viene trasferito dal Master su uno Slave