Arbitraje BUS en Organización Informática – Part 1

El arbitraje de bus se refiere al proceso mediante el cual el maestro de bus actual accede y luego deja el control del bus y lo pasa a otra unidad de procesamiento de solicitud de bus. El controlador que tiene acceso a un bus en una instancia se conoce como maestro de bus . 

Puede surgir un conflicto si varios controladores DMA u otros controladores o procesadores intentan acceder al bus común al mismo tiempo, pero solo se puede dar acceso a uno de ellos. Solo un procesador o controlador puede ser maestro de bus al mismo tiempo. Para resolver estos conflictos, se implementa el procedimiento de arbitraje de bus para coordinar las actividades de todos los dispositivos que solicitan transferencias de memoria. La selección del bus maestro debe tener en cuenta las necesidades de varios dispositivos estableciendo un sistema de prioridad para acceder al bus. El Bus Arbiter decide quién se convertiría en el maestro de bus actual. 

Hay dos enfoques para el arbitraje de autobuses: 
 

1. Arbitraje de bus centralizado: 
   un solo árbitro de bus realiza el arbitraje requerido. 
    
2. Arbitraje de bus distribuido: 
   todos los dispositivos que participan en la selección del siguiente maestro de bus. 
    

Métodos de arbitraje de bus centralizado: 
existen tres métodos de arbitraje de bus: 

(i) Método de conexión en string: 
es un método simple y económico en el que todos los maestros de bus usan la misma línea para realizar requests de bus. La señal de concesión de bus se propaga en serie a través de cada maestro hasta que encuentra el primero que solicita acceso al bus. Este maestro bloquea la propagación de la señal de concesión del bus, por lo que ningún otro módulo solicitante recibirá la señal de concesión y, por lo tanto, no podrá acceder al bus.
Durante cualquier ciclo de bus, el maestro de bus puede ser cualquier dispositivo: el procesador o cualquier unidad controladora DMA, conectada al bus. 

Ventajas – 

• Simplicidad y Escalabilidad.
• El usuario puede agregar más dispositivos en cualquier parte de la string, hasta un cierto valor máximo. 
   

Desventajas – 

• El valor de prioridad asignado a un dispositivo depende de la posición del bus maestro.
• El retraso de propagación surge en este método.
• Si un dispositivo falla, todo el sistema dejará de funcionar. 
   

(ii) Método de prioridad de sondeo o rotación: 
en este, el controlador se utiliza para generar la dirección del maestro (prioridad única), la cantidad de líneas de dirección requeridas depende de la cantidad de maestros conectados en el sistema. El controlador genera una secuencia de direcciones maestras. Cuando el maestro solicitante reconoce su dirección, activa la línea ocupada y comienza a utilizar el bus.
 

Ventajas – 

• Este método no favorece a ningún dispositivo y procesador en particular.
• El método también es bastante simple.
• Si un dispositivo falla, todo el sistema no dejará de funcionar. 
   

Desventajas – 

• Agregar maestros de bus es difícil ya que aumenta el número de líneas de dirección del circuito.

(iii) Prioridad fija o método de solicitud independiente: 
en este caso, cada maestro tiene un par separado de líneas de solicitud de bus y concesión de bus y cada par tiene asignada una prioridad.  

El decodificador de prioridad incorporado dentro del controlador selecciona la solicitud de mayor prioridad y afirma la señal de concesión de bus correspondiente.

Ventajas – 

• Este método genera una respuesta rápida.

Desventajas – 

• El costo del hardware es alto como un gran no. de líneas de control es necesario. 
   

Arbitraje de BUS Distribuido:
En este, todos los dispositivos participan en la selección del próximo maestro de bus. A cada dispositivo del bus se le asigna un número de identificación de 4 bits. La prioridad del dispositivo estará determinada por el ID generado.