ELETTRONICA II. Prof. Dante Del Corso - Politecnico di Torino

Transcript

1 ELETTRONICA II Prof. Dante Del Corso - Politecnico di Torino Gruppo G: Interfacciamento e interconnessioni Lezione n G - 5: Protocollo a livello transazione Esempi di bus reali

2 Interconnessioni 3 Servizio offerto dal livello elettrico Protocollo di ciclo Tecniche di sincronizzazione: protocollo sincrono protocollo asincrono protocollo cadenzato Protocollo di transazione

3 Interconnessioni 4 Protocolli di transazione Esempi di bus reali bus industriali : VMEbus bus per Personal Computer Esempi di interfacce

4 Protocollo a livello transazione Sistemi a bus e punto-punto Transazione come sequenza di cicli Bus paralleli e bus multiplati Come accelerare i trasferimenti

5 Definizione di transazione Sequenza di uno o più cicli, che permette il trasferimento di unità di informazione associandovi un significato (Indirizzo, dato, vettore di priorità,...) Moduli visibili a livello transazione: MASTER: avvia le operazioni SLAVE: risponde ai comandi del master

6 Sistemi punto-punto I due elementi che scambiano informazione sono giá definiti MASTER A (BUS) SLAVE 3

7 Collegamento punto-punto asincrono Protocollo Centronics Usato per il collegamento di stampanti o altri periferici alla porta parallela dei PC Protocollo asincrono, con doppio handshake (segnali di ACK e BUSY)

8 NEW Inserire schema delle temporizzazioni per una interfaccia CENTRONICS

9 Protocollo a livello transazione Il livello transazione è generalmente presente nei sistemi multipunto (bus). Per definire i moduli che si scambiano informazioni occorre usare cicli specifici: Indirizzamento dello slave Allocazione del canale a un master A queste segue il trasferimento vero e proprio dell informazione (dato, istruzione)

10 Sistemi con piú slave Lo slave che partecipa al trasferimento viene selezionato con una operazione di INDIRIZZAMENTO MASTER A BUS SLAVE N

11 Sistemi con piú master Il master che avvia la transazione viene selezionato con una operazione di ALLOCAZIONE (ARBITRAZIONE) MASTER A B C Z BUS SLAVE N

12 Bus e punto-punto Caratteristiche dei collegamenti a bus unico supporto fisico una porta per modulo una transazione per volta condizioni elettriche variabili

13 Bus e punto-punto Caratteristiche dei collegamenti puntopunto piu porte per modulo condizioni elettriche ben definite Il punto-punto e piu costoso ma preferibile per alte velocita lunghe distanze

14 Sistemi a bus La configurazione puó essere variata aggiungendo o rimuovendo schede Sistemi MODULARI APERTI Parametri: numero massimo di schede velocitá delle transazioni e parallelismo (throughput) struttura fisica-elettrica (connettore, formato, livelli,..)

15 Transazione Combinazione di più cicli Comprende diverse fasi arbitrazione (assegnazione del bus) indirizzamento trasferimento di informazione vero e proprio

16 Trasferimenti in sistemi con piú master In un sistema con piú master e piú slave bisogna decidere tra quali unitá avviene ciascun trasferimento MASTER A B C Z BUS SLAVE N

17 Trasferimenti in sistemi con piú master La prima operazione è la selezione del master attivo (arbitrazione del bus) MASTER A B C Z BUS SLAVE N

18 Trasferimenti in sistemi con piú master La seconda operazione è la selezione dello slave che partecipa al trasferimento (indirizzamento) MASTER A B C Z BUS SLAVE N

19 Trasferimenti in sistemi con piú master La seconda operazione è la selezione dello slave che partecipa al trasferimento (indirizzamento) MASTER A B C Z BUS SLAVE N

20 Trasferimenti in sistemi con piú master Uno volta selezionati master e slave il puó aver luogo il trasferimento (come un punto-punto) MASTER A B C Z BUS SLAVE N

21 Protocollo a livello transazione Sistemi a bus e punto-punto Transazione come sequenza di cicli Bus paralleli e bus multiplati Come accelerare i trasferimenti

22 Bus paralleli Ogni segnale utilizza una connessione separata: driver, pin sul connetttore, pista, receiver, terminazione,... Parallelismi attuali: dati: 16/32/64 bit indirizzo: 16/32 bit Numero complessivo di pin/linee: >100 Consumo elevato!

23 Bus multiplati Le interconnessioni (driver/receiver, piste sul backplane, piedini dei connettori) sono una risorsa costosa: richiedono spazio consumano energia si cerca di ridurre quanto più possibile il numero di fili (piste, piedini,...), usando lo stesso canali fisico per informazioni diverse

24 Bus paralleli e bus multiplati In un bus parallelo indirizzi e dati usano gruppi di fili separati In un bus multiplato indirizzi e dati (eventualmente anche altre informazioni) usano gli stessi fili in tempi diversi.

25 Bus parallelo Gruppi di linee separate per indirizzi e dati CICLO CICLO INDIRIZZO ADD1 ADD2 DATI DATA1 TRANSAZIONE DATA2

26 Confronto di velocita Bisogna comunque eseguire prima l indirizzamento e poi il trasferimento Un bus multiplato non è piú lento di un bus parallelo (a pari tecnologia) Attualmente si preferisce utilizzare bus multiplati (Multibus II, VME64,...)

27 Protocollo a livello transazione Sistemi a bus e punto-punto Transazione come sequenza di cicli Bus paralleli e bus multiplati Come accelerare i trasferimenti

28 Prestazioni di un bus Quantitá di informazione scambiata in un dato tempo. THROUGHPUT Dipende da: velocitá (durata del ciclo/transazione) larghezza del bus (parallelismo)

29 Durata di un ciclo La velocitá di trasferimento è legata alla lunghezza del ciclo, che dipende da: protocollo e interconnessione t TX, t K, numero di transizioni parametri dei moduli t SU, t H, t WR, t EN,...

30 Relazione velocitá - consumo Aumentando la velocitá aumenta il consumo migliori terminazioni driver con piú bassa R O Aumentando il parallelismo aumenta il consumo maggior numero di driver Per una data tecnologia, aumentando il throughput aumenta il consumo

31 Varianti di protocollo La combinazione di più cicli consente ottimizzazioni del protocollo a livello di transazione cicli con handshake a due fronti trasferimenti a burst cicli sincroni a burst entro transazioni asincrone Protocolli particolari permettono la gestione diretta di cache, centralizzate e distribuite

32 Handshake normale INF STB ACK t C INF1

33 Handshake a due fronti INF STB ACK t C INF1 INF STB ACK t C INF1 t C INF2

34 Trasferimento a burst Viene trasferita una sequenza (burst) di dati, inviando solo l indirizzo del primo ciclo indirizzo ciclo dati 1 ciclo dati 2 ciclo dati N INF ADD DATA1 DATA2 DATA3 TRANSAZIONE

35 Trasferimento a burst Richiede una memoria intelligente (puntatore autoincrementante) Per sequenze lunghe raddoppia la quantitá di informazione scambiata in un determinato tempo Utilizzato nei protocolli multiplati

36 Altre operazioni di un protocollo di bus Allocazione del bus (Arbitrazione) Gestione delle interruzioni (vedi Calcolatori Elettronici I, lez. 31 e 32) Distribuzione alimentazioni, clock,... Inizializzazione Funzioni speciali (cache, errori,..)

37 Dove trovare i documenti di specifiche Per bus interni ad aziende (proprietary): documentazione di collaudo e manutenzione Per bus standard : Enti Normativi professionali: nazionali: internazionali: IEEE-CS CEI-UNINFO (I), ANSI (USA),... ISO-IEC (JTC1)