Асинхронные шины
Хотя использовать синхронные шины благодаря дискретным временным интервалам достаточно удобно, здесь все же есть некоторые проблемы. Например, если процессор и память способны закончить передачу за 3,1 цикла, они вынуждены продлить ее до 4,0 циклов, поскольку неполные циклы запрещены.
Еще хуже то, что если однажды был выбран определенный цикл шины и в соответствии с ним разработана память и карты ввода-вывода, то в будущем трудно делать технологические усовершенствования. Например, предположим, что через несколько лет после выпуска системы, изображенной на рис. 3.35, появилась новая память с временем доступа не 15, а 8 не. Это время позволяет избавиться от периода ожидания и увеличить скорость работы машины. А теперь представим, что появилась память с временем доступа 4 не. При этом улучшения производительности уже не будет, поскольку в данной разработке минимальное время чтения — 2 цикла.
Если синхронная шина соединяет ряд устройств, одни из которых работают быстро, а другие — медленно, шина подстраивается под самое медленное устройство, а более быстрые не могут использовать свой потенциал полностью.
По этой причине были разработаны асинхронные шины, то есть шины без задающего генератора (рис. 3.36). Здесь ничего не привязывается к генератору. Когда задающее устройство устанавливает адрес, сигнал MREQ, RD или любой другой требуемый сигнал, оно выдает специальный синхронизирующий сигнал MSYN (Master SYNchronization). Когда подчиненное устройство получает этот сигнал, оно начинает выполнять свою работу настолько быстро, насколько это возможно. Когда работа заканчивается, подчиненное устройство выдает сигнал SSYN (Slave SYNchronization).
Рис. 3.36. Работа асинхронной шины
Сигнал ББУЫ означает для задающего устройства, что данные доступны. Оно фиксирует их, а затем сбрасывает адресные линии вместе с сигналами М11Е(), КБ и МБУЫ. Сброс сигнала МБУЫ означает для подчиненного устройства, что цикл закончен, поэтому устройство сбрасывает сигнал Б БУМ, и все возвращается к первоначальному состоянию, когда все сигналы сброшены.
Стрелочки на временных диаграммах асинхронных шин (а иногда и синхронных шин) показывают причину и следствие какого-либо действия (см. рис. 3.36). Установка сигнала МБУЫ приводит к включению информационных линий, а также к установке сигнала Б БУК Установка сигнала ББУЫ, в свою очередь, вызывает отключение адресных линий, а также линий MR.EC), КБ и МЗУК Наконец, сброс сигнала МБУЫ вызывает сброс сигнала Б БУИ, и на этом процесс считывания заканчивается. Набор таких взаимообусловленных сигналов называется полным квитированием. Здесь, в сущности, наблюдается 4 события:
Установка сигнала МЗУЫ.
Установка сигнала БЗУЫ в ответ на сигнал МБУИ.
Сброс сигнала МБУЫ в ответ на сигнал Б БУК
Сброс сигнала Б БУИ в ответ на сброс сигнала МБУК
Следует уяснить, что взаимообусловленность сигналов не является синхронной. Каждое событие вызывается предыдущим событием, а не импульсами генератора. Если какая-то пара устройств (задающее и подчиненное) работает медленно, это никак не влияет на другую пару устройств, которая может работать гораздо быстрее.
Преимущества асинхронной шины очевидны, хотя на самом деле большинство шин являются синхронными. Дело в том, что синхронную систему построить проще, чем асинхронную. Центральный процессор просто выдает сигналы, а память просто реагирует на них. Здесь нет никакой причинно-следственной связи, а если компоненты выбраны удачно, все работает и без квитирования. Кроме того, в разработку синхронных шин очень много вложено.