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1、多多CPU间通信技术间通信技术第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构多微机系统通信多微机系统通信多微机系统通信多微机系统通信大数据量和实时性已成为控制领域信号处理的一个基本特点单处理器运算能力限制，一个大型复杂系统往往有多个处理器，处理器间要协同工作就必须交换数据三个渊源三个渊源 借鉴：多借鉴：多CPUCPU组成大型计算机的并行体系结构组成大型计算机的并行体系结构 用开关阵列连接多台用开关阵列连接多台CPUCPU、MEM2X2MEM2X2阵列阵列 采用：按标准总线制作采用：按标准总线制作OEMOEM产品构成开放型系
2、统的产品构成开放型系统的方法方法 吸取：计算机网络中使用的通信技术吸取：计算机网络中使用的通信技术 控制：实时、可靠、易扩展控制：实时、可靠、易扩展 2024/7/292第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法
3、与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构总线窗口共享存储区结构形式总线窗口共享存储区结构形式A/B机系统：CPU、总线、专用内存、公共内存、外设A通过虚拟地址访问B共享区：总线窗口先接通A、B两边Dbus、Cbus，由窗口实现A机虚地址到B机实
4、地址的变换总线窗口：系统简单时， 可用逻辑电路实现；复杂时，可内含uP2024/7/299第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构总线窗口共享存储区系统总线窗口共享存储区系统带简易总线窗口的双CPU系统结构2024/7/2910第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构简易总线窗口，无地址变换简易总线窗口，无地址变换CPU1要求CPU2发送数据：CPU2把数据写入M2共享区，通过PIO2发出RDY2准备就绪CPU1经PIO1识别RDY2，通过
5、PIO1向总线控制逻辑发出请求通信信号CMRQ1收到CMRQ1后，总线控制逻辑产生总线请求信号/BUSRQ2到CPU2CPU2收到/BUSRQ2后，发出响应BUSAK2到总线控制逻辑，CPU2放弃总线总线控制逻辑收到/BUSAK2后，产生控制信号使总线开关通，并把BUSAK2经过PIO1送CPU1CPU1收到BUSAK2确认CPU2已放弃总线，且总线开关已通，CPU1访问M2。”数据块传送”从M2共享区到M1共享区2024/7/2911第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构总线开关总线开关2024/7/2912第二
6、章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构双口RAM允许两个处理器各访问一个端口，每一个处理器都可以将双口RAM看作自己的本地存储器。用双口用双口RAM实现数据交换实现数据交换 n双口RAM的每个端口都有各自的数据、地址、控制总线n硬件判优n软件判优2024/7/2913第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构当两个处理器同时对同一地址单元操作（如同时写、或一个写一个读），双口RAM会自动产生BUSY信号表示冲突。 当一端的CPU对该存储器某地址
7、读写时，双口RAM会将这端的BUSY置高电平，而将另一端BUSY置低电平；当另一端的CPU要对双口RAM读写时，它会检测己端的BUSY，若为低则等待一个时钟周期再检测BUSY，直到为高电平时才能进行存储操作。可以将BUSY信号接至处理器的READY端，使其读或写时序延长，最终读出或写入。 双口双口RAM的硬件判优的硬件判优 2024/7/2914第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构双口RAM具有两套中断逻辑，通过两个INT引脚分别连到两个CPU的中断引脚上，实现双CPU的握手双口RAM的最高两个字节为特殊中断字节
8、，即当CPU对这两个字节读写时，可以清除或发送中断：当左边CPU向奇地址(IDT7005为1FFF)写操作时，双口RAM向右端口中断引脚CPU发中断；右端CPU向奇地址读操作时，清除该中断。当右边CPU向偶地址(1FFE)写操作时，双口RAM向左端口中断引脚CPU发中断；左端CPU向偶地址读操作时，清除该中断。双口双口RAM的软件判优的软件判优 2024/7/2915第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构共享存储区的分配与管理共享存储区的分配与管理共享存储器为多个CPU之间交换信息提供了中转空间，需要解决争用、冲突
9、的问题判决器法：独立于各CPU的专用单元，对要求使用共享存储器式公用总线的请求进行裁决（总线控制器、总线仲裁器）端口控制器法：实现对共享存储器的分配与管理2024/7/2916第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构判决器法工作原理2024/7/2917第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构高速数字信号处理板高速数字信号处理板微机与基于DSP的数字信号处理板通过双口RAM通信例TMS320C25PCIDT7132+IDT7142字扩展ID
10、T71332024/7/2918第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构双机故障自动切换系统双机故障自动切换系统内存A机总线B机总线开关总线时钟内存时钟CPUCPUI/OI/O通信窗口KGB(总线开关)中间缓存I/O发送终端终端双机双工系统双机执行同样的程序，并进行必要的进程通信-同步双机备用系统备用机不必同步运行，因此不设通信窗口2024/7/2919第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构双机故障自动切换系统双机故障自动切换系统KGB(
11、总线开关)开关总线、KGB、中间缓存及控制量输出I/O不可少；在故障状态，KGB先脱离主机，中间缓存器保持着原控制量输出值，使控制量输出不变；KGB合到备用机上，中间缓存中存放的原主机中间结果作为备用机开工条件；系统故障的监测方法有软件故障检测法，超时故障检测法等多种。 在双机备用系统中，以中间结果作为开工条件将使备用机较快地进入正常，切换带给系统的扰动小，但比双工双机差一些。 双机备用系统结构简单，程序编排容易。2024/7/2920第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构总线切换开关总线切换开关KGB“单总线共享
12、存储区结构”： 开关总线=单公用总线 中间缓存器=共享存储器 控制量输出I/O=共享I/OA机开关优先权部件B机A机总线B机总线 A机接口 B机接口状态寄存器开关切换部件状态寄存器开关总线中间缓存输出电源2024/7/2921第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构总线开关总线开关总线开关总线开关IDT74FST163212IDT74FST163212IDT74FST163212是一种典型的总线开关芯片 S0-2是总线开关控制端；A、B、C、D是四个总线端口，每个总线端口由12根线组成；由S0-2控制A、B和C、D总
13、线端口的导通或不导通。2024/7/2922第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构用总线开关加存储器实现数据交换用总线开关加存储器实现数据交换 对于像图像处理等需要大量交换数据的应用场合，用双口RAM或FIFO方法就不太合适。双口RAM和FIFO一般容量较小，价格昂贵：双口RAM IDT7133：32Kbit(2kX16bit)单向FIFO IDT7205：8KX9bit 用总线开关外加大容量存储器很适合这种大容量的数据传输。 2024/7/2923第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常
14、用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构多微机系统的多微机系统的PIO通信法通信法在并行内总线互连的多微机系统中,最易于实现两种基本形式单I/O接口：作为主机的外围设备，可采用中断、查询等方式双I/O接口：接口芯片内部是许多三态门开关寄存器，类似于双口RAM异步传输：每个字节间可有长短不等的间隙串行：启停位包装并行：握手联络线2024/7/2924第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构多微机系统的多微机系统的PIO通信法通信法无握手联络：74HC273,274,244,245,373单线握手联络：Int
15、el8212RDY(o)，接口中数据准备好STB(I)，外设数据准备好，选通接口多线握手联络：Intel8255数据线并行接口（含数据寄存器）控制线地址线联络线数据线CPU外设2024/7/2925第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构多微机系统的多微机系统的PIO通信法通信法多台微机经过并行I/O接口（芯片）互连，实现数据交换，大多按主从方式通信:CPU把数据写入输出口，RDY有效外设收妥数据后，使/STB有效/STB后沿使RDY复原，使/INT有效，可传送下一字节。CPU并行并行接口接口外设外设/IOWDBUS
16、/INTRDY/STB并行数据12345RDY/STB/INT并行数据第一字节第二字节2024/7/2926第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构双机双机PIO通信的几个问题通信的几个问题异步传输：SIO与PIO的异同流量控制：靠握手联络信号，“停-等”主从方式：网络寻址：差错控制：总线驱动：高层协议：端点间进程通信-同步，会话层；代码，相互理解，表示层2024/7/2927第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构作业作业作业作业设计一个双CPU通过双口RAM进行数据交换的实验，要求：实验目的、要求及简单的原理说明完整详尽的实验电路图软件流程图实验要可操作（设备条件、可验证）作为电子邮件附件提交，作为附件的Word文件名格式：学号-姓名-文件名2024/7/2928第二章第二章第二章第二章 多多多多CPUCPU常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构常用通信方法与结构2024/7/2929
