Схема арбитража доступа к шине

Схема арбитража доступа к шине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Раскрытие сущности настоящего изобретения относится в общем случае к системам обработки данных и, в частности, к схеме арбитража доступа к шине в системе обработки данных.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Компьютеры внесли коренные изменения в электронную промышленность, предоставив возможность решения сложных задач обработки данных всего лишь путем нажатия нескольких клавиш на клавиатуре. Эти сложные задачи включают в себя невероятно большое количество сложных компонентов, которые поддерживают быстрый и эффективный обмен информацией друг с другом с использованием шины. Шина представляет собой канал или тракт между компонентами в компьютере, или в ином вычислительном устройстве.

Множество шин были традиционно реализованы как совместно используемые шины. Совместно используемая шина обеспечивает средство связи по общему тракту или каналу для любого количества компонентов. За последние годы технология совместно используемой шины была в значительной мере заменена двухточечными коммутируемыми соединениями. Двухточечные коммутируемые соединения обеспечивают прямое соединение между двумя компонентами на шине тогда, когда они производят обмен информацией друг с другом. Для обеспечения возможности одновременного обмена информацией между несколькими компонентами может быть использовано множество непосредственных линий связи. Для управления связью по шине может быть использован арбитр (средство арбитража) шины.

Компьютер, в котором реализована шинная архитектура, может содержать любое количество компонентов, выполняющих обработку данных, которые соединены с одним или с большим количеством совместно используемых ресурсов, например с запоминающим устройством (памятью). Одно или большее количество устройств обработки (являющихся ведущими устройствами, подключенными к шине) могут инициировать транзакцию по шине путем запрашивания доступа у арбитра шины. Арбитр шины определяет последовательность, согласно которой устройствам обработки будет предоставлено право на доступ к шине на основании заранее заданного алгоритма. В прошлом были реализованы различные схемы арбитража доступа к шине для управления этими транзакциями. Фактически общим подходом к решению проблемы является схема арбитража с обслуживанием по кругу, которая обеспечивает равномерное выделение пропускной способности для всех компонентов обработки, но никоим образом не учитывает требования относительно времени задержки. Другим общим подходом к решению проблемы является схема арбитража с фиксированным приоритетом, которая некоторым образом учитывает требования относительно времени задержки, но сильно ухудшает работу устройств обработки с низким приоритетом, для которых может потребоваться высокая пропускная способность. Мультиплексирование с разделением по времени, вероятно, является лучшим решением, чем схемы арбитража, основанные на обслуживании по кругу или на фиксированном приоритете, но сложно спрогнозировать то, когда именно может потребоваться доступ к шине для конкретного устройства обработки. Следовательно, в данной области техники существует потребность в создании такой схемы арбитража доступа к шине, которая обеспечивает способность предоставления выделенной пропускной способности, тем не менее, обеспечивая при этом удовлетворение требований относительно времени задержки для устройств обработки, подключенных к шине.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложена система обработки данных, содержащая шину, множество устройств обработки, соединенных с шиной, и арбитр шины, выполненный с возможностью присваивать весовой коэффициент второй категории каждому из одного или большего количества устройств обработки и последовательно предоставлять доступ к шине этим одному или большему количеству устройств обработки в течение начальной части интервала доступа к шине на основании присвоенных весовых коэффициентов второй категории. Кроме того, арбитр шины выполнен с возможностью предоставлять доступ к шине любому из устройств обработки в течение упомянутой начальной части интервала доступа к шине в ответ на запрос, поступивший от упомянутого любого из устройств обработки, имеющих весовой коэффициент первой категории.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложена система обработки данных, содержащая шину, множество устройств обработки, соединенных с шиной, и арбитр шины, выполненный с возможностью присваивать весовой коэффициент первой категории каждому из устройств обработки из первой категории и присваивать весовой коэффициент второй категории каждому из устройств обработки из второй категории. Кроме того, арбитр шины выполнен с возможностью осуществлять арбитраж между одним или большим количеством устройств обработки, запрашивающих доступ к шине, путем предоставления доступа к шине тому запрашивающему устройству обработки, которое имеет самый высокий весовой коэффициент самой высокой категории, причем первая категория является более высокой, чем вторая категория.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ арбитража между множеством устройств обработки, запрашивающих доступ к шине, содержащий этапы, на которых присваивают весовой коэффициент второй категории каждому из одного или большего количества устройств обработки, последовательно предоставляют доступ к шине упомянутым одному или большему количеству устройств обработки в течение начальной части интервала доступа к шине на основании присвоенных весовых коэффициентов второй категории и предоставляют доступ к шине любому из устройств обработки в течение упомянутой начальной части интервала доступа к шине в ответ на запрос, поступивший от упомянутого любого из устройств обработки, имеющих весовой коэффициент первой категории.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ арбитража между множеством устройств обработки, запрашивающих доступ к шине, содержащий этапы, на которых присваивают весовой коэффициент первой категории каждому из устройств обработки из первой категории; присваивают весовой коэффициент второй категории каждому из устройств обработки из второй категории и осуществляют арбитраж между одним или большим количеством устройств обработки, запрашивающих доступ к шине, предоставляя доступ к шине тому запрашивающему устройству обработки, которое имеет самый высокий весовой коэффициент самой высокой категории, причем первая категория является более высокой, чем вторая категория.

Понятно, что другие варианты осуществления настоящего изобретения легко станут очевидными для специалистов в данной области техники из приведенного ниже подробного описания, в котором различные варианты осуществления настоящего изобретения показаны и описаны посредством иллюстраций. Понятно, что существуют варианты осуществления изобретения, являющиеся иными и отличающимися от описанных, и что некоторые подробности настоящего изобретения могут быть видоизменены различными иными способами, причем все они не выходят за пределы сущности и объема настоящего изобретения. Следовательно, чертежи и подробное описание изобретения следует рассматривать как являющиеся иллюстративными по своей сущности, а не как ограничивающий признак.

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 изображена концептуальная блок-схема, на которой проиллюстрирован пример системы обработки данных;

на фиг. 2 изображена концептуальная диаграмма, на которой проиллюстрирована временная диаграмма схемы арбитража доступа к шине, способной обеспечивать выполнение требований по обеспечению высокой пропускной способности для различных устройств обработки;

на фиг. 3 изображена концептуальная диаграмма, на которой проиллюстрировано функционирование схемы арбитража доступа к шине, способной обеспечивать выполнение требований по обеспечению высокой пропускной способности для различных устройств обработки;

на фиг. 4 изображена концептуальная диаграмма, на которой проиллюстрирована временная диаграмма схемы арбитража доступа к шине, способной обеспечивать выполнение обоих требований: требований относительно времени задержки и требований по обеспечению высокой пропускной способности для различных устройств обработки; и

на фиг. 5 изображена концептуальная диаграмма, на которой проиллюстрировано функционирование схемы арбитража доступа к шине, способной обеспечивать выполнение обоих требований: требований относительно времени задержки и требований по обеспечению высокой пропускной способности для различных устройств обработки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Подразумевается, что приведенное ниже подробное описание в сочетании с приложенными чертежами представляет собой описание различных вариантов осуществления настоящего изобретения, и подразумевается, что в нем не представлены единственно возможные варианты осуществления изобретения, в которых может быть практически реализовано настоящее изобретение. Подробное описание содержит конкретные подробности для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако для специалистов в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике без этих конкретных подробностей. В некоторых случаях известные структуры и компоненты показаны в виде блок-схем, чтобы не затруднять понимание идей настоящего изобретения.

На Фиг. 1 изображена концептуальная блок-схема, на которой проиллюстрирован пример системы обработки данных. Системой 100 обработки данных может являться компьютер или она может находиться в компьютере, или ей может являться любая иная система, способная осуществлять обработку, извлечение и хранение информации. Система 100 обработки данных может представлять собой автономную систему или в альтернативном варианте она может быть встроенной в устройство, например в беспроводной телефон, в персональное цифровое информационное устройство (PDA), в персональный компьютер (ПК), в портативный компьютер и т.п.

Система 100 обработки данных показана содержащей несколько устройств 102a-102c обработки, которые могут осуществлять доступ к запоминающему устройству 104 через шину 110, но она может быть выполнена содержащей любое количество устройств обработки в зависимости от конкретного применения и общих конструктивных ограничений. Каждое устройство обработки может быть реализовано в виде компонента любого типа с управлением шиной, в том числе, например, микропроцессора, устройства цифровой обработки сигналов (DSP), видеографического процессора, модемного процессора или компонента, выполняющего обработку любой другой информации. Запоминающим устройством 104 может являться контроллер запоминающего устройства, кэш-память, запоминающее устройство магазинного типа или любой другой компонент, способный извлекать и сохранять информацию.

Арбитр 108 шины может быть использован для предоставления устройствам 102a-102c обработки доступа к шине. Шина 110 может быть реализована посредством двухточечных коммутируемых соединений через шинное межсоединение 106. В этой конфигурации арбитр 108 шины конфигурирует шинное межсоединение 106 таким образом, чтобы обеспечить прямое соединение между одним из устройств обработки и запоминающим устройством 104. Множество непосредственных линий связи в шинном межсоединении 106 может быть использовано для того, чтобы одновременно предоставить остальным устройствам обработки возможность обмена информацией с другими ведомыми устройствами, подключенными к шине. В альтернативном варианте шина 110 может быть реализована как совместно используемая шина или шина любого иного типа, управление которой осуществляет арбитр 108 шины.

Арбитр 108 шины может быть использован для управления доступом со стороны устройств 102a-102c обработки к шине 110. В одном из вариантов осуществления арбитра 108 шины компоненты 102a-102c, выполняющие обработку данных, могут передавать арбитру 108 шины команды вместе с соответствующими командами и/или данными программы. Арбитр 108 шины может определять последовательность подачи команд и соответствующих команд и данных программы в запоминающее устройство 104 и соответствующим образом конфигурировать шинное межсоединение 106 в динамическом режиме. В другом варианте осуществления арбитра 108 шины устройства 102a-102c обработки могут выдавать запрос на доступ к шине 110, и арбитр 108 шины может определять последовательность предоставления права на доступ по запросам опять-таки путем динамического изменения конфигурации соединителя 106. В любом случае последовательность подачи команд и соответствующих команд и данных программы в запоминающее устройство 104 арбитр 108 шины определяет на основании схемы арбитража доступа к шине.

Схема арбитража доступа к шине может быть реализована таким образом, что обеспечивает согласование функциональных требований различных устройств 102a-102c обработки. Например, для устройства обработки, которым является, например, видеографический процессор, может потребоваться высокая пропускная способность. Для другого устройства обработки, которым является, например, устройство цифровой обработки сигналов (DSP), осуществляющее обработку речевой связи, может потребоваться обмен информацией с низкими задержками по времени. Еще одно устройство обработки, которым является, например, центральный процессор (ЦП), осуществляющий обработку электронной почты, передаваемой через сеть Интернет, может не иметь каких-либо требований по обеспечению высокой пропускной способности или требований относительно времени задержки. Последний тип обмена информацией (не имеющий каких-либо требований по обеспечению высокой пропускной способности или требований относительно времени задержки) часто именуют обменом информацией "в режиме наилучших усилий при отсутствии гарантий" ("best efforts").

Схема арбитража доступа к шине может быть использована для распределения пропускной способности между различными устройствами обработки, обеспечивая при этом выполнение требований относительно времени задержки. Это может быть достигнуто путем создания множества категорий, на основании которых определяют доступ к шине 110. Например, первая категория может быть использована для установления очередности обслуживания запросов, требующих обеспечения низкого времени задержки, вторая категория может быть использована для установления очередности обслуживания запросов, требующих предоставления высокой пропускной способности, а третья категория может быть использована для приложений, не являющихся критичными с точки зрения времени задержки и пропускной способности. Каждому устройству обработки из двух первых категорий может быть присвоен программируемый или регулируемый весовой коэффициент. Присвоенный весовой коэффициент можно рассматривать как несколько "маркеров", которые могут быть потрачены для доступа к шине 110. Присвоенный весовой коэффициент для каждого устройства обработки может периодически переустанавливаться в исходное значение по истечении некоторого промежутка времени. Для двух первых категорий этот промежуток времени может быть одинаковым или различным.

Сначала приведено описание схемы арбитража доступа к шине для устройств второй категории. Вторая категория может быть использована для гарантии того, что каждое устройство 102 обработки получает требуемую для него пропускную способность. Это может быть осуществлено путем присвоения каждому устройству 102 обработки весового коэффициента, соразмерного с его требованиями по обеспечению пропускной способности. Весовой коэффициент может быть использован для гарантии того, что в течение заданного промежутка времени право на доступ к шине будет предоставлено устройству 102 обработки минимальное количество раз. В альтернативном варианте весовой коэффициент может быть использован для выделения устройству 102 обработки тактов передачи данных или байтов. Весовой коэффициент может быть программируемым или регулируемым для соответствия изменяющимся требованиям по обеспечению пропускной способности. Например, устройство 102 обработки может начать выполнение новой прикладной программы, которая требует большей или меньшей пропускной способности. Арбитр 108 шины может реагировать на это путем соответствующего изменения весового коэффициента, присвоенного этому устройству 102 обработки.

Весовые коэффициенты могут быть присвоены различным устройствам 102 обработки арбитром 108 шины при первоначальном включении питания системы 100 обработки данных. При включении питания каждое устройство 102 обработки, подключенное к шине 110 и имеющее требование по обеспечению пропускной способности, передает свое требование арбитру 108 шины. На основании этой переданной информации арбитр 108 шины выделяет часть пропускной способности каждому из этих устройств. Остальная часть пропускной способности может быть использована для обмена информацией "в режиме наилучших усилий при отсутствии гарантий". Если во время работы устройство 102 обработки начинает выполнение новой прикладной программы или если его требования по обеспечению пропускной способности изменяются по какой-либо иной причине, то между этим устройством 102 обработки и арбитром 108 шины может быть согласован новый весовой коэффициент.

На фиг. 2 изображена концептуальная диаграмма, на которой проиллюстрирована временная диаграмма схемы арбитража доступа к шине для устройств обработки второй категории. Арбитр шины определяет интервал 202 доступа к шине на основании требований по обеспечению пропускной способности для различных устройств обработки и необходимости обеспечения поддержки обмена информацией "в режиме наилучших усилий при отсутствии гарантий". Интервал 202 доступа к шине может быть программируемым или регулируемым для обеспечения поддержки изменений требований по обеспечению пропускной способности. По меньшей мере, в одном варианте осуществления арбитра шины интервал 202 доступа к шине может быть разделен на два промежутка времени: промежутка 204 времени, отведенного для присвоенных весовых коэффициентов, и промежутка 206 времени, отведенного для "режима наилучших усилий при отсутствии гарантий". В течение промежутка 204 времени, отведенного для присвоенных весовых коэффициентов, конфликтная ситуация из-за конкуренции за доступ к шине может быть разрешена путем предоставления доступа к шине устройству обработки с самым высоким весовым коэффициентом. Устройствам обработки третьей категории право на доступ к шине может быть предоставлено в течение промежутка 204 времени, отведенного для присвоенных весовых коэффициентов, когда устройства обработки второй категории не запрашивают доступ. Весовой коэффициент каждого устройства обработки второй категории может быть уменьшен всякий раз, когда этому устройству предоставлено право на доступ к шине. Промежуток 204 времени, отведенный для присвоенных весовых коэффициентов, продолжается до тех пор, пока весовой коэффициент, присвоенный каждому из устройств обработки второй категории, не будет уменьшен до нуля. После промежутка 204 времени, отведенного для присвоенных весовых коэффициентов, следует промежуток 206 времени, отведенный для "режима наилучших усилий при отсутствии гарантий", и он продолжается до конца интервала 202 доступа к шине. В течение промежутка времени 206, отведенного для "режима наилучших усилий при отсутствии гарантий", конфликтная ситуация из-за конкуренции за доступ к шине может быть разрешена способом обслуживания по кругу.

На фиг. 3 изображена концептуальная диаграмма, на которой проиллюстрировано функционирование схемы арбитража доступа к шине для устройств обработки второй категории. В этом примере имеется три устройства (P₁, P₂ и P₃) обработки второй категории и три устройства (P₄, P₅ и P₆) обработки третьей категории. Весовые коэффициенты, присвоенные арбитром шины устройствам обработки второй категории, именуются маркерами. Первое устройство P₁ обработки требует наибольшей пропускной способности и арбитром шины ему присвоено четыре маркера. Вторым и третьим устройствами P₂ и P₃ обработки являются устройства обработки, для которых требуется меньшая пропускная способность, и арбитром шины им присвоены соответственно два маркера и один маркер. В приведенном ниже примере предполагают, что все устройства обработки непрерывно выдают запросы на доступ к шине.

Со ссылкой на фиг. 3, в начале интервала 202 доступа к шине схема арбитража доступа к шине вводит промежуток 204 времени, отведенный для присвоенных весовых коэффициентов. Конфликтную ситуацию из-за конкуренции за доступ к шине в течение первого отрезка 301 времени разрешают путем предоставления права на доступ устройству обработки с наибольшим количеством маркеров, которым в этом случае является первое устройство P₁ обработки с четырьмя маркерами. После предоставления доступа к шине первому устройству P₁ обработки арбитр шины уменьшает количество маркеров, присвоенных первому устройству обработки, на единицу, оставляя его с тремя маркерами. Наличие трех оставшихся маркеров для первого устройства P₁ обработки является достаточным для получения доступа к шине в течение второго отрезка 302 времени. После предоставления первому устройству P₁ обработки доступа к шине арбитр шины забирает у него еще один маркер, оставляя его с двумя маркерами.

Конфликтную ситуацию из-за конкуренции за доступ к шине в течение третьего отрезка 303 времени также разрешают путем предоставления права на доступ устройству обработки с наибольшим количеством маркеров. Однако в этом случае оба из первого устройства P₁ обработки и второго устройства P₂ обработки имеют по два маркера, количество которых является большим, чем у любого из других устройств обработки. Для арбитража между этими двумя устройствами обработки арбитр шины может использовать схему арбитража с обслуживанием по кругу. Поскольку первому устройству P₁ обработки доступ к шине был предоставлен в предыдущем отрезке 302 времени, то право на доступ в течение текущего отрезка 303 времени арбитр шины предоставляет второму устройству P₂ обработки. После предоставления доступа к шине второму устройству P₂ обработки арбитр шины уменьшает количество маркеров, присвоенных второму устройству обработки, на единицу, оставляя его только с одним маркером. Право на доступ к шине в течение четвертого отрезка 304 времени арбитр шины предоставляет первому устройству P₁ обработки, имеющему два оставшихся маркера, и в процессе этого забирает еще один маркер.

В течение пятого отрезка 305 времени каждое из устройств P₁, P₂, P₃ обработки второй категории имеет по одному маркеру. Для арбитража доступа к шине арбитр шины может использовать схему арбитража с обслуживанием по кругу. В этом случае в течение текущего интервала 202 доступа к шине доступ к шине был предоставлен двум устройствам обработки: первому устройству P₁ обработки и второму устройству P₂ обработки. Право на доступ может быть предоставлено третьему устройству P₃ обработки, которому еще не был предоставлен доступ к входной шине в текущем интервале 202 доступа к шине. После предоставления доступа к шине третьему устройству P₃ обработки арбитр шины уменьшает количество маркеров, присвоенных третьему устройству обработки, до нуля, оставляя первое и второе устройства P₁ и P₂ обработки имеющими наибольшее количество маркеров в шестом отрезке 306 времени. Арбитр шины может продолжить использование схемы арбитража с обслуживанием по кругу для предоставления доступа к памяти первому и второму устройствам P₁ и P₂ обработки в следующих двух отрезках 306 и 307 времени в любом порядке, израсходовав тем самым все маркеры для устройств обработки второй категории для завершения промежутка 204 времени, отведенного для присвоенных весовых коэффициентов, в интервале 202 доступа к шине.

После отрезка 204 времени, отведенного для присвоенных весовых коэффициентов, следует отрезок 206 времени, отведенный для "режима наилучших усилий при отсутствии гарантий". В течение отрезка 206 времени, отведенного для "режима наилучших усилий при отсутствии гарантий", арбитр шины может предоставлять доступ к шине способом обслуживания по кругу. В примере, показанном на Фиг. 3, в отрезке 206 времени, отведенном для "режима наилучших усилий при отсутствии гарантий", имеется шесть отрезков 308-313 времени. Также имеется шесть устройств обработки: три устройства P₁, P₂, P₃ обработки второй категории, маркеры которых являются исчерпанными, и три устройства P₄, P₅, P₆ обработки третьей категории. Соответственно согласно любой схеме арбитража с обслуживанием по кругу каждому устройству обработки доступ к шине должен быть предоставлен по одному разу. Порядок предоставления доступа необязательно является важным, но, вероятно, что сначала доступ к шине следует предоставить трем устройствам P₄, P₅, P₆ обработки третьей категории для гарантированного обеспечения их доступа в том случае, если отрезок 206 времени, отведенный для "режима наилучших усилий при отсутствии гарантий", является относительно коротким. В примере, показанном на Фиг. 3, в течение восьмого отрезка 308 времени доступ к шине предоставляют четвертому устройству P₄ обработки, в девятом отрезке 309 времени доступ к шине предоставляют пятому устройству P₅ обработки, в десятом отрезке 310 времени доступ к шине предоставляют шестому устройству P₆ обработки, в одиннадцатом отрезке 311 времени доступ к шине предоставляют первому устройству P₁ обработки, в двенадцатом отрезке 312 времени доступ к шине предоставляют второму устройству, P₂ обработки, а в тринадцатом отрезке 313 времени доступ к шине предоставляют третьему устройству P₃ обработки.

Схема арбитража доступа к шине для устройств первой категории может быть реализована в виде наложения на схему арбитража доступа к шине для устройств второй категории для того, чтобы она была приспособлена для устройств обработки, требующих низкого времени задержки. Возвращаясь к Фиг. 1, арбитр 108 шины может присвоить первую категорию устройству 102 обработки, требующему низкое время задержки при доступе к запоминающему устройству 104. Если для того же самого устройства 102 обработки требуется обеспечение высокой пропускной способности, то ему к тому же может быть присвоена также и вторая категория. Способом, аналогичным тому, который был описан применительно к схеме арбитража доступа к шине для устройств второй категории, каждому устройству 102 обработки из первой категории арбитром 108 шины может быть присвоен программируемый или регулируемый весовой коэффициент. Весовой коэффициент, присвоенный устройству обработки, может быть использован для гарантии того, что в течение заданного промежутка времени ему будет предоставлен доступ к шине минимальное количество раз. Момент времени или механизм, посредством которого запрос устройства обработки становится запросом первой категории, могут быть реализованы следующим образом: устройство обработки указывает то, что запрос представляет собой запрос первой категории посредством дополнительного сигнала, передаваемого арбитру, или же непосредственно сам арбитр повышает статус запроса устройства обработки таким образом, что он становится запросом первой категории. Например, арбитр может содержать таймер задержки, который отсчитает количество тактовых импульсов, в течение которых запрос главного абонента шины ожидал решения, и доступ не был предоставлен. После того, как показание таймера задержки достигло запрограммированного значения или превысило его, арбитр может внутри себя повысить статус запроса устройства обработки таким образом, что он становится запросом первой категории. В альтернативном варианте может быть использован весовой коэффициент для предоставления устройству обработки тактов передачи данных или байтов в течение некоторого промежутка времени. Этот промежуток времени может быть тем же самым, что и интервал доступа к шине, или может быть иным. Весовой коэффициент может быть программируемым или регулируемым для соответствия изменяющимся требованиям относительно времени задержки.

При первоначальном включении питания системы 100 обработки данных каждое устройство 102 обработки, соединенное с шиной 110 и имеющее требования относительно времени задержки, передает свои требования арбитру 108 шины. В некоторых случаях устройство 102 обработки может передавать арбитру 108 шины оба требования: требование относительно времени задержки и требование по обеспечению пропускной способности. В ответ на передачу этой информации арбитр шины надлежащим образом присваивает первую и вторую категории различным устройствам 102 обработки, соединенным с шиной 110. Арбитр 108 шины также присваивает весовой коэффициент каждому из устройств 102 обработки первой и второй категории. Если во время работы устройство 102 обработки начинает выполнение новой прикладной программы или если его требования относительно времени задержки изменяются по какой-либо иной причине, то между этим устройством 102 обработки и арбитром 108 шины может быть согласован новый весовой коэффициент для одной или для большего количества категорий.

На фиг. 4 изображена концептуальная диаграмма, на которой проиллюстрирована временная диаграмма схемы арбитража доступа к шине для устройств первой категории, наложенная на схему арбитража доступа к шине для устройств второй категории из фиг. 2. В этом примере арбитр шины определяет интервал 402, обеспечивающий качество обслуживания, на основании требований относительно времени задержки, имеющихся у различных устройств обработки первой категории. Интервал 402, обеспечивающий качество обслуживания, может быть программируемым или регулируемым для соответствия изменяющимся требованиям относительно времени задержки. В течение интервала 402, обеспечивающего качество обслуживания, устройству обработки первой категории, выдавшему запрос на доступ к шине, может быть предоставлен приоритет относительно запросов второй и третьей категорий. Конфликтная ситуация из-за конкуренции за доступ к шине между двумя или большим количеством устройств обработки первой категории может быть разрешена путем предоставления права на доступ устройству обработки с наиболее высоким весовым коэффициентом. Весовой коэффициент каждого устройства обработки уменьшают каждый раз, когда ему предоставлен доступ к шине. Когда весовой коэффициент устройства обработки первой категории достигает нуля, то в течение текущего интервала 402, обеспечивающего качество обслуживания, арбитр шины больше не предоставляет право на доступ ни для каких запросов первой категории на доступ к шине. Весовой коэффициент для каждого устройства обработки первой категории сбрасывают до его первоначального значения, присвоенного арбитром шины в начале каждого интервала 402, обеспечивающего качество обслуживания. Интервал 402, обеспечивающий качество обслуживания, может быть тем же самым, что и интервал 202 доступа к шине, или может быть иным. Если эти два интервала являются различными, то интервал 202 доступа к шине может быть более длинным или более коротким, чем интервал 402, обеспечивающий качество обслуживания, и эти два промежутка времени могут быть или могут не быть кратными друг другу. В примере, показанном на фиг. 4, интервал 202 доступа к шине является в три раза более продолжительным, чем интервал 402, обеспечивающий качество обслуживания.

На фиг. 5 изображена концептуальная диаграмма, на которой проиллюстрировано функционирование схемы арбитража доступа к шине для первой категории, наложенной на вторую схему арбитража доступа к шине по фиг. 3. В этом примере имеется два устройства (P₁ и P₂) обработки первой категории, три устройства

(P₂, P₃ и P₄) обработки второй категории и три устройства (P₅, P₆ и P₇) обработки третьей категории. Второе устройство P₂ обработки имеет оба требования: требование относительно времени задержки и требование по обеспечению высокой пропускной способности и, следовательно, ему присвоена первая категория и вторая категория. Первым устройством P₁ обработки является устройство обработки, требующее низкого времени задержки, которому присвоена первая категория, а третьим и четвертым устройствами (P₃ и P₄) обработки являются устройства обработки, требующие высокой пропускной способности, которым присвоена вторая категория. Остальными устройствами (P₅, P₆ и P₇) обработки являются устройства обработки, работающие "в режиме наилучших усилий при отсутствии гарантий", которые не имеют особых требований относительно времени задержки или пропускной способности.

Весовые коэффициенты, присвоенные арбитром шины устройствам обработки первой и второй категорий, именуют маркерами. Первому устройству P₁ обработки присвоено два маркера первой категории, второму устройству P₂ обработки присвоен один маркер первой категории и два маркера второй категории, третьему устройству

P₃ обработки присвоены три маркера второй категории, а четвертому устройству P₄ обработки присвоен один маркер второй категории.

Сначала арбитр шины устанавливает интервал 402, обеспечивающий качество обслуживания, равный пяти отрезкам времени, и интервал 202 доступа к шине, равный пятнадцати отрезкам времени. Показано, что первое устройство P₁ обработки делает запросы первой категории на доступ к шине в течение третьего, четвертого, двенадцатого и тринадцатого отрезков 503, 504, 512 и 513 времени. Показано, что второе устройство P₂ обработки делает запросы первой категории на доступ к шине в течение отрезков 503-506 времени с третьего по шестой и в течение отрезков 512-514 времени с двенадцатого по четырнадцатый. Все устройства обработки непрерывно делают запросы на доступ к шине, хотя это и не показано на чертеже.

Схема арбитража доступа к шине вводит промежуток 204 времени, отведенный для присвоенных весовых коэффициентов, в начале интервала 202 доступа к шине. Конфликтная ситуация из-за конкуренции за доступ к шине в течение первого отрезка времени 501 может быть разрешена путем предоставления права на доступ устройству обработки второй категории с наибольшим количеством маркеров, которым в этом случае является третье устройство P₃ обработки с тремя маркерами. После предоставления доступа к шине третьему устройству P₃ обработки арбитр шины уменьшает количество маркеров второй категории, присвоенных третьему устройству обработки, на единицу, оставляя его с двумя маркерами второй категории.

Конфликтная ситуация из-за конкуренции за доступ к шине в течение второго отрезка 502 времени может быть разрешена аналогичным образом путем предоставления доступа к шине устройству обработки второй категории с наибольшим количеством маркеров. Однако в этом случае оба из второго устройства P₂ обработки и третьего устройства P₃ обработки имеют по два маркера, количество которых является большим, чем у любого из остальных устройств обработки второй категории. Для арбитража между этими двумя устройствами обработки арбитр шины может использовать схему арбитража с обслуживанием по кругу. Поскольку третьему устройству P₃ обработки доступ к шине был предоставлен в течение предыдущего отрезка 501 времени, то доступ к шине в течение текущего отрезка 502 времени арбитр шины предоставляет второму устройству P₂ обработки. После предоставления доступа к шине второму устройству P₂ обработки арбитр шины уменьшает количество маркеров второй категории у второго устройства обработки на единицу, оставляя его с одним маркером второй категории.

В течение третьего отрезка времени 503 оба из первого устройства P₁ обработки и второго устройства P₂ обработки дел