计算机组成原理总目录

总线仲裁

由于总线连接着多个设备，那么在同一时刻多个设备想要占用总线时，就会发生冲突问题
为了解决冲突问题，就需要规定好所有设备使用设备的优先权，仲裁也就是判断设备占用总线的优先权
例如设备A的任务比设备B的任务更紧急，那么在设备A和设备B同时申请占用总线时，自然要优先让给设备A

主设备：获得总线控制权的设备
从设备：响应主设备请求的设备

例如CPU需要读取内存中的数据，那么此时CPU就是主设备，内存为从设备

1. 集中仲裁

总线请求线：用于设备向控制器发送请求信号
总线占用线：代表总线是否被占用，例如占用线上位高电平代表总线正在被占用，低电平代表未被占用
总线允许线：控制器通过总线允许线响应设备的总线请求，确定设备是否可以占用总线

链式查询方式

第一步、多个设备通过总线请求线向控制器发送请求，控制器通过判断总线是否被占用来确定是否响应总线允许
第二步、控制器向总线允许线发生响应信号，排在前面的设备具有优先权占用总线
第三步、第一个接收到总线允许的设备开始占用总线，占用线持续为高电平
第四步、设备使用完总线后，撤销总线占用线的信号

优缺点
优点：控制线结构简单，易于扩充
缺点：优先级固定（排在前面的优先级更高）
同时对硬件故障敏感（若设备1坏，其后设备都无法占用总线）
当高优先级设备频繁占用总线时，会导致低优先级设备长期得不到总线的使用权（饥饿问题）

计数器查询方式
相比链式查询方式，计数器查询在控制器中存在一个计数器，且控制线的总线允许线变为一组设备地址线

第一步、多个设备通过总线请求线向控制器发送请求
第二步、控制器的计数器从0开始不断累加，代表第几个设备，然后通过设备地址线依次询问设备
第三步、若询问到的设备需要使用总线，同链式查询方式，该设备开始占用总线

优缺点
优点：计数器的初始值可以改变设备的优先级，对硬件故障没有链式敏感
缺点：控制较为复杂，增加了控制线的数量，例如n个设备需要 $log_2 n$ +2条控制线