تحكيم الناقل في تنظيم الكمبيوتر

يُطلق على الجهاز الذي يبدأ عمليات نقل البيانات على الناقل في أي وقت معين اسم “الناقل الرئيسي”، في نظام الكمبيوتر، قد يكون هناك أكثر من ناقل رئيسي مثل وحدة تحكم (DMA) أو معالج وما إلى ذلك، تشترك هذه الأجهزة في ناقل النظام وعندما يتخلى ناقل رئيسي حالي عن ناقل آخر، يمكن أن يكتسب التحكم في المعالج، تحكيم الناقل هو عملية يصبح من خلالها الجهاز التالي هو المتحكم في الناقل عن طريق نقل قيادة الناقل إلى ناقل آخر.

ما المقصود بتحكيم الناقل في تنظيم الكمبيوتر

يشير تحكيم الناقل (Bus Arbitration) إلى العملية التي يقوم من خلالها سيد الناقل (bus master) الحالي بالوصول ثمّ يترك التحكم في الناقل ويمررها إلى وحدة معالج أخرى تطلب ناقلًا، تُعرف وحدة التحكم التي يمكنها الوصول إلى ناقل بناءً على طلب منها باسم “الناقل الرئيسي” (Bus master).

قد ينشأ تعارض إذا حاول عدد وحدات تحكم (DMA) أو وحدات تحكم أو معالجات أخرى الوصول إلى الناقل المشترك في نفس الوقت، ولكن يمكن منح الوصول إلى واحد فقط من هؤلاء، يمكن أن يكون معالج أو وحدة تحكم واحدة فقط هي (Bus Master) في نفس النقطة الزمنية، لحل هذه التعارضات، يتم تنفيذ إجراء “تحكيم الناقل” لتنسيق أنشطة جميع الأجهزة التي تطلب نقل الذاكرة، يجب أن يأخذ اختيار مدير النواقل في الاعتبار احتياجات الأجهزة المختلفة من خلال إنشاء نظام أولوية للوصول إلى الناقل، يقرر (Bus Arbiter) من سيصبح رئيس النواقل الحالي.

هناك طريقتان للتحكيم في النواقل، وهما:

التحكيم المركزي للنواقل Centralized bus arbitration

يقوم حكم ناقل واحد بإجراء التحكيم المطلوب.

التحكيم الموزع للنواقل Distributed bus arbitration

هنا جميع الأجهزة مشاركة في اختيار رئيس الناقل التالي.

طرق التحكيم المركزي للنواقل

هناك ثلاث طرق للتحكيم في النواقل:

طريقة Daisy Chaining

إنّها طريقة بسيطة وأرخص حيث يستخدم جميع سادة النواقل نفس الخط لتقديم طلبات النواقل، تنتشر إشارة منح الناقل بشكل تسلسلي عبر كل سيد حتى تصادف أول إشارة تطلب الوصول إلى الناقل، يحظر هذا النظام الرئيسي انتشار إشارة منح الناقل، وبالتالي لن تتلقى أي وحدة طلب أخرى إشارة المنحة، وبالتالي لا يمكنها الوصول إلى الناقل، خلال أي دورة ناقل، قد يكون الناقل الرئيسي أي جهاز، المعالج أو أي وحدة تحكم (DMA)، متصلة بالناقل.

مزايا طريقة Daisy Chaining

  • البساطة وقابلية التوسع.
  • يمكن للمستخدم إضافة المزيد من الأجهزة في أي مكان على طول السلسلة، حتى قيمة قصوى معينة.

عيوب طريقة Daisy Chaining

  • تعتمد قيمة الأولوية المعينة للجهاز على موضع الناقل الرئيسي.
  • ينشأ تأخير الانتشار في هذه الطريقة.
  • إذا فشل أحد الأجهزة، فسيتوقف النظام بأكمله عن العمل.

طريقة أولوية الاقتراع أو التناوب Polling or Rotating Priority method

في هذه الطريقة، يتم استخدام وحدة التحكم لإنشاء العنوان الرئيسي “أولوية فريدة” (unique priority)، ويعتمد عدد خطوط العنوان المطلوبة على عدد الأسياد المتصلة في النظام، تقوم وحدة التحكم بإنشاء سلسلة من العناوين الرئيسية، عندما يتعرف الرئيسي الطالب على عنوانه، فإنّه ينشط الخط المشغول ويبدأ في استخدام الناقل.

مزايا طريقة أولوية الاقتراع أو التناوب

  • لا تفضل هذه الطريقة أي جهاز أو معالج معين.
  • هذه الطريقة أيضا بسيطة للغاية.
  • إذا فشل أحد الأجهزة، فلن يتوقف النظام بأكمله عن العمل.

عيوب طريقة أولوية الاقتراع أو التناوب

تعد إضافة نواقل رئيسية أمرًا صعبًا نظرًا لزيادة عدد خطوط عنوان الدائرة.

الأولوية الثابتة أو طريقة الطلب المستقل Fixed priority or Independent Request method

في هذه الطريقة، يكون لكل سيد زوج منفصل من طلبات النواقل وخطوط منح النواقل ولكل زوج أولوية مخصصة له، يحدد مفكك الشفرة ذي الأولوية المدمج داخل وحدة التحكم الطلب ذي الأولوية القصوى ويؤكد إشارة منح الناقل المقابلة.

مزايا الأولوية الثابتة أو طريقة الطلب المستقل

هذه الطريقة تولد استجابة سريعة.

عيوب الأولوية الثابتة أو طريقة الطلب المستقل

تكلفة الأجهزة عالية بسبب العدد الكبير المطلوب من خطوط التحكم.

التحكيم الموزع للنواقل

في هذه الطريقة، تشارك جميع الأجهزة في اختيار رئيس الناقل التالي، يتم تعيين رقم تعريف (4) بت لكل جهاز في الناقل، سيتم تحديد أولوية الجهاز من خلال المعرف الذي تمّ إنشاؤه.

شاهد أيضاً

أنظمة التشغيل وأنواعها

برامج الحاسوب: تتكون برامج الكمبيوتر من مجموعة من التعليمات التكنولوجية التي تحتوي خطة أو إجراء …