3.3. バスの制御方式

1. 概要

　コンピュータシステムにおいて、バスは複数の装置間でデータを転送するための共有通信路です。しかし、複数の装置が同時にバスを使用しようとすると競合が発生します。この問題を解決するために、バスの制御方式が重要な役割を果たします。

　バスの制御方式は、どの装置がバスを使用するかを決定し、データ転送を円滑に行うための仕組みです。この制御方式を理解することは、コンピュータシステムの効率的な動作を把握する上で非常に重要です。

　バスアービタは、複数の装置からのバス使用要求を調整し、バスの使用権を付与する役割を持つハードウェアまたはソフトウェアコンポーネントです。バスアービタは以下の主な機能を持ちます：

　バスマスターは、バス上でデータ転送を開始し制御する能力を持つ装置です。典型的なバスマスターには以下のようなものがあります：

　集中制御方式は、単一のバスアービタがすべてのバス要求を管理し、使用権を割り当てる方式です。この方式の特徴は以下の通りです：

　割込み方式は、デバイスがCPUに対して割り込み信号を送ることでバス使用を要求する方式です。主な特徴は以下の通りです：

　ポーリング方式は、CPUが定期的に各デバイスの状態を確認し、バス使用の必要性を判断する方式です。以下のような特徴があります：

　バスの制御方式は、様々な場面で応用されています。以下にいくつかの例を挙げます：

パーソナルコンピュータ：
PCIバスやUSBバスなどで、複数のデバイス間の通信を制御します。
スマートフォン：
内部バスを使用して、CPUとメモリ、カメラモジュール、ディスプレイなどのコンポーネント間のデータ転送を管理します。
自動車のECU（Electronic Control Unit）：
CAN（Controller Area Network）バスなどを使用して、エンジン制御、ブレーキ制御、エアバッグシステムなどの通信を制御します。
産業用制御システム：
PLCバス（Programmable Logic Controller Bus）を使用して、センサーやアクチュエータとの通信を管理します。

Q: バスアービタの主な役割は何ですか？

A: バスアービタの主な役割は以下の通りです：

Q: 次のうち、典型的なバスマスターではないものはどれですか？

a) CPU
b) DMAコントローラ
c) メインメモリ
d) 高性能なI/Oデバイス

A: 正解は c) メインメモリです。
メインメモリは通常、バスマスターではなく、バススレーブとして機能します。CPUやDMAコントローラからの読み書き要求に応じてデータを提供しますが、自らバス上でデータ転送を開始することはありません。

Q: ポーリング方式の長所と短所を1つずつ挙げてください。

A:
長所：デバイスの優先順位を柔軟に変更可能
短所：CPU負荷が高くなる可能性がある

　バスの制御方式は、コンピュータシステムにおいて複数の装置がバスを共有する際に、効率的にデータ転送を行うための重要な仕組みです。主な制御方式には、集中制御方式、割込み方式、ポーリング方式があり、それぞれに長所と短所があります。

　バスアービタはバスの使用権を管理し、バスマスターはデータ転送を主導します。これらの概念を理解し、適切な制御方式を選択することで、システム全体のパフォーマンスと信頼性を向上させることができます。