Интерф периф устр лекции (Ответы на все вопросы по теме электроника или типа того), страница 4

В современных интерфейсах используется также групповая адресация, при которой может передаваться общая информация, предназначенная для группы модулей. Для этих целей необходимо вводить специальные команды.

Шина команд используется для управления операциями на магистрали. По функциональному назначению различают команды адресации, управления обменом информации, изменения состояния и режимов работы. Адресные команды используются для задания режимов адресации: вторичной, широковещательной, групповой и т.п. Минимальное количество команд ограничено. Это "ввод", "вывод", "начальная установка", "запуск", "конец передачи". Команды могут быть закодированы унитарным, позиционным или смешанным кодами. В быстродействующих интерфейсах наиболее часто используется унитарное кодирование, при котором каждой команде выделена индивидуальная линия шины. Это упрощает аппаратную часть модулей, но увеличивает число линий интерфейса. При позиционном кодировании уменьшается число линий интерфейса, но усложняется электрическая схема модуля. Компромисс между аппаратными затратами крейта и модулей обеспечивает смешанный способ кодирования. В некоторых интерфейсах часть кодов команд и линий резервируется для расширения функции или для пользователя.

Функциональные возможности ШК во многом определяют аппаратные затраты модулей системы, так как обеспечивают адаптацию устройств, отличающихся разрядностью шин адреса и данных, с системной магистралью.

Шина состояний используется для передачи сообщений, отражающих результат операции интерфейса или состояния модуля. Код состояния формируется в ответ на действия команд или является отображением состояния функционирования устройств: занято, наличие ошибки, готовность к приему или передачи и т.д.

Магистраль информационного канала, как уже говорилось, может быть выполнена с раздельными шинами или мультиплексированными.

Наиболее часто используются мультиплексированные шины адреса/данных [3,4].

1.3 Магистраль управления информационным каналом.

В состав магистрали управления входят следующие шины: управления обменом (ШУО), передачи управления (ШПУ), прерывания (ШП), специальных управляющих сигналов (ШСУС).

Шина управления обменом включает в себя линии синхронизации передачи информации. Как уже говорилось, при синхронном обмене передача информации от передатчика (ПЕР) к приемнику (П) реализуется в фиксированные моменты времени, которые задаются единым централизованным генератором синхросигналов (рис5а). Синхронный обмен имеет наивысшую пропускную способность при обслуживании устройств с одинаковым быстродействием и повышенную помехозащищенность. Проверка управляющих сигналов производится по фронту (или срезу) синхроимпульса, т.е. во "временном окне", которое обычно составляет около 8% общего времени работы. В остальное время возможные помехи не оказывают влияния на работу системы [3]. К недостаткам СО следует отнести: отсутствие контроля правильности обмена данными; значительные потери времени при обслуживании устройств существенно отличающихся по быстродействию, так как длительность импульса синхронизации должна быть рассчитана на самое медленное устройство; необходимость перестройки параметров генератора синхросигнала при изменении линий связи и состава УВВ.

Достоинством асинхронного обмена (АО) является повышение достоверности обмена данными, отсутствие общей синхронизации устройств, возможность работы с устройствами различного быстродействия без перестройки параметров системы, адаптация к характеристикам линии связи. При работе с группой устройств, быстродействие которых существенно отличается, пропускная способность магистрали в режиме асинхронного обмена может быть выше, чем при синхронном обмене.

При использовании смешанного обмена данными используется временное разделение подтверждений. Источник информации синхронно передает данные в приемник и подсчитывает число сигналов подтверждения приема информации. В конце обмена он сравнивает эту величину с числом циклов переданных данных. В этом случае значительно уменьшаются задержки, характерные для АО [4].

В зависимости от используемого принципа обмена число линий ШУО может меняться от 1 до 4.

Шина передачи управления (ШПУ) выполняет операции приоритетного занятия магистрали информационного канала. В большинстве интерфейсов взаимодействие между

а) b)


Рис.5 Способы управления обменом информацией.

устройствами, подключенными к магистрали, организуется по принципу "ведущий-ведомый". В конкретный момент времени магистраль предоставляется очередному ведущему устройству, которое распоряжается ресурсами магистрали. Ведомое устройство выполняет команды ведущего. В общем случае отношение "ведущий-ведомый" динамическое, т.е. в одной передаче устройство может быть ведомым, а в другой - ведущим. Хотя есть устройства "всегда ведомые" - например, память системы. Число ведущих устройств, как правило, ограничено, т.к. для их реализации необходимы значительные програмно-аппаратные средства. ШПУ необходима в интерфейсах при наличии нескольких устройств, способных выполнять функции ведущего. При этом возникает проблема приоритетного распределения ресурсов информационной магистрали (арбитража). Наличие конфликтов при доступе к магистрали является следствием взаимодействия параллельных процессов, протекающих в системе обработки информации.

Устройство арбитража (или арбитр) описывается следующими параметрами: числом сигнальных линий, числом обрабатываемых запросов, алгоритмами выбора приоритета, типом синхронизации, временем реакции на запрос, способом реализации (централизованный или децентрализованный арбитраж).

Интерфейсы с централизованным арбитражем (ЦА) имеют пониженную надежность, требуют отдельных линий запроса и разрешения для каждого модуля системы, но их реализация не требует больших аппаратных затрат. Основными признаками ЦА являются наличие разомкнутых линий ШПУ и автономного арбитра.

Децентрализованный (или распределенный) арбитраж (ДЦА) обеспечивает высокую живучесть системы, простое изменение конфигурации её при повреждениях или отказах отдельных модулей, имеет гибкую систему изменения приоритетов, реализует высокую скорость обслуживания запросов. Однако аппаратные затраты растут пропорционально числу абонентов системы, имеются сложности и в организации системной синхронизации при арбитраже [3, 4].

Основными признаками ДЦА являются отсутствие центрального арбитра, наличие замкнутых однонаправленных линий запроса и подтверждения либо наличие разомкнутых двунаправленных линий. Функции арбитра в этом случае распределяются между модулями интерфейса. Решение о занятии магистрали принимается коллективно всеми источниками запросов на основании определенных приоритетов [3,5]. ДЦА применяется в многопроцессорных интерфейсах повышенной производительности и в данной работе не рассматривается.

Наибольшее распространение получил ЦА. Основные схемы селекции ЦА представлены на рис. 6.

запрос занято

занято запрос n

ПЗ

а) в)

Запрос

Занято

ПЗ

б)

Рис.6 Схемы селекции централизованного арбитража.

Пространственная селекция на основе последовательного адресного сканирования источников запроса иллюстрируется рис. 6.а. Запросы модулей объединяются по схеме "ИЛИ" на линии "Запрос". При появлении сигнала на этой линии арбитр (А) выполняет последовательное сканирование кодов адреса всех подключенных модулей М_п по ША в соответствии с принятой дисциплиной обслуживания. При обнаружении источника запроса устанавливается сигнал "Занято" и дальнейшая генерация адресов прекращается. После обслуживания данного запроса возобновляется поиск следующего. Основным достоинством этого способа селекции является гибкость в реализации дисциплин обслуживания, а недостатком является низкое быстродействие.

Широкое распространение получила схема последовательной селекции (дейзи-цепочка) (рис. 6,6). Поиск источника начинается по сигналу "Запрос" аналогично предыдущему. Арбитр формирует сигнал "Подтверждение запроса" (ПЗ), который последовательно проходит через все модули М_n. Максимальным приоритетом обладает модуль, наиболее близко расположенный к арбитру. При поступлении сигнала ПЗ в модуль, выставивший запрос, дальнейшее его прохождение блокируется, и модуль формирует сигнал "Занято". Основное преимущество этого способа - простота реализации и высокое быстродействие по сравнению с адресным сканированием. Недостаток - пониженная надежность и быстродействие при увеличении длины линий связи, относительная сложность программного управления приоритетами запросов. Этот способ используется, главным образом, во внутри блочных интерфейсах.