Интерф периф устр лекции (Ответы на все вопросы по теме электроника или типа того), страница 7

Для обеспечения взаимной синхронизации и измерения времени используются 4 линии. Сигналы ИЗМ-К и ИЗМ-А образуют специальную шину, в которую входят также сигналы “Смена состояния” (СМС-К) и “Блокировка” (БЛК-К). Сигнал БЛК-К выдаётся для обеспечения специальных функций, таких как блокировка данных, блокировка состояния, селективный сброс. Шины и сигналы измерения времени используются для включения и выключения счётчиков времени в тех или иных устройствах для подсчёта числа часов работы оборудования. Сигнал “Смена состояния” передаётся от канала к ВнУ. Он используется в целях блокировки отключения или включения устройств.

На рис 10 приведена схема взаимодействия канала ЕС ЭВМ с контроллерами, подключёнными к интерфейсу ввода вывода ЕС ЭВМ.

ИНФ-К

АДР-К

РАБ-К

УПР-К

К₁

К₂

К_n

ВБР-К

ВБР-А

УНФ-А

РАБ-А

УПР-А

АДР-А

Рис.10. Выборка контроллера 2.

Известно, что команды, которые задают выполнение операций ввода-вывода, не входят в состав прикладных программ, а являются привилегированными, выдаваемыми операционной системой, той её частью, которая называется супервизором ввода-вывода (СУВВ). Для инициирования операции ввода-вывода используется команда SIO, выполняемая оборудованием ЭВМ. В структурах ЕС ЭВМ формат этой команды ограничивается указанием номера канала, которому предназначается эта команда, и номера ВнУ, которое следует активизировать (рис.11).

Код операции

Номер канала

Номер ВнУ

Рис.11. Формат команды SIO.

Таким образом, операция ввода-вывода информации начинается с момента, когда команда SIO загружается операционной системой в регистр команды (РгК) процессора. Далее она поступает одновременно на все каналы, подключённые к системе. Только один канал, в котором произошло совпадение передаваемого номера с собственным, отвечает тем, что заносит в свой регистр ВнУ номер активизируемого абонента. Если же адресуемый канал оказывается занятым, то в регистр кода условия (РКУ) процессора записывается соответствующая информация, извещающая операционную систему о том, что команда SIO отвергнута.

Если же адресуемый канал свободен, то он, занеся в свой регистр ВнУ номер вызываемого абонента, начинает выяснять, свободен ли он и можно ли осуществить обмен информацией.

С этой целью канал активизирует контроллер, который управляет работой адресуемого ВнУ. Предположим, что необходимо активизировать контроллер К₂ (рис.10). Работа интерфейса начинается с того, что канал выставляет на ШИН-К номер требуемого контроллера, сопровождая его сигналом на линии АДР-К. В это же время канал выставляет сигнал РАБ-К, который будет там находиться всё время работы канала

Идентифицирующая информация поступает параллельно во все подключённые контроллеры. В каждом из них имеется дешифратор, который настроен на приём адреса и соответствует только одному данному контроллеру. Т.о. в нашем примере только К₂, приняв адрес, установит в рабочее состояние входное оборудование, участвующее в операции выборки. Поданный далее каналом сигнал ВБР-К последовательно поступает в каждый контроллер до тех, пор пока на его пути не встретится устройство с подготовленной для захвата этого сигнала входной цепью. В нашем примере таковым устройством будет К₂. Захватив этот сигнал, контроллер блокирует продвижение сигнала выборки далее по цепи. Если же при своём движении сигнал ВБР-К не встретит ни одного контроллера с подготовленной для захвата входной цепью, то он возвращается в канал в виде сигнала обратной выборки ВБР-А. Захватив сигнал ВБР-К, контроллер К₂ выставляет сигнал РАБ-А, который сообщает каналу о том, что нашлось в системе устройство, откликнувшееся на переданный адрес. По пришедшему сигналу РАБ-А канал сбрасывает сигнал АДР-К. По заднему фронту сигнала АДР-К контроллер К₂ выдаёт по шине ШИН-А свой номер и сигнал идентификации АДР-А. Получив сигнал АДР-А, канал проверяет полученный им адрес контроллера. При совпадении адресов, по ШИН-К выставляется специальный байт, состоящий из одних нулей. Этот байт сопровождается сигналом УПР-К. Контроллер К₂ принимает этот приказ и сбрасывает сигнал АДР-А, на что канал сбрасывает сигнал УПР-К. Результатом этого обмена является то, что К₂ выдаёт байт своего состояния, сопровождая его сигналом идентификации УПР-А.

Получив этот сигнал, канал начинает анализировать пришедший байт текущего состояния и, в зависимости от состояния контроллера, передаёт в РКУ процессора двухразрядный код условия. При этом могут возникнуть 4 различные ситуации:

• 00 – канал, контроллер и ВнУ свободны, т.е. команда SIO прошла;

• 01 – команда SIO отвергнута и следует проанализировать содержимое слова состояния канала;

• 10 – команда SIO отвергнута из-за того, что канал, контроллер или ВнУ заняты;

• 11 – команда SIO отвергнута из-за того, что канал, контроллер или ВнУ отсутствуют или не подключены.

В любом случае, если команда SIO принята, то канал начинает свою работу, если же она отвергнута, то канал сохраняет своё предыдущее состояние даже тогда, когда он не выполнял никаких операций. Определением того, как закончилась выданная команда SIO, занимается СУВВ.

Если байт состояния, переданный контроллером, состоит из одних нулей, т.е. команда SIO прошла, канал передаёт сигнал по шине ИНФ-К, на что контроллер отвечает сбросом сигнала УПР-А. В ответ на эти действия происходит взаимный сброс сигналов УПР-А и ИНФ-К. На этом этапе заканчивается процесс начальной выборки ВнУ в селекторном канале, временная диаграмма которого представлена на рис12.

И рисунка видно, что информация, поступающая с ШИН-К, воспринимается как адрес ВнУ в промежутке времени между передними фронтами сигналов АДР-К и РАБ-А и как код операции в промежутке времени между передним фронтом УПР-К и задним фронтом сигнала АДР-А. Информация, поступающая с шин обратной передачи, воспринимается как адрес ВнУ в промежутке времени между передними фронтами АДР-А И УПР-К и как байт состояния ВнУ в промежутке времени между передними фронтами сигналов УПР-А и ИНФ-К. В остальное время информация на указанных шинах не имеет смысла.

РАБ-К

ВБР-К

АДР-К

РАБ-А

АДР-А

УПР-К

УПР-А

ИНФ-К

ШИН-К

ШИН-А

Адресация ВнУ

Адрес ВнУ

Рис12. Выборка ВнУ в селекторном

канале.

При работе канала в мультиплексном режиме после начальной выборки сеанс связи с ВнУ заканчивается (канал снимает сигнал ВБР-К, а устройство – сигнал РАБ-А). Канал освобождается и может начинать процедуру выборки других устройств. В селекторном же канале после завершения начальной выборки начинается передача данных.

Рассмотрим процедуру обслуживания ВнУ в мультиплексном режиме при вводе данных из ВнУ. Временная диаграмма этого режима представлена на рис13.

РАБ-К

Разрешение на подключение ВнУ к интерфейсу.

ТРБ-А

В БР-К

РАБ-А

АДР-А

УПР-К

ИНФ-А

ИНФ-К

Ш ИН-К

Ш ИН-А

Передача байта данных

Адрес Байт при вводе Байт при выводе

Рис.13 Временная диаграмма ввода

информации из ВнУ.

В этом режиме функционирование начинается после того, как готовое к обмену ВнУ выставляет на соответствующую линию сигнал ТРБ-А. Освободившись от предыдущей работы, канал выдаёт сигнал ВБР-К. Появление этого сигнала без предварительной установки сигнала АДР-К для ВнУ является признаком, отличающим процедуру адресации от процедуры обслуживания.

Сигнал ВБР-К проходит последовательно по всем контроллерам и захватывается тем, который выдал требование на связь. Выбранный контроллер выставляет на соответствующей шине сигнал РАБ-А, а по ШИН-А выдаёт свой адрес, сопровождая его сигналом АДР-А. Получив сигнал АДР-А, канал снимает ВБР-К, формирует сигнал УПР-К, свидетельствующий о том, что ВнУ должно продолжать работу, связанную с текущей операцией ввода-вывода. Кроме того, в этот момент сбрасывается сигнал АДР-А и из памяти подканалов выбирается управляющая информация о текущих параметрах подканала. По заднему фронту сигнала АДР-А канал снимает сигнал УПР-К. После этого контроллер по ШИН-А передаёт байт информации и вместо сигнала УПР-А выставляет сигнал ИНФ-А, снимая одновременно сигнал РАБ-А. На этом последовательность передачи данных через интерфейс в мультиплексном канале заканчивается.

3.Основные характеристики интерфейса VMEbus.

Интерфейс VМЕ рассчитан на широкую область применения от систем реального времени (РВ) до параллельных мультипроцессорных систем обработки данных. Он используется в графических и информационных рабочих станциях, системах автоматизации производства, наземной и бортовой аппаратуре гражданского и военного назначения, системах управления воздушным, железнодорожным и автомобильным транспортом, мощных аэрокосмических тренажерных и радиолокационных системах, правительственных и банковских коммуникационных системах, автоматизации научных исследований, геофизических системах, распределенных системах экологического и сейсмического мониторинга, измерительных системах, медицинской технике и многих других приложениях [1,7, 8]. VMEbus обеспечивает наиболее приемлемую цену пропускной способности (производительности) для систем в целом и предоставляет практически неограниченные возможности наращивания ресурсов. Основные технические характеристики приведены в табл. 1.

3.1 Структура интерфейса VМЕ и его расширений

VМЕ представляет собой многоуровневый интерфейс, структура которого представлена на рис.14. Он включает 3 основных магистрали: основную VMEbus, последовательную VMS и параллельную локальную VSB (VMX).

Основное назначение магистралей VMS и VSB - снижение трафика (загрузки) шины VME и повышение производительности ММС на основе VME. Необходимость дополнительных магистралей возникает при организации многопроцессорных систем, процессоры которых имеют локальные ресурсы (см. раздел 1.4). Магистраль VSB (VME Subsystem Bus) - это мультиплексированная 32-разрядная шина. Физически занимает 2 свободных ряда А и С на нижнем разъеме платы VME размером 6U. В одном крейте VME может быть несколько магистралей VSB. Максимальное число модулей в магистрали - 6. Она имеет одноуровневое прерывание, одноуровневый арбитраж, динамическую установку размера передаваемых данных и адреса, блочную передачу.

МП

П

П

М_n

ВнУ

VSB

VME

А

VICbus

А

VME

VSB

МП

П

П

М_n

ВнУ

VMS

Рис.14 Архитектура интерфейса VМЕ.

VSB является преемницей ранее разработанных интерфейсов VMX и MVMX32. Принципы управления похожи на VME, но она с VME не совместима. Скорость передачи по VSB выше, чем по основной магистрали за счет упрощенного протокола обмена, ограниченного числа модулей и меньшей длины магистралей.

VMS - последовательная синхронная магистраль, используемая для передачи коротких сообщений. Она может использоваться для связи нескольких модулей или крейтов. Ее пропускная способность при передаче внутри крейта составляет 2,9Мбит/с. Если требуется передача на длинные расстояния эта величина, естественно, снижается. Для передачи данных используются линии синхронизации SERCLK и данных SERDAT, которые выводятся на магистраль через контакты основного разъема P1. Дальнейшим развитием VMS является магистраль AUTOBAHN, обеспечивающая передачу данных со скоростью до 200 Мбит/с [1].

Шина VICbus (VMEbus Interconnect) является стандартным средством удлинения магистрали VME. Разрядность VICbus равна 32. Известны реализации, позволяющие объединить до 15 крейтов VMEbus на расстоянии 100 метров. Процессорный модуль может быть только один в любом из крейтов, а остальные крейты могут содержать только пассивные модули. Обращение процессора к модулям, расположенным в удаленных крейтах, производится как к обычной памяти. Скорость передачи по VICbus - до 10Мбайт/с[1].