Лекция 2. Каналы информационного обмена с централизованным управлением_ ... (1185216)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Каналы информационного обменас централизованным управлением.Магистральные и локальные каналыКафедра АСВК,Лаборатория Вычислительных КомплексовБалашов В.В.План лекции. Часть 1:каналы с централизованным управлениемна основе общей шины.Иерархия сети ИУС РВ.•Примеры иерархической организации сети ИУС РВ•Принципы работы каналов с централизованнымуправлением.•Протокол информационного обмена на примереканала MIL STD-1553B.•Задача построения расписания обменов.•САПР циклограмм.•Шина CAN и организация на ней обмена сцентрализованным управлением.План лекции. Часть 2:каналы с централизованным управлением наоснове кольца с арбитражем Fibre Channel•Топологии и классы обслуживания стандартаFibre Channel.•Описание работы кольца с арбитражем.•Процедура арбитража.•Протокол FC-AE-1553.•Задача построения магистральных каналовинформационного обмена с использованиемкольца с арбитражем FC.Международная космическая станцияРоссийский сегмент МКСИерархическая организация ИУС РВ МКС1уровень2 уровень3 уровеньПроцессор…ПроцессорИнтерфейсэкипажаИнтерфейсЦУПМагистральный каналMIL-STD 1553BПодсистемаэлектропитанияПодсистематермоконтроляЛокальныйканалЛокальныйканалконтроллерыконтроллеры…ПодсистемарадиолокацииЛокальныйканалЦАП/АЦПТипичные режимы• стандартный режим;• режим микрогравитации для выполнениянаучных экспериментов;• режим сближения и стыковки с транспортнымикораблями;• режим для выхода экипажа в открытыйкосмос;• режим выживания с отключением наименееважных экспериментов и систем;• режим аварийного покидания экипажем МКС.Режим  набор сообщений, расписание передачи• [В.Куминов, Б.

Наумов. Космическиекомпьютеры: открытые стандарты итехнологии выходят в открытый космос // Миркомпьютерной автоматизации, 2002, №3 ]«Фокусы» с каналомMIL STD-1553B• Ракета-носитель ARIANE 5:обнаружение разделенияступеней(разрыв магистрали)• Транспортный корабль ATV:индикация успешной стыковки(соединение периферийногоканала)Канал с централизованным управлениемОУ1ОУ2ККОУkКанал• Контроллер – управляет обменами в соответствии спредварительно построенным расписанием обменов.• Информация передается в виде сообщений, которыесостоят из командных слов, слов данных и ответныхслов.• Обмен информацией осуществляется асинхронно путемпоочередной передачи информации по принципу"команда-ответ".Преимущества каналов с централизованнымуправлением• Отсутствие конфликтов.• Гарантированная передача сообщений врежиме реального времени.• Минимальное количество «проводов» в сетиобмена.Промышленные каналы сцентрализованным управлением• MIL STD-1553B• Модификации MIL STD-1553B:– MIL STD-1773 (оптика)– Space Shuttle MIA bus (более длинное слово)– EBR-1553 (топология «звезда»)••••MIL STD-1760 (иерархия)STANAG 3910FC-AE-1553CAN bus с «искусственной» централизациейMIL STD-1553B:передача сообщенияnextККCC1 C2S2DD…DОУ АS1ОУ Вt1t1t2MIL STD-1553B: форматы сообщенийпередача данныхpoint-to-pointКК-ОУC D D…DОУ-ККCОУ-ОУbroadcastКК-ОУОУ-ОУSS D D…DS D D…DC CC D D…DC CS D D…DSТо же, по-русскиEBR-1553 (Enhanced Bit Rate)RTRTRTBC/hubRTRTRT• Evolution ofMIL STD-1553B• Features:– 10 Mbit/s– Star topology withcontroller combinedwith network hub– No RT-RTexchangesMIL STD-1760: hierarchyMIL STD-1553 mission busBCRTStoresRT/BC managementsystemMIL STD-1553 stores busRTStore stationinterface unitRT/BCMIL STD-1760carriage storeRTMIL STD-1760mission store• Extends MIL STD-1553 foraircraft/store interfaces• Defines standard messageformats for store control andmonitoring functions• Gives attention to safetyissues:– architecture redundancy(dual buses)– protocol redundancy (CRCin data words, headers andCRC in messages)– special message formats forsafety check– address confirmation field incritical control messagesSTANAG 3910: topologyControl and lowspeed data(1 Mbit/s)MIL STD-1553 busBCRTRTHigh speed (HS)channel:fiber opticsstar coupler…RTHigh speed data(20 Mbit/s)STANAG 3910: exchange exampleMIL STD command wordBCCDHS action word(as MIL STD data word)CDCRSenderRReceiverresponse timeHS channelintermessage gapHS messageШина CAN• служебная шина• короткие сообщенияШина CAN: арбитраж• Каждый абонент «слышит» передачуданных• Нет передачи данных => можноначинать отправку своих данных• Конфликт => абонент с «меньшим»адресом отступает• Проблема: как ограничить задержкудоставки данных?CAN с централизованнымуправлениемМатематика…Задача построения расписания выполненияработ в одноприборном устройстве• Шина может рассматриваться какодноприборное устройство, обслуживающееисходно заданный набор работ безпрерываний.• Расписание выполнения работ, представляетсобой упорядоченное множество H s* NHj k 1, jJ• J  {(t j , s j , f j )} - исходно заданный набор работ(длительности, директивныесроки)Задача построения расписания выполненияработ в одноприборном устройстве• Множество корректных расписаний Hопределим набором ограничений:: (j  H )   fg1 : (j  H )  (s j  s j )  ( f j  f j )g2j s j  t j'*g 3 : (( j, l )  H , j  l )  (( s j  sl )  (s j  f l ))  (( f j  sl )  ( f j  f l ))Задача построения расписания выполненияработ в одноприборном устройстве• Задача:maxHH H *'• известна в теории расписаний как задача овыборе максимального числа совместимыхзаявок и является NP–трудной.Задача построения расписания выполненияработ в одноприборном устройстве• Для частной задачи:max HH H *' j: t j  f j  s j• известен оптимальный жадный алгоритмсложности O(n∙log n).Задача построения расписания передачисообщений по шине• Исходный напор периодическихсообщений преобразуется во множестворабот J.• Сообщение m: (F, φ1, φ2, t).s0f0s1f1s2f2φ101/Fφ22/F3/F…Задача построения расписания передачисообщений по шинеДано:• Множество работ, которые должнывыполняться на системе J   jNjj1• Технологические ограничения на корректностьрасписанияgi ( H , x )  0, i  4 N g• Вектор параметров технологическихограничений x  ( x ...

x )1NxПример: технологические ограниченияна расписание передачи сообщений по шинепериодрезервподциклОдна цепочка работ в подциклеРезерв времени в конце подциклаМаксимальная длина цепочки работМаксимальное отклонение расстояниямежду последовательными работами одногосообщения от периода сообщенияОграничения для схемы с подцикламиg4 - в каждом подцикле может находиться не более 1цепочки работ.g5 - интервалы выполнения работ не должныпересекать границы подцикла.g6 - время начала цепочки работ относительно началаподцикла не должно быть меньше заданногозначения.g7 - в конце подцикла должен быть зарезервированинтервал времени.g8 - число работ в цепочке не должно превышатьзаданного значения.g9 - сдвиг работы «вправо» по временной оси на время,не превышающее значение равное заданномупроценту от интервала «время начала выполненияработы минус время начала цепочки» не долженприводить к нарушению директивного временизавершения работы или требования кминимальному резерву времени в конце подцикла.Ограничения для схемы без подцикловg4 - число работ в цепочке не должно превышатьзаданного значения.g5 - суммарная длительность выполнения работцепочки не должна превышать заданного значения.g6- интервал времени между последовательнымицепочками должен быть не меньше заданногозначения.g7 - сдвиг работы «вправо» по временной оси на время,не превышающее значение равное заданномупроценту от интервала «время начала выполненияработы минус время начала цепочки» не долженприводить к нарушению директивного временизавершения работы или требования кминимальному интервалу времени междупоследовательными цепочками.САПР циклограмм1.

Создание проекта: наполнение базы данныхинформацией о структуре бортовой сети иисходных данных (J, , gi(H,X) , X).2. Автоматическое построение расписания;3. Возможность ручной корректировки расписания.4. В случае, если нельзя построить полное икорректное расписание: автоматическаякорректировка значений X.5. Генерация программного кода, задающегорасписание.6. Генерация отчётов о входных данных ипостроенных расписаниях.САПР циклограмм (диаграмматехнологического процесса)наборсообщенийпостроениерасписаниятехнологическиеограничениякорректировкаограниченийрасписаниегенерация отчётовгенерация кодаотчётыкод, задающийрасписаниеСАПР циклограмм• Расписания, построенные "САПРциклограмм", совместимы с адаптерами MILSTD-1553B, поддерживающими выполнениецепочек работ.• Такие адаптеры поставляются фирмами DDC,Condor Engineering, Элкус и предназначеныдля функционирования под управлением ОСРВ QNX, VxWorks, а также ОС Linux срасширениями реального времени.• [Р.

Смелянский, В. Костенко, В. Балашов, В.Балаханов. Инструментальная системапостроения расписания обмена данными поканалу с централизованным управлением// Современные технологии автоматизации.- 2011. - № 3]Кольцо с арбитражем(3)(1)(2)(4)(6)(5)Топологии и классы обслуживаниястандарта Fibre Channel• точка-точка (Point-to-Point),• коммутируемая сеть (Switched Fabric),• кольцо с арбитражем (Arbitrated Loop,).Кольцо с арбитражем Fibre Channel (классыобслуживания)• класс 1 – выделенное соединение сподтверждениями;• класс 2 – передача без установки соединенияс подтверждениями;• класс 3 – передача без установки соединениябез подтверждений.Описание работы кольца с арбитражем• MONITORING - все принятые портом словаретранслируются далее, т.е. порт передает ввыходной канал принятый набор из 40 бит.• ARBITRATING - порт переходит в этосостояние, когда ему необходимо получитьдоступ к кольцу для передачи информации.• ARBITRATION WON - состояние, в которомпорт считается выигравшим арбитраж.• OPENED - порт-приемник переходит в этосостояние, когда он получает слово OPN суказанием своего адреса.Описание работы кольца с арбитражем• OPEN - порт начинает передавать кадр сданными.• XMITTED CLOSE - порт переходит в этосостояние, когда у него больше нет данныхдля передачи, и для закрытия портовприемников он передал служебное словоCLS.• RECEIVED CLOSE - порт-приемник переходитв это состояние, когда он получает служебноеслово CLS.

В этом состоянии портретранслирует слово CLS и переходит всостояние MONITORING.Передача сообщенияMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияARBITRATINGMONITORINGПередача сообщенияOPENMONITORINGПередача сообщенияOPENMONITORINGПередача сообщенияOPENMONITORINGПередача сообщенияOPENMONITORINGПередача сообщенияOPENMONITORINGOPENEDПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGOPENEDПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGOPENEDПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGOPENEDПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGПередача сообщенияXMITTEDCLOSEMONITORINGПередача сообщенияMONITORINGПротокол FC-AE-1553• Протокол FC-AE-1553 является протоколомверхнего уровня и эмулирует работу каналаMIL STD-1553B в кольце с арбитражем.• Оконечные устройства кольца с арбитражемсами не инициируют информационныеобмены.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций