Диссертация (1335837), страница 24
Текст из файла (страница 24)
В состав БЦВК входит Модуль конвертера среды передачи GigabitEthernet. Структурная схема модуля приведена на рисунке 3.4.1415ВГенераторчастоты25 МГц88E1112Интегрированный приемопередатчик Gigabit EthernetИнтерфейс1000Base-TВторичныйисточникпитания88E1112Интегрированный приемопередатчик Gigabit EthernetМАСИнтерфейсSERDESМАСИнтерфейсSERDES3,3 ВИнтерфейс1000Base-X584ОптическийприемопередатчикТрансформаторGigabit Ethernet1000Base-TGigabit Ethernet1000Base-LXРисунок 3.4 - Структурная схема модуля конвертера средыпередачи Gigabit EthernetВ состав модуля входит: два интегрированных приёмо-передатчика GigabitEthernet, трансформатор, модуль оптического приемопередатчика, генератор, вторичный источник питания.Приемо-передатчик Gigabit Ethernet осуществляет преобразование электрического сигнала, полученного по двум витым парам в сигналы последовательногогигабитного интерфейса Serdes.
В качестве приемо-передатчика используетсямикросхема 88Е1112.Микросхема 8E1112 использует современную аналого-цифровую обработкусигналов, что позволяет выполнять коррекцию сигнала, нейтрализацию эха и переходных помех, регенерацию данных, исправление ошибок на гигабитной скоро-142сти передачи данных. Микросхема обеспечивает устойчивую работу в шумныхсредах при малой мощности потребления энергии.Структурная схема микросхемы 8E1112 приведена на рисунке 3.5. Микросхема 8E1112 содержит три различных интерфейса для приёма и передачи паке-МАС интерфейсS_OUTP/N10Base-T100Base-TX1000Base-TS_CLKP/NSGMIIS_INP/NLOSMPIP/N[3:0]интерфейсдля витой парытов.FIFO-буферPWRDNF_INP/NSIGDETNORMALинтерфейсдляоптическогомодуляF_OUTP/N1000Base-XSGMII100Base-FXRSETHSDACP/NTSTPTОЗУMDCMDIOMDC/MDIOTWSI SlaveRESETЗагрузчикППЗУTWI MasterSDAINITXTAL1XTAL2SCLРегистрыСинхросигнал/СбросНастройкииндикацииSTATUS[1:0]CONFIG[5:0]POL_RSTРисунок 3.5 - Структурная схема микросхемы 88E1112Оптический интерфейсОптический интерфейс выходит на выводы F_OUTP/N, F_INP/N и SIGDET.Интерфейс работает в трёх режимах:- 1000BASE-X.- 100BASE-FX,- SGMII (Последовательный Гигабитный Независимый от среды Интерфейс).Электрический интерфейс143Электрический интерфейс выходит на выводы MDIP/N[3 0], которые подключаются к трансформатору, обеспечивая режимы работы 1000BASE-T,100BASE-TX и 10BASE-T.
Трансформатор – четырёх секционный на все четыреканала витой пары.Поддерживается автоматическая настройка на соединение с абонентом«прямым» кабелем (режим MDI) и «перевернутым» кабелем (режим MDIX).MAC ИнтерфейсМАС интерфейс выходит на выводы S_OUTP/N, S_INP/N, S_CLKP/N иLOS. Обычно этот интерфейс соединяется с SGMII или SERDES MAC.Интерфейс работает в трёх режимах:- SGMII,- GBIC,- Media Converter (Конвертор среды).МАС интерфейс работает в режиме конвертора среды, позволяющего подключить к нему модуль оптического приемопередатчика.Микросхема 88E1112 с помощью встроенного FIFO-буфера регулируетсинхронизацию приёмника и передатчика, чтобы урегулировать частотные различия между синхроимпульсами интерфейса MAC и внешней среды (электрическийинтерфейс).
Глубина FIFO-буфера приёмника и передатчика, может быть независимо запрограммирована.Электрический интерфейс приемо-передатчика Gigabit Ethernet подключается к трансформатору, обеспечивая режимы работы 1000BASE-T.Оптический интерфейс работает в режиме 1000BASE-X и двумя дифференциальными парами подключается к оптическому приёмопередатчику.Данные, полученные с оптического приемника, синхронизируются сигналом, выделяемым из входного сигнала. Данные для оптического передатчика синхронизируются сигналом, полученным от внешнего генератора.Модуль коммутатора Gigabit EthernetМодуль коммутатора на базе технологии Gigabit Ethernet (GE) (далее коммутатор) предназначен для коммутации пакетов данных и организации144локальных бортовых информационных сетей гигабитной производительности.Характеристики портов коммутатора:- 3 порта соответствуют технологии Ethernet 1000Base-T;- 5 портов соответствуют технологии Ethernet 1000Base-LX;- один порт в зависимости от конфигурации соответствует технологииEthernet 1000Base-LX или Ethernet 1000Base-T;- десятый порт предназначен для подключения платы управления;- максимальная дальность передачи по волоконно-оптической линии - 5 кмбез ретрансляции;- режимы работы: дуплекс;- автоматическое настройка на соединение с абонентом «прямым» кабелем(режим MDI) и «перевернутым» кабелем (режим MDIX);- индикация режимов работы порта.Модуль коммутатора построен на основе семейства микросхем фирмы Marvell: 88Е6185 и 88Е1112.Микросхема 88E6185 фирмы MARWELL является 10-портовым коммутатором 10/100/1000 битного Ethernet.
Все порты имеют MAC интерфейс SERDES, 810 порты могут непосредственно работать на оптический приемо-передатчик безмикросхем физического уровня, 10-й порт дополнительно имеет интерфейсGMII/MII, через который подсоединяется модуль управления коммутатором.Микросхема 88E1112 – микросхема одноканального приемопередатчика.Преобразовывает MAC интерфейс SERDES в Ethernet 1000Base-T или Ethernet1000Base-LX в зависимости от конфигурации микросхемы (задается внешнимисопротивлениями).Внешний генератор 25 МГц синхронизирует работу всех микросхем.Светодиодные индикаторы указывают факт установки связи каждого портас абонентом, приём/передача данных для портов 1000Base-T, а также индикаторподачи питания.145Вторичный источникпитанияЦепьобнуленияМикросхема88E618510-портовый коммутаторGigabit Ethernet44Микросхема88E1112одноканальныйприемопередатчик8Микросхема88E1112одноканальныйприемопередатчик8трансформатортрансформаторОптическийприемопередатчикОптическийприемопередатчикОптическийприемопередатчикОптическийприемопередатчик2,5 В 3,3 В 1,2 В 1,5 ВППЗУМодульуправления5В4Микросхема88E1112одноканальныйприемопередатчик4Микросхема88E1112одноканальныйприемопередатчик8трансформатор48трансформатор45554Микросхема88E1112одноканальныйприемопередатчикМикросхема88E1112одноканальныйприемопередатчикМикросхема88E1112одноканальныйприемопередатчик55ОптическийприемопередатчикGigabit Ethernet 1000Base-LXГенераторЧастоты25 МГцОптическийприемопередатчикGigabit Ethernet 1000Base-TРисунок 3.6 - Структурная схема модуля коммутатора Gigabit EthernetРабота БЦВМ в составе БЦВКБЦВМ в бортовом комплексе подключается через внешние соединители согласно схеме подключения, приведенной на рисунках 3.7, 3.8, 3.9.УОВ выполняет функции унифицированного отказоустойчивого вычислителя и предназначено для обеспечения решения высокопроизводительных задачна трех процессорных модулях, с учетом заданного коэффициента отказоустойчивости.146Рисунок 3.7 - Схема подключения отказоустойчивого спецвычислителяУОВ построено на принципах кластерной организации.
К УОВ подключается две сети электропитания через разъемы «+27В1», «+27В2» для обеспечения гарантированного электропитания. С помощью двух разъемов «1ЛВС» и «2ЛВС»УОВ подключается к трем оптическим каналам высокопроизводительной передачи данных по технологии Gigabit Ethernet 1000-FL. Для обеспечения сетевогопроводного доступа используются разъемы «ЛВС3», «ЛВС4» и «ЛВС5».
Организация рабочего места оператора на борту осуществляется методом подключениявидеомонитора с интерфейсом DVI к разъему «ПК», а клавиатуры и манипулятора к разъему «USB1-1,2». Для подключения дополнительных внешних устройств,а также внешней флэш-памяти, имеющих интерфейс USB 2.0, используются разъемы «USB1-3», «USB2» и «USB3». Разъем «Диагн» предназначен для расширенияфункций УОВ при организации рабочего места оператора.147Рисунок 3.8 - Схема подключения модуля серверас оптическим коммутаторомМодуль выполняет функции сервера с оптическим коммутатором и предназначено для обеспечения сетевой организации функционирования вычислительных устройств, входящих в состав бортового вычислительного комплекса. Назначение разъемов «+27В1», «+27В2», «ПК», «1USB1,2», «1USB3», «2USB» и«3USB», «Диагн» было изложено выше. Разъемы «1ЛВС1», «1ЛВС2», «1ЛВС3»,обеспечивают подключение по основному коммутатору к серверу вычислителейкомплекса.
Разъемы «2ЛВС1», «2ЛВС2», «2ЛВС3», обеспечивают подключениепо резервному коммутатору к серверу вычислителей комплекса. Разъемы«1СОМ1», «2СОМ1», «3СОМ1», обеспечивают подключение к каждому процессорному модулю внешних устройств, имеющих интерфейс RS-232. Разъемы148«КПРО\С1И», «КПСИ\С1И» обеспечивают подключение к серверу внешних устройств, имеющих интерфейсы параллельной и последовательной передачи информации по ГОСТ 18977 и ГОСТ 27232-87.Рисунок 3.9 - Схема подключения устройства управленияУУ предназначено для ввода-вывода информации в специальные внешниеустройства, а также для визуализации графической и текстовой информации.Требования к стойкости каналов передачи данных БЦВКУвеличение скорости передачи данных заставляет отказаться от единогофизического моноканала и перейти к использованию локальных физических связей типа "точка-к-точке", а также к использованию синхронных принципов передачи данных для достижения минимальных задержек во времени и приемлемыхпараметров передаваемых сигналов в данной среде [97, 98].149Основное требование к отказоустойчивости связей состоит в том, что отказы соединений обязаны иметь высокий шанс обнаружения и локализации, приэтом ни один (даже единственный) отказ не должен отключать полностью все соединение.
Все это требует введения дополнительных избыточных связей и организации парирования отказов. Сетевая магистраль должна иметь возможностьвыполнять простые процедуры изменения состава объединенных функциональных узлов с помощью их подключения или отключения.Одни типы связей, которые используются для соединений в системах с распределенной памятью, должны иметь скорость передачи данных в несколькоГбит/с - для перспективных технологий процессоров. Другие же типы связи, которые используются для обработки видеосигналов, должны поддерживать скорость передачи не менее 1 Гбит/с. Следовательно, унифицированной сети необходимо эффективно адаптироваться к изменениям требований скоростей передачиданных.Сетевая магистраль также обязана передавать данные с маленькими задержками для того, чтобы обеспечить предсказуемость откликов, что важно врежиме реального времени. Для образования изображений в реальном масштабевремени перспективной сетевой магистрали необходимо обеспечивать небольшиезадержки и при "строгих" ограничениях на максимально допустимое время передачи данных.
Небольшие задержки нужны как в системах с распределенной памятью, так и в системах передачи сообщений, которые используют одну общую сетьдля всех потоков информации по контролю и управлению, а также потоку данных, как того требует унифицированный протокол связей. В системах передачисообщений длительное время задержки в связях может легко приводить к оченьплохой эффективности функционирования параллельных процессоров.Обеспечение своевременной доставки высокоприоритетных команд и данных управления в случае их смешения в едином потоке с большими трафикаминизкоприоритетных сообщений можно выполнить при помощи следующих подходов: использования единственных и неповторимых топологий связей150 определения физической топологии и характеристик, которые обеспечивают малую суммарную информационную загруженность системы информационного обмена; разных способов планирования передачи данных.Анализ огромного спектра сетевых архитектур информационного обмена вкачестве перспективных кандидатов на применения в бортовой сети показал, чтонаилучшими кандидатами на роль сетевой магистрали остаются архитектуры передачи данных, используемые в локальных сетях на основе технологии Ethernet.Что требует разработки математической модели воздействия деструктивных ЭМИна каналы передачи данных и управления БЦВК на основе технологии Ethernet.3.3Математическая модель воздействия СК ЭМИ на каналы передачиданных и управления БЦВКРанееобыло показано, чтоопри анализеомодели БЦВК необходимооуделятьвниманиеоканалам передачиоданных, а именно, наооснове технологииоEthernet[63-65].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
