Читайте также:
|
Существуют два магистральных направления развития интерфейсов:
• стандартизация и унификация имеющихся распространенных интерфейсов;
• разработка принципиально новых интерфейсов.
Первое направление относится к наиболее распространенным интерфейсам. На основе опыта их широкого использования, а также достижений современной микроэлектронной технологии, повышается уровень унификации интерфейсного оборудования и стандартизации условий совместимости (унификация Modbus, Centronix).
На втором направлении создаются принципиально новые интерфейсы и интерфейсные системы и вырабатываются требования на их унификацию и стандартизацию. Это направление относится, прежде всего к системам с параллельной распределенной обработкой информации (VMS - магистраль многопроцессорных систем). Существует еще промежуточное направление развития интерфейсов: модернизация и расширение функциональных возможностей существующих интерфейсов с сохранением условий совместимости (EISA, ISA).
Принципы организации интерфейсов.
Линия интерфейса - электрическая цепь, обеспечивающая физическую связь интерфейса. Одна линия состоит из сигнального и возвращающего (общего) проводов.
Шина - совокупность линий, сгруппированных по функциональному назначению.
Магистраль - совокупность всех линий интерфейса (или совокупность шин).
Выделяют две магистрали: информационного канала и управления информационным каналом. По информационной магистрали передаются коды адресов, команд, данных и состояний. Аналогичные наименования имеют соответствующие шины интерфейса.
Шины адреса - предназначены для выборки в магистрали узлов устройства или ячеек памяти.
Шина команд - используется для управления операциями на магистрали.
В стандартах на интерфейсы регламентируется минимально необходимый набор команд. Неиспользованные коды резервируются для возможного расширения списка команд. По функциональному назначению различают следующие виды команд: адресации, управления обменом информации, изменения состояния и режима работы.
Команды адресации задают следующие режимы адресации: вторичная, широковещательная, групповая и т. п.. Наиболее распространенными командами управления обменом являются: запуск, чтение, запись, конец передачи.
Шины данных - используются для передачи двоичных кодов.
Шина состояний - используется для передачи сообщений о результате выполнения операции на интерфейсе или о состоянии устройств сопряжения. Эти коды формируются в ответ на действие команд или отображают состояния функционирующих устройств ("готов", "занят", "ошибка").
В интерфейсах, которые нашли широкое распространение и, соответственно, наиболее унифицированы, разряды состояния имеют одинаковое назначение для всех устройств. В менее унифицированных интерфейсах имеются только рекомендательные заметки о разрядах состояния (или отсутствуют). В большинстве интерфейсов коды адресов, данных, команд, состояний передаются по меньшему числу шин или по одной шине с разделением времени, т.е. в режиме временного мультиплексирования сигналов по одним и тем же линиям с использованием дополнительных линий идентификации типа передаваемой информации. При этом сокращается не только число линий, но и быстродействие интерфейса.
4.Функциональная организация интерфейсов.
Основные варианты реализации централизованной и децентрализованной структур.
Функциональная организация интерфейсов.
Можно выделить ряд основных функций, реализация которых обеспечивает информационную совместимость:
1. селекция информационного канала;
2. синхронизация обмена информацией;
3. координация взаимодействия;
4. обмен и преобразование формы представления информации.
Селекция (арбитраж) информационного канала - обеспечивает выполнение процессов взаимодействия сопрягаемых элементов системы посредством разрешения конфликтов двух уровней доступа:
• устройства к информационному каналу интерфейса;
• одного устройства к другому.
Первый уровень разрешается селекцией информационного канала, второй - координацией взаимодействия.
Централизованная структура управлением арбитража характеризуется наличием отдельного функционального узла управления операциями селекции (арбитража) и в основном наличием разомкнутых линий, шин передач управления и прерывания.
В децентрализованной структуре схема арбитра симметрично распределена по устройствам сопряжения, а соответствующие линии двунаправленными или замкнутыми однонаправленными.
– Основные варианты реализации централизованной структуры. Временная селекция магистрали на основе генератора - арбитра, при которой магистраль предоставляется каждому устройству через равные промежутки времени и моменты ее занятия определяются синхронно работающими в каждом подключенном устройстве счетчиками. Этот вариант структуры бесконфликтный, но имеет недостаток: низкую производительность в случае, когда не всем устройствам требуется магистраль.
– Последовательное адресное сканирование источников запроса, осуществляемого по общему сигналу запроса, выполняемого последовательной кодовой адресацией всех подключенных устройств в соответствии с принятой дисциплиной обслуживания до обнаружения источника запроса, после чего опрос прекращается на полное время обслуживания источника запроса, после чего возобновляется поиск следующего источника запроса. Этот вариант для систем реального времени нецелесообразен, т. к. трудно вычислить максимальное время ожидания.
– Последовательная (цепочечная) селекция начинается по сигналу "запрос" и выполняется посредством выдачи сигнала" подтверждение", последовательно проходящего через все устройства. При поступлении сигнала «запрос» в устройство с наивысшим приоритетом его дальнейшее прохождение блокируется и устройство выставляет на магистраль сигнал "занято". Опрос приоритетов осуществляется аналогично сканированию. Этот вариант реализован в "Электронике - 60".
– По выделенным радиальным линиям запроса и подтверждения. Этот вариант характеризуется минимальным временем селекции, гибкостью установившейся дисциплины обслуживания, достигаемой за счет существенного увеличения числа линий и усложнения схемотехнического оборудования. Под гибкостью дисциплины обслуживания понимается возможность программного изменения распределения приоритетов.
Основные варианты реализации схем селекции децентрализованной структуры.
– Параллельное адресное сравнение или децентрализованное кодовое управление, сущность которого заключается в параллельном выделении приоритетного кода запроса посредством поразрядного сравнения кодов приоритета в асинхронном режиме одновременно во всех устройствах интерфейса, выставивших запрос. Фиксация окончания процесса выделения наиболее приоритетного кода может быть выполнена синхронно (лучше) и асинхронно с меньшим временем выделения приоритетного кода, но требующего увеличения числа связей и усложнения структуры интерфейсных узлов.
– Кольцевая схема с использованием циркулирующего по одной линии маркера (маркер - импульс или серия импульсов). Устройство, запрашивающее шину, не пропускает маркер к следующему устройству, прекращая циркуляцию маркера. Завершив работу захватившее шину устройство должно послать маркер. В основном применяется в локальных сетях.
– Децентрализованное кодовое управление с одной линией (проводная схема "И"), сущность которого заключается в последовательности выделения кода запроса посредством поразрядного сравнения передаваемых кодов (включая различные адреса источников, признаки операции и другие разряды, в том числе сообщения) с использованием взаимной синхронизации нескольких ведущих устройств с помощью отдельной линии синхронизации. Приоритетность определяется схемой арбитра (проводная схема "И") с использованием адресного поля устройством, первым генерирующим сигнал синхронизации. Вариант применяется в малых локальных сетях типа IIC или IID и в последовательных интерфейсах современных интерфейсных систем.
– Замыкание общей линии запрос с линией подтверждениями прохождение сигнала подтверждения до устройства, выставившего запрос и находящегося наиболее близко к участку замыкания.
• Функция координации. Функция координации - определяет совокупность процедур по организации и контролю взаимодействия устройств системы. Основные операции координации: настройка на взаимодействие, контроль взаимодействия и передача управления.
• Операция настройки - включает процедуры опроса и анализа состояния вызываемого устройства, а также передачи команд и приема информации состояния. В межсистемных интерфейсах алгоритмы настройки оформляются в виде унифицированного протокола (например, единая система ЭВМ, система малых ЭВМ), а в интерфейсах мини - и микроЭВМ алгоритмы носят рекомендательный характер.
• Операция контроля - включает разрешение тупиковых ситуаций асинхронного процесса взаимодействия, повышение достоверности передаваемых данных. Контроль тупиковых ситуаций взаимодействия основывается на измерении фиксированного интервала, в течение которого должно наступить ожидаемое асинхронное событие. Если за контролируемый интервал событие не наступает, то фиксируется неисправность. Эта операция называется таймаут. Контроль передаваемых данных основывается на использовании избыточного кодирования информации. В параллельных интерфейсах используется редко (в основном код Хэмминга или контроль на четность). Операция передачи управления - заключается в передаче функций координации между функциональными элементами интерфейса и характерны главным образом для интерфейсов с децентрализованной структурой управления. Основные назначения этой операции:
• Повышение надежности управления, достигаемое резервированием управления (предусматривается автоматическая передача функций управления интерфейса при отказе ведущего элемента или отключении его питания).
• Повышение эффективности использования элементов системы, достигаемое исключением дублирования дорогостоящих устройств посредством организации доступа к ним в режиме разделения времени.
• Функции обмена: прием и выдача информации регистрами устройств системы (адреса, команды, данные, состояния).
• Функции преобразования: параллельно-последовательное преобразование, перекодирование информации, декодирование адресов, команд, логические действия над содержанием регистра состояния.
Дата добавления: 2015-09-09; просмотров: 407 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |