Шинная организация микропроцессорных систем- с одной шиной, с дв. Программа для эвм это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке
 Скачать 1.97 Mb.
|
49.Классификация интерфейсов.Классификация интерфейсов основывается на ряде классификационных признаков. Способсоединениякомпонентовсистемы– магистральный, радиальный, цепочечный, смешанный. При магистральномспособе все устройства системы подключаются к коллективной шине. Характерно, что сигналы шины доступны всем устройствам, но в каждый момент времени только два устройства могут обмениваться данными. Возможны также широковещательные операции. В системе с радиальнойструктурой имеется центральное устройство (контроллер или концентратор), связанное с каждым из компонентов индивидуальной группой линий. При цепочечнойструктуре каждое устройство связано не более чем с двумя другими. Частным случаем цепочечной структуры является кольцевая. Способпередачиинформации– параллельный, последовательный. В параллельноминтерфейсе все биты передаваемого слова выставляются и передаются по соответствующим параллельно идущим линиям одновременно. Обычно ширина интерфейса соответствует или кратна байту. В последовательноминтерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной (возможно, и двухпроводной) линии. Эта линия может быть как однонаправленной (например, в RS-232C), так и двунаправленной (например, в USB). При одинаковом быстродействии приемопередающих цепей и пропускной способности соединительных линий по скорости передачи параллельный интерфейс должен превосходить последовательный. Однако повышение производительности за счет увеличения тактовой частоты передачи данных упирается в волновые свойства соединительных кабелей. В случае параллельного интерфейса начинают сказываться задержки сигналов при их прохождении по линиям кабеля и, что более важно, задержки в разных линиях интерфейса могут быть различными вследствие не идентичности проводов и контактов разъемов. Для надежной передачи данных временные диаграммы обмена строятся с учетом возможного разброса времени прохождения сигналов, что является одним из факторов, сдерживающих рост пропускной способности параллельных интерфейсов. В последовательных интерфейсах есть свои проблемы повышения производительности, но поскольку в них используется меньшее число линий (в пределе – одна), повышение пропускной способности линий связи обходится дешевле. Принципобменаинформацией– синхронный, асинхронный. В случае синхронногопринципа обмена устройство-источник определяет темп выдачи и приема информации и синхронизирует все процессы, связанные с передачей данных. Может синхронизироваться прохождение в линии каждого бита, группы битов (символа) и сообщения. Асинхронныйпринцип передачи в интерфейсах ocнован на режиме запроса-ответа. В этом случае устройство-источник по одной из линии интерфейса вырабатывает сигнал о выдаче данных на ШД (сигнал готовности) и направляет его в устройство-приемник. Приемник фиксирует поступление сигнала готовности источника, принимает данные и извещает об этом источник сигналом подтверждения (сигналом готовности приемника), появляющимся на другой линии. Источник, восприняв ответ, снимает передаваемые данные. Таким образом, интервал времени, в течение которого источник выводит данные на шину интерфейса, является переменным и зависит от характеристик, как самого источника, так и приемника сигналов, а также характеристик линий связи. При синхронной передаче данных по сравнению с асинхронной более эффективно используется канал связи и достигается лучшая помехозащищенность передаваемых данных. В свою очередь асинхронный способ обеспечивает возможность передачи данных со скоростью, соответствующей быстродействию того устройства, с которым в данный момент времени происходит обмен информацией (автоматическая подстройка скорости передачи данных). Режимобменаинформацией– симплексный, полудуплексный, дуплексный, мультиплексный. Для случая связи двух абонентов в симплексномрежиме лишь один из двух абонентов может инициировать в любой момент времени передачу информации по интерфейсу. Симплексный (односторонний) режим предусматривает только одно направление передачи информации (во встречном направлении передаются только вспомогательные сигналы интерфейса). Для случая связи двух абонентов в полудуплексномрежиме любой абонент может начать передачу информации другому абоненту, если линия связи интерфейса при этом оказывается свободной. Полудуплексный режим позволяет передавать информацию в разных направлениях поочередно, при этом интерфейс имеет средства переключения направления канала. Для случая связи двух абонентов в дуплексномрежиме каждый абонент может начать передачу информации другому в произвольный момент времени. Дуплексный режим позволяет по одному каналу связи одновременно передавать информацию в обоих направлениях. Он может быть асимметричным, если значения пропускной способности в разных направлениях существенно различаются, или симметричным. В случае связи нескольких абонентов в мультиплексномрежиме в каждый момент времени связь может быть осуществлена между парой абонентов в любом, но единственном направлении от одного из абонентов к другому. Связностьинтерфейса– односвязный, многосвязный интерфейс. Связность определяется числом путей передачи информации между отдельными устройствами системы. В односвязноминтерфейсе существует только единственный путь передачи информации между двумя устройствами системы. Многосвязныйинтерфейс позволяет устройствам обмениваться информацией по нескольким независимым путям. Многосвязность интерфейсов требует дополнительной аппаратуры, но повышает надежность и живучесть МПС, обеспечивает возможность автоматической реконфигурации системы при выходе из строя отдельных устройств. Приведенные признаки позволяют характеризовать только определенные аспекты организации интерфейсов. Более полные характеристика и классификация интерфейсов могут быть получены на основе совокупности нескольких основных признаков: функциональное назначение; логическая и функциональная организации; физическая реализация. В соответствии с функциональнымназначениеминтерфейсы можно разделить на следующие основные классы: системные (или машинные); периферийных устройств; мультимикропроцессорных систем; распределенных вычислительных систем. Системныеинтерфейсыпредназначены для организации связей между составными компонентами МПС, т.е. непосредственно для построения системы и связи с внешней средой. Интерфейсыпериферийногооборудованиявыполняют функции сопряжения МПС с различным периферийным оборудованием: УВВ, ВЗУ, измерительными приборами, исполнительными устройствами, аппаратурой передачи данных и т.п. Интерфейсы периферийного оборудования представляют самый большой класс систем сопряжения, что объясняется широкой номенклатурой и разнообразием периферийного оборудования. Интерфейсы периферийного оборудования подразделяются на интерфейсы периферийных устройств и приборные интерфейсы. Интерфейспериферийныхустройствслужит для подключения к системному интерфейсу МПС различных по принципу действия периферийных устройств, каждое из которых имеет стандартный интерфейс. Под приборныминтерфейсомпонимается совокупность неунифицированных сигналов, которая обеспечивает обмен информацией и управление некоторым конкретным прибором. Функциональное назначение интерфейса периферийных устройств и приборного интерфейса одно и то же – связь МПС с периферийным оборудованием (например, УВВ или с объектом управления). Но в первом случае эта связь осуществляется на основе уже стандартного решения, а во втором – произвольно выбранного разработчиком. Интерфейсымультимикропроцессорныхсистемпредставляют собой в основном магистральные системы сопряжения, ориентированные на объединение в единый комплекс нескольких процессоров, модулей памяти, контроллеров ВЗУ, ограниченно размещенных в пространстве. В группу интерфейсов мультимикропроцессорных систем входят в основном внутриблочные, процессорно-независимые системы сопряжения. Характерным их отличием от обычных магистральных интерфейсов является техническая реализация функций селекции и координации, что позволяет подключать к ним один или несколько процессоров. Этот класс интерфейсов отличают высокая пропускная способность и минимальное время доступа процессора к общей памяти. Интерфейсыраспределенныхвычислительныхсистемпредназначены для интеграции средств обработки информации, размещенных на значительном расстоянии, и ориентированы на использование в системах различного функционального назначения. Обычно это системы сопряжения с последовательной передачей информации магистральной или кольцевой структуры. Этот класс интерфейсов в зависимости от назначения разделяется на группы интерфейсов: локальных вычислительных сетей (с длиной магистрали от десятков метров до нескольких километров); распределенных систем управления; территориально и географически распределенных сетей ЭВМ (с длиной линии более десяти километров). Интерфейслокальнойвычислительнойсетииспользуется для включения встраиваемой МПС в локальную вычислительную сеть, которая представляет собой систему рабочих станций на базе персональных компьютеров и программируемых контроллеров, связанных между собой каналами передачи данных и территориально расположенных, как правило, в пределах одного здания. Локальные вычислительные сети на уровне распределенных систем управления наиболее часто встречаются при решении задач промышленной автоматизации. Поэтому для таких локальных сетей чаще используется термин «промышленная сеть». Промышленные интерфейсы связи используют протоколы, отличные от локальных и глобальных вычислительных сетей. Компании, специализирующиеся в области средств автоматизации, разрабатывают собственные стандарты (например, Profibus фирмы Siemens.). Но в основе всех промышленных сетей лежит последовательный интерфейс. Классификация интерфейсов по логическойифункциональнойорганизациивыполняется раздельно для информационного и управляющего каналов по следующим основным признакам.  По физическойреализации(конструктивному исполнению) интерфейсы могут быть разделены на четыре категории: межблочные, обеспечивающие взаимодействие компонентов на уровне прибора, автономного устройства, блока, стойки, шкафа; внутриблочные, обеспечивающие взаимодействие на уровне плат, субблоков; внутриплатные, обеспечивающие взаимосвязь между интегральными схемами (СИС, БИС, СБИС) на печатной плате; внутрикорпусные, обеспечивающие взаимодействие компонентов внутри СБИС. Межблочноесопряжение реализуется на уровне следующих конструктивных средств: коаксиального и оптоволоконного кабеля, многожильного плоского кабеля (шлейфа), многожильного кабеля на основе витой пары проводов. Внутриблочноесопряжение печатных плат, субблоков выполняется печатным способом или накруткой витой парой проводов внутри блока, стойки, шкафа. |