Особенности магистрального сопряжения.

1. Управление магистралью распределено между центральным устройством и подчиненными устройствами.

2. Центральное устройство разрешает конфликты одновременного обращения нескольких подчиненных устройств к нему.

3. Объем приемно-передающей аппаратуры, кабельных соединений уменьшается, но усложняется схема управления в подчиненных устройствах.

4. Процедура перебора адресов при большом количестве подчиненных устройств достаточно длительна.
Вследствие указанных выше недостатков магистрального соединения в реальных магистральных интерфейсах используют элементы радиального интерфейса.

Пример комбинированного магистрально-радиального интерфейса приведен на Рис. 2, а.

Рис.2,а. Магистрально-радиальный интерфейс

1. Все виды информации передаются по магистрали.

2. При необходимости связаться с устройством У_i центральное устройство У_ц передает ему по индивидуальной линии сигнал «разрешение работы», который разрешает устройству У_iчерез коммутатор Кподключится к магистрали.

3. Таким образом, кроме магистрали каждое устройство У_i соединяется с центральным устройством двумя линиями — линией запроса и линией разрешения. Управляет идентификацией устройств арбитр (АРБ).

Пример магистрально-цепочного интерфейса приведен на Рис. 2, б.

Рис.2.б.Цепочный интерфейс

Эта структура широко распространена на практике. Здесь все виды информации передаются также по магистрали, адресация устройств осуществляется так же, как в магистральном интерфейсе, но для ускорения идентификации предусматривается линия управления, соединяющая устройства У₁—У_п по принципу цепи. Сигнал выборки (ВБР) подается последовательно на все периферийные устройства. То из периферийных устройств, которое послало на линию требования (ТРБ) свой адрес (А), запрашивая сеанс связи с центральным устройством, блокирует распространение сигнала ВБР и устанавливает связь с центральным устройством.

Магистрально-цепочная структура позволяет строить интерфейсы, в которых возможен обмен между фиксированным и произвольно выбираемым устройством, либо между двумя произвольными устройствами.

Такой принцип построения интерфейса впервые был использован в ЭВМ IВМ 360 и ЕС ЭВМ.

3.5 Синхронный и асинхронный обмен информацией в интерфейсах

Ранее были даны определения синхронной и асинхронной передачи информации.

Синхронизацияявляется той функцией, которая определяет скорость и надежность передачи информации. Синхронная и асинхронная передача реализуется либо с использованием аппаратных, либо программных средств.

При аппаратной синхронизации используются специальные сигналы — синхроимпульсы и сигналы стробирования.

Программная синхронизация использует специальные маркеры и метки, представляющие собой либо коды синхронизации, либо пакеты-маркеры, содержащие соответствующую информацию.

Линии интерфейса, по которым передаются данные, могут находиться в 3-х состояниях: состояние «1», состояние «0» и состояние отсутствия информации. Состояние отсутствия информации называют паузой на линии (шине) или холостым ходом шины. Для того чтобы приемник информации надежно различал эти состояния (например, отличал состояние «0» от холостого хода), используются стробирующие сигналы (стробы), которые подаются одновременно с данными. Стробы используются также и для синхронизации интерфейса.

Поскольку существуют два типа интерфейсов — параллельный и последовательный, а передача может быть синхронной и асинхронной, возможны 4 варианта передачи данных: параллельная синхронная и асинхронная, последовательная синхронная и асинхронная.

Отметим проблемы, возникающие при передаче данных параллельным кодом. Чем выше разрядность этого кода (От 8 до 64 разрядов), тем сложней правильно организовать передачу этого кода быстро и без ошибок.

Допустим, что 2 устройства осуществляют передачу многоразрядного кода от устройства А к устройству Б. Поскольку электронные схемы, формирующие сигналы имеют разброс своих временных характеристик (собственные задержки не равные нулю), то установление сигналов 0 и 1 на линиях будет происходить в разные моменты времени в течение промежутка переключения.

Кроме того, появление сигнала строба, так же происходит с задержкой. Поэтому строб надо подавать со сдвигом по временной оси только после того, как окончательно установится кодовая комбинация (с учетом всех ее задержек). Эта задержка не может быть определена теоретически и определяется экспериментально при испытании и настройке интерфейса.

Присинхронной последовательной передаче данные передаются последовательно (бит за битом) и сопровождаются синхросигналом или стробом. Эта передача характерна для низкоскоростных периферийных устройств, расположенных на незначительных расстояниях от компьютера (несколько метров).

При больших расстояниях передачи требуется использование мощного генератора синхроимпульсов и средства борьбы с затуханием сигнала, что весьма дорого.

Синхроннаяпоследовательная передача на расстояния в десятки и сотни метров строится с использованием двух генераторов синхроимпульсов или стробов. Один из генераторов работает на передающей стороне, а второй на приемной. При этом генератор на приемной стороне запускается генератором передающей стороны и имеет с ним одинаковую частоту.В этом случае передача строится так, как показано на временной диаграмме (Рис.3,а).

В таком интерфейсе верхний уровень сигнала принимается за «0», нижний — за «1». В состоянии холостого хода информационный бит на линии сигнала принимается за «0».

Передача строится следующим образом:

1. Переход линии интерфейса из «0» в «1» используется приемником для запуска генератора на приемной стороне, который начинает работать с генератором на передающей стороне (первый сигнал SYN).

2. Приемник распознает передаваемый второй SYN, после чего принимает первый бит данных (В1).

3. Постоянство интервала передачи (и приема) Тс обеспечивается синхронно работающими независимыми генераторами ГИа, ГИб в передатчике и приемнике, которые должны иметь высокую стабильность частоты.

4. При нарушении синхронности генераторов передатчик вставляет в последовательность битов символ SYN, то есть останавливает передачу и прекращает работу генератора ГИб.

5. Затем передачей двух синхросигналов процесс возобновляется с прерванного места.

Приасинхронной последовательной передачекаждый байтпередаваемой информации обрамляется стартовым иодним или двумястоповыми битами (Рис. 3, 6).

Суть передачи с квитированием заключается в следующем:

1. Источник выдает на шину данных параллельный код.

2. С некоторой задержкой на линию строба передается стробирующий сигнал,позволяющий приемнику считать с линий интерфейса код данных.

З. После того, как код данных считан приемником, последний выдает на линию «ответ» - сигнал о том, что данные приняты.

Передача с квитированием позволяет подстроить темпы обмена под каждое конкретное устройство и обеспечить в ряде случаев очень высокую скорость передачи данных. Кроме того, передача с квитированием обеспечивает высокую надежность и достоверность передачи.