Конспект лекций по дисциплине «Техника микропроцессорных систем в коммутации» для студентов специальности 210046. 65 «Сети связи и системы коммутации»

2.1.2 Сетевая структура

При использовании принципа модульного разделения функций процессоров система распределенного управления может быть построена по принципу непосредственных связей между микропроцессорами по коммутируемым каналам. При построении системного интерфейса на базе ЦКП задача организации доступа УУ к физическому каналу теряет свое значение, т.к. в этом случае нет конфликтов между УУ из-за доступа к ресурсам канала при необходимости одновременной передачи сообщений. Для передачи сообщений между двумя УУ в ЦКП устанавливается временной виртуальный путь. Протокол управления в этом случае определяет алгоритм поиска свободного пути между УУ и реализуется с помощью стандартной процедуры, принятой для всех видов соединений в ЦКП.

2.1.3 Магистральная структура (принцип общего канала связи)

Магистральная структура предполагает использование общей шины в виде скрученной пары проводов коаксиального или волоконно-оптического кабеля. Общая шина обслуживает УУ в режиме мультиплексирования. Данные могут передаваться по ОШ в последовательном или параллельном коде. При использовании ОШ отпадает необходимость в протоколах сетевого уровня (необходимость маршрутизации), т.к. маршрут однозначно определяется номерами УУ – передатчика и УУ – приемника сообщения.

2.2 Системные шины
2.2.1 Параметры системных шин

Системная шина – физическое и логическое понятие.

С физической точки зрения шина представляет собой набор проводников, передающих электрические сигналы между различными платами с электронными устройствами. Проводники могут быть припаяны к платам, но наиболее распространенный способ – присоединять платы к шине с помощью разъемов, которые смонтированы на шине.

Проводники шины можно разделить на следующие группы:

• 
  линии адреса (адресная шина),
  
• 
  линии данных (шина данных),
  
• 
  линии управления (синхронизация, квитирование, прерывание),
  
• 
  линии питания,
  
• 
  резервные линии.
  

Во избежание отражения сигналов на обоих концах шины устанавливаются специальные оконечные цепи с сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии. Эти цепи монтируются либо на объединительной панели шины, либо на платах, вставляемых в разъемы на концах шины.

Логическая сущность шины – это ее протокол, который определяет правила обмена и форматы данных, синхронизацию, квитирование.

Основные параметры, определяющие архитектуру шины:

• 
  механические и электрические параметры (размеры плат, тип разъемов, потребляемая мощность, требования к охлаждению);
  
• 
  ориентирована ли шина на определенный тип процессора или является независимой;
  
• 
  разрядность адреса и данных;
  
• 
  скорость передачи;
  
• 
  режим передачи (синхронный или асинхронный);
  
• 
  тактовая частота для синхронных шин;
  
• 
  количество линий прерывания и процедура обработки прерываний;
  
• 
  механизм назначения ведущего устройства, то есть устройства, координирующего работу шины (закреплены ли эти функции за одним устройством или могут передаваться).
  

Синхронные шины работают в соответствии со специальным сигналом синхронизации, который генерируется одной из плат. Период задающего сигнала называется тактом шины. В синхронных шинах все операции должны выполняться в соответствии с точным количеством тактов.

Протокол асинхронной шины предполагает, что очередная операция может начаться только тогда, когда завершена предыдущая. В шинах асинхронного типа отсутствует задающий генератор, а для индикации готовности используется механизм квитирования (handshaking), для которого выделяются специальные линии шин.

2.2.2 Параллельные шины


Рисунок 2.2 – Интерфейсные устройства параллельных шин

В состав интерфейсного устройства взаимодействия с общей шиной в каждом УУ (процессоре) входят

• 
  определитель (опознаватель) адреса, подключенный к шине адреса.
  

Адресная шина используется для выбора модуля – отправителя или модуля – получателя. Опознавание “своего” идентифицирующего кода (своего адреса) входит в функции каждого модуля.

Число цепей в адресной шине:

,

где m – число адресуемых модулей.

Опознавание собственного адреса производится при помощи схем И, входы которых подключаются к адресным линиям либо непосредственно, либо через инверторы в зависимости от значений бит адреса модуля (идентифицирующего кода).

• 
  буферный регистр для взаимодействия с шиной данных. Шина данных из n линий используется в режиме разделения времени для передачи информации между модулями. Режим работы буферного регистра {«запись (прием)» или «чтение (выдача)} определяется управляющим сигналом, который формируется определителем адреса.
  

Рисунок 2.3 – Подключение буферных регистров к шине данных

Рисунок 2.4 – Пример формирования сигнала «разрешение приема»

Управляющий (или передающий) модуль выставляет на шину данных n – разрядное сообщение, а на адресную шину – идентифицирующий код УУ, для которого сообщение предназначено. Все модули, подключенные к шине, «сравнивают» код, выставленный на нее, с собственным адресом. По сигналу стробирования в модуле, который «обнаружит» совпадение кода и собственного адреса, формируется сигнал разрешения приема в виде логической “1” на выходе определителя адреса, который в качестве сигнала «разрешения записи (приема)» подается на управляющий вход буферного регистра. Вследствие этого состояние шины данных записывается в буферный регистр.