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

2.3 Протоколы системного интерфейса

2.3.1 Модель протоколов системного интерфейса

[1], с.29…31

Системный интерфейс обеспечивает связь между УУ в иерархических и децентрализованных ЭУС и представляет собой, в общем случае, внутреннюю сеть передачи данных. Уровни и протоколы системного интерфейса интерпретируются в терминах семиуровневой модели взаимодействия открытых систем. Предусматриваемые в системном интерфейсе возможности установления связи и передачи сообщений между УУ реализуется с помощью технических и программных средств, образующих три нижних уровня в семиуровневой модели (рисунок 2.5).

Физический уровень реализует управление физическим каналом. Протокол управления физическим каналом устанавливает стандартные для всех УУ форму и порядок передачи данных через физический канал.

Канальный уровень разделен на два подуровня: управление доступом к каналу и управление информационным каналом.

Протокол управления доступом: устанавливает порядок доступа каждого УУ к совместно используемому каналу; выполняет селекцию данных при приеме.

Протокол управления информационным каналом: определяет форматы сообщений; обеспечивает защиту данных.

Сетевой уровень обеспечивает передачу данных по внутренней сети. Протокол сетевого уровня устанавливает процедуру выбора маршрута передачи сообщения между УУ.

Рисунок 2.5 – Сеть передачи данных между УУ

2.3.2 Виды доступа к физическому каналу

Различают три основных вида доступа к физическому каналу:

• 
  случайный, при котором каждое УУ захватывает канал передачи в произвольный момент;
  
• 
  детерминированный (контролируемый) основан на поочередном предоставлении УУ разрешения на передачу данных по каналу;
  
• 
  комбинированный заключается в использовании случайного и детерминированного доступа к каналу на разных фазах процесса передачи данных.
  

В ЭУС с общей шиной применяются, как правило, протоколы детерминированного доступа. Электронные управляющие устройства, подключенные к ОШ, содержат специальное устройство сопряжения – сетевой адаптер (СА), который реализует протоколы управления физическим каналом, доступом к каналу и управление информационным каналом.

2.3.3 Протокол синхронного доступа с временным разделением (синхронная шина)

Цикл работы ОШ делится на N равных временных интервала по числу УУ, подключенных к шине. Каждому УУ шина предоставляется в цикле в течение определенного временного интервала Т, длительность которого определяется временем передачи (с учетом времени распространения сигнала по шине) сообщения максимальной длины или фиксированной длины.

Недостатком протокола является простой шины, если в очередном УУ отсутствует сообщение. Применение такого протокола эффективно только при высокой нагрузке, создаваемой на ОШ каждым УУ.

Рисунок 2.6 – Синхронный доступ с временным разделением

2.3.4 Протокол эстафетного доступа (асинхронная шина)

Сетевые адаптеры (СА) управляющих устройств, подключенных к ОШ, связаны кольцевой цепью, по которой между адаптерами передается эстафета – сигнал, разрешающий доступ к ОШ.

Рисунок 2.7 – Эстафетный доступ

Если в СА нет сообщения, то этот адаптер передает эстафету следующему адаптеру. Если СА хранит сообщение для передачи, то после получения эстафеты он начинает передачу и после окончания передачи выдает эстафету следующему СА.

При эстафетном доступе максимально используется пропускная способность ОШ.

2.3.5 Протокол синхронного эстафетного доступа с неявной передачей эстафеты (рисунок 2.8).

Цикл работы ОШ разделяется на N интервалов, каждый из которых закрепляется за определенным УУ. Длительность интервала, в течение которого УУ получает доступ к ОШ, зависит от наличия сообщения и его длины. Минимальная длительность интервала (Т) соответствует отсутствию сообщения в УУ и равна времени передачи эстафеты следующему по порядку УУ. ОШ в этом случае состоит из общей шины данных (ОШД) и общей шины управления (ОШУ). УУ получают доступ к ОШД в циклическом порядке, определяемом их номерами, поэтому СА каждого УУ имеет счетчик очередного интервала и при совпадении его с номером УУ вырабатывает сигнал доступа для подключения своего УУ к ОШД. Если УУ, получившее доступ к ОШД, не имеет сообщения, то через время Т содержимое счетчиков интервалов во всех СА автоматически увеличивается на 1 и тем самым эстафета передается следующему УУ. Если в УУ есть сообщение, то формируется сигнал занятия ОШД, который по шине ОШУ передается в остальные УУ и останавливает в них счетчики интервалов. После окончания передачи формируется сигнал освобождения ОШД, по которому счетчики интервалов увеличиваются на 1, и к ОШД получает возможность доступа следующее УУ.

Рисунок 2.8 – Синхронный эстафетный доступ с неявной передачей эстафеты
Цикл работы ОШ разделяется на N интервалов, каждый из которых закрепляется за определенным УУ. Длительность интервала, в течение которого УУ получает доступ к ОШ, зависит от наличия сообщения и его длины. Минимальная длительность интервала (Т) соответствует отсутствию сообщения в УУ и равна времени передачи эстафеты следующему по порядку УУ. ОШ в этом случае состоит из общей шины данных (ОШД) и общей шины управления (ОШУ). УУ получают доступ к ОШД в циклическом порядке, определяемом их номерами, поэтому СА каждого УУ имеет счетчик очередного интервала и при совпадении его с номером УУ вырабатывает сигнал доступа для подключения своего УУ к ОШД. Если УУ, получившее доступ к ОШД, не имеет сообщения, то через время Т содержимое счетчиков интервалов во всех СА автоматически увеличивается на 1 и тем самым эстафета передается следующему УУ. Если в УУ есть сообщение, то формируется сигнал занятия ОШД, который по шине ОШУ передается в остальные УУ и останавливает в них счетчики интервалов. После окончания передачи формируется сигнал освобождения ОШД, по которому счетчики интервалов увеличиваются на 1, и к ОШД получает возможность доступа следующее УУ.