Основные функции интерфейса

Классификация интерфейсов по совокупности признаков (примеры интерфейсов).

Обобщенная структурная схема системного интерфейса вычислительной системы.

Структурная схема объединенного интерфейса, область применения.

Если ПУ находится на значительном расстоянии от ЭВМ (десяти и более метров), связь с ним осуществляется через аппаратуру передачи данных (АПД). Примером АПД является модем. Также здесь применяется ИФ связи и каналы связи. Каналы могут быть телефонные, телеграфные, лазерные, радио.

ИФ, представленный на рис. 2.1, является унифицированным для семейства ЭВМ, например СМ ЭВМ.

Рис. 2.1 Схема ВС с многоуровневой системой ввода – вывода

Его часто называют системным ИФ. Для мини и микроЭВМ применяется объединенный ИФ, который сразу связывает ЦП, ОЗУ и ПУ (рис 2.2).

Рис. 2.2 Схема ВС с объединенным интерфейсом

Если КВВ выполняет функции по организации и управлению операциями ввода – вывода всех ПУ, то УУПУ – только обслуживаемой группы или одного ПУ. Групповые УУПУ могут объединяться, например, накопителем на магнитной ленте или накопителем на магнитных дисках и т.п. Расшифровка команд, выработка конченых сигналов управления и синхронизации процесса перемещения носителя, воспроизводства и записи возлагаются на устройства индивидуального управления (УИУ).

Системный ИФ мини и микроЭВМ.

По ГОСТ 25.795 – 78 системным ИФ мини и микроЭВМ называется общая шина СМ ЭВМ. Такой ИФ является одним из наиболее распространенных в своем классе. Представляет собой системный объединенный ИФ, к которому подключаются ЦП, ОЗУ, ПЗУ, контроллеры ПУ. Он совместим с ИФ UNIBUS, разработанным первоначально фирмой DEC для ЭВМ типа PDP11. Является асинхронным полудуплексным интерфейсом. Обеспечивает возможность параллельной передачи двух байтов информации. Передача данных производится между ЦП и ОЗУ, ЦП и ПУ, контроллером прямого доступа к памяти (КПДП) и ОЗУ. В каждый момент времени обмен по магистрали осуществляется только между двумя устройствами, одно из которых является ведущим (или задаточным (ЗДТ)), а другое – ведомым (или исполнителем (ИСП)).

Интерфейсы СУО.

Для подключения разнотипных ПУ СУО строят по многоуровневому принципу. Структурная схема вычислительной системы с подобной системой представлена на рис. 2.1:

Рис 2.1 Схема ВС с многоуровневой системой ввода – вывода

На схеме можно выделить внутренний и внешний ИФ. Внутренние ИФ специфичны для каждой модели ЭВМ и служат для связи ЦП, ОЗУ, ПВВ. Внешние ИФ в значительной степени универсальны и служат для подключения различных ПУ. Сами ПУ содержат устройства местного (индивидуального) управления (УИУ) и исполнительные средства (ИУ). ПУ может подключаться через устройство управления (УУПУ) или через контроллер для группового ПУ.

Получила распространение классификация по совокупности признаков. Например, по функциональному назначению и области распространения. Она приведена на рисунке:

Область распространения ИФ, функциональное назначение	Наименование ИФ
Машинные ИФ однопроцессорных систем
МиниЭВМ с раздельными шинами адреса и данных интерфейса	Unibus, Общая шина CM, I/o Nova, Q-bus LSI, МПИ, Q-bus Pro350
ИФ магистрально-модульных систем
ВС с раздельными шинами адреса и данных интерфейса	Multibus 1, P-796, И41СМ, VME-bus CAMAC, COMPEX
ВС с совмещенными шинами адреса и данных интерфейса	iPSB/Multibus П, Evrobus, ESSS, P-896, Fastbus, P-960
Интерфейсы программно-модульных периферийных систем
8-разрядные системы	HP-IB, КОП
16-разрядные системы	ISI
24-разрядные системы	HW CAMAC, ПВ КАМАК
Малые интерфейсы периферийного оборудования
Локальные УВВ	BS 4421, ИРПР
Локальные и удаленные УВВ	CL, ИРПС
Магнитные диски	ИКМД, ИСМД, ИГМД
Магнитные ленты	ИНМЛ, ИКМЛ
Интерфейсы распределенных систем общего назначения
СПД общего пользования	X.21, X.21-bis, X.25
Локальные сети общего назначения	Ethernet, Polynet, P-802
Малые локальные сети	HP-1B, I 52 0C, Д 52 0В
Интерфейсы распределенных систем управления
Научные исследования	SH CAMAC, ПМ КАМАК
Технологические процессы	Proway, ИЛПС2
Специальные системы	MIL-1553, MK
Малые системы	Serial HP-1B
Физические интерфейсы сетей общего пользования
Телеграфные каналы	RS-232-C, V.24, стык С2
Согласованные ФЛ	RS-422, стык С2-ИС
Несогласованные ФЛ	RS-423
4-х проводные ФЛ	V.2, G-703, стык С1-ФЛ

Рисунок

В левой части области распространения и функциональное назначение ИФ, в правой – наименование ИФ.

ИФ машинные предназначены для организации связей между составными компонентами ЭВМ, ВК (вычислительного комплекса) и связи их с внешней средой.

ИФ периферийного оборудования выполняют функции сопряжения процессоров, контроллеров с СУО, измерительными приборами, измерительными механизмами, аппаратурной передачи данных и внешних запоминающих устройств (ВЗУ).

ИФ мультипроцессорных систем предназначены для объединения в единый комплекс нескольких процессоров, модулей оперативных запоминающих устройств, контроллеров ВЗУ.

ИФ распределения ВС (вычислительных сетей) предназначены для интеграции средств обработки информации, размещенных на значительном расстоянии.

28. Классификация интерфейсов по ГОСТ 26.016-81, 4-ый признак – режим передачи информации, преимущества, недостатки.

4. Установленная классификация по режиму передачи информации:

4.1 Двухсторонняя одновременная передача (или дуплексная);

4.2 Двухсторонняя поочередная передача (или полудуплексная);

4.3 Односторонняя передача.

27. Классификация интерфейсов по ГОСТ 26.016-81, 3-ый признак – принцип обмена информацией, преимущества, недостатки.

3. По типу обмена информацией:

3.1 Синхронный принцип – теоретически он обеспечивает большое быстродействие, однако приемники информации могут располагаться на различном расстоянии, следовательно, приходящие сигналы искажаются значительно. Это поясняет рис. 8:

Рис. 8

Технически задача решается с помощью стробирования, причем длина строба выбирается исходя из наиболее удаленного принимающего устройства. Пример такого стробирования на рис. 2.3:

Рис. 2.3 Временная диаграмма стробирования при параллельной передаче информации

Обычно применяется в ЦП;

3.2 Асинхронный принцип – получил наибольшее распространение. Пример реализации на рис. 3б:

Рис. 3б

Алгоритм работы – включается сигнал «флаг готовности», следует запрос передачи информации, когда информация получена – выставляется «сигнал – квитанция»;

26. Классификация интерфейсов по ГОСТ 26.016-81, 2-ый признак – способ передачи информации, преимущества, недостатки.

2. По способу передачи информации:

2.1 Параллельный – поясняется рис. 5:

Рис. 5

Условно показан регистр, с которого параллельно считывается N разрядов;

2.2 Последовательный – поясняется рис. 6:

Рис. 6

Показывает, что разряды один за другим;

2.3 Параллельно-последовательный – поясняется рис. 7:

Рис. 7

Запись производится параллельно, а считывание – последовательно;

25. Классификация интерфейсов по ГОСТ 26.016-81, 1-ый признак – способ соединения компонентов сети, преимущества, недостатки.

1. Способ соединения компонентов системы. По ГОСТ-у определены следующие способы:

1.1 Цепочечный способ – применяется в том случае, когда общий потом информационных сигналов в каждый данный момент времени связывает между собой только один объект (объект исследования, сигнал, измерительный прибор и т.п.). Общая схема показана на рис. 2:

Рис. 2

Центральный модуль (ЦМ) выставил адрес. М1 сравнивает его со своим. Если совпадает – ключ разомкнут (на рис.2), если не совпадает – ключ замкнут. Ключ условно определяет – принял или не принял информацию данный модуль. Принявший информацию модуль выставляет сигнал – квитанцию, который возвращается в ЦМ;

1.2 Радиальный способ – применяется в том случае, когда к ЦМ (например, устройство обработки) необходимо подключить непосредственно несколько модулей. На рис. 3а показана структурная схема такого соединения, а на рис. 3б – его практическая реализация:

Рис. 3а

Рис. 3б

Ком – коммутатор.

Данное соединение работает следующим образом – ПУ1 запросило обслуживание, т.е. выставило сигнал в регистр запросов (РгЗП). ЦП в РгА (регистр адреса) выставляет с помощью коммутатора соответствующий адрес. Если пришло одновременно несколько запросов, может быть организован арбитраж. Недостаток такого соединения – наличие большого количества индивидуальных линий. Преимущество – быстро проходит сигнал. Применяется такой способ соединения не часто, обычно с простейшими ПУ;

1.3 Магистральный способ – используется в том случае, когда число выходных каналов ЦМ меньше требуемого. В этом случае отдельные модули связываются с центральным через общую магистраль с последовательным во времени адресным обращением. При каждом обращении (опросе) к ЦМ подключается только тот модуль, адрес которого вызывается программой. Данный вид соединения поясняется рис. 4:

Рис. 4

Возможно наличие блока приоритетов. Недостаток соединения – сравнительно длительная установка связи. Преимущество – требуется небольшое количество линий при доступной высокой скорости передачи. Данный вид ИФ получил самое широкое применение;

1.4 Комбинированный способ. Возможно применение цепочечно-радиального, цепочечно-магистрального и других способов соединения;

Основные функции ИФ.

ИФ должен обеспечивать выполнение следующих функций:

1) информационную совместимость – согласованность взаимодействия функциональных элементов системы в соответствии с совокупностью логических функций. Логические условия определяют структуру и состав унифицированного набора шин ИФ, а также набор процедур по реализации взаимодействия, способ кодирования и форматы (данных, команд, адресной информации), а также временные соотношения между управляющими сигналами, ограничения на их форму и взаимодействие;

2) электрическую совместимость – согласованность статических и динамических параметров электрических сигналов в системе шин с учетом ограничений на пространственное размещение устройств ИФ и техническую реализацию приемо-передающих элементов. Условия электрической совместимости определяют:

- тип приемо-передающих элементов;

- соотношение между логическими и электронными составляющими сигналов;

- пределы их изменения;

- коэффициенты нагрузочной способности;

- схему согласования линии;

- допустимую длину линии;

- требования к источнику и цепям питания, помехоустойчивости и т.п.;

3) конструктивную совместимость – согласованность конструктивных элементов ИФ, предназначенных для обеспечения механического контакта элементов соединения и механической замены схемных элементов, блоков и устройств.

Дата добавления: 2014-01-20