Интерфейсные функции

Основные функции интерфейса заключаются в обеспечении информа­ционной, электрической и конструктивной совместимости между функ­циональными элементами системы

Информационная совместимость - это согласованность взаимодей­ствий функциональных элементов системы в соответствии с совокупностью логических условий. Логические условия определяют:

· структуру и состав унифицированного набора шин;

· набор процедур по реализации взаимодействия и последовательности их выполнения для различных режимов функционирования;

· способ кодирования и форматы данных, команд, адресной информации и информации состояния;

· временные соотношения между управляющими сигналами.

Логические условия информационной совместимости определяют функциональную и структурную организацию интерфейса и для большин­ства интерфейсов стандартизируются. Условия информационной совмес­тимости определяют объем и сложность схемотехнического оборудования и программного обеспечения, а также основные технико-экономические показатели (пропускную способность и надежность интерфейса).

Электрическая совместимость — это согласованность статических и динамических параметров передаваемых электрических сигналов в системе шин, с учетом используемой логики и нагрузочной способности элементов.

Условия электрической совместимости определяют:

· тип приемопередающих элементов;

· соотношение между логическим и электрическим состояниями сигна­лов и пределы их изменения;

· коэффициенты нагрузочной способности приемопередающих элементов;

· схему согласования линии;

· допускаемую длину линии и порядок подключения линий к разъемам;

· требования к источникам и цепям электрического питания;

· требования к помехоустойчивости и заземлению.

Условия конструктивной совместимости определяют:

· типы соединительных элементов (разъем, штекер);

· распределение сигналов интерфейса по контактам соединительных элементов;

· типы конструкции платы, каркаса, стойки;

· конструкции кабельного соединения.

Выполнение информационных электрических и конструктивных усло­вий интерфейса необходимо, но не достаточно для взаимного сопряжения устройств и обмена данными между ними. Эти устройства должны выпол­нять в определенной последовательности операции, связанные с обме­ном информации: распознавать адрес сообщения, подключаться к линиям интерфейса, передавать сообщение в интерфейс, принимать его из интер­фейса и др.

Интерфейсные функции отличаются от приборных, связанных непо­средственно с проведением измерения, т. е. с преобразованием данных, их накоплением, первичной обработкой, представлением и др.

Интерфейсные функции обеспечивают совместимость друг с другом различных приборов, не ограничивая работоспособность других приборов в системе. Функции, которые устройства выполняют чаще всего, называют­ся основными. К ним относятся:

· выдача и прием информации (выполняются источниками и приемни­ками информации);

· управление передачей данных (функция контроллера);

· согласование источника информации (выполняется устройством-источником или контроллером);

· согласование приемника информации (выполняется устройством-приемником или контроллером).

Функции контроллера может выполнять не только одно, но и несколь­ко устройств в системе.

Основные функции интерфейса, которые необходимо реализовать для обеспечения информационной совместимости, определяются функ­циональной организацией интерфейса. На канал управления возложены функции селекции информационного канала, синхронизации обмена ин­формацией, координации взаимодействия, а на информационный' канал возлагаются функции буферного хранения информации, преобразования формы представления информации и др.

Селекция, или арбитраж, информационного канала обеспечивает одно­значность выполнения процессов взаимодействия сопрягаемых элементов системы.

Анализ возможных вариантов реализации способов селекции уст­ройств на информационной магистрали позволяет выделить следующие операции селекции: инициирование запроса, выделение приоритетного запроса, идентификация запроса.

Инициирование запроса включает в себя процедуры выдачи, хране­ния и восприятия запроса на организацию процесса взаимодействия. Сиг­налы запроса могут храниться в регистре управляющего блока (радиаль­ная структура шины запроса) или на отдельных триггерах каждого интер­фейсного блока (магистральная структура шины запроса).

Функция выделения приоритетного запроса осуществляется на основе анализа сигналов занятости информационного канала, разрешения прио­ритетного прерывания, запроса источника сообщения и зависит от числа уровней приоритета.

Идентификация запроса заключается в определении адреса приори­тетного источника запроса. В машинных интерфейсах получаемая при запросе адресная информация называется вектором прерывания. Послед­ний обозначает начальный адрес программы обслуживания прерывания от данного устройства.

Функция синхронизации определяет временное согласование процес­сов взаимодействия между функциональными устройствами системы.

Функция координации определяет совокупность процедур по орга­низации и контролю процессов взаимодействия устройств системы. Ос­новными операциями координации являются настройка на взаимодей­ствие, контроль взаимодействия, передача функций управления (на­стройки).

В момент обращения одного устройства к вызываемому последнее может находиться в состоянии взаимодействия или в нерабочем состоя­нии. Поэтому процессы взаимодействия элементов системы могут иметь два уровня конфликтных ситуаций при доступе: к информационному каналу интерфейса и к устройству системы. Таким образом, операция настройки включает процедуры опроса и анализа состояния вызывае­мого устройства, а также передачи команд и приема информации сос­тояния. Последовательность операций настройки может быть различной и зависит от сложности алгоритмов работы функциональных устройств системы. В большинстве случаев алгоритмы настройки дополняются про­граммным способом посредством передачи кодов команд и состояний по информационной шине.

Операции контроля направлены на обеспечение надежности функцио­нирования интерфейса и достоверности передаваемых данных. В процес­сах асинхронного взаимодействия возможно возникновение так называе­мых тупиковых ситуаций, приводящих к искажениям кодовых комби­наций передаваемых данных. Поэтому в операции контроля входят раз­решение тупиковых ситуаций асинхронного процесса взаимодействия и повышение достоверности передаваемых данных. Контроль тупиковых ситуаций взаимодействия основывается на измерении фиксированного интервала времени, в течение которого должно поступать ожидаемое асин­хронное событие. Если за контролируемый интервал времени событие не поступает, то фиксируется неисправность. Операция контроля тупико­вых ситуаций получила название "тайм-аут".

Контроль передаваемых данных основывается на использовании кодов, построенных на известных принципах избыточного кодирования инфор­мации (циклические коды, код Хеминга, контроль кодов на четность и др.).

В целях повышения надежности управления и эффективности исполь­зования составных элементов системы необходима передача функции координации между функциональными устройствами. Эта операция пере­дачи управления характерна для интерфейсов с децентрализованной струк­турой управления.

Повышение надежности достигается резервированием управления (при отключении питания или отказе интерфейсного модуля, выполняю­щего функции управления интерфейсом).

Повышение эффективности использования оборудования системы достигается исключением дублирования дорогостоящих устройств путем доступа к ним с разделением времени двух и более контроллеров и ЭВМ.

Информационный канал интерфейса предназначен для реализации функции обмена и преобразования информации.

Основными процедурами функции обмена является прием и выдача информации (данных, состояния, команд, адресов) регистрами состав­ных устройств системы. Основные процедуры функции преобразования следующие: преобразование последовательного кода в параллельный и наоборот; перекодирование информации; дешифрация команд, адресов; логические действия над содержимым регистра состояния.

Дата добавления: 2015-04-30