8.4 Координация взаимодействия устройств на магистрали

Данный процесс более высокого уровня, чем селекция, и необходимость в координации взаимодействия возникает, когда канал связи свободен, но взаимодействие устройств невозможно, например, по причине занятости того устройства, к которому происходит обращение.

Основными операциями координации взаимодействия являются: настройка на взаимодействие, контроль взаимодействия, передача функции управления.

Настройка на взаимодействие осуществляется с помощью специальных кодов команд и состояний, передаваемых, например, по информационной шине. Возможен вариант, когда в системе, использующей системную магистраль HP-IB или КОП, вначале по специальной шине выдается команда перевода в режим настройки и проверяется сигнал готовности. После перевода задается параметр настройки (частота, форма сигнала, амплитуда, фаза), тип параметра, величина параметра. После этого специальной командой задается момент начала работы в новом режиме.

Контроль взаимодействия: проверка отклика блоков системы (есть ли сигналы подтверждения от активных блоков, если нет – тайм-аут), контроль достоверности передаваемых данных, с помощью кодов Хэмминга (четность/нечетность; коды с обнаружением кратных ошибок и исправлением одиночных ошибок; коды, позволяющие корректировать кратные ошибки).

Передача функции управления – обычно используется в распределенных системах или в системах с резервированием.

8.5 Контрольные вопросы и задания

1. Приведите определение интерфейса.

2. Какие основные функции интерфейса?

3. Какая из основных функций интерфейса главная?

4. Какие задачи должны быть решены для обеспечения информационной совместимости?

5. Объясните работу схем централизованной селекции магистрали.

6. Какая из схем децентрализованной селекции магистрали нашла наибольшее распространение?

7. Какие существуют способы синхронизации обмена по магистрали?

8. Что понимается под координацией взаимодействия устройств на системной магистрали?

9. Что относится к основным операциям координации взаимодействия устройств на системной магистрали?

10. Как рассчитывается время задержки сигнала стробирования при синхронизации обмена битами?

11. Какой вариант корректирующих кодов является самым простым?

12. Сколько может использоваться сигналов подтверждения для синхронизации обмена байтами?

Глава 9. Интерфейсные блоки для магистралей isa и q-bus

9.1 Isa

К персональному компьютеру типа IBM PC (как, впрочем, и к компьютерам других типов) устройства сопряжения (УС) могут быть подключены тремя путями, соответствующими трем типам стандартных внешних интерфейсов, средства которых входят в базовую конфигурацию компьютера:

• через системную магистраль или шину, канал — эти тер­мины равнозначны (в нашем случае это ISA — Industrial Standard Architecture);

• через параллельный интерфейс Centronics;

• через последовательный интерфейс RS-232C.

Отметим, что в данном материале мы не будем подробно рассматривать особенности проектирования УС для других типов интерфейсов, встречающихся в персональных компьютерах рассматриваемого типа, например, EISA (Extended ISA), PCI (Peripheral Component Interconnect), VLB (Video Local Bus) или VESA (Video Electronics Standards Association), PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). В част­ности, это связано с ограниченным объемом учебного пособия. Выбор же ISA в качестве основной учебной системной магистрали объясняется тем, что она является наиболее распространенной. Разъемы (слоты) ISA имеются как в старых IBM PC XT, так и в ряде новейших Pentium-компьютерах. Конечно же, более новые 32-разрядные интерфейсы обеспечивают большую скорость обмена и более высокую гибкость, но, научившись проектировать УС для ISA, разработчик легко сможет освоить как упомянутые магистрали, так и все те, которые появятся в будущем.

Каждый из трех указанных методов подключения имеет свои преимущества и недостатки. Выбор одного из них — важнейший шаг в самом начале процесса проектирования УС. Конечно же, здесь не рассматривается задача подключения к персональному компьютеру внешних устройств, имеющих стандартные интерфейсы Centronics и RS-232C (в этом случае УС представляет собой самый обычный соответствующим образом распаянный кабель, и никакого проектирования не требуется).

Таблица. 9.1.

Сравнение методов подключения УС.

	Системная магистраль ISA	Интерфейс Centronics	Интерфейс RS-232C
Скорость обмена	Высокая (до 5 Мбайт/с и выше)	Средняя (до 100 Кбайт/с)	Низкая
Длина и тип линии связи с компьютером	Встроенные УС (линия свя­зи отсутствует)	До 2 м, мно-гопровод-ный кабель	До 15 м, одиночный провод
Допустимая сложность УС	От малой до средней	Любая	Любая
Сложность узлов сопряжения с интерфейсом	От малой до средней	От малой до средней	От средней до высокой
Дополнитель­ный конструк­тив	Не нужен	Нужен	Нужен
Внешний источник питания	Не нужен	Нужен	Нужен
Формат и разрядность данных	Параллельный, 8 или 16 разрядов	Параллель­ный, 8 разрядов	Последо­вательный
Количество УС, подключаемых к компьютеру	До 6	1	1

В таблице 9.1 приведено сравнение этих трех методов подключения по восьми параметрам, которые надо учитывать при выборе одного из них. Из таблицы видно, что выбор системной магистрали обеспечивает наибольшую скорость обмена. При этом не требуется ни отдельного конструктива (плата УС устанавливается в корпус компьютера), ни допол­нительного источника питания (используется тот, который есть в компьютере). В то же время одноплатное исполнение ограничивает сложность УС, а соседство с быстродействующими и мощными цифровыми узлами компьютера приводит к высокому уровню электромагнитных помех и наводок по цепям питания.

Выбор Centronics или RS-232C позволяет расположить УС (причем УС любой сложности) на большом расстоянии от компьютера. Но при этом достигается гораздо меньшая скорость обмена, а также требуется внешний конструктив и дополнительный источник питания, что существенно увеличивает стоимость системы. Немаловажно и то, что без специальных ухищрений через эти интерфейсы можно подключить только одно УС. Что касается сложности узлов сопряжения (интерфейсной части УС), то понятно, что обмен в параллельном формате гораздо проще, чем в последовательном.

Несколько слов необходимо сказать о терминологии. Синонимами термина "устройство сопряжения" являются термины "адаптер", "контроллер". Иногда УС несколько неправильно называют интерфейсом. Если УС ориентировано на системную магистраль, его еще называют платой (картой) расширения. Сути дела выбор того или иного термина не меняет. Задача — сопряжение компьютера с каким-то внешним устройством, прибором, установкой, комплексом, процессом и т.д.