Интерфейс vme

1. К какому классу магистралей относится VME? Основные технические характеристики.

2. Какая организация шины адреса?

3. Как обеспечивается масштабируемость шин адреса и данных? Какие преимущества это обеспечивает и какими средствами?

4. Для каких целей можно использовать модификатор адреса?

5. Какие циклы передачи данных реализуются на магистрали? В чем их особенности? Какие технические средства необходимы для их реализации?

6. С помощью каких сигналов обеспечивается программный обмен по магистрали? по прерыванию? в режиме ПДП?

7. Основные характеристики шин передачи управления ШПУ.

8. Какие средства управления приоритетами используются в интерфейсе?

9. Как реализуется процедура арбитража?

10. Способы построения устройств захвата магистрали УЗМ. В чем их отличие?

11. В каких модулях используются УЗМ?

12. Основные технические характеристики шин прерываний ШП.

13. В чем основные отличия в процедуре обработки прерываний по сравнению с ISA и PCI ?

14. Какое количество источников прерываний может быть подключено к магистрали?

15. Какие аппаратные средства необходимы для реализации ввода-вывода по прерыванию?

16. Как реализуется обработка прерываний в многопроцессорных системах?

17. Какие средства необходимы в модуле для реализации программного ввода-вывода? По прерыванию? Режима ПДП?

1. К какому классу магистралей относится VME? Основные технические характеристики.

VME относятся к классу процессорно - независимых, открытых, асинхронных многопроцессорных магистралей.

Макс.пропускная способность – 100 Мб/с

Цикл обмена по магистрали – 125 нс

2. Какая информация передается по шине адреса?

Адресная шина содержит линии (А01-А31) в обычной версии VME и 64 линии в версии D, ША управляется ведущими модулями и устройствами обработки прерываний. При обработке прерываний используются линии А01-А03. Основные шины VME.В версии D (64 бита) по ША и ШД передается в режиме мультиплексирования адресная информация и данные.

3. Как обеспечивается масштабируемость шин адреса и данных? Какие преимущества это обеспечивает и какими средствами?

Масштабируемость – это возможность организации взаимодействия с разл.разрядностью и разл.адресами. Кроме VME масштабируемости нет нигде.

Масштабируемость шины данных обеспечивается идентификатором, который указывает какая часть шины в данный момент используется для передачи информации. Идентификаторы кодируются унитарным кодом, указывая положение байта или байтов на ШД. Например, если разрядность шины 4 байта, то идентификатор должен быть 4 бита. Это позволяет работать с информацией различной разрядности, не применяя процедуру маскирования для формирования размера передаваемого сообщения.

Масштабируемость шины адреса снижает аппаратные затраты в модулях системы, так как при формировании сигналов выборки программно-доступных регистров используется неполная дешифрация адреса.

Существует 4 типа адресации в зависимости от длины адреса: короткая ввода/вывода (1,6 бит), стандартная (24 бита), расширенная (32 бита) и длинная (64 бита). Этот размер может быть изменен в каждом цикле шины, что позволяет использовать большое разнообразие конфигураций системы.

Управление длиной адреса осуществляется кодом модификатора адреса АМ0-АМ5, который сопровождает каждую передачу информации по магистрали. Подчиненные устройства опрашивают АМ0-АМ5, и определяют какие линии адреса необходимо дешифрировать в текущем цикле. Короткие адреса дешифрируются на линиях А01-А15, стандартные - А01-А23, расширенные - на А01-А32, длинные - на А01-А32, LWORD* - D00-D31.

4. Для каких целей можно использовать модификатор адреса?

Модификатор адреса реализует след.функции:

- управляет размером адресного пространства в текущем цикле, может быть задана короткая, стандартная, расширенная или длинная адресация

- указывает тип цикла магистрали и источник управления: супервизор или пользователь.

Модификатор адреса расширяет адресное пространство, т.к. по одному адресу можно обращаться к устройствам, работающим с разными модификаторами. Это возможно потому что в начале цикла модификатора передается сначала модификатор,а затем адрес.

Значение модификатора адреса распределяется специф-ные (стандартные), предназн. для расширения ф-ий интерфейса, и модификатор польз-ля.

Модификатор польз-ля может использоваться для создания команд.

5. Какие циклы передачи данных реализуются на магистрали? я их реализации?

6. С помощью каких сигналов обеспечивается программный обмен по магистрали? по прерыванию? в режиме ПДП?

Адресный строб AS* формируется ведущими модулями и устройствами обработки прерываний. AS*=0 указывает на достоверность информации шины адреса и линий модификатора адреса. Этот сигнал определяет начало выполнения операций на магистралях. AS* относится к классу мощных сигналов с 3 состояниями.

Сигнал подтверждения пересылки данных DTACK* формируется ведомыми модулями или инициаторами прерываний. DTACK* выставляется во время циклов записи после того, как ведомый модуль закончит прием данных. В циклах чтения и подтверждения прерывания DTACK* выставляется после того, как достоверные данные помещаются на ШД.

В VME определено 5 основных циклов передачи данных: чтение/запись, чтение-модификация-запись, блочная передача, “только адресация”, подтверждение прерываний.

Во время цикла чтение/запись ведущий модуль выставляет адрес ведомого на ША и код модификатора, включая IACK* на ШК. Достоверность адресной информации подтверждается сбросом AS* в 0. Затем данные передаются на ШД в сопровождении сигналов WRITE*, DS0*, DS1*. Ведомое устройство дешифрирует адрес и модификатор адреса, определяет особенности данной передачи, принимает или передает данные и формирует нулевые уровни сигналов DTACK* или BERR*. С появлением сигнала DTACK*=0 ведущее устройство устанавливает сигналы AS*, DS0*,DS1* в единичное значение, а ведомое устройство после этого инвертирует значение DTACK*. На этом цикл записи/чтения завершается.

7. Основные характеристики шин передачи управления ШПУ.

Особенностью ШПУ явл-ся расширенное кол-во ведущих устройств за счет параллельно-послед. арбитража, использ-ся центральный арбитр с 4-мя параллельными линиями запроса и 4-мя последовательными линиями подтверждения запроса. Кол-во ведущих устройств ограничено нагрузочной способностью послед.драйверов (источник подтвержд.запроса) и допуст.кол-вом.

ШПУ имеет центр.арбитр, способы управления приоритетами – одноур.

8. Какие средства управления приоритетами используются в интерфейсе?

В VME используется централизованный арбитраж с параллельно-последовательной селекцией источников запросов. На рис.9 представлена структура ШПУ при поступлении запросов по линии BR03*.

Арбитры классифицируются с принятой дисциплиной определения приоритета. Одноуровневый арбитр является наиболее простым. Этот арбитр обслуживает только уровень запроса линии BR3* и выдает разрешение по последовательной цепи BG3IN*/BG3OUT* при BR3*=0, BBSY*=1. Одноуровневые арбитры могут формировать сигнал BCLR*, если требуется прервать работу модуля, который слишком долго занимает магистраль. Основным недостатком арбитра является фиксированное значение приоритетов, которое приведет к наиболее частому занятию магистрали модулями, близко расположенными к слоту 01. Приоритетный арбитр присваивает жесткие приоритеты линиям запросов магистрали: BR3* - высший, а BR0* - низший. Если одновременно пришли несколько запросов, арбитр определяет запрос с максимальным приоритетом и активизирует соответствующую последовательную цепь предоставления магистрали. При поступлении запроса с более высоким приоритетом, чем текущий, формируется сигнал BCLR* и магистраль предоставляется новому модулю.

9. Как реализуется процедура арбитража?

В VME используется централизованный арбитраж с параллельно-последовательной селекцией источников запросов. Циклический арбитр предоставляет равные приоритеты для всех источников запроса. Если в предыдущем цикле магистраль была предоставлена по требованию линии BRn, то наивысшим приоритетом в текущем цикле будет обладать линия BR_n-1 . Арбитр может использовать сигнал BCLR*, если ведущее устройство запрашивает магистраль на уровне приоритета, не совпадающем с приоритетом, которому была предоставлена магистраль в последний раз.

Возможен смешанный способ организации арбитров, при котором могут использоваться как 3 типа одновременно, например, в системном контроллере VME1000, так и в различных сочетаниях. УЗМ является функциональным модулем, который размещается на одной плате с ведущими устройствами и обработчиками прерываний. Ведущее устройство формирует сигнал захвата магистрали DWB* и передает его УЗМ, которое выставляет запрос на одной из линий BRn. После получения разрешения по последовательной цепи BGn IN/BGnOUT УЗМ устанавливает сигнал BBSY* и извещает ведущее устройство сигналом DGB*. Ведущее устройство ожидает, когда AS* станет равным логической единице. Это позволяет проводить арбитраж магистрали во время пересылки данных или выполнения цикла подтверждения прерывания, что ускоряет пропускную способность магистрали.

10. Способы построения устройств захвата магистрали УЗМ. В чем их отличие?

11. В каких модулях используются УЗМ?

УЗМ является функциональным модулем, который размещается на одной плате с ведущими устройствами и обработчиками прерываний. Ведущее устройство формирует сигнал захвата магистрали DWB* и передает его УЗМ, которое выставляет запрос на одной из линий BRn. После получения разрешения по последовательной цепи BGn IN/BGnOUT УЗМ устанавливает сигнал BBSY* и извещает ведущее устройство сигналом DGB*. Ведущее устройство ожидает, когда AS* станет равным логической единице. Это позволяет проводить арбитраж магистрали во время пересылки данных или выполнения цикла подтверждения прерывания, что ускоряет пропускную способность магистрали.

При приходе запроса с более высоким приоритетом, текущий запрос может быть сброшен сигналом . Для работы с шинами передачи управления необходимо устройство захвата магистрали, которое может освобождать магистраль по завершению операций по запросу или в циклическом режиме.

В VME функции контроллера распределены между устройством обработки прерывания, драйвером последовательной цепи и устройством запроса прерывания, расположенном в каждом модуле. В состав устройства обработки прерывания обязательно должно входить устройство захвата магистрали (УЗМ). Вектор прерывания формируется в устройстве запроса прерывания. В цикле подтверждения прерывания магистраль предоставляется устройству, которое выставило запрос, уровень запроса соответствует указанному в цикле подтверждению прерывания, длина вектора соответствует длине передаваемых в цикле подтверждений (8, 16, 32). Возможно снятие запроса прерывания по подтверждению прерывания, как в IBM и обращению к регистру ввода/вывода.

12. Основные технические характеристики шин прерываний ШП.

Шина прерываний состоит из линий запроса прерывания IRQ1 - IRQ7, линий последовательной цепи подтверждений прерываний IACKIN*, IACKOUT*, линии подтверждения прерываний IACK*.

Для инициирования прерываний источник запроса выставляет сигнал нулевого уровня на одной из линий IRQ. IRQ1 имеет минимальный приоритет, IRQ7 - максимальный. Число источников запроса ограничено только нагрузочной способностью формирователей, которые должны быть выполнены по схеме с открытым коллектором. Каждая линия IRQi объединяет источники запроса по схеме “монтажное ИЛИ”. Устройство обработки прерываний (УОП) контролирует IRQ и в ответ на запросы генерирует цикл “Подтверждения прерываний”, в процессе которого передается вектор прерывания (информация об адресе программы обработки прерываний). Признаком начала цикла является IACK*=0.

Главное отличие в обработке прерываний состоит в том, что цикл подтвержд.прерыв.включает в себя работу с шинами передачи управления, т.е.запрос прерывания м.перехватить управление магистралью ведущих устройств, запрос воспринимается по уровню, что позволяет на одну линию запроса присоед-ть несколько источников запроса, кол-во уровней 7: RQ1-RQ7.

Исп-ся послед.-парал.способ арбитража.

13. Сравнительная характеристика ШП ISA и VME. В чем основные отличия в процедуре обработки прерываний?

Главное отличие в обработке прерываний состоит в том, что цикл подтвержд.прерыв.включает в себя работу с шинами передачи управления, т.е.запрос прерывания м.перехватить управление магистралью ведущих устройств, запрос воспринимается по уровню, что позволяет на одну линию запроса присоед-ть несколько источников запроса, кол-во уровней 7: RQ1-RQ7.

Исп-ся послед.-парал.способ арбитража.

14. Какое количество источников прерываний может быть подключено к магистрали?

Количество источников запроса определяется электрическими характеристиками драйвера последовательной цепи и требуемым быстродействием (чем больше модулей в последовательной цепи, тем меньше быстродействие).

15. Какие аппаратные средства необходимы для реализации ввода-вывода по прерыванию?

Реализация ввода/вывода по прерыванию выполняется УЗП. Задание требуемого уровня и значения вектора прерывания выполняется УФУВ с помощью установки соответствующих переключателей или перемычек. УЗП обычно реализуется с помощью программируемых логических матриц или специальных БИС. Источниками запроса прерываний являются элементы ФБ. На схеме рис. 17 им является регистр запросов прерываний РЗП, который может быть программнодоступным.

16. Как реализуется обработка прерываний в многопроцессорных системах?

В многопроцессорных системах используется децентрализованная обработка запросов. В этом случае число УОП может быть до 7, каждый из которых обрабатывает свою группу запросов (от 1 до 6). Процессору А, чтобы связаться с процессором В, достаточно запросить прерывание по одной из линий IRQ, принадлежащих этому процессору. При одновременном возникновении запросов прерывания в разных группах очередность обслуживания будет определяться приоритетом соответствующего модуля обработки прерываний на информационной магистрали.

При проектировании модулей, которые не содержат источников запроса на прерывание необходимо обеспечить соединение линий INIACK* и OUTIACK*.

17. Какие средства необходимы в модуле для реализации программного ввода-вывода? По прерыванию? Режима ПДП?