36 Принципы
организации интерфейсов, структура связей, функциональная организация.
Стандартный интерфейс -
совокупность унифицированных программных, аппаратных, конструктивных средств,
необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в
автоматических системах сбора и обработки информации при условиях, предписанных
стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и
конструктивной совместимости указанных элементов.
Интерфейс – унифицированная
система линий связи, правил кодирования информации, электронных схем и
алгоритмов обмена информации и электрических сигналов.
Все интерфейсы делятся на две
группы:
- внутренние (интерфейсы прямого
управления, межпроцессорные интерфейсы, интерфейсы памяти, интерфейсы ЦП -
устройство в/в) например: ЦП - КЭШ, КЭШ-КЭШ, ЦП-П, КЭШ – П;
- внешние интерфейсы (ЭВМ -
периферийные устройства)
- интерфейс в/в (для подключения
различных устройств, например, SCSI)
- интерфейс внешних устройств
(контроллеры периферийных устройств)
- интерфейсы, предназначенные
для организации удаленного доступа
Основные
принципы построения интерфейсов
принцип группового проектирования
Одновременно создается ряд функционально и конструктивно подобных
устройств, соответствующих разнообразию условий их применения => достигается
универсальность и совместимость.
принцип агрегатирования (модульного построения)
Рациональное разбиение системы (устройства) на совокупность более
простых функционально и конструктивно законченных блоков.
принцип унификации
Минимизация номенклатуры
составных устройств, блоков и связей между ними при условии рациональной
компоновки и эффективного функционирования (необходимо производителю)
принцип взаимозаменяемости
Способность модулей выполнять в
устройстве различные функции без дополнительной конструктивной доработки (от
него отказываются в связи с экономической невыгодностью).
Информационная совместимость -
согласованность взаимодействия функциональных элементов в системе.
Совокупность логических условий
определяющих функциональную и структурную организацию интерфейса:
§ структура
и состав набора шин
§ набор
процедур по реализации взаимодействия
§ последовательность
их выполнения для различных режимов работы
§ способы
кодирования, форматы данных, адресов, состояний и др.
§ временные
соотношения между управляющими сигналами, ограничения на их форму и
взаимодействие
Электрическая
совместимость - согласованность статических и динамических параметров
электрических сигналов в системе шин, с учетом ограничений на пространственное
размещение и техническую реализацию приемо-передающих элементов.
Конструктивная
совместимость - согласованность конструктивных параметров элементов интерфейса
предназначенных для механического контакта электрических соединений и
механической замены схемных блоков и устройств.
Характеристики интерфейса:
1. Время,
затрачиваемое на передачу единицы информации ИЛИ пропускная способность -
количество информации, передаваемое за единицу времени.
2. Достоверность
передаваемых данных (% ошибок).
3. Помехоустойчивость.
4. Допуски на
электрические сигналы интерфейса
Принципы организации интерфейса.
Линии интерфейса - электрические
линии.
Шина интерфейса - часть линий
интерфейса, сгруппированных по функциональному назначению.
Вся совокупность линий интерфейса
- магистраль.
Интерфейсы могут быть
односвязными и многосвязными.
Односвязные - имеется общая
магистраль, которая используется в режиме разделения времени.
Многосвязные - одновременно
возможно организация многих связей.
Виды магистрали:
- информационный канал
- магистраль управления
информационным каналом.
По информационной магистрали
передаются коды данных, команд, адресов, состояний устройств. в соответствии с
этим присваиваются названия. В случае передачи информации нескольких видов по
одной шине - мультиплексируемая шина (применяется для уменьшения числа линий
связи, но уменьшается скорость).
Магистраль управления:
- шина управления обменом,
- прерывание,
- передача управления,
- специальные управляющие
сигналы.
Шина управления обменом - линии
синхронизации передачи данных. Число линий 1-3 в зависимости от типа передачи
(синхронная или асинхронная). При двунаправленности информационных линий, линии
управления также двунаправленные.
Шина передачи управления служит
для выполнения операций приоритетного занятия магистрали в случае, когда
несколько устройств пытаются занять магистраль. Данная шина предназначена для
разрешения конфликта, связанного с проблемой приоритетного распределения
ресурсов магистрали (арбитраж).
Состав и число линий передачи
управления определяется структурой:
- централизованное управление
- распределенное
(децентрализованное)
Если интерфейс используется для
соединения двух устройств - эта шина не требуется.
Шина прерываний служит для
идентификации устройства, запрашивающего сеанс обмена информацией. Процесс
идентификации заключается в определении адреса источника прерывания и адреса
вектора прерывания, соответствующего этому источнику.
Шина специальных управляющих
сигналов включает в себя линии надежности и работоспособности (линии контроля,
тактирующих импульсов, контроля источников питания, линий питания и т.д.).
Структура связи интерфейсов:
§
магистральная
§
радиальная
§
цепочечная
§
смешанная (комбинированная)
Связность линий - возможность
двунаправленной или однонаправленной передачи сигналов.
Функциональные организации
интерфейса.
Канал управления - селекция
(арбитраж) информационного канала, синхронного обмена координация
взаимодействия.
Информационный канал - буферное
хранение информации и преобразование формы представления информации.
При организации связи различают:
идентификация - определение интерфейсного
устройства, запрашивающего обмен.
адресация - способ выбора
устройства, с которым будет происходить обмен.
Обмен данными по интерфейсу,
осуществляется в 3 этапа:
1. начальная
выборка (подготовка обмена)
2. передача
данных
3. завершение
передачи
Функции
интерфейсов:
Функции координации -
совокупность процессов по организации и контролю процессов взаимодействия
устройств в системе.
Основные операции:
1. настройка
взаимодействия
2. контроль
взаимодействия
3. передача
функций управления
При взаимодействии нескольких устройств
могут возникать конфликты:
1. доступ к
информационному каналу
2. доступ к
конкретному устройству
Настройка заключается в
определении состояний устройств, которые участвуют во взаимодействии. В
системных интерфейсах стандартизовано несколько режимов обмена.
Контроль:
1. таймаут -
контроль длительности выполнения операции
2. разрешение
тупиковых ситуаций
3. контроль
передачи данных (две группы кодов: с обнаружением ошибок, с обнаружением и
исправлением ошибок)
Передача управления -
введена недавно в связи с распространением децентрализованного управления.
Функции координации могут мигрировать с целью повышения надежности.
Функции обмена и
преобразования данных.
