Главная Промышленная стандартизация



1.5. КЛАССИФИКАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСОВ 1.5.1. Основные клвссификационные признвки

Обобщением классификационных признаков интерфейсов является ГОСТ 26.016-81, определяющий четыре основных признака: 1) способ соединения компонентов (магистральный, радиальный, цепочечный, смешанный, или комбинированный); й) способ передачи информации (параллельный, последовательный, параллельно-после-. довательный); 3) принцип обмена информацией (асинхронный, синхронный, изохронный); 4) режим передачи информации (двухсторонняя одновременная, двусторонняя поочередная, односторонняя).

Указанные признаки характеризуют только определенные аспекты организации интерфейсов. Более полные характеристика и классификация интерфейсов базируются на совокупности нескольких основных признаков: области распространения, или функциональном назначении; логической организации; функциональной организации; физической реализации.

В соответствии с функциональным назначением интерфейсы можно разделить на следующие основные классы: 1) системные (машинные, или ввода-вывода) интерфейсы ЭВМ; 2) сосредоточенных магистральных мультипроцессорных систем; 3) периферийного оборудования (общего назначения и специализированные); 4) сетей передачи данных (стыки и протоколы); 5) программно-управляемых модуль11ых систем и приборов); 6) локальных вычислительных сетей различных ТИПОВ; 7) распределенных систем общего назначения и управления.

В соответствии с предложенной классификацией в табл. 1.2 приведены классы, наименования н уровни применения рассматриваемых интерфейсов.

Таблица 1.2. Интерфейсы, стыки и протоколы СОД

Распростр.ионис

Наименование

Назначение

Системные интерфейсы ЭВМ

Мипи-ЭВ.М Микроэвм

Персональные ЭВМ

ОШ см ЭВМ ИУС

мпи, мпн cэ\

см ЕС ПЭВМ

СМ Э-85

СМ 1300... СМ 1700 см-2, СМ 1634,..

Э-60..... ДВК1...

ДВК4

ЕС1840, ЕС1841... Э-85...

Интерфейсы ПУ общего назначения

Локальные СВВ Распределенные СВВ

ИРПР, ИРПР-М ИРПС, С2 (НМ)

1 ЭВМ и СОД То же

Интерфейсы ввода-вывода

Общего назначения Интеллектуальные ПУ

ИВВ ЕС ЭВМ SCSI, IPI

ЕС ЭВМ и СОД ЭВМ и СОД

Продолжение табл. 1.2

Распространение

Наименование

Назначение

Интерфейсы ВЗУ на НМД и НМЛ Накопители иа МД Накопители на МЛ

СМД, ИНМД-М, НГМД

ИНМЛ, ИНМЛ-П, ИНМЛ-К, ИКМЛ

ЭВМ и СОД То же

Стыки систе.ч передачи данных

Стыки АПД с каналами связи

Стыки АПД с ООД

Стыки ООД с сетями передачи данных

С1-ТЧ, С1-ТГ, С1-ШП, С1-АК, CI-ОЛ

С2, С2-ИС, СЗ, RS-485, Х.2! Х.21, Х.25

ЭВМ и СОД

ЭВМ и СОД

ЭВМ и СОД (ЕС и СМ)

Протоколы управления звеном данных

Зьсно данных СПД

Л\етод синхронной позначной ПД Метод синхронной побитовой ПД

ЕС ЭВМ, СОД СМ ЭВМ, СОД

Интерфейсы средств автоматизации

Программируемые приборы Аппаратура КА.МАК

мк, мдкк

iMB, п.м

ИВК-20, мнкроИВК ИВК-1...ИВК-20 ИВК

Интерфейсы магистральных мультипроцессорных СОД

Малой мощности Средней мощности

Большой Мощности

И41 СМ VAXBI

VME-bus

MullibHS II

Интерфейсы локальных сетей

Общего назначения шинные Общего назначения кольцевые

МС 8802 IBM PC-net

СМ1810, СМ1814.,. СОД иа базе VAX 8ХХ СОД на базе 680ХХ

СОД на базе 80286

ЭВМ и СОД ПЭВМ



Окончание табл. 1.2

Распространение

Наименование

Назначейие

Интерфейсы распределенных систем управления

Автоматизация процессов

Автоматизация производств Специальные системы Иерархические системы

ИРМ, ИЛПС PROWAY С MAP 2.1 MIL-1553В/1773 Bitbus

Микродата, СМ ЭВМ

Примечание. СМ ЭВВ -система малы.х ЭВМ; СМ - системная магистраль; ПД -передача данных; МК - магистраль крейта; МДКК-магистраль дополнительного контроллера крейта; MB - магистраль ветви; ПМ- последовательная магистраль.

1.5.2. Классификация интерфейсов по логической и функциональной организации

Классификация может быть выполнена раздельно по информационному и управляющему каналам по основному и дополнительному признакам, каждый из которых может быть отмечен соответствующей мнемоникой.

1.5.3. Классификация

интерфейсов по конструктивному исполнению

По конструктивному исполнению интерфейсы могут быть разделены на четыре категории: 1) межблочные, обеспечивающие взаимодействие компонентов на уровне автономного устройства, блока, стойки, щкафа; 2) внутриблочные, обеспечивающие взаимодействие на уровне субблоков, модулей, плат; 3) внутриплатные, обеспечивающие взаимодействие между интегральными схемами (СИС, БИС, СБИС); 4) внутрикорпусные, обеспечивающие взаимодействие компонентов внутри СБИС.

Основные конструктивные средства реализации интерфейсов приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Конструктивная реализация интерфейсов

Категория

Конструктивная реализация

Межблочная Виутриблочная Внутриплатная Внутрикорпусная

Многожильный кабель (плоский, витые пары); коаксиальный, оптоволоконный кабель Скрученная витая пара; печатные проводники платы (двухслойная, многослойная) Печатные проводники платы (двухслойная, многослойная)

Мнкроэлектроиные проводники

Глава 2

Системные интерфейсы мини- и микроЭВМ

2.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

2.1.1. Основные сведения

Системные (внутрисистемные) интерфейсы предназначены для сопряжения центрального процессора (ЦП) с основными системными устройствами ЭВМ. Системный интерфейс является базовой частью архитектуры ЭВМ, СОД и представляет собой совокупность унифицированной магистрали для передачи информации, электронных схем, управляющих прохождением сигналов по шинам, алгоритмов управления обменом информацией, сигналов и требований к иим.

Системные интерфейсы в основном унифицируются в рамках архитектуры семейств мини- и микроЭВМ, что обеспечивает единый метод подключения и совместимость основных системных устройств с целью существенно упростить и удешевить проектирование, производство, а также модернизацию ЭВМ и СОД, комплексов различных классов и назначения.

По временно-пространственным возможностям, определяющим области их применения, системные интерфейсы ЭВМ могут быть разделены по совокупности двух показателей: времени взаимодействия Г (время доступа ЦП или канала к периферийному устройству (ПУ), необходимое для пересылки единицы информации) и максимальному расстоянию Р (максимально возможная длина магистрали) взаимо-лсйствия между составными элементами иа пшне (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Классификация системных интерфейсов ЭВ.М по Я и Г

Показ:1Тсль Я, м 1 Г, мкс

Обозначение

Енутриблочиые сосред оточен-

МПИ СЭМ, см*

ПЭВМ, МУС

Локально-сосредоточенные

МПИ, И-41

Локальные

• см - системная магистраль.

Приведенные границы показателей системных интерфейсов могут быть расширены применением дополнительных технических средств: расширителей и ретрансляторов (повторителей), обеспечивающих физическое удлинение системной магистрали и позволяющих увеличить нагрузочную способность при некотором уменьшении физической скорости передачи. Эти средства выполняют в большинстве случаев параллельную передачу всех сигналов шины, а в ряде случаев - их параллельио-последовательиое преобразование в сигналы последовательной системной магистрали.



Основная тенденция развития системных интерфейсов заключается в ориентации на универсальность в использовании н повышении уровня стандартизации.

2.1.2. Системные интерфейсы мини-ЭВМ

Функциональный состав шин системных "интерфейсов развитых мини-ЭВМ, в частности СМ ЭВМ, обеспечивает два основных режима ввода-вывода: по программному каналу н по каналу прямого доступа (КПД). Совмещение операций по этим двум каналам в системной магистрали мини-ЭВМ - результат компромисса между требованием простоты схемного оборудования и повышением производительности ЭВМ путем совершенствования системы ввода-вывода (СВВ). В современных мини-ЭВМ широко применяются микропро-граммируемые КПД на базе микропроцессоров (МП), а также КПД в виде БИС.

В ряде КПД имеются специальные режимы работы канала (и со-ответствеиио системного интерфейса): инкрементный и накапливающий. В инкрементном режиме по указанному контроллером ПУ адресу ячейки оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) ее содержимое увеличивается иа единицу. В накапливающем режиме по указанному контроллером ПУ адресу ячейки ОЗУ ее содержимое суммируется с 16-разрядными данными ПУ, а результат сложения сообщается также ПУ. Специальные режимы работы системного интерфейса обеспечивают более эффективное использование миии-ЭВМ в системах автоматизацнн иаучио-тех.шческих экспериментов, позволяя получать в ОЗУ гистограммы работ объектов.

Системные интерфейсы мини-ЭВ.М можно разделить на две ос-нт5ные 1руппы: с раздельными (СМ-1, СМ-2) и совмещенными (СМ-3, СМ-4 и их развития) магистралями двух каналов. В пастоя-щее время в отечественных мнни-ЭВМ п СОД иа их основе наиболее широко применяется системный интерфейс типа ОШ СМ ЭВМ.

2.1.3. Системные интерфейсы микроЭВМ

Системные интерфейсы микроЭВМ отличаются от системных интерфейсов мини-ЭВМ прежде всего функциональными и конструктивными ограничениями, обусловленными главным образом необходимостью минимизации внешних выводов БИС микроЭВМ, низкой мощностью выходных сигналов, а также упрощением и удешевлением самой микроэвм.

Для системных интерфейсов микроЭВМ малой и средней производительности характерна тенденция к минимизации числа шин нз-за широкого их использования в режиме с разделением времени (мультиплексирование адресов и данных), а также уменьшения числа шин приоритетной выборки и упрощения процедуры селекции.

При выборе системного интерфейса микроЭВМ необходимо принимать во внимание простоту реализации и обеспечение максимальной производительности СВВ.

Совершенствование системных интерфейсов современных микроЭВМ направлено на увеличение разрядности линий адреса, числа линий запросов прерывания, функциональных возможностей, а также экономической целесообразности реализации интерфейсных БИС и разъемов, соответствующих стандартам Евромеханики.

2.1.4. Системные интерфейсы персональных ЭВМ

Системный интерфейс н периферийное оборудование персональных ЭВМ (ПЭВМ) обеспечивают главным образом максимальную легкость подключения и отключения ПУ при минимальной их стоимости в результате отказа от совместимости с соответствующими контроллерами ПУ мнкроЭВМ.

Основная панель большинства моделей ПЭВМ реализует новые принципы конструировашш нитерфейса, обеспечивающие возможность установки небольшого числа отдельных модулей в любое посадочное место (исключенпем. главным образом, объемных перемычек на монтажной панели и переключателей).

Интерфейс ПЭВМ использует (22...24)-разрядпые шнны адресов и 16-разрядные шипы даш1ых, рассчитанные на применение недорогих приемопереда1чи1:ов с трмя состояниями (восемь в корпусе). Это обеспечивает 6o.iee экономичное подключение к шине и улучшение се электрических пар:!метров прн огра1Шче1щи числа установочных мест до uiecTH - BocbtiUi. Снецнальные средства доступа к шине иск.тюч;,ю1 конфликтные ситуации между двумя одновременно рабо-т;:10щи.мп персдат чи!а-д:и.

CiHUspOHiriauiiH онсрацнй прямого доступа к памяти (ПДП) осу-щссплястся LuacMiiUM /иоОулем. Анпиратиая архитектура ПЭВМ о1)ажает физнческяо модульность комнонеитоа машины. Базовые функциона.тьцые компоненты подключаются к внутренней секции ии-то1)фсйса. IvoNmoHCiiTbi же расн]ир:ч!ня моделей (массовая сменная и .лоно.нттельиая намят!! па НМД, Н.МЛ и другие модули расширения и нрофессноналыюн ориентации) подсоединяются к донолни-т,\-!ы,он секции пнторфейся, связанной с основной через соотпетсг-нующнй СО!лг.сователь. Подключение осноь!1ь!х ио:проллеров системных ПУ 11 ОЗУ к внутреинен секции интерфейса позволяет реа.1,1;;о.зйТ1> более высокие скорости 1;ерсдач:1 ,та:П1ь;х, а также эко-iio:,imo техн.инескнх средств и фнзнч1ско:о обтема.

Несколько уровней приоритета, в то.ч ч:1сле ПДП, осуществляют уьразлепне ннтсг.фснсо..;. Доп()ЛН!1ГС.:ь;!\ю гибкость обеспечнаае г, как прани.ю. :;езаиигнмость нрг.ор;пе10й нрерьшаиий н ПДП от по--гожгння модулей п осноаной нанелн. Доно.чнительным преимущсст-но.\1 ян.тяется также используемая часто географическая адресация. Для каждого из физических гнезд pc-epH;!nyeiC/i одни сегмент CTj)a-ннц:л ввода-вывода. Дентпфратор адресов, располагаемый на основной плате, вырабатывает сигнал выборкн гюду.тя; младшие разряди адреса десн.фрнруются в модуле д.тя кдентнфнкацни одного из бантов ceiмента, к которо.му нронзноднгс.ч oopameiiHe.

Каждый дополпнтельпын модуль идентифицирует свое наличие на системном интерфейсе индивидуальным сигналом. Сигнал посы-.тается в снсте.мный модуль при включении 1:итания н фиксируется в виде бита в соответствующей ячейке памяти страницы ввода-вы-иода. Диагностическая программа, хранящаяся п постоянном запо-:.:!1Нающем устройстве (ПЗУ) системного модуля, анализирует значения разрядов этого регистра, определяя размещение дополнительных модулей. При включении питания предусмотрена полная проверка целостности структуры, работоспособности всех функциональных узлов ПЭВМ и установленных дополнительных модулей.

Системные интерфейсы ПЭВМ совершенствуются в направлении увеличения разрядности линий адреса, числа линий запросов прерывания и ПДП, функциональных и диагностических возможностей, а также в направлении экономической целесообразности реализации



0 1 2 3 [4] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67


0.0311