Avdeev

372

Параметрическая классификация микросхемы представлена в табл. 13.2.

Технологическая классификация микросхем показана в табл. 13.3.

13.4. Структурная схема ПИ

Пространственный интерфейс (ПИ) ввода-вывода предназначен для полнодоступного (программного) сопряжения множества шин расширения компьютеров и выполняет следующие основные функции:

-протокола обмена;

-аппаратной реализации решения конфликтной ситуации, связанной с обращением нескольких абонентов (компьютеров - передатчиков) к одному абоненту (компьютеру – приемнику).

На рис. 13.6 представлена общая структурная схема ПИ.

375

Рис. 13.6. Общая структурная схема ПИ

ПИ содержит связные контроллеры СК1 - СКп , подключенные с помощью слотов к шинам расширения ШР1 - ШРп , например ISA (PCI). Кроме того, СК1 - СК п соединены с информационными входами Х1 - Хп и выходами Y1 - Yп коммутационного устройства (КУ).

Установление соединения (сброс) осуществляется блоком управления коммутацией (БУК), содержащим регистры адреса РАх Мх и РАу Му. С целью отслеживания состояний выходов Y1 - Yп КУ (свободны или заняты) в БУК введен блок состояний(БС). Каждый СК i может осуществлять прием или передачу информации черезКУ.ВзаимодействиеСК i сшинойрасширенияШР i выполняетсячерезпорты (физически адресуемые регистры). К ШР1 - ШРп подключаются системные платы или непосредственно процессоры. Координацию работы ПИ осуществляет программным способом системный процессор (СП), который, кроме того, может передать (принять) данные в любой СК i с помощью СКn 1 и КУ. Для выполнения приоритетного доступа СК1 - СКп к БУК используется блок приоритета (БП) с равноправной (циклической) и (или) фиксированной дисциплиной обслуживания.

Известны другие и более простые методы выбора устройства: последовательная приоритетная цепочка и опрос (полинг).

Протокол обмена данными СК1 - СКn напоминает взаимодействие телефонных абонентов с АТС (одиночная, случайная коммутация). При необходимости сеанса связи СК i (передатчик) устанавливает сигнал запроса (З i ). После получения сигнала разрешения (Р i ), СК i устанавливает адрес Ау Му на шину ШАу Му (адрес СК j (приемника)). В свою очередь БП формирует на шине ШАх Мх адрес Ах Мх,

соответствующий сигналу З i , и сигнал общего запроса (ОЗ). По сигналу ОЗ и адресу Ау Му СП анализирует состояние выхода Y j КУ путем чтения содержимого

376

блока состояния (БС). В том случае, если выход Y j свободен (не занят СК j ), с помощью регистров РАх Мх и РАу Му устанавливается связь между Х i

входом и выходом Y j КУ и в БС отмечается факт занятости выхода Y j (СК j ) .

Рассматриваемый ПИ может реализовывать и разовую коммутацию СК1- СКn, когда список соединений известен заранее. В этом случае СП выводит программу коммутации непосредственно в БУК и устанавливает требуемые соединения с помощью КУ. Передача данных между СКi и СКj осуществляется последовательными кодами в стартстопном формате или параллельными кодами.

13.5. Матричное КУ

Базовым элементом пространственного интерфейса является КУ. Рассмотрим принцип построения матричного КУ с учетом микросхем матричных коммутаторов. На рис. 13.7 показана структурная схема матричного КУ, содержащая микросхемы матричных коммутаторов МК11- МКrs, адресные регистры РАх и РАу и дешифраторы строк и столбцов микросхем Дш Мх и Дш Му.

378

выбор конкретной микросхемы (строки и столбца) осуществляется адресами Мх и Му.

Для сброса соединения информационного выхода Yj в матричное КУ выводится адрес Ау Му и устанавливаются сигналы СТР1=1 и СТР2=0.

Недостатком матричного КУ является сложность коммутационного оборудования. Например, при построении последовательного ПИ для 128 абонентов требуется 64 микросхемы К1509КП1 или 16 микросхем УМК.

С целью упрощения матричного КУ передача данных между связными контроллерами (СК) выполняется последовательными кодами, имеющими стартстопный формат. На рис. 13.8 представлен упрощенный матричный интерфейс с квитированием.

Рис. 13.8. Последовательный матричный интерфейс с квитированием

В схеме используется два матричных коммутатора (МК), один из которых применяется для передачи, например, последовательных кодовых посылок от связного контроллера - передатчика (СК ПЕРi) по линии TxD, через точку коммутации МК и линию RxD в связной контроллер - приемник (СК ПРj). Другой МК необходим для передачи сигнала квитирования от СК ПРj к СК ПЕРi, указывающего о том, что СК ПРj -пустиможнопередаватьследующуюпоследовательнуюкодовуюпосылку.

379

Установление соединений в обоих МК выполняется одновременно одной

итой же адресной информацией.

13.6.Трехкаскадное КУ

Матричное КУ, содержащее N информационных входов и N информационных выходов, характеризуется числом точек коммутации Vm= N2. С целью уменьшения точек коммутации используют многокаскадные схемы КУ. На рис. 13.9 представлен общий вид трехкаскадной схемы.

Рис. 13.9. Общий вид трехкаскадной схемы

Теорема Клоза утверждает, что трехкаскадная схема с параметрами n , m , r является полнодоступной и неблокирующей, если m 2n-1. Учитывая применение микросхем МК для построения трехкаскадной схемы, полагаем m=2n и непосредственным подсчетом находим число точек коммутации трехкаскадной схемы

качестве МК используется микросхема К1509КП1 (16х16), то для построения матричного КУ потребуется 256 микросхем, а для построения полнодоступного трехкаскадного КУ - 96 микросхем. В этом случае, в трехкаскадной схеме первый и третий каскады содержат МК, реализованные на двух параллельно соединенных микросхемах КП1 (16х32).

Рассмотрим принцип установления соединений в трехкаскадной схеме. На

380

рис. 13.10 изображена полнодоступная трехкаскадная схема, содержащая информационные входы X1- X6 и выходы Y1- Y6.

Рис. 13.10. Полнодоступная трехкаскадная схема

В трехкаскадной схеме задан список соединений: X1-Y6, X2-Y5, X3-Y4, X4-Y3, X5-Y2, X6-Y1, т.е. заданы списки адресов Ах1i My1j и Ау3i My3j информационных входовпервогоитретьегокаскадов,причемАх1i -адресi-говходаМК1j первогокаскада, а Му1j - адрес МК1j, содержащего этот вход. Аналогичным образом определяется адрес выхода третьего каскада Ау3i My3j.

Анализ трехкаскадной схемы показывает, что адрес Ау1r каждого выхода МК1j первого каскада определяет адрес МК2 r второго каскада и адрес входа МК3s

381

третьего каскада. Так, например, второй выход МК11подключен к МК22 второго каскада, который, в свою очередь, соединен со вторыми входами МК31 - МК

33 . Выбрать конкретный МК3 j третьего каскада можно по заданной адресной ин-

формации Ау3i My3 j , в которой, кроме того, адрес My3 j определяет адрес выхода Ау2 j соответствующего МК2r второго каскада. Точно также адрес МК1j (Му1j ) за-

даетадрессопоставляемыхвходовМК21-МК24 второгокаскада.Предлагаемыйспособ установления соединений значительно уменьшает программу коммутации в схеме.

С учетом этого анализа для N = 256 и при использовании микросхем КП1 на рис. 13.11 изображена схема адресных связей трехкаскадного КУ.

Рис. 13.11. Схема адресных связей трехкаскадного КУ