Простейший вычитающий асинхронный счётчик

Рассмотрим схему счётчика на триггерах, опрокидывающихся по переднему фронту входных импульсов рис. 3.

Рис. 3. Вычитающий счётчик

Рис. 4. Временная диаграмма работы вычитающего асинхронного счётчика

Полученные структуры относятся к асинхронным счётчикам, т.к. в них каждый триггер переключается выходным сигналом предыдущего, и эти переключения происходят не одновременно. Переключение одного триггера за другим есть не что иное, как распространение переноса по разрядам числа при изменении содержимого счётчика. В худшем случае перенос распространяется по всей разрядной сетке от младшего разряда к старшему, т.е. для установления нового состояния должны переключиться последовательно все триггеры. Отсюда видно, что время установления кода в асинхронном счётчике составит величину t_уст<=nt_T. Другим названием асинхронного счётчика является название «последовательного счётчика».

Синхронные (или параллельные) счетчики представляют собой наиболее быстродействующую разновидность счетчиков. Наращивание их разрядности при соблюдении определенных условий не приводит к увеличению полной задержки срабатывания. То есть можно считать, что именно синхронные счетчики работают как идеальные счетчики, все разряды которых срабатывают одновременно, параллельно. Задержка срабатывания счетчика в этом случае примерно равна задержке срабатывания одного триггера. Достигается такое быстродействие существенным усложнением внутренней структуры микросхемы.

Вместе с тем недостатком синхронных счетчиков является более сложное управление их работой по сравнению с асинхронными счетчиками и с синхронными счетчиками с асинхронным переносом. Поэтому синхронные счетчики целесообразно применять только в тех случаях, когда действительно требуется очень высокое быстродействие, очень высокая скорость переключения разрядов. Иначе усложнение схемы управления может быть не оправдано.

Время установления таких счётчиком не зависит от разрядности nи равно t_уст. = t_k + t_ТР, где t_k – задержка конъюнктора.

Рис. 3.45. Схема параллельного счётчика прямого счёта

С ростом числа разрядов реализация параллельных счётчиков затрудняется – требуются вентили с большим числом входов, растёт нагрузка на выходы триггеров.

37. Протокол ip. Протокол ip – internetprotocol

Интернет протокол, на котором реализуются все функции, которые на него возложены без установления соединения, то есть реализован дейтаграммный способ передачи пакетов (пакеты передаются несвязанно). В следствие чего протокол не гарантирует надежность доставки данных – пакет может задержаться или потеряться.

Из недостатков IP-протокола:

1. Не проверяет наличие ошибок передачи данных и не исправляет их

2. IP-протокол не следит за порядком передачи пакетов, следовательно, не гарантирует надежную доставку пакетов

Все это возлагается на вышележащий уровень (TCP) – в основном выполняющий функцию маршрутизации через информацию, содержащуюся в заголовке пакета.

Структура информации заголовка ip

IPv4

4

4

8

16

Версия

Длина заголовка

Тип сервиса

Общая длина пакета

Приоритет

D

T

R

X

X

Флаги

Смещение фрагмента

Идентификатор

X

GF

MF

Время жизни

Потоки верхнего уровня

Контрольная сумма

IP-адрес источника

IP-адрес назначения

Опции и заполнитель

Данные

• Версия: занимает 4 бита. Там содержится номер версии данногоIP-протокола. Формат заголовка зависит от номера версии

• Длина заголовка: 4 бита. Данное поле задает полную длину IP-заголовка, выраженную в 32-х разрядных словах (5 или 6). Используется для установки границы между заголовком и данными.

• Тип сервиса (тип обслуживания): состоит из 8 битов. Указывает, как обрабатываться данный пакет.

• Первые три бита задают приоритет пакета (8 уровней приоритета от 0 до 7). 0 – обычный пакет, 7 – сетевого уровня. Чаще всего в этих полях устанавливаются нули.

• Далее три однобитовых флага D, T, R. Они задают, по какому критерию выбирать маршрут передачи данного пакета.Используются только в OSPF протоколах!

  • Если D=1 –пакет будет передан по маршруту с минимальной задержкой

  • T=1 – пакет передается с максимальной пропускной способностью

  • R=1 – пакет передается с максимальной надежностью

• Биты Х не задействованы (в более ранних версиях в первом Х было указано S – стоимостные функции).

• Общая длина пакета: 16 битов. Задается полная длина пакета, включая длину заголовка. Длина поля данных = общая длина пакета – длина заголовка. Максимально возможная длина пакета = 2^16 – 1 = 65535.

• В протоколе IP предусмотрена автоматическая фрагментация пакетов: исходный пакет разбивается на отдельные фрагменты. Только конечный узел (адресат пакета) может собирать пакет из фрагментов.

• Идентификатор: 16 битов. Данное поле содержит уникальный идентификатор данного пакета, который присваивается передающим узлом. Для того чтобы собрать сегмент на транспортном уровне используется идентификатор. Каждый из фрагментов IP-протокол формирует в виде отдельного пакета. В каждом пакете записывается тот же самый идентификатор, что и у исходного пакета.

• Флаги: 3 бита.

  • Х – не используется

  • DF=1 – не фрагментировать. Сообщение будет передано по ICMPпротоколу. Для IP протокола оно отбрасывается. Работаем только при DF=0.

  • MF – morefragment (еще один фрагмент). Если =0, то за данным фрагментом следует еще один. Если =1, то фрагмент – последний в данном пакете.

• Смещение фрагмента: 13 бит. Содержит смещение фрагмента относительно начала исходного пакета. Служит для правильной сборки пакета из его фрагментов. Максимальное смещение 1500 байт. Смещение измеряется в единицах, равных 8ми байтам. Каждому из этих фрагментов добавляется заголовок.

• Время жизни: 8 битов. Содержит предварительное время, отведенное для доставки пакета. Как правило, от 15 до 30 секунд. По истечении этого времени с помощью протокола ICMP передается информация источнику о гибели пакета. Однако время передачи намного меньше, чем одна секунда, именно поэтому время жизни измеряется на в секундах а в хобах (количество промежуточных переприемников). Это делается для того, чтобы пакет не затерялся в сети.

• Протокол верхнего уровня: 8 битов. Содержится код протокола верхнего уровня, которому адресована информация, содержащаяся в данном пакете. Код TCP = 6.

• Контрольная сумма заголовка: от 12 до 16 битов. Служит для повышения надежности передачи пакета и вычисляется только для заголовка. Контрольная сумма вычисляется путем суммирования 32-х разрядных слов. Контрольная сумма будет вычисляться каждым маршрутизатором, так как время жизни меняется.

• IP-адреса источника и назначения. На них отводится по 4 байта.

• Опции и заполнитель (дополнитель) – необязательное поле. Используется только при отладке сети - для реализации функции управления. Одношаговая маршрутизация, либо маршрутизация от источника. В этом поле могут регистрироваться промежуточные маршрутизаторы.

Возможности данного протокола модернизировались по необходимости по причине основных обстоятельств , которые обязали модернизировать IP-протокол:

1. Повышение производительности компьютеров и коммуникационного оборудования.

2. Появление новых приложений, работающих с мультимедийной информацией, которая с одной стороны очень чувствительна к задержкам, а с другой – занимает большой объем для ее передачи.

3. Бурное расширение сети интернет. Это истощило адресное пространство протокола IPv4.

4. Появление новых стратегий администрирования. IPv6, IPng (nextgeneration).

Протокол IPv6 полностью поддерживает идеологию протокола IPv4