6. Структуры средств системного обмена
Средства системного обмена можно условно разделить на три группы:
1) средства межмашинной связи (СММС);
2) контроллеры ветвей (КВ);
3) адаптеры (А).
Общим для всех этих средств является функциональное назначение, которое заключается в обеспечении связи между аппаратурой, объединенной различными видами системного обмена. В дальнейшем средством системного обмена будем называть любое средство, обеспечивающее связь между двумя интерфейсами, пусть даже одинаковыми.
Средства межмашинной связи и контроллеры ветвей связывают между собой системные магистрали или радиальные интерфейсы.
Адаптеры связывают системный интерфейс с прибором или периферийным устройством. Если один из интерфейсов является «верхним», а другой – «нижним» и управление всегда производится «сверху вниз», то средство, связывающее такие интерфейсы, является контроллером ветви.
Если в структуре системы иерархия интерфейсов не определена однозначно, и каждый из них может быть как «верхним», так и «нижним», то средство, связывающее интерфейсы, является СММС, так как при такой организации необходимо наличие «интеллекта» на обоих интерфейсах. Подобные интерфейсы были рассмотрены ранее.
Контроллеры ветви
Контроллером ветви будем называть средство, обладающее функциями управления устройствами, подключенными к ветви, через ее интерфейс. К одной ветви может быть подключено несколько контроллеров, однако управление ветвью в конкретный момент времени производится всегда одним контроллером. Остальные контроллеры (если они есть) находятся в пассивном состоянии.
Структура контроллера ветви определяется требованиями согласования с интерфейсом ветви, которые реализуются на нескольких уровнях:
1) физический;
2) логический (канальный);
3) управляющий, организует системное функционирование
контроллера ветви.
Можно выделить два основных класса контроллеров:
1) контроллер верхнего уровня;
2) контроллер промежуточного уровня.
На рис.6.1 и 6.2 приведены обобщенные структурные схемы контроллеров обоих классов.
Рис. 6.1. Обобщенная структура контроллера
верхнего уровня системной иерархии
Рис. 6.2. Обобщенная структура контроллера
промежуточного уровня системной иерархии
Первый уровень
Средства физического согласования с интерфейсом ветви обеспечивают преобразование внутренних сигналов контроллера в сигналы интерфейса ветви, параметры которых определены спецификациями данного интерфейса. Такие средства реализуются на стандартных магистральных элементах и не зависят от типа используемого контроллера.
Второй уровень
Средства логического согласования с интерфейсом ветви обеспечивают прием и выдачу контроллером сигналов интерфейса в соответствии с временными и логическими соотношениями, заданными в спецификациях интерфейса.
Эти сигналы могут быть условно разделены на несколько групп в соответствии с интерфейсными функциями, выполняемыми средствами логического согласования:
1) сигналы согласования обменом данными;
2) сигналы запроса и управления прерываниями;
3) сигналы запроса и управления прямым доступом к памяти;
4) сигналы управления интерфейсом ветви;
5) сигналы управления запросами, арбитражем и захватом
магистрали интерфейса ветви;
6) специальные сигналы (аварийные и т. п.).
Сигналы первой и четвертой групп присутствуют в любом контроллере ветви. Сигналы остальных групп могут присутствовать в различных сочетаниях в зависимости от типа интерфейса ветви и особенностей архитектуры системы, в которой работает контроллер, а также от класса контроллера.
Обобщенная структура контроллера ветви часто включает в свой состав буфер данных. Его использование целесообразно в случаях, когда имеется существенная разница в быстродействии между верхним уровнем контроллера и интерфейсом ветви.
Включение буфера данных позволяет разделить во времени обмен информацией и повысить эффективность работы контроллера.
Третий уровень
Управляющий уровень реализуется по-разному. В контроллерах верхнего уровня системной иерархии устройство управления (УУ) – это совокупность программных и аппаратных средств стандартной (или специально разработанной) ЭВМ.
Управление этим уровнем осуществляется посредством совокупности сигналов, набор и синхронизация которых определяются спецификой применяемого вычислительного средства, и являются индивидуальными для ЭВМ каждого типа.
Для контроллера промежуточного уровня системной иерархии устройство управления выполняет функции согласования контроллера с интерфейсом верхнего уровня.
Устройство управления состоит из средств, реализующих физическое и логическое согласование с интерфейсом верхнего уровня.
Их функциональное отличие от уровней 1–2 обусловлено тем, что контроллер ветви не наделен функциями контроллера по отношению к интерфейсу верхнего уровня.