ЛЕКЦИИ ОУАД / ЛЕКЦИЯ №5_ОКОНЕЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ВВОДА

8

ОКОНЕЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ВВОДА-ВЫВОДА, КЛАССИФИКАЦИЯ

Современный этап развития средств обработки информации характеризуется широким внедрением вычислительной и микропроцессорной техники в системы связи, и стали неотъемлемой частью практически всех систем информационной техники.

Современная оконечная установка информационной системы электросвязи имеет большой набор различных устройств ввода вывода как аналоговой, так и цифровой информации.

Устройства ввода-вывода современных вычислительных систем относятся к группе так называемых периферийных устройств и определяют от 50 до 80 % стоимости, энергопотребления, габаритных размеров, массы и других характеристик всей системы.

Устройства ввода-вывода (УВВ) представляют собой специализи-рованные технические средства для ввода (вывода) в ПК и каналы связи дискретной и аналоговой информации с преобразованием ее из одной формы в другую.

При вводе информации УВВ преобразуют вводимую человеком или записанную на том или ином носителе информацию в цифровой (аналоговый) электрический сигнал.

При выводе УВВ осуществляет обратное преобразование.

Общий принцип работы устройств ввода сообщений заключается в том, что эти устройства специальными датчиками-преобразователями фиксируют области изменения однородности носителя информации, кодируют их последовательностью электрических сигналов и отправляют их для дальнейшего преобразования.

Принцип работы устройств вывода заключается в том, что они воспроизво-дят сообщение путем изменения однородности некоторой материальной среды (носителя информации).

Для изменения однородности носителя информации используются механические, электрические, магнитные, электромагнитные, химические и другие свойства материала.

Классификация УВВ:

- УВВ по характеру передаваемой информации разделяют на – текстовые, речевые, графические, фотографические, электрические.

- УВВ по виду передаваемого сигнала разделяют на – аналоговые и цифровые.

- УВВ для передачи аналогового сигнала – аудио и видео (аналоговое телевидение.

- УВВ для передачи цифровых сигналов – для передачи буквенно цифровых сообщеий, для передачи неподвижных (факсимильных ) изображений, для передачи подвижных (цифровое телевидение) изображений.

- УВВ по скорости передачи – низко, средне и высокоскоростные.

- УВВ по типу носителей информации – бумажные (ленточные и рулонные), перфоносители (перфолента и перфокарта), оптические и магнитные диски, элетроносители (зарядововые). При этом можно выделить УВВ с однократные и многократными носителями информации.

Для ввода вывода информации можно выделить следующие типы:

Устройства ввода:

- клавиатурные устройства ввода;

- устройства ввода с перфоносителей – фотосчитыватели;

- устройства ввода с магнитных носителей;

- устройства ввода с оптических носителей;

- устройства ввода указательные – мыши, трекбол, тапчад;

- устройства ввода считывающие – сканеры.

Устройства вывода:

- устройства вывода с перфоносителей – перфораторы;

- устройства вывода текстовые – принтера;

- устройства вывода графические – плоттеры, ризографы, графопостроители;

- устройства вывода - отображения – экранные пульты, видеотерминалы, мониторы – дисплеи.

Коды и форматы канального уровня

На канальном уровне используются процедуры управления обмена данными между двумя или несколькими устройствами, взаимодействующими через канал связи. Передача данных может вестись асинхронным (стартстопным) либо синхронным методом. Скорость передачи в асинхронном режиме может быть 50, 100, 200, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 Бод, а в синхронном – до 7200 Бод (кроме перечисленных применяются скорости 48 000, 56 000, 64 000, 72 000). В интеллектуальных системах передачи и модемах скорость передачи устанавливается автоматически в зависимости от качества канала связи или скорости, установленной на передаче. Длина передаваемых кодовых комбинаций может быть 5, 7 и 8 рабочих элементов. В стартстопном режиме можно задать длину стопового элемента, равную одному, двум либо полутора единичным элементам.

Все УВВ текстового типа формируют кодовые комбинации простого первичного кода, в качестве которых приняты коды МТА-2, КОИ-7 и построенные на их основе КОИ-8 и ДКОИ.

Первичным кодом называется таблица соответствия между символами, которые может передавать (принимать) оконечное устройство, и кодовыми комбинациями этих символов. Исходным параметром при выборе кода является общее количество знаков - символов, подлежащих передаче N. Минимально необходимое количество информационных элементов кодовой комбинации равномерного двоичного кода

Для скорости стартстопной передачи 50 и 100 Бод используют

5-битовый код международного телеграфного алфавита № 2 – МТА-2. Длина стартстопной комбинации составляет 7,5 элементов, в комбинации содержатся один стартовый и полтора стоповых бита. Код применяется, главным образом, для обмена данными с телеграфными аппаратами и по телеграфным каналам в соответствии с требованиями ГОСТ 15607-84.

Для обмена с оконечными устройствами и каналами, которые должны работать со скоростью выше 200 Бод, устанавливается режим работы в коде МТК-5 (КОИ-7): количество рабочих элементов – 7; один проверочный элемент для проверки на четность либо нечетность: количество стоповых элементов –

1 или 2; общая длительность цикла передатчика составляет 10 либо 11 элементов на знак. На высоких скоростях длительность кодовой комбинации выбирают равной 10 элементам.

При работе с восьмиэлементными кодами для проверки правильности передачи можно использовать одну из двух видов проверок: на четность числа единиц и нечетность числа единиц в комбинации.

При синхронной передаче каждый передаваемый знак состоит из восьми битов кода МТК-5 (КОИ-7 плюс бит четности) КОИ-8 либо ДКОИ. Стартовые и стоповые биты отсутствуют.

Структура оконечного устройства ввода вывода

Разнообразные оконечные устройства передачи цифровой информации первичного кода, в том числе и телеграфные устройства, можно представить в виде обобщенных структурных схем .

Передающее оконечное устройство служит для преобразования символа  буквы, цифры, команды – в двоичные электрические сигналы, т.е. в кодовую комбинацию. В ходе преобразования передающее устройство выполняет следующие операции:

• ввод подлежащего передаче символа в передатчик;

• кодирование символа первичным кодом в соответствии с кодовой таблицей;

• включение в состав кодовой комбинации служебных элементов, например элементов синхронизации;

• п оследовательную передачу элементов полной комбинации в виде двоичных электрических сигналов постоянного тока.

Обобщенная структурная схема передающего устройства представлена ниже.

Схема передающего устройства содержит: вводное, кодирующее, наборное, выходное и управляющее устройства, а также распределитель передачи и датчик служебных элементов. Вводное устройство в зависимости от того, какой символ выбран для передачи, вырабатывает на одном из своих N выходов сигнал управляющий работой кодирующего устройства (N – общее число отличающихся друг от друга символов, которые могут быть переданы).

Получив этот сигнал, кодирующее устройство преобразует его в соответствующую n-элементную кодовую комбинацию, которая передается в наборное устройство, служащее для запоминания комбинации до окончания ее передачи.

Кодовые комбинации, которыми оперирует кодирующее и наборное устройства, обычно являются параллельными, т.е. все элементы комбинации передаются и обрабатываются одновременно по n цепям. Преобразование параллельной комбинации в последовательную осуществляется распределителем передачи, который поочередно считывает информационные элементы, записанные в наборном устройстве, а также добавляет к ним поступающие от датчика служебные элементы. С выхода распределителя передачи последовательная комбинация передается в выходное устройство. Его задача – сформулировать двоичные электрические сигналы заданной формы и напряжения в сочетании, соответствующем передаваемой комбинации. Начало и конец цикла передачи комбинации, а также начало и конец каждого единичного элемента, входящего в комбинацию, определяются сигналами, поступающими из управляющего устройства.

Назначение оконечного приемного устройства – прием электрических сигналов постоянного тока и преобразование этих сигналов в определенный символ, который записывается на носитель. Приемное устройство выполняет следующие операции:

• прием электрических сигналов и преобразование их в вид, удобный для последующей обработки;

• разделение принимаемой кодовой последовательности на отдельные комбинации;

• выделение из комбинации информационных элементов;

• регистрацию, т.е. определение значащей позиции каждого двоичного элемента кодовой комбинации;

• накопление элементов комбинации по мере их поступления и регистрации;

• декодирование полностью принятой комбинации, т.е. определение символа, которому эта комбинация соответствует в кодовой таблице;

• запись выбранного символа на носитель.

Обобщенная структурная схема оконечного приемного устройства представлена выше и содержит следующие узлы: входное, наборное, декодирующее, записывающее и управляющее устройство, распределитель приема. Принятые электрические сигналы поступают во входное устройство, где преобразуются их напряжения и форма. Распределитель приема выделяет из общей кодовой последовательности информационные элементы и определяет их номер в кодовой комбинации, от первого до n-го. В зависимости от номера элементы передаются по соответствующему проводу в наборное устройство, где и записываются до окончания приема всей комбинации. Правильная нумерация элементов принятой комбинации возможна лишь при наличии определенных фазовых соотношений между работой приемника и передатчика. Установление таких соотношений и их поддержание во времени осуществляет управляющее устройство. Необходимую для этого информацию о фазе передатчика устройство выделяет из принятой кодовой последовательности, в состав которой входят служебные элементы фазирования.

Для защиты принимаемых сигналов от искажений распределитель совместно с наборным устройством выполняет избирательную регистрацию элементов: значащая позиция каждого элемента определяется на основании анализа принятого сигнала, производимого на единичном интервале ₀ по определенному алгоритму. Чаще всего для регистрации выбирается средняя часть элемента.

После приема всей комбинации она поступает на входы декодирующего устройства, на одном из N выходов которого в зависимости от характера комбинации появляется сигнал, управляющий записывающим устройством. Последнее фиксирует выбранный символ на носителе. На этом цикл приема заканчивается.