11. Особенности организации интерфейсов с совмещенными шинами и раздельными. Как это влияет на аппаратные затраты?

Магистраль информационного канала может быть выполнена с раздельными шинами или мультиплексированными. В последнем случае коды адресов, данных, команд, состояний передаются по одним и тем же линиям в режиме разделения времени. Одновременно на дополнительных линиях формируется идентификаторы передаваемой информации. Это приводит к существенному сокращению линий магистрали, но снижается скорость передачи информации.

Достоинства мультиплексированных шин: более надежная конструкция благодаря меньшему числу контактов и соединений, меньший уровень перекрестных помех, меньшие затраты оборудования в крейте системы. К их недостаткам следует отнести: снижение пропускной способности особенно в режиме единичных передач, увеличение аппаратных затрат в модулях системы.

Для интерфейсов с раздельными шинами характерны высокая пропускная способность, меньшие аппаратные затраты в интерфейсной части модулей системы. При многопроцесорной организации и большом количестве одиночных передач (передач одного байта или слова) ориентировочный выигрыш по производительности составляет около 30% по сравнению с мультиплексируемыми шинами. При блочных передачах (передаче цепочки данных) этот выигрыш меньше. Дополнительного увеличения производительности в интерфейсах с раздельными шинами можно достичь, используя конвейерный принцип передачи данных, при котором во время текущего цикла передачи данных устанавливается адрес следующего цикла передачи. Наиболее часто используются мультиплексированные шины адреса/данных.

12. Синхронные и асинхронные магистрали. Отличительные признаки. Примеры интерфейсов.

Принципы синхронного и асинхронного обмена распространяются как на синхронные, так и на асинхронные магистрали. В синхронной магистрали (например, ISA, PCI) изменения сигналов кратно периоду системного генератора, поэтому при АО цикл шины может только увеличиваться (например, с помощью сигнала READY), скорость обмена максимальная при работе с устройствами одинакового быстродействия. В асинхронной магистрали (например, VME) цикл обмена не зависит от частоты системного генератора, а определяется сигналом готовности внешнего устройства, этот способ обеспечивает высокую производительность, но большие аппаратные затраты.

13. В каких случаях целесообразно использование синхронного обмена? Асинхронного?

Синхронный обмен имеет наивысшую пропускную способность при обслуживании устройств с одинаковым быстродействием и повышенную помехозащищенность, так как проверка управляющих сигналов производится по фронту (или срезу) синхроимпульса, т.е. во “временном окне”, которое обычно составляет незначительную часть общего времени работы. В остальное время возможные помехи не оказывают влияния на работу системы. К недостаткам СО следует отнести: отсутствие контроля правильности обмена данными; значительные потери времени при обслуживании устройств существенно отличающихся по быстродействию, так как длительность импульса синхронизации должна быть рассчитана на самое медленное устройство; необходимость перестройки параметров генератора синхросигнала при изменении линий связи и состава УВВ. Синхронный обмен используется, главным образом, для устройств, быстродействие которых соизмеримо с требуемым быстродействием магистрали (например, память) и неизменно в течении времени работы системы.

При асинхронном обмене скорость определяется быстродействием ведущего и ведомого устройств. Асинхронный обмен (АО) предполагает наличие дополнительных управляющих сигналов начала и конца обмена (НО, КО) (сигналы квитирования, handsheke). Использование АО снижает скорость ввода/вывода при передаче данных на большие расстояния, требует двух дополнительных линий для передачи управляющих сигналов, понижает помехозащищенность, так как обмен происходит в произвольные моменты времени. Последний недостаток может быть устранен за счет использования стробируемого АО, то есть применения линии синхронизации. Достоинством АО является повышение достоверности обмена данными, отсутствие общей синхронизации устройств, возможность работы с устройствами различного быстродействия без перестройки параметров системы, адаптация к характеристикам линии связи. При работе с группой устройств, быстродействие которых существенно отличается, пропускная способность магистрали в режиме асинхронного обмена выше, чем при синхронном обмене.