2. Основные вопросы организации системных интерфейсов
Термины и определения, используемые в интерфейсах
Все модули управляющих МПС объединяются в заданную структуру с помощью цепей передачи электрических сигналов. Совокупность этих цепей должна отвечать трем требованиям согласования: функциональному, электрическому и механическому.
Функциональная совместимость всех частей системы требует выработки обменивающимися устройствами определенных сигналов управления и синхронизации, необходимых для передачи информации.
Электрическая совместимость предполагает наличие в передающих и принимающих устройствах схем, обеспечивающих выработку и прием сигналов заданного уровня и мощности.
Механическая совместимость обеспечивается использованием определенных типов конструкций, разъемов, кабелей и т.п.
Таким образом, в функции интерфейса входят дешифрация адресов устройств, синхронизация обмена информацией, согласование форматов слов, электрическое и временное согласование сигналов и некоторые другие.
Интерфейсы стандартизованы. Под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для взаимодействия различных функциональных компонентов в системах при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение функциональной, электрической и конструктивной совместимости вплоть до нагрузочной способности линий и нумерации контактов разъемов (ОСТ 25955-81).
Интерфейсы, в которых каждый бит информации и сигнал управления передаются по отдельному проводнику (линии связи), называются параллельными (рис. 2.1.1).
Если все, либо большинство информационных разрядов и управляющих воздействий передаются последовательно по одной либо нескольким линиям связи, то интерфейс является последовательным (рис. 2.1.2).
Совокупность линий связи, однородных по функциональному назначению передаваемой информации и (или) сигналов управления, называются шиной интерфейса: шина адреса - ША, шина данных - ШД, шина управления - ШУ (рис. 2.1.1 а). В некоторых интерфейсах шины адреса и данных физически совмещены (например, интерфейс МПИ). В этом случае осуществляется мультиплексирование информации во времени. Вначале любого цикла обмена передаётся адрес, а затем по этим же линиям данные (рис. 2.1.1 б). Под линией связи подразумевается проводник, физически соединяющий источники и приемники сигнала.
Среди устройств, подключаемых к интерфейсу, различают пассивные (исполнители) и активные (задатчики).
Активным (задатчиком) называется устройство, потенциально способное быть ведущим, а пассивным (исполнителем) - устройство, способное быть только ведомым. Ведущим называется устройство, управляющее обменом информации, ведомым - устройство, с которым происходит обмен под управлением ведущего.
Рис. 2.1.1. Шины параллельных интерфейсов: а) с раздельными ША и ШД (И41), б) с мультиплексированной (совмещённой) ША и ШД (МПИ)
Рис.
2.1.2. Последовательный интерфейс
Активных устройств в интерфейсе может быть несколько (процессоры, контроллеры прямого доступа к памяти и т.д.), но ведущим в данный момент времени может быть только одно устройство, которое управляет обменом информации по интерфейсу.
Основными составными элементами интерфейса являются протокол обмена и аппаратная часть.
Аппаратная часть интерфейса реализуется на основе линий связи и логических узлов, входящих в каждое подключаемое к нему устройство.
Протоколом обмена называется совокупность правил обмена информацией между устройствами, подключаемыми к интерфейсу, и определяется временными диаграммами (рис. 2.1.3).
Рис. 2.1.3. Условный протокол
В протоколе рис. 2.1.3 события во времени выполняются в последовательности 1÷9 (активный уровень сигналов - низкий):
1 - изменяется состояние сигналов на шине А;
2 - устанавливается сигнал В;
3 - изменяется состояние сигналов на шине А;
4 - устанавливается сигнал С;
5 - устанавливается сигнал D;
6 - изменяется состояние сигналов на шине А;
7 - снимается сигнал С;
8 - одновременно снимается сигнал D и изменяется состояние сигналов на шине А;
9 - снимается сигнал В.