Классификация по способам организации передачи данных и адреса

Интерфейсы подразделяются на мультиплексированные и интерфейсы с раздельными шинами. При мультиплексировании одна и та же линия в различные моменты времени используется для передачи функционально различных сигналов.

Достоинства мультиплексированных интерфейсов:

- конструкция более надежна и технологична благодаря меньшему числу контактных соединений и линий связи

- более простое построение отказоустойчивой системы путем дублирования шин

- меньший уровень перекрестных помех

- меньшее число интерфейсных ИС

Недостатки:

- снижение пропускной способности, особенно при частой смене кадров (единичные, а не кадровые передачи)

- увеличение числа типов сигналов управления и синхронизации в операциях смены типа передаваемой информации

- необходимость дополнительного оборудования для организации мультиплексирования

Для систем с раздельными шинами (VME-BUS) характерна простота интерфейсной схемы и повышенная пропускная способность, особенно при одиночных передачах. Обычно выигрыш по сравнению с мультиплексированными системами составляет более 30 %.

Синхронная передача используется, когда известны временные соотношения передачи информации для каждого периферийного устройства. обмен данными производится без предварительного определения готовности порта ввода/вывода (ВВ) принимать или передавать данные. Процессор предполагает, что устройство ВВ всегда готово принимать или передавать данные. Синхронная передача реализуется при минимальных аппаратных и программных затратах.

При значительном разбросе по быстродействию периферийных устройств, синхронный способ обмена требует либо использования для каждого устройства своих команд ввода-вывода, либо применения команд обмена, ориентированных на самое медленное устройство. Это приводит к временной или аппаратной избыточности.

Этих недостатков лишен асинхронный способ обмена (обмен при помощи "рукопожатия" - handshake). При условной передаче до начала передачи собственно данных производится безусловная передача информации о состоянии устройства ВВ в процессор. Информация о состоянии устройства (комбинация нескольких битов) называется флагом. Если используется несколько внешних устройств, то применяется процесс поочередной проверки флагов всех устройств (опрос устройств ввода- вывода). Проверка флага состояния приводит к непроизводительным затратам времени. Процессор перед операцией ввода-вывода проверяет состояние внешнего устройства, активизирует его (если устройство готово), обменивается информацией и снова устанавливает устройство в пассивное состояние. В асинхронной передаче учитываются различия в скорости работы периферийных устройств и процессора. Недостатком такой передачи является вынужденное ожидание процессором готовности устройства к обмену. В целом программно- управляемая передача является простейшим способом обмена информацией, но имеет низкую эффективность по временным затратам.

Винформационных системах используется три основных способа передачи данных:программно-управляемая передача, передача в режиме прерывания программы,прямой доступ к памяти.

Обмен в режиме прерывания программы - внешнее устройство для инициализации обмена вырабатывает специальный сигнал (запрос на прерывание). Процессор при обработке прерывания заканчивает выполнение текущей программы, запоминает свое состояние и переходит к подпрограмме обслуживания процедуры обмена данными. При интенсивном потоке внешних запросов процедура прерывания основной программы и запоминания текущего состояния повторяется часто, что существенно увеличивает время выполнения основной программы.

Внешнее устройство для инициализации обмена вырабатывает специальный сигнал- запрос на прерывание. При получении запроса процессор заканчивает выполнение текущей команды, запоминает свое состояние и переходит к подпрограмме обслуживания прерывания. Различают два метода прерывания:прерывание с опросом, прерывание по вектору.

При прерывании с опросом процессор поочередно опрашивает все периферийные устройства, пока не обнаружит устройство, пославшее запрос. Приоритет устройства определяется его местом в последовательности опроса (номером разряда регистра сдвига).

При прерывании по вектору при поступлении запроса управление непосредственно передается подпрограмме обслуживания. При этом опроса не требуется и время реализации прерывания меньше, чем в методе опроса.

Наиболее простой способ прерывания с опросом - программный опрос. Триггеры прерывания каждого периферийного устройства опрашиваются в соответствии с программно заданной последовательностью опроса путем обращения по заданным адресам и выбора соответствующего устройства через дешифратор. При обнаружении S_i устройства, выставившего запрос, процессор переходит к программе обслуживания i-ого прерывания.

Аппаратный метод опроса обычно реализуется с использованием дейзи- цепочки. В этом случае используется "жесткая" логика. Устройство использует не линии выбора устройства (с возможным в таком случае произвольным порядком опроса), а только линии подтверждения прерывания и линии разрешения передачи данных (STВ_i)

При возникновении запроса на прерывание, сигнал подтверждения поступает в первое устройство, расположенное по цепочке ближе всего к процессору. Если запрос поступил от этого устройства, то распространение сигнала подтверждения по цепочке блокируется и вырабатывается сигнал разрешения передачи данных. Если запрос поступил не от этого устройства, сигнал подтверждения прерывания передается от устройства (i) к (i+1). И так, до обнаружения устройства, выставившего запрос. Обнаруженное устройство идентифицируется и обменивается информацией с процессором. Приоритет устройства определяется дальностью его удаления от процессора по дейзи- цепочке. Распределение приоритетов может быть изменено только переключением устройств в цепочке.

Прерывание по вектору.

При поступлении запроса на прерывание и подтверждении прерывания отпирается буфер вектора и на ШД выдается вектор прерывания, который представляет собой адрес устройства или код идентификации. В свою очередь вектор прерывания рассматривается процессором как адрес (индексный адрес) ячейки памяти, в которой записано начало подпрограммы обработки прерывания. Устройства с прерыванием программы по вектору могут быть объединены в приоритетную систему аппаратным способом с помощью дейзи- цепочки. Многоуровневые приоритеты реализуются с помощью вложенных подпрограмм и использовании флажков для маскирования и демаскирования отдельных уровней прерывания. В режиме прерывания обмен данными производится под управлением программы, поэтому он также является и программно-управляемым.

 

Программно-управляемая передача - инициатором обмена всегда является процессор (контроллер интерфейса). Программно- управляемый обмен простейший, но не эффективный способ. Для этого способа характерны следующие ограничения:

1. Большинство внешних устройств подготовки информации и исполнительных устройств имеют низкое, намного меньшее быстродействие, чем процессор. Поэтому время ожидания готовности внешнего устройства может оказаться большим.

2. Программно-управляемый обмен не может быть произведен по инициативе внешнего устройства.

Обмен производится с помощью специальных команд по инициативе контроллера интерфейса. Различают синхронный и асинхронный способы программно-управляемой передачи (с условной и безусловной передачей).

Режим прямого доступа к памяти (ПДП, DMA) – внешнее устройство связано с памятью непосредственно, без использования процессора. Канал ПДП по сложности превосходит остальные методы, но наиболее эффективен по скорости обмена.

При передаче данных в режиме прерывания программы требуется прекратить выполнение основной программы и запомнить текущее состояние. После выполнения прерывания требуется восстановление состояния процессорной системы. При интенсивном потоке запросов на прерывание обмен в режиме прерывания приводит к значительным задержкам выполнения основной программы.

Для систем с интенсивным обменом данными с внешними устройствами наиболее эффективен режим прямого доступа к памяти, хотя он требует введения дополнительного контроллера и более сложного интерфейса. В режиме ПДП внешнее устройство связано с памятью непосредственно, минуя регистры процессора. При поступлении запроса на ПДП процессор завершает выполнение текущей команды и блокирует свои шины данных и адреса (переводит их в "третье" состояние). Процессор переходит в режим ожидания, а управление внутренними магистралями процессорной системы передается контроллеру ПДП. Контроллер ПДП обеспечивает выдачу начального адреса, переадресацию памяти после передачи каждого информационного слова, подсчет числа передаваемых слов. После завершения передачи контроллер ПДП опять передает управление магистралями процессору.

Частотное уплотнение

В сетях с частотным уплотнением сигналов (широкополосных сетях) полоса частот разбита на ряд не перекрывающихся частотных поддиапазонов. Каждой паре взаимодействующих между собой узлов выделяется один из поддиапазонов. В любой момент времени обращаться к сети могут одновременно много абонентов, поскольку они используют разные поддиапазоны частот. Когда два узла устанавливают между собой связь через широкополосную сеть, им выделяется определенный частотный поддиапазон, поэтому нет необходимости указывать адрес перед блоком данных и накладывать ограничение на длительность передачи. При аналоговой связи может быть использован только этот метод. На нем основаны все аналоговые стандарты сотовой связи: NМТ, АМРS, ТАСS

Преимущество метода частотного уплотнения: в отличие от временного уплотнения он позволяет многим абонентам одновременно обмениваться данными через сеть. Однако на число одновременно обращающихся к сети абонентов накладывается естественное ограничение. Если в какой-либо момент времени заняты все выделенные поддиапазоны частот, то никто больше не сможет получить доступ к сети. Хотя метод частотного уплотнения обеспечивает более высокое быстродействие сети, при его использовании общее число абонентов может быть меньше, чем при временном уплотнении.

Некоторые изготовители сетевого оборудования ориентируются на те же поддиапазоны частот, что и фирмы, выпускающие компоненты систем кабельного телевидения. Это дает возможность использовать в сетях недорогие и надежные подсистемы и блоки, предназначенные для кабельного телевидения.

Следует отметить, что пик своего развития аналоговые системы прошли в 1993 году, после которого наблюдается устойчивое снижение числа их абонентов. Пока самым распространенным аналоговым стандартом в мире остается АМРS.

В сетях с временным уплотнением в любой конкретный момент времени передачу данных по каналу связи ведет одно устройство, занимая всю полосу частот системы. Метод обеспечивает высокую скорость передачи. Но для того, чтобы дать возможность многим абонентам обращаться к сети, длительность каждой передачи должна ограничиваться по времени. К каждому блоку данных присоединяется адрес того узла, на который должны пересылаться эти данные. Каждый узел постоянно контролирует адреса на шине, чтобы выявить блоки данных, направляемые именно ему. Возможности канала связи с временным уплотнением сигналов ограничиваются тем, что в конкретный момент времени передавать данные через подобную сеть может только один абонент. На практике общее число абонентов информационной сети зависит от средней длины сообщений и количества сообщений, которые необходимо передать за определенное время. На этом методе основаны такие узкополосные цифровые стандарты сотовой связи, как GSM.

Недостатки: они подвержены периодическому затуханию и не всегда обеспечивают высокое качество в условиях многолучевого приема, когда из-за сложного рельефа местности возникают многочисленные переотражения радиосигнала. Центр коммутации сотовой сети поддерживает связь только между одной базовой станцией и абонентом. Когда же абонент начинает перемещаться в соседнюю ячейку, центр коммутации организует новый канал связи через соседнюю базовую станцию и в определенный момент времени (при заданном соотношении уровней сигналов от обеих базовых станций) принимает решение о переключении каналов ("жесткое переключение", или "hard hand – off"). Неприятность тут в том, что связь с одной базовой станцией разрывается до того, как установится новая связь с другой станцией. В результате в течение некоторого интервала времени абонент не связан ни с одной базовой станцией. Этот момент обычно ощутим для абонента в виде помехи, а иногда он заканчивается и обрывом связи.

 

Применяются цифровые системы, выполненные по технологии многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР) или, как его называют, СDМА (Соdе Division Multiple Access). Такие системы используют шумоподобные сигналы с расширенным спектром. Сам принцип СDМА заключается в расширении спектра исходного информационного сигнала, которое может производиться различными методами:"скачки по частоте", "прямая последовательность".

" Скачки по частоте " (или FН – Frequency Hopping): несущая частота в передатчике постоянно меняет свое значение в заданных пределах по псевдослучайному закону (коду), индивидуальному для каждого разговорного канала, через сравнительно небольшие интервалы времени. Приемник системы ведет себя аналогично, изменяя частоту гетеродина по точно такому же алгоритму, обеспечивая выделение и дальнейшую обработку только нужного канала. Метод "прямой последовательности " (или DS – Direct Sequence) основан на использовании шумоподобных сигналов и применяется в большинстве работающих и перспективных систем с кодовым разделением каналов. Он предусматривает модуляцию информационного сигнала каждого абонента единственным и уникальным в данном случае псевдослучайным шумоподобным сигналом (он и является кодом), который и расширяет спектр исходного информационного сигнала. В результате проведения этого процесса узкополосный информационный сигнал каждого пользователя расширяется во всю ширину частотного спектра, выделенного для пользователей сети. В приемнике сигнал восстанавливается с помощью идентичного кода, в результате чего получается исходный информационный сигнал. Сигналы остальных пользователей для данного приемника продолжают оставаться расширенными и воспринимаются им лишь как "белый шум", слабо мешающей нормальной работе приемника. Представим себе комнату, в которой одновременно разговаривает много пар людей, причем на разных языках, каждая пара на своем языке. Каждый из них хорошо понимает собеседника, а все посторонние разговоры воспринимаются как фон и не мешают разговору. При этом обеспечивается высокая степень защиты от помех, что позволяет работать при низких значениях отношения сигнал/шум (3-5 дБ) со значительно меньшей мощностью передаваемого сигнала по сравнению с другими методами кодирования. Таким образом, в одном и том же радиочастотном канале одновременно передаются информационные сигналы большой группы пользователей. Отметим, что расширение спектра сигналов позволяет противодействовать преднамеренным искусственным помехам. Если расширить базу радиосигнала до очень больших величин, то сигнал передатчика можно сделать ниже уровня шумов, которые сможет наблюдать потенциальный противник. На приемной же стороне исходный сигнал будет восстановлен. Таким образом, подобные системы можно применять, не мешая работе других радиосредств, использующих тот же диапазон радиочастот. Процесс передачи сигналов СDМА затруднен без надежной системы синхронизации, которая обеспечивается путем приема сигналов радионавигационной спутниковой Глобальной системы позиционирования (GPS). Приемник GPS находится на каждой базовой станции системы СDМА.

В локальных информационных сетях информация передается отдельными порциями- пакетами (кадрами или блоками). Использование пакетов связано с тем, что в сети одновременно может происходить несколько сеансов связи, а любое информационное сообщение имеет конечный объем и может быть разделено на несколько порций. Пакеты позволяют разделить во времени канал связи между передающими информацию абонентами. Если бы вся требуемая информация передавалась непрерывно, без разделения на пакеты, то это привело бы к возможности монопольного захвата сети одним из абонентов. Пакеты уравнивают в правах всех абонентов, обеспечивают высокую интегральную скорость передачи.Структура пакета определяется:аппаратурными особенностями сети,выбранной топологией, типом среды передачи информации, используемым протоколом (порядком обмена информацией).Типичный пакет содержит:

þ стартовая комбинация (не обязательна) - обеспечивает настройку аппаратуры адаптера или другого сетевого устройства на прием и обработку пакета,

þ сетевой адрес (идентификатор) принимающего абонента - индивидуальный или групповой номер, присвоенный принимающему абоненту в сети; позволяет приемнику распознать пакет, адресованный ему;

þ сетевой адрес (идентификатор) передающего абонента - индивидуальный или групповой номер, присвоенный передающему абоненту, информирует принимающего абонента, откуда пришел данный пакет;

þ служебная информация - указывает на тип пакета, на то, что с ним надо делать и т.д.;

þ данные - информация, ради передачи которой используется данный пакет;

þ контрольная сумма пакета - числовой код, формируемый передатчиком по определенным правилам и содержащий в свернутом виде информацию обо всем пакете, используется для проверки правильности передачи пакета на приемном конце;

þ стоповая комбинация (не обязательна) - информирует принимающего абонента об окончании пакета, обеспечивает выход аппаратуры приемника из состояния приема.

Часто формат пакета представляют тремя укрупненными полями: 1) начальное управляющее поле пакета, то есть поле, включающее в себя стартовую комбинацию, сетевые адреса приемника и передатчика, а также служебную информацию. Начальное управляющее поле называют заголовком пакета, 2) поле данных пакета, 3) конечное управляющее поле пакета, включающее в себя контрольную сумму и стоповую комбинацию.

В служебную информацию могут входить указание на маршрут пакета (в сложных сетях, состоящих из нескольких сетей, соединенных между собой), а также код длины поля данных. Пакеты делятся на два основных типа: управляющие (не содержат поля данных) и информационные (поле данных присутствует). Управляющие пакеты служат для решения вспомогательных задач по обмену в сети, например, для установления соединения между абонентами, для завершения соединения после прекращения сеанса обмена, для подтверждения приема информационного пакета. Передающий абонент сначала запрашивает с помощью управляющего пакета принимающего абонента о готовности принять данные. Принимающий абонент отвечает управляющим пакетом о своей готовности. Затем следует передача данных, причем на каждый информационный пакет от передатчика приемник отвечает пакетом подтверждения приема. После окончания передачи данных передающий абонент заканчивает сеанс связи управляющим пакетом.

В начале кадра (пакета) сети Ethernet передается преамбула (стартовая комбинация), затем сетевые адреса получателя (приемника) и отправителя (передатчика), затем следуют управляющие байты, байты данных и контрольная сумма. в сети Ethernet имеется ограничение на минимальную длину пакета (ограничение снизу количества байт данных).

Рис2. Структура кадра (пакета) сети Ethernet (цифры показывают количество байт)

Существуют два термина, относящихся к сетям вообще: коммутация пакетов и коммутация каналов (цепей). При коммутации пакетов по одному каналу идут пакеты разного назначения с временным разделение

Т м. При этом информационное сообщение большого объема разбивается на несколько пакетов. Каждый абонент отлавливает в сети те пакеты, которые адресованы ему, затем объединяет их и восстанавливает исходное информационное сообщение. При коммутации каналов (цепей) производится физическое переключение различных каналов (обычная телефонная сеть). Коммутация в данном случае осуществляется в узлах коммутации (телефонные станции).

 

 

В локальную сеть всегда входит несколько абонентов, причем каждый из них, в любой момент может обратиться к сети. Если абонентный узел связывается с другим узлом через один общий канал, то это приводит к проблеме совместного использования канала и разрешения конфликтов за "захват" общего канала. Поэтому требуется управление обменом с целью упорядочения использования сети, предотвращения или разрешения конфликтов. Иначе происходит искажение передаваемой информации. Известно много способов управления передачей информации в канале (методов доступа). Так как к каналу подключено большое число абонентов, которые могут одновременно запросить доступ, то любой из методов доступа в ЛВС относится к методам множественного доступа. Выбор метода связан с топологией сети. Методы множественного доступа (арбитража сети) разделяются на две группы:

- методы с детерминированным доступом

- методы со случайным доступом.

В сетях с детерминированным доступом общий канал распределяется между абонентами по определенному алгоритму в детерминированные моменты времени. При синхронном распределении число интервалов использования канала соответствует числу абонентов в сети. Каждому абоненту выделяется определенный фиксированный интервал времени, в течение которого он имеет доступ к каналу для передачи информации. В этом случае может возникнуть ситуация, когда одни абоненты не успевают передать информацию, а другие - не имеют информации для передачи в отведенные интервалы времени. Поэтому синхронный метод, хотя и отличается простотой, используется при малом числе абонентов с ограниченным объемом информации.

При асинхронном распределении доступа учитывается интенсивность и объем информации, передаваемой каждым абонентом, что приводит к различным интервалам доступа для разных абонентов. При детерминированном доступе с передачей полномочий (права) абонент, получивший право на использование канала, выдает свою информацию и затем передает свои полномочия другому абоненту, в алгоритме обслуживания канала. Если у абонента в данный момент времени нет информации для передачи, то он отдает свои полномочия следующему абоненту. Метод позволяет легко реализовать приоритетный доступ абонентов к каналу связи.

Методы случайного доступа применяются в сетях с большим числом абонентов. Они позволяют уменьшить объем управляющей информации и увеличить интенсивность доступа. При случайном доступе каждый абонент может затребовать запрос на передачу в любой момент времени, что приводит к конфликтам за захват канала. При распределении частот бесконтрольного случайного доступа по закону Пуассона обеспечивается около 18% относительной пропускной способности канала. Для повышения пропускной способности канала при случайном доступе разработан ряд модификаций:

Þ Случайный доступ с обнаружением передачи (с прослушиванием канала) представляет возможность каждому абоненту прослушивать канал перед передачей информации. Если абонент обнаруживает передачу сообщений, то он ожидает конца передачи. Прослушивание канала перед передачей позволяет резко уменьшить вероятность возникновения конфликтов за захват канала и повысить пропускную способность канала до 80%.

Случайный доступ с контролем столкновений обеспечивает одновременно с передачей прослушивание канала. Если несколько абонентов ведут одновременную передачу, то они прекращают ее и пытаются возобновить через случайные промежутки времени. Совместное использование этих двух способов позволяет довести относительную пропускную способность канала до 90%.

 

 

Управление обменом в сети типа "звезда"

Отметим, что здесь рассматривается активная, истинная "звезда".

Þ

При данной топологии все периферийные абоненты могут решить передавать одновременно. Обычно центральный абонент может производить о6мен только с одним из периферийных абонентов. Возможны два решения.

Первое – "Активный центр". В этом случае центральный блок посылает запросы (управляющие пакеты) по очереди всем периферийным абонентам. Первый из опрошенных абонентов, который имеет данные для передачи, посылает ответ или же сразу начинает передачу. После окончания этого сеанса центральный абонент продолжает опрос по кругу. Периферийные абоненты имеют в данном случае географические приоритеты - максимальный приоритет у того, кто ближе расположен к последнему абоненту, закончившему обмен. Если же хочет передать центральный блок, то он передает без всякой очереди.

Второе решение – "Пассивный центр". При этом центральный абонент по очереди не опрашивает, а слушает всех периферийных абонентов (т.е. принимает пакеты только от одного из них). Те периферийные абоненты, которые хотят передать, периодически посылают запросы и ждут на них ответа. Когда центр принимает запрос, он отвечает запросившему абоненту (разрешает ему передачу), и тот передает. Приоритеты здесь такие же, как и в первом случае.

Как в первом, так и во втором случае управление обменом централизованное - решения о порядке обмена принимает единый центр (центральный абонент).

Преимущества централизованного управления: принципиальная невозможность любых конфликтов между абонентами (все решения принимаются в одном месте), гарантированное время доступа, то есть время, проходящее от момента возникновения желания передавать до момента начала передачи. В данном случае, если интенсивность обмена (нагрузка сети) большая, т.е. все абоненты очень активны, то передача будет осуществляться строго по очереди, и время доступа не превысит заранее известной величины - суммарного времени передачи своих пакетов всеми периферийными абонентами. Недостатки централизованного управления связаны с низкой устойчивостью к отказам (если центр выходит из строя - обмен невозможен), а также с недостаточной гибкостью (центр всегда работает по жестко заданному алгоритму) и низкой скоростью управления (даже если все время передает только один периферийный абонент, ему приходится ждать, пока центр опросит всех).

Управление обменом в сети "шина"

В этой топологии возможно такое же централизованное управление, как и в "звезде" (т.е. физически сеть – "шина", но логически – "звезда").

Один из абонентов ("центральный") посылает всем остальным ("периферийным") запросы, выясняя, кто хочет передать, затем разрешает передачу одному из них. После окончания передачи передававший абонент сообщает "центру", что он закончил, и "центр" снова начинает опрос.

 

Все преимущества и недостатки такого управления - те же, что и в случае "звезды". Принципиальное отличие - центр здесь не перекачивает инфу от одного абонента к др, как в "звезде", а только управляет доступом.

в "шине" чаще реализуется децентрализованное управление, так как обычно аппаратные средства абонентов одинаковы. При этом все абоненты имеют равный доступ к сети, и решение, когда можно передавать, принимается каждым абонентом, исходя из анализа состояния сети.

Возникает конкуренция между абонентами за захват сети, следовательно, между ними возможны конфликты и искажения данных из-за наложения пакетов.

Существует множество алгоритмов доступа (сценариев доступа). Их выбор зависит от скорости передачи в сети, длины шины, загруженности сети (интенсивности обмена или трафика сети). Иногда для управления доступом к шине используется дополнительная линия связи, что упрощает аппаратуру контроллеров и методы доступа, но увеличивает стоимость сети в целом за счет удвоения длины кабеля и количества приемопередатчиков.

 

Управление обменом в сети типа "кольцо"

Важным фактором при выборе метода управления обменом является то, что любой пакет, посланный по кольцу, последовательно пройдя всех абонентов, через некоторое время возвратится в ту же точку (топология замкнутая). Здесь нет одновременного распространения сигнала в две стороны, как в "шине". Отметим, что сети "кольцо" бывают однонаправленными и двунаправленными. Рассматрим только однонаправленные, как более распространенные. В сети "кольцо" можно использовать различные методы управления - логическую "звезду", логическую "шину", ¼.

1. Маркерный метод управления относится к детерминированным методам. Идея метода состоит в том, что по "кольцу" запускается специальный пакет, называемый маркером, который отмечает время возможного начала пакета (играет роль своеобразной временной метки). Этот маркер непрерывно ходит по "кольцу", синхронизируя работу абонентов сети. Абонент, желающий передать, ждет так называемый "свободный маркер" (маркерный пакет, помеченный в специально выделенном поле как свободный). Получив такой маркер, абонент 1 помечает его как занятый (изменяет соответствующие биты), добавляет к нему свой пакет и отправляет полученную связку (маркер + пакет) дальше. Затем каждый абонент (2, 3, 4 ¼), получивший этот "паровозик", проверяет, ему ли адресован пакет. Если пакет не его, абонент отправляют его дальше по "кольцу". Основным преимуществом является гарантированное время доступа. Метод гораздо эффективнее случайных методов при очень большой интенсивности обмена в сети.

2.Метод кольцевых сегментов (слотов)в топологии кольцо. Примером служит сеть CambridgeRing. Основное отличие этого метода от маркерного состоит в том, что нескольким абонентам разрешена передача одновременно и в любой момент (при маркерном методе всегда передает только один абонент). Вместо одного маркера в сети используются несколько так называемых слотов (обычно от 2 до 8), которые выполняют, по сути, ту же самую функцию, что и маркер - функцию временных меток. Эти слоты идут по "кольцу" довольно часто, временной интервал между ними невелик, и, поэтому между ними может уместиться немного информации (обычно от 8 до 32 байт). При этом каждый слот может находиться в свободном или занятом состоянии.

Рис. Метод кольцевых регистров (слотов). Слоты содержат разную информацию

Как и в случае маркерного метода управления, здесь нужен "центр", который следит за прохождением слотов и восстанавливает их в случае исчезновения. Преимущество метода -- сеть занимается одновременно несколькими абонентами Время доступа гарантировано (в наихудшем случае оно составит время передачи пакета, умноженное на количество абонентов в сети).

"Вставка регистров" - еще один метод, используемый в сетях "кольцо". Если сеть свободна, то каждый желающий передать абонент начинает передачу. Если во время этой передачи к передающему абоненту по "кольцу" приходит другой пакет, то он записывается в регистр (или память передатчика) и по окончании своего пакета передается дальше в "кольцо". Широкого распространения метод не получил.

 

Различают три группы параметров интерфейсных ИС: энергетические, электрические и динамические.

Важнейшим энергетическим параметром является мощность, потребляемая ИС. Различают статическую и динамическую мощность. Для ИС малой и средней степени интеграции величина потребляемой мощности зависит от логического состояния входов и выходов. Необходимо также учитывать мощность, рассеиваемую на выходных и входных каскадах. Эта добавка мощности может быть значительной. Она определяется суммой произведений всех токов и напряжений на входных, выходных и управляющих выводах ИС.

Электрические параметры интерфейсных ИС определяют основные характеристики линий связи. Для интерфейсных ИС важнейшими являются коэффициенты разветвления по входам и выходам. Коэффициент разветвления по входам - число отдельных входов, с помощью которых ИС может быть подключена к выходам ИС того же типа. Коэффициент разветвления по выходу - число входов ИС того же типа, которые можно подключить к одному выходу ИС. Эти определения учитывают лишь соотношения входных и выходных токов. Максимальную токовую нагрузку выходов ИС определяет нагрузочная способность.

Электрические параметры ИС можно разделить на две группы: входные и выходные.

Входные: входные токи логических "1" и "0", пороговое напряжение переключения, допустимые уровни напряжений логических "0" и "1", помехоустойчивость, Rвх и Свх. Входные каскады интерфейсных ИС могут быть построены по схеме триггера Шмитта или с гистерезисом. Это позволяет повысить помехоустойчивость ИС.

От входных согласующих каскадов интерфейсных схем обычно не требуется выполнения логических функций, они реализуют только функции преобразования уровней сигналов в условиях повышенного уровня помех. Основными требованиями к входным каскадам интерфейсных ИС являются: минимальное значение мощности потребления входным каскадом, минимальное значение времени задержки сигнала, максимальное значение помехозащищенности к помехам положительной и отрицательной полярности. Особенностью построения входных каскадов интерфейсных ИС является необходимость их защиты от электрических перенапряжений.

Основные выходные параметры: 1) выходной ток логического "0".Численное значение этого параметра характеризует нагрузочную способность, 2) ток короткого замыкания характеризует величину выходного тока ИС в том случае, если ее выход соединен с общей шиной. При этом микросхема не должна выходить из строя. Наличие защиты по выходу от короткого замыкания указывают в технических условиях на ИС, 3) выходные напряжения логических "1" и "0", 4) выходной ток в третьем состоянии

Для ИС с тремя устойчивыми состояниями характерно наличие дополнительных характеристик, например, время перехода из активного состояния ("1" и "0") в выключенное, время перехода из третьего (выключенного) состояния в активное.

ВЫХОДНЫЕ СОГЛАСУЮЩИЕ КАСКАДЫ обеспечивают преобразование уровней логических сигналов внутренних логических блоков, в выходные сигналы интерфейсной ИС с требуемыми уровнями напряжений (токов) и длительностями фронтов.