Устройство управления обменом в локальной сети

Устройство управления обменом в локальной сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является повышение пропускной способности устройства. Поставленная цель достигается тем, что каждое из устройств вычислительной сети ведет очередь на получение доступа к физической линии связи, причем в очереди учитываются только включенные устройства. В устройство введены средства формирования очереди при включении и выключении устройств сети, а также используется процедура устранения конфликтов в линии связи, возможных при включении устройств. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, последовательно-параллельный и параллельно-последовательный преобразователь, блок хранения, два таймера, блок микропрограммного управления, четыре счетчика. 10 ил.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛРН (ц С 06 F 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЫТИЙМ

ПРИ ГКНТ СССР

1(2 1) 4 3846 04/24-24 (22) 25. 02. 88 (46) 15.07. 90. Бюл,. k 26 (71) Институт технической кибернетики АН БССР (72) Н.Ф.Морозов, Г,Д.Томина, Л.И.Точицкий и Н.М,Филимонов (53) 681, 3 (088. 8) (56) Заявка ЕПВ № Д125809„ кл, G 06 F 13/00.

Экономический патент ГДР

¹ 218207, кл. G 06 Г 15/16, (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ОБМЕНОМ

В ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Целью изобретения является повышение пропускной споИзобретение относится к вычислительной технике и .может быть исполь зовано в вычислительных сетях, сетях передачи данных, системах телеобработки, Целью изобретения является повышение пропускной способности устройства, На фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 — схема последовательно-параллельного и параллельно.-последовательного преобразователя; на фиг.3 — схема третьего счетчика; на фиг.4 — схема блока, микропрограммного управления; на фиг,5 — схема вычислительной сети; на фиг.6 — временная диаграмма работы вычислительной сети, на фиг,7-10— алгоритм работы блока микропрограммного управления.

„„ЯО„„1578718

2 собности устройства, Поставленная цель достигается тем, что каждое из устройств вычислительной сети ведет очередь на получение доступа к физической линии связи, причем в очереди учитываются только включенные устройства, В устройство введены средства формирования очереди при включении и выключении устройств сети, а также используется процедура устранения конфликтов в линии связи, возможных при включении устройств, Устройство содержит генератор тактовых импульсов, последовательно-параллельный и параллельно-последовательный преобразователь, блок хранения, два таймера, блок микропрограммного управления, четыре счетчика, 10 ил, Устройство (фиг,1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, последоваt тельно-параллельный и параллельно-последовательный преобразователь 2, Ql блок 3 хранения, второй таймер 4, блок 5 микпропрограммного управления, первый таймер 6, первый 7, второй 8, Д третий 9, четвертый 10 счетчики. Кро- рвы ме того, устройство содержит вход 11

"Синхронизация принимаемых данных", RC вход 12 "Запрос передаваемых данных" ТС, выход 13 "Уведомление о передаче данных" TD вход 14 "Уведомление о приеме данных RD, вход 15 Ь

"Уведомление о наличии несущей" GRS, у вход 16 "Уведомление об искажении сигнала" CDT» выход 17 "Запрос выво-.. . да" TEk» выход 18 "Разрешение передачи".

Последовательно-параллельный и параллельно-последовательный преобра1578718 зователь (фиг.2) содержит два п-разрядных сдвиговых регистра 19,20 соответственно для приема и передачи сообщений.

Блок 3 хранения содержит три и-разрядных постоянных запоминакицих устрой" ства (ПЗУ), Выбор одного из трех

ПЗУ и подключение его выходов к выходам блока 3 хранения осуществляется с помощью группы адресных входов блока хранения, n — число (наибольшее) бит в управляющем сообщении первого, второго или третьего типа, Третий счетчик (фиг,З) содержит 15 коммутатор 21, трехвходовый элемент ИЛИ 22, двоичный счетчик 23, дешифратор 24 нуля, Блок 5 микропрограммного управления (фиг. 4) представляет собой 2р управляющий автомат с жесткой логикой, т, е. логическую схему, вырабатывающую распределенные во времени управляющие воздействия к блокам устройства. 25

Блок 5 содержит первую 25, вторую

26 и третью 27 схемы сравнения, блок

28 выборки адреса, микрокоманды, регистр 29 адреса микрокоманды„ блок

ЗО постоянной памяти, генератор 31 случайных интервалов времени, Блок 5 работает в соответствии с микропрог-; раммой, записанной в блоке 30 постоянной памяти, по тактовым сигналам генератора импульсов (не показан), Обработка сигналов от блоков устройства производится блоком 28. Вторая схема 26 сравнения вырабатывает сигнал, если поступающий от преобраэо" вателя 2 последовательно-параллель- 4р ный и параллельно-последовательный код адреса получателя широковещательный, Первая схема 25 сравнения вырабатывает сигналы, если поступающий от преобразователя 2 код типа сообщения 45 совпадает с кодом управляющего сообщения первого, второго или третьего типа. Работа первой схемы 25 сравнения разрешена, если установлен выход втррой схемы 26 сравнения, Третья схема

27 сравнения вырабатывает сигнал, ° если поступающий из преобразователя

2 код адреса устройства - отправителя сообщения меньше индивидуального адреса данного устройства. Работа третьей схемы 27 сравнения разрешена, если первая схема 25 сравнения обнаружила код одного из управлянщих сообщений второго или третьего типа. Формирование и подача на входы схем сравнения эталонных кодов адреса и типов сообщения не показаны, Блок 5 работает в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг,7-10, Вычислительная "еть представлена на фиг.5: линия 32 связи, устройство

33 управления обменом; блок 34 физического уровня; абонент 35,.станция 36, N — число станций .

Блок 34 физического уровня обеспечивает интерфейс (сигналы 11-17) в соответствии со стандартом ЕСМА 81, Блок физического уровня может быть реализован на большой интегральной схеме (БИС) Intel 8250 1, обеспечивающей стандартный интерфейс, а также сигнал "Синхронизация принимаемых данных".

На фиг„6 представлена временная диаграмма работы сети из четырех станций, На диаграмме использованы следующие обозначения: Д t — интервал разрешения доступа к линии связи;

Т1 — время срабатывания первого таймера; Т2 — время срабатывания второго таймера; Тчс — время передачи управляющего сообщения второго типа;

Т вЂ” время прекращения передачи станциями — участниками конфликта после обнаружения ими конфликта; Т вЂ” случайный интервал времени; УпрС1, УпрС2, УпрСЗ вЂ” управляющие сообщения соответственно первого, второго и третьего типов; ИнфС вЂ” информационное сообщение. Цифрами обозначены состояния третьих счетчиков устройств в различные моменты времени.

Вычислительная сеть работает следующим образом, Станция 36 (соответственно, и устройство 33) может находиться в од» ном из двух состояний: включенное (активное) или выключенное (пассивное), Выключенное состояние равносильно выключенному питанию станции.

Станции 36 в активном состоянии обмениваются между собой сообщения" ми, которые пересылаются по линии связи последовательно бит за битом, Для передачи сообщения устройство 33, разрешает абоненту 35 доступ к линии связи, причем моменты доступа сдвинуты у разных станций на Дй ° Отсчет интервалов Д и производится устройствами 33, начиная с момента t перехо," да линии связи в логическое состояние

1578718

"Свободно", т,е, сброса сигнала 15

"уведомление о наличии несущей". Каждое из устройств 33 ведет очередь на получение соответствующей станцией доступа, причем в очереди учитываются только активные станции.

Пусть из общего количества N станций в сети N 1 станций находятся в активном состоянии, N 2 — в пассивном:

N=N 1+N2

25

35

45

55

В активном состоянии станция может передавать угравляющие сообщения первого, второго или третьего типа, а также информационные сообщения, Каждое сообщение должно иметь поля, содержащие адрес станции — получателя сообщекия, адрес станции — отправителя сообщения, поле, указывающее тип сообщения, Например, в сообщении

1-й байт — адрес станции-получателя, 2-й байт — адрес станции-отправителя, 3-й байт — поле типа сообщения; 4-й, 5-й,,, байты данные, Каждая станция должна иметь индивидуальный адрес и принимать сообщения, адресуемые только .данной станции, Нулевой адрес станции в сети является запрещенным. Должен быть также определен широковещательный адрес.

Сообщение, содержащее, например, все единицы в поле адреса станцииполучателя, должно быть принято всеми станциями. .црес станции совпадает с адресом устройства.

Управляющие сообщения . первого, второго и третьего типов должны пере= . даваться широковещательно, т,е, все станции одновременно должны принимать эти сообщения, отправляемые одной станцией, Блоки устройства (фиг. 1) выполняют следующие функции.

Преобразователь 2 выполняет прием от блока 34 физического уровня п битов всех сообщений, передаваемых по линии связи, преобразование сообщения в параллельныи код и выдачу сообщения в БУ 5 для обработки. Узел, подсчитывающии количество принятых бит и ограничивающий прием в преобразователь

2 более чем и бит одного сообщенйя, на фиг.2 не показан, Сдвиг поступающих по входу 14 битов принимаемого в преобразователь 2 сообщения осуществляется синхроимпульсами,, посту паюшими па входу 11.

При выдаче сообщения в блок 34 фи= зического уровня блок 5 стробирует запись в преобразователь 2 сообщения, поступающего иэ блока 3 хранения и устанавливает сигнал 7.

Преобразователь 2 по синхроимпульсам 12 выдает биты сообщения на выход 13.

Блок 3 хранения хранит коды управляющих сообщений первого, второго и третьего типа, Второй таймер 4 после запуска вырабатывает импульс длительностью

ТI. Таймер запускается входным сигналом, а также при включении питания (цепь ка фиг,I не показана), Первый таймер 6 вырабатывает импульс через время Т2 после запуска.

Таймер 6 запускается задним Фронтом сигнала 15 "Уведомление о наличии несущей", Передним фронтом сигнала

IS первый таймер 6 сбрасывается, Сброс таймера означает что он пере1 стает отсчитывать интервал Т2 для выработки импульса, Значение первого счетчика 7 в момент сброса импульса на выходе второго таймера 4 равно Nl- I. Значение второго счетчика 8 равно Nl-1 в течение всего времени активного состояния устройства.

Значение четвертого счетчика 10 равно N 3, где N 3 — число активных станций в сети, собственный индивидуальный адрес которых меньше, чем адрес данкой станции. Нулевое состояние третьего счетчика 9 означает, что данная станция получает доступ к линии связи. По нулевому состоянию третьего счетчика 9 блок 5 управления вырабатывает один из сигналов 17 или IS, Счетчики 7 — 10 срабатываются при включении питания (цепь сброса на схеме не показана).

Блок 5 управления по заднему фронту сигнала 15 "Уведомление о наличии несущей" анализирует поступающие Мз преобразователя 2 коды адресов станций — полу-чателя и отправителя сообщения, типа сообщения, Если код станции-получателя широковещательный и если код типа сообщения равен одному из кодов управляющего сообщения первого, второго или третьего типов, блок 5 вырабатывает управляющие воздействия к блокам устройства.

Кроме того, блок 5 вырабатывает соот1578718 ветствуницие управляющие воздействия при установленном сигнале 16, а также сигнале на выходе второго таймера 4.

Устройство может работать в одном из трех режимов .

1. Переход в активное состояние.

2, Работа в активном состоянии.

Э. Переход в пассивное состояние, 10

Переход устройства в активное состояние осуществляется следующим образом, При включении питания сброшены счетчики 7 — 10, установлен сигнал на выходе второго таймера 4, Устройство ожидает приема сообщения. Если при установленном сигнале на выходе таймера 4 устройством было принято управляющее сообщение первого типа, 20 блок 5 перезапускает второй таймер 4, .

Если управляющее сообщение первого типа не было принято, таймер 4 c6pa" сывает сигнал через время Т1. Блок 5 выдает в блок 3 хранения адрес выбор- 25 ки управляющего сообщения первого типа, стробирует запись этого сообщения в преобразователь 2 и, если сброшен сигнал 15, выдает сигнал 17, инициируя передачу управляющего сооб- 30 щения первого типа блоку физического уровня и далее в линию связи (момент

t < на фиг.6, блоки 37-44 алгоритма), т,е, устройство ожидает время Tl пе" ред передачей управляющего сообщения З5 первого типа, Это необходимо для того чтобы исключить некорректное формирование очередей доступа к линии связи в устройствах при одновременном переходе двух или более уст- 40 ройств из пассивного состояния в активное.

Узел, отслеживающий количество переданных бит и инициирующий сброс сигнала 17, т,е. окончание передачи 45 на фиг,4 не показан.

После окончания передачи управляющего сообщения первого типа блок 5 запускает таймер 4 (блок 53 алгорит" ма), который устанавливает сигнал 50 длительностью Tl, Во время этого пе- i риода Тl устройство только принимает сообщения, Длительность Tl должна быть

TI )N (- — + Qt), В где  — число бит в управляющем со- общении 2-го типа

F — скорость передачи данных по линии связи, бит/с

N — общее число устройств в сети;

Qt — интервал между моментами предоставления доступа двум . соседним ло очереди устройствам при отсутствии передач в линии связи

Все активные устройства в сети во время Tl один раэ передают управляняцее сообщение 2-ro типа (моменты на фиг,6). Преобразователь 2 принимает биты сообщения, Блок 5 управления после сброса сигнала 15 анализирует поля адреса станции-получателя и отправителя, типа сообщения и вырабатывает сигналы, которые увеличивают на 1 значения первого счетчика 7„ а также четвертого счетчика 10 если адрес станции-отправителя меньше собственного индивидуального адреса данного устройства, Указанный процесс повторяется в течение периода Т1 каждый раз после приема данным устройством управляющего сообщения второго типа.

Активные устройства во время периода Tl работают следующим образом (блоки 81-93 алгоритма).

Преобразователь 2 активного устройства принимает от устройства, пе", реходящего в активное состояние, биты управляющего сообщения первого типа. Блок 5 после сброса сигнала анализирует поле типа сообщения, эа" пускает второй таймер и сбрасывает первый 7 и четвертый 10 счетчики.

Далее блок 5 выдает в блок 3 хранения адрес выборки управляющего сообщения второго типа, стробирует запись кода этого сообщения в преобразователь 2 и, если установлен сигнал на выходе третьего счетчика 9 и сброшен сигнал 15, устанавливает сигнал 17, инициируя передачу сообщения в линию связи, По окончании передачи устройство ожидает приема до конца периода Tl. Если во время периода Tl устройство принимает от другого активного устройства управляющее сообщение второго типа, Блок 5 формирует первый 7 и четвертый IO счетчики точно так же, как и блок управления устройства, переходящего в активное состояние, I.

Таким образом, в конце периода

Tl (момент t ) в сети становится

15787! 8

N l+ I активных устрой ств, 1-е счетчики 7 в каждом устройстве имеют значение Nl, 4-е счетчики 10 имеют значение 3, равное числу активных устройств, имеющих индивидуальный адрес меньший, чем адрес данного устройства, т,е, значения четырех счетчиков в разных устройствах различно.

В момент t .сброса сигнала тай- 10

Я мера 4 во всех активных устройствах происходит следующее, Информация с выхода четвертого счетчика 10 поступает на первый информационный вход третьего счетчика 9 и записы- 15 вается в него задним фронтом выходного сигнала второго таймера, Этим же сигналом информация с выхода первого счетчика 7 записывается во второй счетчик 8. 20

Работа устройства в активном состоянии осуществляется следующим об разом, На первый управляющий вход третьего счетчика 9 при отсутствии передач в линии связи с интервапом

25 поступают тактовые импульсы от ста-. билизированного кварцем генерц>гора

1 тактовых импульсов, уменьшающие на.

1 содержимое 3-ro счетчика 9. При нуевом состоянии 3-ro счетчика 9 блок устанавливает сигнал 18 "Разрешеие передачи", разрешая абоненту

35 доступ к линии связи. Абонент, если у него имеется сообщение, начинает передачу его в линию связи. 35

На входе всех устройств устанавливается сигнал 15, запрещающий генератору 1 тактовых импульсов выработку импульсов. После завершения передачи в линии связи ГТИ l всех уст-, 40 ройств начинают отсчет периодов Qt с моментов и, Таким образом, компенсируется рассогласование ГГИ, возникающее из-за их нестабильности при паузах в пер дач . С г на вь- 45 ходе третьего счетчика 9, если он обнулен, установлен в течение времени Ь t. При сбросе этого сигнала информация с выхода 2-ro счетчика 8 поступает на второй информационный вход 50

3-ro счетчика 9 и записывается в него, т,е. в станции, получившей доступ к линии связи, устанавливается максимальная очередь на получение следующего доступа, 55

Значения трех счетчиков 9 в каждом устройстве сети различны, и в каждый момент времени только одна станция может получить доступ к лиHHH свяэие

Для надежной бесконфликтной передачи период Q t должен быть

2L P Р л

Э

V ""P Р где L — длина линии связи, V — скоро ст ь рас про стр анения сигнала по линии связи,м/с; спайз ср м- вр™ :раскачки" схем блока физического уровня при пе" редаче и приеме соответственно; л время, компенсирующее расхождение ГТИ в разных устройствах, Для компенсации расхождения генераторов тактовых импульсов при длительных паузах в передачах все устI ройства производят отсчет интервапа времени Т2 от момента окончания пос ледней передачи в линии связи.

Т2 где Q — относительная погрешность генераторов тактовых импуль. сов, В момент окончания Т2 расхождение генераторов 1 тактовых импульсов в устройствах еще недостаточно для одновременного предоставления доступа к линии связи двум или более станциям, Устройство, получившее доступ к линии связи непосредственно после окончания Т2, отправляет управляющее сообщение 2-го типа (момент ).

После окончания передачи ГГИ 1 всех устройств сети начинают отсчет интервалов 5t с моментов Со, компенсируя расхождение . Интервалы Т2 отсчи-. тываются таймером 6, который сбрасывается задним и запускается передним фронтом сигнала 15, Дпя корректной интерпретации устройствами управляющих сообщений

2-го типа должно выполняться соотношение

Т2 TI

Величина ь, оптимизирующая зал держки доступа при передаче станцией информационных сообщений, рассчитывается по формуле

1578718 чик 9, т.е. в каждом из устройств

33 сети будет установлено различное значение очереди на получение доступа к линии связи уже без учета данного устройства, перешедшего в пассив" ное состояние. Переход устройства в пассивное состояние может осуществ-. ляться по сигналу абонента "Перейти в пассивное состояние" (не показан).

Аварийное отключение питания устройства может привести к тому, что ,управляющее сообщение третьего типа не будет передано в линию связи. В

15 этом случае данное устройство будет учитываться в очередях на получение доступа во всех других активьых устройствах сети до тех пор пока какое-либо иэ пассивных устройств не

i перейдет в активное состояние.

При работе сети в линии связи возможен конфликт в следующих случаях: два или более устройств одновременно (с точностью до времени

25 распространения сигнала по линии связи) начали переход в активное состояние; устройство, переходящее в активное..состояние, начало переда» чу управляющего сообщения первого

3р типа одновременно с началом передачи другой станцией информационного сообщения, Таким образом, при возникновении конфликта в нем участвует по

3 крайней мере одна станция, передающая управляющее сообщение первого типа.

Конфликт устраняется в соответст" вин с алгоритмом (блоки 47 — 51, 4р 103, 66 — 70, 75 - 79).

По установленному сигналу 16 блок 5 сбрасывает сигналы 17,18, инициируя окончание передачи сообщения (момент t ) и запрещает ГХИ 1

45 выработку тактовых импульсов, Сигнал

15 установлен в течение времени Т после сброса блоком управления сигналов 17, 18. В течение времени Тк другие станции - участники конфликта прекращают передачу, После сброса сигнала 15 блок 5 управления выбирает и записывает в преобразователь 2 то сообщение, при передаче которого произошел конфликт, и спустя случай" ное время Тс устанавливает сигнал

17, инициируя передачу сообщения, где Т " время передачи по линии

2 связи управляющего сообщения второго типа;

f = ---, — номинальная частота генераторов тактовых импульсов, Ьс рассчитанная без учета времени компенсации расхождения ГТИ, По истечении интервала Т2 первый таймер б вырабатывает импульс Если состояние третьего счетчика 9 нулевое, блок 5 устанавливает к блоку 3 хранения адрес выборки управляющего сообщения второго типа и стробирует за-.. пись его в преобразователь 2, устанавливает сигнал 17, инициируя передачу сообщения в линию связи (момент

1: ). ГТИ 1 всех устройств компенсиуют расхождение во время установленого сигнала 15, Блок 5 управления не

ырабатывает соответствующих сигнаов модификации счетчиков, если управяющее сообщение второго типа было принято не во время периода Т1, т,е, при сброшенном выходе таймера 4 (блоки 71 — 80 алгоритма).

Переход устройства в пассивное „ . » ° состояние осуществляется следующим образом. (блоки 94 — 102 алгоритма), По сигналу отключения питания ((на ., .I схеме не показан) блок 5 вырабатывает в блок 3 хранения адрес выборки управляющего сообщения третьего типа и стробирует запись его в преобразователь 2, ожидает обнуления третьего счетчика 9, после чего устанавливает сигнал 17, инициируя передачу в линию связи сообщения (момент t>)

После завершения передачи сообщения блок 5 вырабатывает сигнал (не показан),разрешающий выключение питания устройства. Блоки 5 управления уст, ройств 33, принявших -управляющее с ообщение третьего типа, выраба-, jтывают сигналы, уменьшающие на

c .1 значение второго ечетчика 8,.а, 1 также четвертого счетчика 10, если индивидуальный адрес устройства — отправителя управляющего сообщения третьего типа меньше. адреса устрой" ства-получателя. Сигналом, декремен" . тиру ацим значение второго счетчика 8, информация с выхода четвертого счетчика 10 залисывается. в третий счетТ равномерно распределено в интервале 50 - 200 мс.