Организация гальванической развязки

Для соединения устройств без провода используют два подхода:

1.Токовая петля с использованием оптической развязки.

Но таким способом можно соединить только два устройства.

2.Трансформаторный элемент.

Можно использовать для построения сетей.

Построение систем обмена

Историческая схема.

Так как процессор единственный (нет процессора ввода/вывода), все устройства подключены к нему, следовательно, 50% машинного времени тратится на ввод / вывод. Такая архитектура в настоящее время практического применения не имеет.

ЦП – центральный процессор

ОП – оперативная память

ВУ – внешнее устройство

Улучшенный вариант имеет два процессора. Один процессор занимается только вычислениями, другой вводом/выводом. Такая организация в 2 раза повышает производительность.

Пр. В/В – процессор ввода/вывода

Так для решения задачи имеется два процессора, следовательно, можем разделить процесс решения на этапы:

1. Загрузка

2. Вычисление

3. Вывод результата

Такая система позволяет конвейеризовать процесс решения задачи.

Схема организации обмена в машинах IBM 307,3070

БУП - блок управления памятью

ИА – интерфейсный адаптер

ИП – интерфейс памяти

И2, И3, И4 - интерфейсы

Соответствие между электроникой и механикой, необходимость стыковки ядра и периферии, влечет за собой необходимость в наличии устройств согласования (интерфейсных адаптерах).

Два типа устройств:

1.Устройства, информация с которых влияет на решение задачи, значит нужна быстрая реакция на ввод/вывод (автопилот, датчики крена)

2.Архивная (внешняя) память, (принтер, монитор)

Машины отличаются организацией интерфейсной системы.

Общая шина

Основной идеей интерфейса UNIBUS является объединение всех внутримашинных интерфейсов в один общий для всех устройств интерфейс, такая структура машины называется магистрально-модульной.

При таком обмене используются одни и те же шины адреса, данных, управления и синхронизации. Для временного разделения интерфейсных шин между несколькими устройствами, желающими произвести обмен, используется специальное устройство – арбитр. Таким образом, любой обмен осуществляется в несколько этапов.

Фазы арбитража:

1.Запрос к арбитру на право пользования интерфейсом

2.Выдача разрешения

3.Установка специального признака занятости интерфейса

Каждое устройство получает свой признак – номер ячейки в ОП, все операции осуществляются одной командой, все интерфейсы в таком случае – интерфейсы памяти. Перед передачей данных анализируется адрес и по нему определяется требуемое устройство.

Фазы обмена:

1 . Арбитраж

2. Адресация устройства

3. Передача данных

Можно ускорить процесс обмена, совместив разные фазы обмена для разных обменов.

Сигнал «занято» говорит о том, что мы можем совместить фазы арбитража.

Для выполнения каждого действия нужен интерфейс, т. е. Провода для адресации свой набор и для передачи данных свой набор. Но если мы разносим фазы во времени, то можем использовать один провод – мультиплексированная шина адреса/данных.

Часто обмен с памятью идет не отдельными словами, а блоками по последовательным адресам, т.е. массивами. Таким образом, нам не нужно определять адрес каждого слова, а нужен лишь начальный адрес массива. Блочный обмен – обмен, при котором устройство само следит за фазой адресации при передаче первого слова, затем идет автоматическое увеличение адреса, но длина массива оговаривается заранее.