Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Intel/D19830825Elc018.shtml

Компьютер со средствами передачи данных, упрощающими задачу разработчиков систем

УДК 681.323

Джон Кетцнер (John Ketzner)
Фирма Intel Corp. (Санта-Клара, шт.Калифорния)

Келли Пэн (Kelly Pan)
Фирма Intel Corp. (Санта-Клара, шт.Калифорния)

Боб Бич (Bob Beach)
Фирма Intel Corp. (Санта-Клара, шт.Калифорния)

Дарси Нельсон (Darcy Nelson)
Фирма Intel Corp. (Санта-Клара, шт.Калифорния)

John Ketzner, Kelly Pan, Bob Beach, Darcy Nelson. Communicating computer simplifies the system integrator's work, pp.121—126.

Одноплатный связной компьютер iSBC-186/51 фирмы Intel содержит 16-разрядный микропроцессор iAPX186, встроенные вспомогательные приборы и сопроцессор сети Ethernet, а также устройства постоянной памяти, хранящие операционную систему и программы передачи данных. Компьютер iSBC-186/51 — первое изделие семейства второго поколения, удовлетворяющего требованиям национальных и международных стандартов и эталонной модели соединения открытых сетей.

Наборы компьютерных схемных плат, изготавливаемые в настоящее время для сети Ethernet, а фактически для любой локальной сети, методы доступа к которой предусматривают обнаружение столкновений, похожи на все изделия первых поколений: они велики по габаритам, стоят дорого и реализуют лишь минимально необходимые функции. Они не содержат интерфейсных микросхем, которые позволили бы более экономично подключать их к сети. Их вычислительная мощность снижается в связи с тем, что ресурсы микропроцессора приходится затрачивать на выполнение операций по обмену данными. В постоянной памяти, как правило, не может храниться даже операционная система, не говоря уже о программных средствах для реализации различных уровней эталонной модели соединения открытых вычислительных систем Международной организации по стандартизации.

Компьютер iSBC-186/51—первое одноплатное изделие подобного рода, которое удовлетворяет всем этим требованиям (рис.1). Этот компьютер содержит 16-разрядный микропроцессор iAPX186 и постоянную память с операционной системой iRMX-86; контроллер передачи данных 82586 и последовательный интерфейс 82501 сети Ethernet2{Электроника, 1982, №20, с.24} и микросхемы памяти для хранения программных средств передачи данных iNA-960 фирмы Intel, реализующих функции транспортного, четвертого, уровня эталонной модели МОС.


Рис.1. Нашпигован до отказа. Одноплатный коммуникационный КОММпьютер фирмы Intel содержит 16-разрядный микропроцессор, набор вспомогательных и периферийных микросхем и программные средства обмена данными между компьютерами, соответствующие уровням 1, 2, 3 и 4 эталонной модели Международной организации по стандартизации на соединение открытых систем. 82501 ESI — последовательный интерфейс сети Ethernet.

Плата 186/51—первое изделие серии одноплатных копьютеров, построенных на основе шины Multibus и предназначенных для систем распределенной обработки данных. Это семейство COMMputer (КОММпьютер, коммуникабельный компьютер) второго поколения соответствует требованиям национальных и международных стандартов и эталонной модели соединения открытых систем1{Электроника, 1983, №16, «Методы, схемы, аппаратура»}. Все эти коммуникабельные компьютеры будут обладать достаточной гибкостью, чтобы освободить разработчиков систем от необходимости создавать собственные связные аппаратные и программные средства. Благодаря этому разработчики смогут сосредоточить свое внимание на том, что они должны делать лучше всего и что наиболее необходимо для их фирм, — на решении задач прикладного уровня и на скорейшей подготовке изделий к выпуску на продажу.

Первое изделие семейства COMMputer, плата iSBC-186/51, имеет широкий круг возможных приложений. Например, можно построить сложную сеть управления производственными процессами с использованием нескольких плат iSBC-186/51 в сочетании с некоторыми другими схемными платами фирмы Intel. Можно также построить простую недорогую рабочую станцию для подготовки и ввода данных, содержащую кроме электроннолучевой трубки и клавиатуры лишь одну компьютерную плату iSBC-186/51 и плату электроники управления дисплеем.

Повышение мощности

Кроме того, разработчики систем с использованием плат iSBC-186/51 могут существенно повысить эффективность как выполнения прикладных программ, так и обменов данными в сети по сравнению с показателями, достижимыми для изделий из нескольких схемных плат. Если систему ориентировать на вычисления, она будет иметь в 1,3 раза большую вычислительную мощность и почти в два раза большую пропускную способность при передачах данных. Система, ориентированная на обмены данными, будет обладать в пять раз большей пропускной способностью при выполнении связных функций и сохранять тот же уровень вычислительной мощности, что и применяемые сейчас наборы схемных плат фирмы Intel.

Такое улучшение технических характеристик объясняется несколькими причинами. Первая из них заключается в том, что микропроцессор 80186 имеет на 30% большее быстродействие, чем 8086. Второй фактор — это то, что связной контроллер 82586 освобождает процессор от необходимости выполнения многих задач по обмену данными. Наконец, размещение процессора 80186 и контроллера 82586 на одной плате с локальной памятью делает обмены данными между ними гораздо более эффективными, чем в случае, когда им приходится взаимодействовать через шинную систему Multibus.

Что касается передач данных, то контроллер и последовательный интерфейс сети Ethernet обеспечивают реализацию всех требований протокола системы коллективного доступа с контролем несущей и обнаружением столкновений (CSMA/CD, КДКН/ОС) в соответствии со спецификациями комитета по стандартизации локальных сетей Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. В довершение к этому микросхемы предусматривают тесное взаимодействие с программными средствами iNA-960, которые реализуют транспортные функции уровня 4 эталонной модели МОС. Эти транспортные программные средства обеспечивают создание виртуальных каналов для надежной доставки сообщений и предназначаются для работы с машинами, управляемыми операционной системой реального времени iRMX-86 и построенными на базе таких компонентов, как 82686/80186.

Резкое повышение технических характеристик платы компьютера iSBC-186/51 сопровождается не менее резким снижением стоимости. Эта одна плата функционально эквивалентна приблизительно трем платам первого поколения, что обеспечивает существенное снижение общей стоимости системы. Фактически стоимость средств передачи данных сейчас лишь немногим повышает стоимость процессорной платы. Кроме того, использование сверхбольших интегральных схем вместо средних способствует повышению надежности и долговечности изделия.

Три части архитектуры

Как показано на рис.2, в плате-компьютере iSBC-186/51 имеются три основные аппаратные секции:

— Вычислительная секция, содержащая центральный процессор iAPX186 и интегральную схему 80130, где хранится операционная система iRMX-86, а также программируемые постоянные ЗУ и стираемые ППЗУ, программируемые таймеры-счетчики и программируемый контроллер прерываний.

Функциональные блоки. Наряду с процессорами на схемной плате компьютера iSBC-186/51 размещаются двухпортовые запоминающие устройства произвольной выбо
Рис.2. Функциональные блоки. Наряду с процессорами на схемной плате компьютера iSBC-186/51 размещаются двухпортовые запоминающие устройства произвольной выборки, локальная шина и системная шина Multibus, микросхемы таймеров и обработки прерываний, ряд микросхем ввода-вывода, программируемых пользователем, микросхем постоянной памяти, содержащей программы операционной системы, и микросхем для обнаружения столкновений.

— Секция ввода-вывода, в которой пара микросхем, 82586 и 82501, работает во взаимодействии с двумя программируемыми последовательными интерфейсами; в ней имеются два разъема многомодульной шины iSBX, включенные для расширения. Эта секция использует также таймеры-счетчики и контроллер прерываний вычислительной секции, что позволяет по программе пользователя задавать скорости передачи данных для универсальных синхронно-асинхронных приемопередатчиков секции ВВ и вырабатывать приоритетные прерывания от этих УСАПП. Все эти средства ВВ работают под управлением микропроцессора 80186, расположенного на плате.

— Секция двухпортового запоминающего устройства произвольной выборки; она служит для обмена командами и информацией состояния между внешними главными абонентами шины Multibus и расположенными на плате центральным процессором и контроллерами сети Ethernet. Кроме того, двухпортовая архитектура позволяет накапливать в общем ЗУПВ на плате блоки данных, принимаемые или ожидающие передачи, что сводит к минимуму потребность в дополнительной специальной плате памяти.

Главным элементом вычислительной секции платы 186/51 является, естественно, 16-разрядный микропроцессор iAPX1861{Электроника, 1983, №9, с.51}. На кристалле этой микросхемы имеется много узлов, функции которых до настоящего времени приходилось реализовывать при помощи отдельных микросхем. Например, она включает такие системные компоненты компьютера, которые обеспечивают прямой доступ к памяти, отсчет временных интервалов, генерацию синхросигналов и программируемое управление прерываниями.

Набор программных директив микропроцессора iAPX186 шире, чем у МП 8086. В то же время он сохраняет совместимость на уровне объектного кода, хотя и предусматривает 10 новых типов инструкций. В число дополнительных инструкций входят: блочный ввод-вывод, вход и выход из подпрограмм, запись в стек непосредственная, умножение быстрое, контроль границ массива, сдвиг и циклический сдвиг по литералу и чтение/запись всего стека. Что касается других особенностей, то программное обеспечение микропроцессора iAPX186 сохраняет предусмотренный в МП 8086 формат инструкций переменной длины (включая инструкции с двойными операндами); 8- и 16-разрядные арифметические операции со знаком и без знака над двоичными, двоично-кодированными десятичными и неупакованными данными в коде ASCII и итеративные манипуляции над строками слов и байтов.

Новые инструкции блочного ввода-вывода и сокращение длительностей выполнения других операций над строками и последовательностями имеют важное значение для обработки текстов, например, на специализированных для этого рабочих станциях, входящих в сеть. Кроме того, операции умножения и деления в новом микропроцессоре выполняются приблизительно в три раза быстрее, чем в 8086.

Функциональные возможности микропроцессора iAPX186 еще более расширяются благодаря программным средствам операционной системы, хранящимся в постоянной памяти 80130. Так, микросхема 80130 обеспечивает реализацию 35 примитивов операционной системы и возможность работы с пятью новыми типами системных данных. Что касается внутренней структуры, то микросхема 80130 включает две секции: блок операционной системы и блок управления. В блок операционной системы входит управляющая память емкостью 16 кбайт, где размещается ядро операционной системы. Блок управления содержит таймер операционной системы, таймер задержки, генератор сигналов скорости в бодах и программируемую логику прерываний. Микросхема 80130 непосредственно подключается к локальной шине микропроцессора 80186, причем средства дешифрации адреса, буферизации и логика демультиплексирования шины содержатся на самом кристалле.

Следует отметить, что включение микросхемы 80130 в состав платы не принуждает пользователя ограничиваться операционной системой iRMX. Например, для работы с платой iSBC-186/51 можно адаптировать операционную систему CP/M -86 фирмы Digital Research.

Организованные прерывания

Плата iSBC-186/51 предусматривает 13 уровней векторных прерываний; для этого она содержит два программируемых контроллера прерываний, один из которых работает с микропроцессором 80186, а другой — с микросхемой 80130. Когда используется операционная система iRMX, контроллер прерываний микропроцессора 80186 действует как подчиненный по отношению к контроллеру, входящему в микросхему 80130. По этой причине он обслуживает только внутренние прерывания, например вырабатываемые каналами прямого доступа к памяти.

Контроллер прерываний микросхемы 80130 работает в режиме главного и имеет восемь входов, которые отличаются приоритетами и для которых может быть запрограммировано срабатывание либо по фронту сигнала, либо по уровню напряжения. Возможность выбора из четырех режимов приоритетной обработки прерываний помогает разработчику системы свести к минимуму задержки на обслуживание прерываний.

Режимы обслуживания прерываний и назначение приоритетов могут динамически меняться в любое время программными средствами. Например, программируемый контроллер прерываний принимает запросы на прерывания от всех устройств ввода-вывода, расположенных на плате, и от шины Multibus. Затем он устанавливает очередность обслуживания запросов согласно выбранному режиму и при наличии соответствия выдает сигнал прерывания в ЦП. В целом запросы на обслуживание прерываний в плату iSBC-186/51 будут поступать из 25 различных источников. Нужный уровень приоритета для всех этих прерываний может задаваться при помощи объемных перемычек (либо съемных, либо жестко монтируемых накруткой).

Плата iSBC-186/51 имеет шесть программируемых 16-разрядных таймеров, три из которых входят в процессор 80186, а три — в микросхему 80130. Из двух таймеров процессора 80186 два являются исключительно гибкими и могут использоваться для подсчета числа и определения моментов внешних событий или для формирования неповторяющихся сигналов; третий предназначается для приложений, связанных с кодированием в реальном времени и с отсчетом временных задержек, и может также использоваться в качестве предсчетчика для других двух таймеров или в качестве источника запросов прямого доступа к памяти.

Напротив, программируемые таймеры микросхемы 80130 применяются для специфических целей. Один таймер — это настраиваемый на предприятии-изготовителе генератор стандартных сигналов скорости передачи данных; он выдает прямоугольный сигнал по каналу В интерфейса RS-232-C, в то время как два других таймера выделяются операционной системе iRMX и в их работу пользователь вмешиваться не может.

Чтобы разработчик систем на базе платы iSBC-186/51 получил возможность работать с 16-Мбайт диапазоном адресов, предусмотренным стандартом IEEE-796 на шину Multibus, используется метод окна: запись по порту ВВ, указанному в карте памяти, позволяет пользователю отобразить 256-кбайт окно адресного пространства микропроцессора 80186 на любой 256-кбайт блок системы Multibus.

Кроме того, для многопроцессорных систем, где необходимо координировать взаимодействия между процессорами и синхронизировать их операции, имеется флажковый байт ввода-вывода по карте памяти, что способствует созданию эффективной схемы межпроцессорного обмена. Эта схема предусматривает возможность как устанавливать, так и сбрасывать прерывания по командам шикы Multibus, а также устанавливать в исходное состояние всю плату iSBC-186/51.

Сопроцессор — контроллер локальной сети

Входящий в секцию ВВ платы iSBC-186/51 контроллер 82586 — это сопроцессор локальной сети, предназначенный для того, чтобы освободить центральный процессор iAPX186 от необходимости выполнения многих задач, связанных с управлением локальной сетью. Основа его архитектуры— память, поэтому он и ЦП iAPX186 могут обмениваться информацией через общую область памяти (рис. 2 и 3).

Два устройства. С точки зрения пользователя, микросхема контроллера 82586 состоит из двух независимых, взаимодействующих друг с другом частей: командн
Рис.3. Два устройства. С точки зрения пользователя, микросхема контроллера 82586 состоит из двух независимых, взаимодействующих друг с другом частей: командного и приемного устройств. Первое выполняет команды, поступающие от центрального процессора iAPX186, а второе обеспечивает выполнение операций, связанных с приемом передаваемых пакетов, распознаванием адресов и контролем при помощи циклического избыточного кода; оба устройства работают под управлением системного управляющего блока (см. рис.4).

Контроллер 82586 реализует функции, обычно относящиеся к физическому уровню и уровню канала передачи данных локальной сети (т.е. к уровням 1 и 2 эталонной модели МОС). В частности, он осуществляет кадровую синхронизацию (определение границ кадра, адресацию и обнаружение битовых ошибок), управление каналом передачи данных и модуляцию сигналов данных. Благодаря специально разработанным структурам памяти контроллер 82586 позволяет также управлять буфером (рис.4). Кроме того, он обеспечивает работу интерфейса управления сетью, что помогает в эксплуатации и техническом обслуживании сети.

Структуры памяти. При инициализации сопроцессор — контроллер локальной сети 82586 через корневую программу инициализации получает адрес своего системн
Рис.4. Структуры памяти. При инициализации сопроцессор — контроллер локальной сети 82586 через корневую программу инициализации получает адрес своего системного управляющего блока. Этот блок содержит управляющие команды, регистры состояния, указатели для списка командных блоков и области принимаемых кадров, а также контрольные значения для выявления ошибок контроля циклическим избыточным кодом, синхронизации, переполнения ПДП и отсутствия ресурсов.

Все эти качества контроллера 82586 позволяют ему работать в достаточной степени автономно, что в свою очередь сокращает накладные затраты центрального процессора и повышает быстродействие платы компьютера. Дополнительное преимущество состоит в том, что контроллер 82586 автоматически собирает статистические данные об ошибках, выявленных при проверке с помощью циклического избыточного кода, ошибках кадрвоой синхронизации, ошибках переполнения и кадрах, потерянных из-за недостаточной емкости буферной памяти. Наконец, пользователь может вывести состояния всех буферных регистров на экран или документ для анализа и реализовать внутренний шлейф обратной связи и средства измерения отраженных сигналов во временной области из схем, имеющихся на кристалле, — последнее позволяет локализовать неисправности кабелей.

Последовательный интерфейс сети Ethernet (прибор 82501, работающий совместно с контроллером 82586) для выполнения своих функций включается между контроллером 82586 и приемопередатчиком сети Ethernet. Он осуществляет кодирование и декодирование сигналов, выделение синхроимпульсов и преобразование уровней сигналов. Интерфейс 82501 содержит средства восстановления временных параметров даже значительно искаженных сигналов данных перед их пересылкой контроллеру. Он предусматривает также режим внутреннего шлейфа для диагностики платы-компьютера, контрольный таймер для предотвращения «зависания» канала и генератор синхроимпульсов.

Плата-компьютер iSBC-186/51 имеет два программируемых связных интерфейса, реализованные при помощи многопротокольного последовательного контроллера 8274 фирмы Intel. Кроме того, два независимых генератора сигналов скорости передачи данных, работающие под программным управлением, позволяют пользователю задавать для связного канала платы-компьютера все стандартные частоты. Режим работы (асинхронный, байт-синхронный или двоичный синхронный), формат данных, формат управляющих знаков, способ контроля четности, скорость в бодах — все это задается по программе.

Работая в составе платы-компьютера, контроллер 8274 реализует возможности полнодуплексной передачи и приема с двойной буферизацией. Он обеспечивает также контроль четности, обнаружение переполнений и ошибок кадровой синхронизации. Плата-компьютер iSBC-186/51 обеспечивает работу в интерфейсах, ориентированных на последовательный опрос, управление по прерываниям и управление в режиме прямого доступа к памяти, — эти варианты задаются при помощи объемных перемычек. На предприятии-изготовителе для канала A задается конфигурация RS-422A/RS-449, а для канала B — RS-232-C, однако пользователь может менять конфигурацию.

Еще один вид факультативных средств ВВ на плате коммуникационного компьютера—два разъема, рассчитанные на подключение 8/16-разрядных изделий серии iSBC Multimodule (одноплатных многомодульных устройств фирмы Intel) и позволяющие реализовать для компьютера дополнительные функции ВВ при помощи периферийных СБИС. В число подобных функций входят параллельный и последовательный ввод-вывод, аналоговый ввод-вывод и управление такими миниатюрными устройствами внешней памяти, как кассетные накопители и накопители на гибких магнитных дисках.

Разъемы iSBX содержат все сигнальные линии, необходимые для сопряжения с шиной платы-компьютера, в том числе 16 линий данных, что обеспечивает максимальные скорости передачи. Плата-компьютер iSBC-186/51 позволяет также подключать схемные платы серии iSBS Multimodule, которые имеют 8-разрядные шины данных и соответствующий iSBX-разъем.

Организация памяти

Поскольку микропроцессор iAPX/186 и сопроцессор — контроллер локальной сети 82586 взаимодействуют при помощи структур, построенных на базе устройств памяти, секция памяти является одной из главных частей платы-компьютера. Она содержит локальную и двухпортовую память.

Двухпортовое динамическое ЗУПВ емкостью 128 кбайт может быть расширено до 256 кбайт при установке на плату-компьютер iSBC-186/51 дополнительной платы iSBC-304 Multimodule. Возможность доступа к этому сегменту ЗУПВ платы (включая факультативные ЗУПВ Multi-module) со стороны платы-компьютера iSBC-186/51 и любого другого главного абонента шины Multibus через эту системную шину обеспечивается двухпортовым контроллером.

Этот и другие сегменты внутреннего ЗУПВ платы можно обозначить как частный ресурс, т.е. защитить его от доступа со стороны системной шины Multibus. Объем памяти, выделяемый в качестве частного ресурса, можно задавать в диапазоне от 0 до 100% общего объема внутренней памяти платы блоками размером по 25%. В случае использования факультативной платы ЗУПВ Multimodule абсолютный размер этого блока-инкремента удваивается. Эта особенность организации памяти позволяет в многопроцессорных системах выделять локальную память для каждого процессора, причем общий объем системной памяти (включая локальную внутреннюю память платы) может превышать 1 Мбайт без всяких конфликтных ситуаций при адресации.

Такой большой объем внутренней памяти платы позволяет без отдельной платы памяти осуществлять накопление принимаемых или передаваемых сетевых сообщений. Кроме того, на плате предусмотрены шесть 28-контактных гнезд для подключения микросхем 2732, 2764, 27128 и 27256 фирмы Intel и аналогичных ПЗУ. При использовании микросхем 27256 емкость стираемой программируемой постоянной памяти платы составляет 192 кбайт. Можно включать также другие микросхемы со стандартной цоколевкой, в том числе статические ЗУПВ и ЗУПВ фирмы Intel (iRAM) с байтовой шириной слова. Благодаря этому разработчику системы предоставляется достаточная гибкость в распределении имеющихся в его распоряжении локальных ресурсов ЗУПВ и ПЗУ.

Все упомянутые выше аппаратные средства соответствуют промышленным стандартам. Так, плата соответствует спецификациям IEEE-796/Multibus, 80-82/Ethernet Комитета IEEE-802.3/ECMA и IEEE-P959/iSBX. Такая стандартность упрощает задачу разработчика системы, так как он всегда имеет дело с четко определенными интерфейсами.

Изобилие программ

Поскольку коммуникационный компьютер iSBC-186/51 содержит микропроцессор iAPX186, он может оснащаться многочисленными библиотеками программ, совместимыми с микропроцессором 8086. Благодаря этому заказчик компьютера iSBC-186/51 получает возможность использовать самые различные пакеты программ, в том числе операционные системы, языковые процессоры и прикладные программы. Наиболее важной из них является операционная система реального времени iRMX-86. В ее состав входит многозадачное ядро, которое обеспечивает выполнение функций планирования, координации и взаимодействия между задачами и управления памятью. Кроме того, имеется подсистема ввода-вывода, которая обеспечивает работу с иерархической дисковой файловой системой и реализует интерфейс с человеком-оператором.

Как упоминалось выше, кремниевое ядро ОС iRMX-86 реализовано в микросхеме 80130. Однако эта микросхема не только содержит это ядро, но и выполняет функции прерывания и таймера. Как и ожидал читатель, операционная система iRMX-86 платы-компьютера iSBC-186/51 совместима с ОС iRMX-86 других схемных плат, изготавливаемых фирмой Intel на основе микропроцессоров 8086/8088, что упрощает переход от этих плат к плате-компьютеру iSBC-186/51. Кроме того, на плате iSBC-186/51 содержится программное обеспечение iMX-800, которое позволяет организовать взаимодействие между платами, подключаемыми к шине Multibus коммуникационного компьютера. В качестве коммуникационного компьютера плата 186/51 предусматривает работу в распределенной системе, где эффективно взаимодействует с другими станциями сети. Для реализации такого режима фирма Intel разработала связное программное обеспечение iNA-960. Первая версия пакета iNA-960 работает либо под управлением операционной системы iRMX-86, либо в любой микромашине, построенной с использованием микросхем 82586/80186. Будущие версии программного пакета iNA-960 смогут работать под управлением и других операционных систем.

Пакет программ iNA-960 реализует функции четырех различных уровней эталонной модели МОС — транспортного, сетевого, канального и физического. Он предусматривает также возможности управления сетью. Что касается транспортного уровня, то он рассчитан на работу в режимах как виртуальных каналов, так и дейтаграмм. Режим виртуальных каналов гарантирует надежность создания пути передачи данных между любыми двумя процессорами сети; он строится на основе проекта стандарта транспортной службы DP-8073, предложенного МОС. И напротив, режим дейтаграмм — это «наиболее эффективная», по утверждению фирмы, служба, которая предоставляет пользователям базовые возможности доставки сообщений от процесса к процессу и на основе которой можно создавать много дополнительных служб. Средства сетевого уровня в своем первоначальном виде обеспечивают доступ к одной локальной сети, соответствующей стандарту 802.3 ИИЭР, однако для будущих версий планируется обеспечение работы с многими локальными сетями. Средства канального и физического уровней, входящие в пакет iNA-960, соответствуют проекту стандарта 802.3 ИИЭР на подобные службы и выполнены достаточно тривиально.

Последняя часть пакета программ iNA-960 — средств управления сетью, которые полезны для инициализации, оперативного управления и контроля работы распределенной вычислительной сети. Например, все программные средства пакета iNA-960 предусматривают сбор статистических данных по выполняемым операциям, что повышает эффективность эксплуатации сети. Доступ к этим средствам может получить любой узел, поэтому они представляют собой полностью распределенный механизм сетевого управления. Для обеспечения инициализации сети в пакете iNA-960 предусмотрены средства загрузки программ по сети для обслуживающего узла или узла-потребителя. Работая под управлением операционной системы iRMX-86, пользователи могут обращаться к пакету iNA-960 при помощи либо процедурных вызовов, либо сообщений. Например, интерфейс, построенный на основе механизма сообщений, может обеспечить высокую степень асинхронности работы.

Пакет программ iNA-960 дает пользователю возможность задавать конфигурацию любой части своих программ и обращаться к любому уровню эталонной модели МОС. Благодаря этому процессы пользователей могут одновременно работать с транспортной службой виртуальных каналов и со службами канала передачи данных.

Протокол транспортного уровня в фирменной реализации Intel уровня 4 стандарта DP 8073 МОС — это так называемая служба класса 4. Она выполняет четыре функции: обеспечение надежности, мультиплексирования, управления потоком данных и фрагментации (разборки/сборки).

Четыре функции уровня 4

Надежность — это гарантия того, что данные пользователя не будут потеряны, задублированы или доставлены не в необходимом порядке. Поскольку большинство каналов передачи данных, применяемых в локальных сетях, не гарантируют доставку сообщений, для правильной работы подобная служба необходима.

Мультиплексирование на уровне 4 модели МОС обеспечивает тракт «процесс — процесс». В то же время ее канальный и сетевой уровни — уровни 2 и 3, — как правило, обеспечивают доставку сообщений, передаваемых только между узлами или физическими устройствами сети. Эта служба «узел — узел» дополняет транспортный, четвертый, уровень модели МОС, реализуя службу «процесс — процесс»; коротко говоря, этот уровень обеспечивает передачу сообщений между процессами, а не просто между узлами.

Имеются программные средства управления потоком, которые регулируют допустимую скорость передачи сообщений от одного процесса к другому. Если один процесс пытается передать другому большее количество сообщений, чем это позволяют буферы процесса-получателя, то понапрасну тратятся циклы центрального процессора и пропускная способность сети. Средства управления потоком призваны свести к минимуму эти напрасные затраты, устанавливая предельные значения количества сообщений, которые данный процесс может послать другому, причем этот предел определяется числом свободных буферов процесса-получателя.

Фрагментация и сборка освобождают пользователя от необходимости ограничивать сообщения размером кадров канала передачи данных. Таким образом, пользователь может попросить передать 10 000 байт, не беспокоясь и даже не зная о том, что максимальный размер кадра канала передачи данных составляет 1500 байт. Большинство транспортных программных средств предусматривает фрагментацию сообщения на ряд небольших пакетов и доставку этих пакетов с достаточной надежностью в пункт назначения, где производится их сборка (см. «Множество стандартов на транспортирование данных»).

Вычислительная мощность коммуникационного компьютера iSBC-186/51 в сочетании с программными средствами iNA открывает возможность новых разнообразных приложений, которые ранее не могли быть столь экономичными, как сейчас. Рассмотрим, например, некую распределенную систему сбора данных, применяемую для управления производственными процессами. Подобную распределенную вычислительную систему можно реализовать с использованием нескольких плат iSBC-186/51 в качестве контроллеров процессов, подключая платы друг к другу и к одной контрольной станции по сети Ethernet.

Каждая станция-контроллер при этом будет содержать плату-компьютер iSBC-186/51, ядро операционной системы iRMX 86, связные программные средства iNA 960 и несколько модулей серии Multimodule. Два основных возможных факультативных модуля этой серии — модуль аналогового ввода iSBX-311 и модуль параллельного вывода iSBX-350. Работая во взаимодействии с этими схемными платами, компьютер iSBC-186/51 может собирать аналоговые входные данные (например, значения температуры или скорости потока) и управлять технологическим процессом при помощи цифровых выходных сигналов.

Прикладные программы выполняются под управлением ядра операционной системы iRMX-86, содержащегося в памяти микросхемы 80130. Взаимодействие с узлом монитора осуществляется при помощи программ пакета iNA-960, который также работает под управлением средств микросхемы 80130. Благодаря такому управлению не требуется локальной массовой памяти и прикладные программы не приходится размещать в постоянной памяти.

Служебные средства сетевого управления, входящие в состав пакета программ iNA-960, могут осуществлять загрузку прикладных программ из любого узла, хотя наиболее вероятно, что такая загрузка будет производиться из узла монитора. В результате этого массовая память, а следовательно, и плата дискового контроллера iSBC-215 в дополнение к компьютеру iSBC-186/51 потребуются только для узла монитора. Все взаимодействия между узлами будут осуществляться быстро и надежно с использованием стандартных для промышленности протоколов.

Еще одно возможное применение платы коммуникационного компьютера iSBC-186/51 — в недорогой рабочей станции для подготовки и ввода данных. В такой станции могут использоваться практически те же аппаратные и программные средства, как и в предыдущем примере; плата iSBC-186/51 будет размещена в корпусе терминала вместе с платой контроллера видеодисплея iSBX-270, управляющего работой дисплея на ЭЛТ. Такая станция должна также иметь клавиатуру.

При помощи этой станции оператор может вводить информацию о различных транзакциях. Благодаря тому что сеть Ethernet имеет малые задержки на передачу данных, целые экраны данных можно пересылать из узла — служебного процессора файлов (который также строится на базе платы iSBC-186/51) — в рабочую станцию и обратно в течение времени реакции оператора. При этом 16-разрядный микропроцессор iAPX186 сможет выполнять большой объем вычислений на рабочей станции, прежде чем она возвратит информацию файловому служебному процессору. Подобную систему можно использовать также для проектирования программ.

Дочерние статьи:

Множество стандартов на транспортирование данных

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 56, No.17 (673), 1983г - пер. с англ. М.: Мир, 1983, стр.23

Electronics Vol.56 No.17 August 25, 1983 A McGraw-Hill Publication

John Ketzner, Kelly Pan, Bob Beach, Darcy Nelson. Communicating computer simplifies the system integrator's work, pp.121—126.

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Интеграция систем





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Intel/D19830825Elc018.shtml