Структура и взаимодействие устройств шины - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Урок №1-2 по теме Архитектура компьютера. Магистраль: шина данных... 1 60.56kb.
Шины «нулевого давления» безопасность на дороге 1 45.5kb.
Взаимодействие функциональных блоков процессора Pentium IV 1 35.61kb.
Архитектура и структура пк 1 25.9kb.
Четверг с 13. 00 в 23 каб. Сдача отчета по итогам практики –26 октября... 1 36.6kb.
Общение План Категория общения, его структура и функции 1 240.13kb.
3 Основные виды архитектур эвм, микро-эвм и пк. Эвм и мультимедиа. 3 443.8kb.
Структура и функции. Модель мультишагового потока информации, диффузная... 3 629.74kb.
Исследование и оптимизация алгоритмов и устройств уровневой обработки... 1 261.26kb.
«Взаимодействие людей в обществе» 1 72.97kb.
Лекция 12 Пространственная структура одноцепочечных трнк. Вторичная... 1 94.11kb.
Описывающего стандарт, действующий в настоящее время 1 13.29kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Структура и взаимодействие устройств шины - страница №1/1

9.6.1. Структура и взаимодействие устройств шины

Стандарт 1394 определяет две категории шин: кабельные шины и кросс-шины (backplane). Под кросс-шины подразумеваются обычно параллельные интерфейсы, объединяющие внутренние подсистемы устройства, подключенного к кабелю 1394.

В отличие от USB, управляемой одним хост-контроллером, стандарт 1394 предполагает соединение возможно равноправных устройств в сеть. Сеть может состоять из множества шин, соединенных мостами. В пределах одной шины устройства объединяются соединительными кабелями без применения каких-либо дополнительных устройств. Мосты представляют собой специальные интеллектуальные устройства. Интерфейс PC с шиной FireWire представляет собой мост РС1 — 1394, мостами являются также и соединения кабельной шины 1394 с кросс-шинами устройств, 16-битная адресация узлов сети допускает до 63 устройств в каждой шине, адресуемых 6-битным полем идентификатора узла. 10-битное поле идентификатора шины допускает использование в системе до 1023 мостов, соединяющих шины возможно разного типа.

Кабельная шина. представляет собой сеть, состоящую из узлов и (необязательно) кабельных мостов. Гибкая топология позволяет строить сети, сочетающие древовидную и цепочечную архитектуры (рис 9.38). Каждый узел обычно имеет три равноправных соединительных разъема. Допускается множество вариантов подключения устройств, удовлетворяющих следующим ограничениям:


  • между любой парой узлов может быть не более 16 кабельных сегментов;

  • длина сегмента стандартного кабеля не должна превышать 4,5 м,

  • суммарная длина кабеля не должна превышать 72 м (применение более качественного кабеля позволяет использовать и более длинные кабели).

Некоторые устройства могут иметь только один разъем, что несколько ограничивает возможные варианты их местоположения. Стандарт допускает и до 27 разъемов на одном устройстве.



Рис. 9.39. Соединитель FireWire

Стандарт предусматривает связь узлов с помощью 6-проводного кабеля, заключенного в общий экран. Две витые пары используются для передачи сигналов (раздельные для приемника и передатчика), два провода используются для питания устройств (8-40 В, до 1,5 А). Для гальванической развязки интерфейса используются трансформаторы (напряжение изоляции развязки до 500 В) или конденсаторы (в дешевых устройствах с напряжением развязки до 60 В относительно общего провода). Представление о разъемах дает рис. 9.39. Некоторые устройства (например, камкодеры Sony DCR-VX700 и DCR-VXIOOO, а также DHR-1000 DVCR) имеют только один 4-контактный разъем меньшего размера, у которого имеются только сигнальные цепи. Эти устройства могут подключаться к шине через специальный переходной кабель только как оконечные (хотя в принципе возможно и применение специальных адаптеров-раз-ветвителей).

Стандарт 1394 определяет три возможные частоты передачи сигналов по кабелям: 98,304, 196,608 и 393,216 Мбит/с, которые округляют до 100, 200 и 400 Мбит/с. Эти частоты в стандарте обозначаются как SIOO, S200 и S400.

Бытовые устройства обычно поддерживают SIOO, большинство адаптеров поддерживают S200. К одной шине могут подключаться устройства, рассчитанные на разные скорости. При этом обмен будет происходить на согласованной скорости — минимальной для всех активных узлов. Однако, если хост-контроллер реализует картуш топологии и скоростей (Торо1оду_Мар и Speed_Map), возможно использование нескольких частот в одной шине, в соответствии с возможностями конкретной пары, участвующей в обмене.

Система допускает динамическое (горячее) подключение и отключение устройств. Идентификаторы подключаемым устройствам назначаются автоматически, без участия пользователя. Изменения топологии (состава подключенных устройств) автоматически отслеживаются шиной и передаются управляющему ПО.

Протокол IEEE 1394

Протокол 1394 реализуется на трех уровнях (рис. 9.40).



Уровень транзакций (Transaction Layer) преобразует пакеты в данные, предоставляемые приложениям, и наоборот. Он реализует протокол запросов-ответов, соответствующий стандарту ISO/IEC 13213:1994 (ANSI/IEEE 1212, редакции 1994 г.) архитектуры регистров управления и состояния CSR (Control and Status Register) для микрокомпьютерных шин (чтение, запись, блокировка). Это обеспечивает минимизацию аппаратных средств, требуемых для связи шины 1394 со стандартными параллельными шинами.

Уровень связи (Link Layer) из необработанных данных физического уровня формирует пакеты и выполняет обратные преобразования. Он обеспечивает обмен узлов датаграммами с подтверждениями. Уровень отвечает за передачу пакетов и обеспечивает управление изохронными передачами.

Физический уровень (Physical Layer) вырабатывает и принимает сигналы шины. Он обеспечивает сервисы инициализации и арбитража, предполагая, что в любой момент времени работает только один передатчик. Уровень передаст потоки данных и уровни сигналов последовательной шины вышестоящему уровню. Между этими уровнями возможны гальваническая развязка, при которой микросхемы физического уровня питаются от шины. Гальваническая развязка необходима для предотвращения создания паразитных копиров общего провода, которые могу появиться через провода защитного заземления блоков питания.

Аппаратная часть FireWire обычно состоит из двух специализированных микросхем - трансиверов физического уровня PHY Transceiver и моста связи с шиной LINK Chip. Связь между ними возможна, например, по интерфейсу «IBM-Apple LINK-PHY». Микросхемы уровня связи выполняют все функции своего уровня и часть функций уровня транзакций, остальная часть уровня транзакций выполняется программно.

IBM уже выпускает трансиверы на скорость 200 Мбит/с — IBM21S751PFB (однопортовый) и IBM21S750PFB (трехпортовый).





Рис. 9.40. Трехуровневая структура FireWire
Управление шиной

Протокол 1394 имеет гибкий механизм управления, который обеспечивает связь между различными устройствами, причем для этого не обязательно присутствие на шине PC или иного контроллера шины. Управление включает три сервиса:

  • Мастер циклов, посылающий широковещательные пакеты начала циклов (требуемые для изохронных обменов).

  • Диспетчер изохронных ресурсов, если какой-либо узел поддерживает изохронный обмен (для цифрового видео и аудио).

  • Необязательный контроллер шины (Bus Master) — им может являться, например, PC или редактирующий DVCR.

По сбросу производится определение структуры шины, каждому узлу назначаются физические адреса и производится арбитраж мастера циклов, диспетчера изохронных ресурсов и контроллера шины. Через секунду после сброса все ресурсы становятся доступными для последующего использования.

Принципиальным преимуществом шины является отсутствие необходимости в контроллере шины. Любое передающее устройство может получить полосу изохронного трафика и начинать передачу по сигналу автономного или дистанционного управления — приемник «услышит» эту информацию. При наличии контроллера (PC) соответствующее приложение может управлять работой устройств, реализуя, например, цифровую студию нелинейного видеомонтажа.


Изохронная транспортировка данных

Изохронная транспортировка шины 1394 обеспечивает гарантированную пропускную способность и ограниченную задержку при высокоскоростной передаче по множеству каналов. Диспетчер изохронных ресурсов содержит регистр BAN-DWIDTH_AVAILABLE, который определяет оставшуюся часть полосы (пропускной способности) шины, доступной для узлов с изохронной передачей. По сбросу вновь появившийся узел с изохронной передачей запрашивает выделение полосы. Для цифрового видео (DV), например, требуется полоса 30 Мбит/с (25 Мбит/с на видеоданные и 3-4 Мбит/с на аудио, синхронизацию и заголовки пакетов). Полоса измеряется в специальных единицах распределения, число которых в 125-миллисекундном цикле составляет 6144. Единица занимает около 20 нс. что соответствует времени, требуемого для передачи одного квадлета (Quadlet) на частоте 1600 Мбит/с. Квадле^п — 32-битное слово — является единицей передачи данных по шине. 25 мс цикла резервируется под асинхронный трафик, поэтому начальное значение регистра после сброса составляет 4915 единиц. В SIOO устройства цифрового видео запрашивают около 1800 единиц, в S200 -около 900. Если соответствующая полоса недоступна, запрашивающее ее устройство будет периодически повторять запрос.

Диспетчер изохронных ресурсов каждому изохронному узлу назначает номер канала (0-63) из числа доступных (регистр CHANNELS_AVAILABLE). Номер канала является идентификатором изохронного пакета. Когда изохронный обмен становится ненужным узлу, он должен освободить свою полосу и номер канала. Обмен управляющей информацией производится по асинхронному каналу.


Адаптеры 1394

Вполне естественной реализацией интерфейса 1394 для PC является адаптер-мост РС1-1394. Только шина РС1 способна пропустить максимальный поток шины FireWire (локальная шина VLB тоже могла бы его пропустить, но к появлению 1394 она уже сошла со сцены). Фирма Adaptec — законодатель мод в области высокопроизводительных интерфейсных адаптеров — уже выпускает карту РС1 АНА-8940, которая имеет два внешних коннектора на задней планке и один внутренний (для подключения разъема 1394 на лицевой панели). В комплекте с ней поставляются инструментальные средства разработки ПО в среде Windows 9x/NT. Микросхема уровня связи (LINK chip) поддерживает скорость до 400 Мбит/с, применяемый кристалл физического уровня (PHY chip) пока поддерживает только S200. Аналогичные характеристики имеет набор микросхем для 1394 фирмы Texas Instruments.

Широкого распространения стандартной периферии PC (дисковые приводы) с интерфейсом 1394 (реализация последовательного протокола шины SCSI SBP-2 — Serial Bus Protocol) не предвидится до появления «критической массы» систем



с 1394. Однако в случае массового распространения бездисковых сетевых компьютеров (NetPC) интерфейс 1394 может стать основным интерфейсом для подключения внешних дисков (хотя перспективы совсем бездисковых компьютеров по крайней мере в нашей стране не кажутся очень заманчивыми).

Кроме новых устройств цифрового видео и аудио, имеющих встроенные адаптеры 1394, к шине FireWire возможно подключение и традиционных аналоговых и цифровых устройств (плейеры, камеры, мониторы) через адаптеры-преобразователи интерфейсов и сигналов.




Социалисту нужно напомнить, что бесплатный сыр никогда не переводится в мышеловке. Анонимное изречение из «Слов
ещё >>