Интерфейсы мини- и микроЭВМ РДР –11

Интерфейсы РДР-11 представляют собой совокупность совместимых и частично совместимых магистралей, предназначенных для рационального построения мини- и микроЭВМ (табл. 12.11). основу всех модификаций интерфейсов данной группы составил интерфейс Unibus. Аналогичный интерфейс «Общая шина» положен в основу системного интерфейса СМ ЭВМ и других мини-ЭВМ.

Таблица 12.11 Интерфейсы ЭВМ с общей шиной

Примечания: Доп. – допустимое; М - мультиплексируемое; Ст. - стандартное; ПДП – прямой доступ к памяти.

Совмещение информационных магистралей ОЗУ и ввода-вывода позволило максимально унифицировать внутренние связи ЭВМ, а также внесло качественно новые особенности в архитектуру и расширило схемотехнические возможности использования ЭВМ. Широкое внедрение интерфейса объясняется рядом следующих особенностей, принципиально отличающих его организацию от организации традиционных интерфейсов мини-ЭВМ первого поколения.

Общая система адресации ПУ и ОЗУ теоретически позволяет подключать значительно большее число устройств, чем в ЭВМ двухуровневой структуры, а также обрабатывать содержимое регистров ПУ с помощью адресных команд обращения в память, что исключает необходимость специальных команд ввода-вывода.

Общая система синхронизации асинхронного типа и возможность адресации со стороны ПУ позволяют подключать к процессору модули ОЗУ, ПУ различного быстродействия и производить обмен информацией между ОЗУ и ПУ по КПД, минуя ОЗУ и совмещая выполнение операций в процессоре. Режим прямого доступа к памяти обеспечивается контроллерами ПУ со встроенными КПД, при этом не исключается возможность децентрализованного обмена информацией между двумя ПУ (например, при перезаписи файлов на ВЗУ).

Реализация системы шин на основе приемопередающих элементов с открытым коллектором и кабельных соединений (в пределах 20 м) частично решает проблему расстояния и позволяет создавать двух- и многомашинные ВС, имеющие широкие функциональные возможности по резервированию ЭВМ и коллективному использованию несколькими процессорами наиболее дорогостоящих ПУ.

Однако данному системному интерфейсу свойственны следующие недостатки. Необходимость динамического перераспределения информационной магистрали между процессором и ПУ по принципу «задатчик - исполнитель» увеличивает общее время установления связи. Поэтому в мини-ЭВМ с интерфейсом «Общая шина» время реакции на прерывание несколько увеличивается. Увеличение длины и унификации связей интерфейса снижает надежность ЭВМ в целом, так как любое короткое замыкание или обрыв одной из линий вызывает отказ всей системы. Более сложна и техническая реализация интерфейсных модулей. Рассмотрим некоторые из них.

1.Системные интерфейсы мини-ЭВМ. Интерфейс «Общая шина» в ранних 16-разрядных мини-ЭВМ и в современных 16-разрядных многоплатных ЭВМ выполняет роль магистрали ввода-вывода для всех типов переферийного оборудования.

В высокопроизводительных 16-разрядных мини-ЭВМ (типа РДР-11/70) «Общая шина» выполняет роль магистрали ввода-вывода для ПУ малой и средней производительности. Для подключения контроллеров высокопроизводительных ВЗУ используют специализированную магистраль типа Massbus, содержащую 32-разрядную шину данных, связанную через соответствующий адаптер с оперативной памятью.

Указание особенности реализации системных магистралей мини-ЭВМ не обеспечивают их стандартизацию на уровне национальных стандартов. Кроме того, существенным ограничением на более широкое их применение является отсутствие в системных интерфейсах средств обеспечения режима мультипроцессорности.

2.Системный интерфейс микроЭВМ. В интерфейсе используется частичное мультиплексирование шин адреса и данных в целях уменьшения числа линий для реализации магистрали в БИС, корпус которой имеет 40 выводов.

В магистрали a-bus микроЭВМ на базе LSI-11/02 используют 16 двунаправленных линий, мультиплексируемых во времени относительно адресов и данных. Передачи по ним упорядочиваются с помощью управляющих линий, обеспечивающих идентификацию и направление обмена по информационным шинам, различение передачи слова и байта данных. Аналогичный интерфейс используется в ряде отечественных 16-разрядных микроЭВМ.

Для упрощения СВВ применяется специальный сигнал, идентифицирующий область адресов ПУ. Одноуровневая система управления прерываниями и операциями прямого доступа к памяти построена по цепочной схеме при включении-выключении питания. Дополнительные три линии выполняю системные функции: прекращение эмуляции РДР-11 и переход в режим работы с пульта, перезапись микрокода в динамической памяти, операций в реальном масштабе времени.

Развитие системного a-bus связано с созданием микроЭВМ общего назначения на базе МП, сравнимых по возможностям и производительности с процессорами мини-ЭВМ. Это потребовало расширения разрядности адресных линий до 22 и использования более развитой подшины управления прерываниями, применяемой в системной магистрали мини-ЭВМ.

3.Системный интерфейс персональных ЭВМ. При выборе системного интерфейса и периферийного оборудования персональных ЭВМ принимают во внимание главным образом требования обеспечения максимальной легкости подключения и отключения ПУ при минимальной стоимости за счет отказа от совместимости с соответствующими контроллерами ПУ микроЭВМ системы РДР-11.

Основная панель ЭВМ моделей 325 и 350 реализует новые принципы конструктивной простоты выполнения интерфейса. Это обеспечивает возможность установки отдельных модулей в любое посадочное место.

Интерфейс этих моделей использует мультиплексирование 22-разрядных адресов и 16-разрядных данных. Шина рассчитана на применение недорогих приемопередатчиков с тремя состояниями (восемь в корпусе), что обеспечивает более экономичное подключение к шине и улучшение электрических параметров линий шины при уменьшении числа посадочных мест до 8. Специальные средства доступа к шине исключают конфликтные ситуации между двумя одновременно работающими передатчиками. Использование стоп-сигналов «Разрешение задатчика» и «Разрешение исполнителя» позволяет задатчику управлять работой приемопередатчиков во время чтения шины таким образом, чтобы информация передавалась от исполнителя только в нужном направлении по адресу, указанному задатчиком. Это исключает потерю данных из-за импульсных помех от источника питания в момент переключения приемопередатчиков шины. Синхронизация операций прямого доступа к памяти осуществляется системным модулем.

Базовые функциональные компоненты (центральный процессор – ЦП, основное ОЗУ емкостью 256 КБайт, ПЗУ, содержащее программы диагностики и инициализации, энергозависимое ОЗУ с синхронизатором, контроллеры АЦПУ асинхронной и синхронной линии связи) подключается к внутренней секции интерфейса. Компоненты расширения моделей (массовая сменная и дополнительная память на гибких дисках типа «винчестер» и другие модули) подсоединяются к дополнительной секции интерфейса, связанной с основной через соответствующий модуль буфер. Подключение основных контроллеров ПУ и ОЗУ к внутренней секции интерфейса позволяет получить более высокие скорости передачи данных, а также экономию технических средств и физического объема.

Три линии приоритета 2, 1, 0 (в порядке убывания) обеспечивают управление интерфейсом. Устройство более высокого приоритета, имеющее запрос на обращение к интерфейсу, получает управление шиной только после завершения передачи данных устройством с наивысшим текущим приоритетом. Дополнительную гибкость обеспечивает независимость приоритетов прерываний и прямого доступа к памяти от положения модулей в основной панели, что упрощает подключение кабелей ПУ.

Еще одним преимуществом является используемая система назначения фиксированных адресов посадочным местам (географическая адресация). Для каждого из восьми физических гнезд резервируется один 128-байтовый сегмент страницы ввода-вывода. Дешифратор располагается на основной плате модели. Он вырабатывает сигнал выборки модуля в адресной части цикла. Семь младших разрядов адреса дешифрируются в модуле для идентификации одного из 128 байтов, к которому производится сообщение.

Каждый дополнительный модуль идентифицирует свое наличие индивидуальным сигналом. Сигнал посылается в системный модуль при включении питания и фиксируется в виде бита в соответствующей ячейке памяти страницы ввода-вывода. Диагностическая программа, хранящаяся в ПЗУ системного модуля, анализирует значения разрядов этого регистра, определяя размещение дополнительных модулей.

Каждый раз при включении питания предусмотрена полная проверка целостности структуры, работоспособности всех функциональных узлов модели и установленных дополнительных модулей. В случае обнаружения ошибок выдаются сообщения на графический дисплей терминала, а также индицируются ошибки на системном модуле.

12.6. Интерфейсы мини- и микроЭВМ NOVA