Устройство для подключения абонента к общему каналу локальной сети передачи данных Советский патент 1991 года по МПК G06F13/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для применения в локальных сетях ЭВМ, в частности к многосегментных локальных сетях, в которых отдельные сегменты сети ориентированы на решение различного характера задач и поэтому требуют использования различных методов доступа к общему каналу.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности работы устройства с различными методами множественного доступа.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема варианта реализации блока обнаружения захвата канала и временные диаграммы его работы; на фиг. 3-5 - функциональные схемы вариантов реализации блока управления доступом, блока формирования последовательной передачи и блока оперативной памяти.

Устройство (контроллер) содержит (фиг. 1) блок обнаружения захвата канала, второй мультиплексор 2. детектор 3, блок 4 управления доступом, Tpnirep 5, элемент И 6, счетчик 7 байтов преамбулы, первый мультиплексор 8, блок 9 формирования последо- вательний передачи, регистр 10 байта преамбулы, блок 11 оперативной памяти (ОЗУ).

Блок 1 обнаружения захвата канала содержит (фиг. 2) элемент И 12, детектор 13, элемент И 14. одновибратор 15 и триггеры 16-18, линии 19-24 связей блока 1.

Блок 4 управления доступом содержит (фиг. 3) элемент ИЛИ 25. одновибратор 26, триггер 27, генератор 28 импул ьсов, элемент И 29, элементы ИЛИ 30 и 31, генератор 32 случайных чисел, счетчик 33, элемент И 34, счетчик 35, тригер 36 и 37.

Блок 9 формирования последовательной передачи содержит (фиг. 4) регистр 38 сдвига, триггер 39 и кодер 40.

-г

Ё

С

00

ч ч ел

Ч)

Блок 11 оперативной памяти содержит (фиг. 5) счетчики 41 и 42 адресов чтения и записи, мультиплексор 43, компаратор 44 и память 45,

На чертежах показаны также линии 46- 58 связей устройства.

Устройство работает следующим образом.

Контроллер доступа (фиг. 1) работает в одном из двух возможных режимов: режиме реализации множественного доступа с контролем носителя и обнаружением столкновений передач (МДКН/ОС) или режиме реализации множественного доступа с обнаружением захвата канала (МДОЗК).

Установление режима работы осуществляется с помощью управляющего сигнала, подаваемого по второму управляющему входу устройства.

Работа устройства в режиме реализации МДКН/ОС.

При необходимости установления режима МДКН/ОС сигналом по входу 53 устройства мультиплексор 2 переводят в состояние, при котором мультиплексор 2 пропускает на свой выход сигнал, поступающий на информационный вход 19 устройства из общего канала сети. В результате этот же сигнал поступает на вход детектора 3 и на его выходе формируется логический сигнал, индицирующий занятость канала (отсутствие или наличие в нем носителя). Этот логический сигнал подается на вход 56 блока 4.

При наличии кадр для передачи загружается в блок 11 по информационному входу 51 устройства и по входу 54 устройства подается сигнал команды Передать кадр. Этот сигнал поступает на вход блока 4. Если в этом же время на входе 50 отсутствует сигнал столкновения передач, то в блоке 4 формируется сигнал запуска передачи, который с его выхода подается на соответствующие входы элемента И 6 и блока 9, В случае же поступления по входу 50 сигнала столкновения передач сигнал запуска передачи снимается и выставляется повторно через интервал времени случайной длительности. При этом в блоке 4 ведется подсчет столкновений (т.е. повторов попыток передать кадр) и в случае превышения количества повторов установленной протоколом величины на выходе 47 блок 4 выставляет сигнал индикации невозможности передать кадр.

При поступлении на вход элемента И 6 сигнала запуска передачи находящийся в исходном состоянии счетчик 7 байтов преамбулы на своем выходе имеет уроаень сигнала, при котором мультиплексор 8

подключает регистр 10 к входу блока 9, и так как на выходе детектора 3 имеется сигнал запуска передачи, то блок 9 начинает считывать байт преамбулы с выхода мультиплексора 8 и передавать его, Эти действия блока 9 повторяются до того момента, пока мультиплексор 2 не подключит к его входу блок 11, в котором записано содержание кадра. Передача в сеть осуществляется по вы0 ходу 20 устройства. В результате при воздействии сигнала, поступающего через мультиплексор 2 на вход детектора 3, с его выхода подается на вход блока 4 сигнал занятости канала. Одновременно в конце

5 передачи первого байта последовательности преамбулы блоком 9 на выходе 21 блока 1 появится сигнал обнаружения захвата канала,

Обнаружение захвата канала блоком 1

0 осуществляется следующим образом. Для формирования признака захвата или отсутствия захвата канала используется последовательность восьми первых битов каждой передачи в канал, те начало преамбулы

5 передачи кадра. В поступающей из сети на вход 19 передаче содержится признак захвата канала, если первые 8 битов соответствуют установленной для преамбулы последовательности, т.е. 10101010. Опреде0 ленного типа нарушения этой последовательности служат признаком отсутствия захвата канала, С учетом этих пояснений рассмотрим работу блока 1 (фиг. 2) после поступления на его вход байта преамбулы,

5 переданного в сеть блоком 9.

В начальном состоянии, до появления сигнала на входе блока 1, на обоих его выходах - нулевые сигналы, а счетчик, образованный триггерами 16-18. находится в

0 сброшенном состоянии. При появлении на

входе 19 сигнала байта преамбулы, пере данного блоком 9 (фиг. 1), он поступит на

вход детектора 13 и входы элемента И 14.

Вследствие инерционности детектора 13

5 первый импульс сигнала, поступившего на вход-блока 1, проходит через элемент И 14, запускает одновибратор 15. который формирует импульс с длительностью, равной 4,5 периода входных импульсов (фиг. 2 б).

0 Прохождение последующих импульсов сигнала через элемент 1/1 14 блокируется сигналом с инверсного выхода детектора 13, предотвращая тем самым повторный запуск одновибратора 15 в течение одной переда5 чи.

Сигнал с выхода детектора 13. а потом с инверсного выхода одновибратора 15 в течение генерации им -импульса блокирует прохождение импульсов от входа 19 к выходу 20. Одновременно импульс с прямого выхода одновибратора 15 поступает на входы сброса триггеров 16-18 и счетчик, образованный этими триггерами, оказывается в состоянии Считать. Однако, так.как вследствие задержки элемента И 14 и самого моновибратора начало импульса одно- вибратора 15 запаздывает по сравнению с положительным фронтом входного первого импульса, то счет начинается с второго импульса. В случае захвата канала в течение импульса одновибратора 15 счетчик насчи- тывает4 импульса. Триггер 18 переключается четвертым импульсом, а затем сбрасывается с окончанием импульса, генерируемого одновибратором 15, тем самым формируя импульс захвата канала на выходе 21 блока 1 (фиг. 2-6). В случае отсутствия захвата канала счетчик сосчитает на два импульса меньше, триггер 18 не переключится и, следовательно, на втором выходе 21 сигнал не появится.

Прохождение импульсов от входа блока 1 к его выходу 20 становится возможным только после установления высокого уровня на прямом выходе детектора 13 и окончания импульса одновибратора 15 на его инверсном выходе, т.е. после окончания импульса, генерируемого одновибратором 15, сигнал с входа 19 без изменений проходит на выход 20 (фиг. 2 в).

В случае обнаружения захвата канала сигнал с выхода 21 блока 1 подается на вход триггера 5 и переключает его в единичное состояние (фиг. 1). Так как ранее на вход элемента И 6 подан сигнал с выхода 57 блока 4, то при поступлении на его вход сигнала с выхода триггера 5 изменяется уровень сигнала на выходе элемента И 6 и тем самым запускается счетчик 7 байтов преамбулы (в период между двумя импульсами блок 9 осуществляет передачу одного байта). Как только счетчик 7 подсчитывает установленное количество импульсов, сигнал на его выходе изменяется и переключает мультиплексор Этаким образом, что блок 9 оказывается соединенным с выходом блока 11. Теперь вместо последовательности байтов преамбулы блок 9 последовательной передачи передает содержание кадра.

Если в течение описанного процесса в какой-то момент времени на вход 50 поступает сигнал столкновения, то сигнал запуска передачи на выходе 57 блока 4 будет снят (по истечении времени форсирования столкновения в соответствии с стандартом IЕЕЕ 8802.3). на выходе 47 появится сигнал Передача неудачная, а блок 9 и счетчик 7 возвращаются в исходное состояние.

Блок 9 обеспечивает передачу данных в соответствии с требованиями стандарта

IEEE 8802.3. В соответствии с требованиями этого стандарта передача кадров завершается по сигналу Последний байт, поступающему с выхода блока 11 непосредственно на вход блока 9. Если передача не прервана сигналом столкновения или снятием сигнала команды Передать кадр, после получения от блока 11 сигнала Последний байт блок 9 завершает иередачу и выставляет на выходе 46 сигнал успешного завершения передачи. Этим же сигналом триггер 5 переключается в нуле- сое (исходное) состояние. Для передачи сле- дующего кадра должен быть снят сигнал

команды Передать кадр (что вызовет снятие блоком 4 сигнала запуска передачи и возвращение всего устройства в исходное состояние).

Работа устройства в режиме реализации МДОЗК.

Установление гтого режима, как и в первом случае, осуществляется воздействием сигналом по входу 53. При этом мультиплексор 2 переводится в такое состояние, при

котором его вход подключается к выходу 48 блока 9.

Второй режим используется при необходимости использования устройства в локальной сети, которая имеет древовидную

опологию с активными концентраторами линий, обеспечивающими предотвращение наложений (столкновений) передач в общем канале, а также формирование признака захвата канала в направлении захватившей канал станции. Столкновения передач в такой сети невозможны, поэтому сигнал столкновений в этом режиме никогда не поступит на вход блока 4.

Передача кадра начинается с загрузки

содержания кадра в блок 11, после чего подается сигнал Передать кадр на вход 54 блока 4 управления доступом. В момент поступления этого сигнала блок 9 не ведет передачу. Благодаря описанному состоянию мультиплексора 2 независимо от наличия или отсутствия сигнала на входе 19 блок 4 формирует сигнал запуска передачи. Задержка в формировании этого сигнала может иметь место только в том случае, если с

момента завершения блоком 9 предыдущей передачи не истек установленный межкадровый интервал.

Появление на выходе блока 4 сигнала запуска передачи вызовет описанные уже действия блока 9, т.е. начнется передача последовательности преамбулы в сторону сети. В это время на вход 19 могут поступать передачи из общего канала других станций (абонентов) сети.

В начальных частях этих передач блок I обнаружит только признаки отсутствия захвата канала и, как следует из ранее приведенного описания работы блока 1, с. его выхода 21 на триггер 5 никакой сигнал не поступит. Следовательно, в течение передач от других абонентов в общем канале счетчик 7 байтов преамбулы останется в исходном состоянии, хотя все время блок 9 осуществляет передачу последовательности преамбулы, Только в тот момент, когда в начале начавшейся в общем канале передачи блок 1 обнаружит признаки захвата, на выходе бпока 1 появится сигнал, переключающий триггер 5 и тем самым запускающий счетчик 7 байтов преамбулы. Дальнейшая работа устройства в режиме МДОЗК произойдет так же, как и в первом режиме. Запуск счетчика 7 байтов преамбулы после обнаружения захвата канала обеспечивает, что во втором режиме в любом случае будет передана последовательность преамбулы не короче установленной длины (даже в случае немедленной реализации захвата канала).

Блок 4 управления доступом работает следующим образом (фи. 3). Блок 4 управления доступом выполняет обработку логических сигналов Носитель, Столкновение и команды Передать кадр согласно протоколу МДКН/ОС (стандарт IEEE 8802.3).

Команда Передать кадр от входа 54 поступает на вход элемента И 29. Обязательным условием передачи является отсутствие чьей-либо передачи в общем канале (отсутствие носителя) и выдержка межкадрового интервала (9,6 мкс) после изчезнове- ния носителя. Эти условия проверяются моновибратором 26, запускающимся отрицательным фронтом CHI нала Носитель, элементов ИЛИ-НЕ 25 и элементом ИЛИ 30. Связь с выхода элемента И 29 на вход элемента ИЛИ 30 обеспечивает сохранение выходного сигнала элемента И 29 после появления сигнала Носитель, вызванного уже собственной передачей. При появлении команды Передать кадр и выполнении указанных условий (отсутствие передачи, выдержка межкадрового интервала) на выходе элемента И 29 появляется сигнал логической 1, снимающий сигнал предустановки с триггеров 27 и 36, счетчиков 33 и 35. Одновременно выходной сигнал элемента И 29 через элемент И 34 поступает на тактовый вход триггера 36 и переключает последний в состояние 1. Выходной сигнал триггера 36 поступает на блок 9 формирования последовательной передачи, определяющий начало передачи кадра.

Если в ходе передачи по входу 50 поступает сигнал Столкновение, переключаются триггеры 27 и 36, тем самым снимается сигнал, поступающий на блок 9 формирования последовательной передачи, и прекращается передача кадра в общий канал.

После прекращения передачи в общем канале (исчезновение сигналов Носитель и Столкновение) блок 4 управления досту0 пом должен выдержать паузу n x 51,2 мкс, где n - вероятное число от 1 до 16, увеличивающееся с числом повторных столкновений. Данные требования выполняют следующие элементы: генератор 28. генера5 тор 32 случайных чисел, счетчики 33 и 35. Счетчик 33 служит для подсчета количества столкновений, а в счетчике 35 сигналом Столкновение записывается начальный код (п). Два младших разряда начального

0 кода поступают от генератора 32, два старших - от счетчика 33 количества столкновений.

По окончании сигнала Носитель (вход 56) запускается генератор 28 (с периодом

5 51,2 мкс), счетчик 35 считывает до нулевого состояния, после чего через элементы ИЛИ 31 и И 34 вновь переключает триггер 36 в единичное состояние и тем самым возобновляет действие блока 9 формирования по0 следовательной передачи.

Если количество столкновений достигло 16, выходной сигнал счетчика 33 переключает триггер 37 в состояние 1 и тем самым блок 4 управления доступом выставляет на

5 выходе 47 сигнал Передача неуспешна.

Блок 9 формирования последовательной передачи работает следующим образом (фиг. 4). При поступлении по входу 57 сигнала разрешения передачи от блока 4 включа0 ется триггер 39 и в регистр 38 сдвига параллельно записывается первый -байт преамбулы, поступающий от регистра 10 через мул ьтиплексор 8. Выходной сигнал триггера 39 поступает на вход разрешения

5 передачи кодера 40 и разрешает начало последовательной передачи кодированных данных через выход 48.

С выхода синхронизации кодера 40 тактовые импульсы поступают на вход регистра

0 38 сдвига, обеспечивая последовательное поступление передаваемой информации на вход кодера 40. (Тактовый генератор входит в состав интегрального кодера и обеспечивает работу кодера, а также последователь5 ное продвижение входящей в кодер информации).

После передачи заданного числа байтов преамбулы мультиплексор 8 переключает свои входы на блок 11 и продолжается кодирование и передача информации на ОЗУ 11.

После считывания последнего информационного байта с блока 11 на триггер 39 поступает сигнал сброса Последний байт, триггер 39 отключается и передача из кодера 40 через выход 48 прекращается.

Блок 11 работает следующим образом (фиг. 5). Загрузка данных в ОЗУ от ЭВМ происходит байт-последовательно через вход 51. Адрес загрузки в память 45 определяется счетчиком 42 адреса записи, подклю- ченным через мультиплексор 43. Работой счетчика 42 адреса записи управляет ЭВМ.

При передаче кадра записи информация побайтно поступаете выхода 52 на вход мультиплексора 8. В данном режиме к ад- ресным входам памяти 45 через мультиплексор 43 подключается счетчик 41 адресов чтения. Счетные импульсы на вход счетчика 41 адресов чтения поступают от блока 9 (фиг. 1). Во время чтения данных из ОЗУ 45 состояния счетчиков 41 и 42 сравниваются компаратором 44. При совпадении состояний счетчиков вырабатывается сигнал Последний байт, поступающий на блок 9.

Регистр 10 в данном варианте представляет собой регистр объемом 1 байт, в котором записаны данные, соответствующие преамбуле кодера, т.е. 10101010.

Счетчик 7 байтов преамбулы управляет мультиплексором 8.

В режиме работы МДКН/ОС блок 1 всегда устанавливает триггер 5 в состояние 1. При получении сигнала о начале передачи от блока 4 блок 9 начинает передачу преамбулы, счетчик 7 байтов преамбулы начинает счет и после передачи 8 байтов преамбулы переключает мультиплексор 8 для передачи на блок 9 данных, поступающих от ОЗУ 11.

В режиме МДОЗК при получении сигнала о начале передачи от блока 4 управления доступом блок 9 начинает передачу бесконечно длинной преамбулы, так как счетчик 7 байтов преамбулы свое состояние не изменяет, поскольку на выходе триггера 5 сохраняется нулевой сигнал. При обнаружении захвата канала блоком 1 вырабатывается сигнал Своя передача, переключающий триггер 5 в состояние 1. С этого момента устройство работает аналогично указанному режиму работы (МДКН/ОС), т.е. счетчик

7байтов преамбулы обеспечивает передачу

8байтов преамбулы (ъ дополнение к ранее переданной части бесконечной преамбулы), после чего через мультиплексор 8 на блок 9 поступают передаваемые данные от ОЗУ 11.

Формула изобретения 1. Устройство для подключения абонента к общему каналу локальной сети передачи данных, содержащее блок управления доступом, первый выход которого является выходом сигнала неудачной передачи устройства, а второй выход соединен с входом разрешения блока формирования последовательной передачи, первый и второй выходы которого являются соответственно информационным выходом последовательного кода устройства и выходом сигнала завершения передачи устройства, детектор, первый мультиплексор, выходом соединенный с первым информационным входа -- блока формирования последовательной передачи, блок оперативной памяти, информационный вход которого является информационным входом параллельного кода устройства, регистр байта преамбулы, выходом подключенный к первому информационному входу первого мультиплексора, и счетчик байтов преамбулы, выход которого соединен с управляющими входами первого мультиплексора и блока оперативной памяти, первый и второй выходы которого подключены соответственчо к вторым информационным входам первого мультиплексора и блока формирования последовательной передачи, вход блокировки, вход команды и вход разрешения блока управления доступом соединены соответственно с входом сигнала Столкновения передачи, входом команды Передать кадр и выходом детектора, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены блок обнаружения захвата канала, второй мультиплексор,.триггер и элемент И, причем вход детектора соединен с выходом второго мультиплексора, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к информационному входу поспедовательного кода устройства и первому выходу блока формирования последовательной передачи, вторым выходом соединенного с входом сброса триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, выходом и вторым входом соединенного соответственно со счетным входом счетчика байтов преамбулы и вторым выходом блока управления доступом, вход, первый и второй выходы блока обнаружения захвата канала подключены соответственно к информационному входу последовательного кода устройства, к информационному выходу параллельного кода устройства и установочному входу триггера, управляющий вход второго мультиплексора является входом выбора режима устройства.

2. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что блок обнаружения захвата канала содержит детектор, два элемента И, одновибратор и три триггера, входы сброса которых соединены с прямым выходом од- новибратора, причем синхровход первого триггера соединен с входом блока, входом детектора и первыми входами первого и второго элементов И. вторые входы которых соединены соответственно с инверсными выходами одновибратора и детектора, а выходы - соответственно с первым выходом блока и входом одновибратора, прямой выход детектора соединен с третьим входом первого элемента И, синхровход и инверсный выход второго триггера подключены соответственно к инверсному выходу первого триггера и синхровходу третьего триггера, прямой выход которого является вторым выходом блока.

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в локальных сетях ЭВМ с различными методами доступа. Цель изобретения - расширение области применения, Цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок управления доступом, блок формирования последовательной передачи, детектор, счетчик байтов преамбулы, регистр байта преамбулы, блок оперативной памяти и первый мультиплексор, введены второй мультиплексор, блок обнаружения захвата канала, триггер и элемент И. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

19JTJTJTJTJlJTJ-Lr-20n n

21т

Я.

toil.

о

Фиг. 2