Устройство для передачи информации в кольцевом канале связи Советский патент 1991 года по МПК G08C19/28 

о ю

со

ON

4

Изобретение относится к устройствам, применяемым в области ВТ и СПД, в частности к устройствам, обеспечивающим сопряжение связных вычислительных устройств, кодеров, средств автоматизированного проектирования с передающей средой (каналом, системой каналов), например, в локальной вычислительной сети.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг,1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 -- преобразователь параллельного кода в последовательный; на фиг.З - анализатор занятости канала; на Фмг.4 -алгоритм работы устройства (после включения и установки исходного состояния).

Устройство для передачи информации в кольцевом канале связи содержит приемник 1, переключатель 2, передатчик 3, источник 4 информации, преобразователь 5 параллельного кода в последовательный, анализатор 6 занятости канала, с первого по четвертый счетчики 7-10, второ.й 11 и первый 12 триггеры, генераторы 13 и 14 тактовых импульсов, дешифратор 15, второй 16, первый 17 и третий 18 элементы И, элементы ИЛИ 19 и 20, одновибратор 21, группу одноименных элементов 22 задержки, элемент 23 задержки, вход 24 и выход 25 устройства, вход 2G анализатора 6, второй вход 27 передатчика 3, выходы 28 - 30 источника 4 информации и его входы 31 и 32, входы 33 - 37 преобразователя 5 и его выход 38, а также выход 39 анализатора 6.

Источник 4 информации является абонентом сети (им может быть устройство, ре- ализующее функции транспортного протокола - формирование пакета требуемого формата, используемое для орган -а- ции связи ЭВМ, терминалов и -.д. посредством сети), Источник 4 информации имеет информационный выход 28, выход 29 синхронизации, выход 30 конца пакета к входы 31 и 32 управления, Если источник 4 информации имеет пакет для передачи, то при единичном сигнале на его управляющем входе 31 он начинает в параллельном коде побайтно выдавать пакет на выходе 28, сопровождая каждый байт синхроимпульсом на выходе 29. По окончании передачи пакета источник информации формирует на своем входе 30 единичный импульс конца пакета. Сигнал, поступающий на его управляющий вход 32, свидетельствует о том, ч го размерность пакета, пыданного источником 4 информации, превышает максимально возможную.

Преобразователь 5 параллельного кода в последовательный (фиг.2) содержит блок

40 памяти, регистра 41 сдвига, счетчик 42, элемент И 43, первый 44 и второй 45 элементы ИЛИ, одновибраторы 46.1 и 46.2 и элемент 47 задержки, а также имеет

информационный вход 33, первый 34 второй 36 и третий входы синхронизации, вход 35 установки исходного состояния и информационный выход 38.

Преобразователь 5 работает следую0 щим образом. При появлении первого байта на входе 33 и сопровождающего его синхроимпульса на входе 34 байт записывается по нулевому адресу в блок 40. По заднему фронту синхроимпульс-а, поступившего на

5 вход 34 преобразователя 5, счетчик 42 увеличивая свое состояние на единицу и следующий байг с входа 33 записывается в блок 40 в ячейку с первым адресом по синхроимпульсу,, поступившему на вход 34, а счетчик

0 42 увеличивает свое состояние на единицу (формирует очередной адрес) и т.д. Таким образом осуществляется запись пакета в параллельном коде.

При поступлении единичного сигнала

5 на вход 35 одновибратор 46.1 по его переднему фронту формирует единичный импульс, по которому счетчик 42 обнуляется, и с выхода блока 40 на информационный вход регистра 41 поступает первый байт пакета,

0 хранящийся в блоке 40 по нулевому адресу. Через время задержки, определяемое временем срабатывания описываемой цепочки элементов, импульс, сформированный од- новибратором 46.1, S проходит через эле5 мент 47 задержки и элемент И Л И 45 на вход синхронизации записи регистра 41 и по его заднему фронту в регистр 41 записывается первый байт. Так осуществляется установка преобразователя 5 в исходное состояние.

0 Для выдачи пакета в последовательном коде на вход 37 подаются тактовые импульсы, Эти импульсы проходят через открытый элемент 1/1 43 на вход синхронизации регистра 41. В результате по заднему фронту

5 каждого такого импульса на выходе 38 появ- ляется очередной бит. По заднему фронту седьмого импульсе, поступившего на вход 37, на входе 36 появляется единичный сигнал, который поступает на вход одновибра0 тора 46.2 и через элемент ИЛИ 45 вход синхронизации записи регистра 41 и закрывает элемент И 43.

Однов1-бр тор46.2 по переднему фронту поступившего на его вход импульса фор5 мирует единичный импульс, который через элемент ИЛИ 44 поступает на счетный вход счетчика 2, По заднему фронту этого им- пульсз счетчик 42 увеличивает свое состояние на единицу, формируя адрес ячейки блока 40, в которой хранится очередной

байт пакета. В соответствии с этим адресом на информационный вход регистра 41 с выхода блока 40 считывается очередной байт пакета.

Следующий (восьмой) импульс, поступивший на вход 37, не проходит через элемент И 43 на вход синхронизации сдвига регистра 41,-но по его заднему фронту формируется задний фронт единичного сигнала на входе 43, по которому в регистр 41 записывается очередной байт пакета, и его первый бит поступает на выход 38. Далее работа преобразователя 5 при выдаче пакета повторяется.

Анализатор 6 передачи (фиг.З) содержит регистр 48 сдвига, триггеры 49 и 50, дешифратор 51, элементы И 52 и 53, элемент ИЛИ 54, генератор 55 тактовых импульсов, одно- вибратор 56 и элемент 57 задержки.

Анализатор 6 работает следующим образом. Первый единичный символ, поступивший с выхода приемника 1 на вход 26, проходит на информационный вход регистра 48 сдвига и на S-вход триггера 49. По его переднему фронту триггер 49 переходит в единичное состояние, единичный сигнал с его выхода поступает на вход генератора 55 импульсов, на вход элемента 57 задержки и на выход 39. Генератор 55 начинает формировать на своем выходе тактовые импульсы, которые поступают на вход синхронизации регистра 48 сдвига, и последний записывает в последовательном коде информацию, поступающую на вход 26 с выхода приемника 1.

После поступления на вход 26 открывающего флага, т.е. в регистре 48 сдвига хранится кодовая комбинация флага (разрядность регистра 48 определяется разрядностью флаговой комбинации), дешифратор 51 формирует на своем выходе единичный сигнал. При поступлении на вход 26 следующего символа на выходе дешифратора 51 формируется задний фронт единичного сигнала, по которому триггер 50 переходит в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода триггера 50 открывает элемент И 52 и закрывает элемент И 53. При поступлении на вход 26 закрывающего флага, следующего в конце пакета, на выходе дешифратора 51 формируется единичный импульс, который поступает на счетный вход триггера 50 и через элементы И 52 и ИЛИ 54 на С- и К-входы триггера 49. По его заднему фронту триггеры 50 и 49 обнуляются, на выходе 39 пропадает единичный сигнал занятия среды, а генератор 55 перестает формировать на своем выходе тактовые импульсы.

Если единичный символ, первым поступивший 26, не является символом

передаваемого пакета, а является следствием помехи, то открывающий флаг не поступает на вход 26 анализатора. В результате через время задержки гз (тз выбирают больше длительности флаговой комбинации) на выходе элемента 57 появляется единичный сигнал, по переднему фронту которого од- новибратор 56 формирует единичный импульс. Этот импульс поступает через

открытый элемент И 53 и элемент ИЛИ 54 на С- и К-входы триггера 49 и по его заднему фронту триггер 49 обнуляется,

Счетчик 7 предназначен для формирования приоритета устройства. При включении сети в счетчике 7 хранится код, соответствующий номеру устройства в сети. При появлении на его счетном входе единичного сигнала, свидетельствующего о занятии моноканала, счетчик 7 по его

переднему фронту уменьшает свое состояние на единицу. Коэффициент пересчета счетчика 7 определяется количеством устройств, подключенных к моноканалу, поэтому приоритет устройства циклически

изменяется с каждым очередным занятием моноканала.

Счетчик 8 выполняет функцию таймера и служит для определения интервалов времени, в течение которых моноканал остается незанятым. При превышении времени, которое необходимо, чтобы все устройства сети могли занять моноканал (определяется как N(2 тт + Аг), где N - число устройств

подключенных к моноканалу; тт - максимальное время распространения сигнала в моноканале; Дг- максимальное время реакции устройства), на выходе счетчика 8 формируется единичный импуяьг.. Счетчик 8

изменяет свое состояние по заднему фронту единичного импульса, поступающего на его счетный вход, а обнуляется эдиничным сигналом, поступающим на его R-вход.

Счетчик 9 предназначен для управления

устройством. Счетчик 9 увеличивает свое состояние на единицу по заднему фронту импульса, поступившего на его суммирующий вход, уменьшение состояния счетчика 9 на единицу происходит по заднему фронту импульса, поступившего на его вычитающий вход. Обнуляется счетчик единичным сигна- .лом, поступающим на его R-вход. При переполнении счетчика 9 (коэффициент пересчета определяется максимально возможным числом байт в пакете) на его выходе переполнения формируется единичный сигнал.

Счетчик 10 предназначен для определения границ байта в передаваемом пакете.

Увеличение состояния счетчика 10 на единицу происходит по заднему фронту импульса, поступившего на его счетный вход, а обнуляется он единичным сигналом, поступившим на его счетный вход. При поступлении на его счетный вход семи импульсов на его выходе формируется единичный сигнал, который присутствует на нем до появления восьмого импульса.

Триггер 11 предназначен для фиксирования момента времени появления готового к передаче пакета и управления поступлением пакета от источника 4 информации. Триггер 11 переходит в единичное состояние при поступлении нз его S-вход единичного сигнала, а в нулевое состояние при поступлении единичного сигнала на его R- вход.

Триггер 12 предназначен для управления устройством при передаче пакета, Триггер 10 переходит в единичное состояние по единичному сигналу, поступившему на его S-вход, а в нулевое по единичному сигналу, поступившему на его R-вход.

Генератор 13 служит для определения интервала времени, в течение которого моноканал остается свободным.

Генератор 13 формирует на своем входе последовательность импульсов при нулевом сигнале на его входе.

Генератор И предназначен для синхронизации работы устройства при передаче пакета. Формирование последовательности импульсов на выходе генератора 14 происходит при единичном сигнале на его входе,

Дешифратор 15 служит для определения интервала времени возможной передачи. Сигнал на одном из выходов дешифратора 15 появляется в соответствие с кодом, поступающим на его информаф он- ный вход, при единичном сигнале на управляющем входе.

Элемент И 16 служит для формирования сигнала начала передачи.

Элемент И 17 служит для управления выдачей информации на выход устройства.

Элемент И 18 предназначен для формирования сигнала конца передачи пакета.

Элемент ИЛИ 19 управляет одновибра- тором 21.

Элемент ИЛИ 20 обеспечивает формирование сигнала установки в исходное для преобразователя 5 параллельного кода в последовательный.

Одновибратор 21 служит для формирования длительности интервала времени возможной передачи. Он формирует на своем выходе единичный импульс длительностью т по заднему фронту импульса, поступившего на его вход.

Группа элементов 22 содержит К элементов задержки (К N - 1), соединенных

последовательно, и предназначена для определения интервала времени возможной передачи. Время задерхки одного элемента 22 группы га равно 2 rm + Дт, где rm - максимальное время распространения сигнзла в моноканале; Дт - длительность интервала времени, представляемая устройству для начала передачи (время реак- ции устройства). Кроме того, выход группы

элементов 22 задержки соединен с нулевым

выходом дешифратора 15, вход первого зло- мента 22.1 - с первым выходом дешифратора 15, ..., вход i-ro элемента 22.i задержки с

i-м выходом дешифратора 15 вход К-го

элемента 22.К задержки - c(N - 1)-м выходом

дешифратора 15. Таким образом, время задержки, через которое на выходе группы элементов 22 задержки появляется сигнал после появления его на j-м выходе дешифратора 15, равно гз. Так как номер выхода

дешифратора 15, на котором появляется сигнал, соответствует приоритету устройства, то момент появления сигнала на выходе группы элементов 22 определяется приоритетом устройства является разным для

всех устройств сети, так как в сети нет устройств с одинаковыми приоритетами.

Элемент 23 задержки предназначен для формирования сигнала на входе управления переключателем 2 канала передатчика устройства. Время задержки элемента 22 равно максимальному времени распространения сигнала в моноканале rm.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при включении

сети в счетчике 7 записан код, соответствующий номеру i данного устройства в сети, а остальные элементы памяти устройства обнулены. Цепи начальной установки на фиг.1

условно не показаны. С нулевого выхода триггера 11 на вход 31 поступает единичный сигнал, разрешающий передачу пакета в параллельном коде. На выходе элемента И 18 присутствует единичный сигнал, который

блокирует счетчик 10 и триггер 12 в нулевом состоянии и, кроме того, через элемент ИЛИ 20 поступает на вход 35 установки в исходное состояние преобразователя Б. На выходе триггера 12 присутствует нулевой сигнал,

элемент А 17 закрыт, а моноканал замкнут переключателем 2.

Устройство выполняет следующие функции: прием пакета от источника информации: прослушивание моноканала и

определение интервала времени возможной передачи пакета в моноканал, при котором обеспечивается бесконфликтная работа сети; передача пакета в моноканал (если пакет готов к передаче).

Рассмотрим выполнение устройством этих функций.

Прием пакета от источника информации.

Если устройство готово принять пакет, то триггер 11 находится в нулевом состоянии и с его нулевого выхода на вход 31 информации поступает разрешающий сигнал - единичный. При наличии пакета для передачи у источника 4 информации последний начинает передачу пакета побайтно со своего выхода 28 на вход 33, сопровождая каждый байт синхроимпульсом на выходе 29. При этом пакет записывается в преобразователь 5, Одновременно синхроимпульс с выхода 29 поступает на суммирующий вход счетчика 9, который считает число записанных в преобразователь 5 байтов. При записи в преобразователь 5 первого байта в счетчик 9 записывается единица и на выходе элемента И 18 пропадает единичный сигнал, и, следовательно, с выхода элемента ИЛИ 20 на вход 35 поступает нулевой сигнал По окончании записи пакета в преобразователь 5 источник 4 информации на своем выходе 30 формирует единичный импульс конца пакета, который устанавливает триггер 11 в единичное состояние и, пройдя через элемент ИЛИ 20 на вход 35, устанавливает его в исходное состояние. На входе 31 пропадает единичный сигнал, единичный сигнал с единичного выхода триггера 11 открывает элемент И 16, а нулевой сигнал с его нулевого выхода открывает элемент И 18.

Прослушивание моноканала и определение интервала времени возможной передачи.

Прослушивание моноканала устройство осуществляет постоянно. Как только другой узел сети начинает передачу пакета, через время задержки распространения пакета в моноканале на выходе 26 появляется первый единичный символ пакета и на выходе 39 появится сигнал по переднему фронту которого счетчик 7 увеличивает свое состояние на единицу, и этот же сигнал блокирует элемент И 16. При освобождении моноканала на выходе 39 формируется задний фронт единичного сигнала, по которому срабатывает одновибратор 21 и открывается элемент И 16. Единичный импульс с выхода одновибратора 21 поступает на управляющий вход дешифратора 15 и открывает его на время, равное своей длительности т. В

результате на j-м выходе дешифратора 15 в соответствии с кодом, хранимым в счетчике 7, формируется импульс длительностью Г. Пройдя через j элементов 22 задержки, этот 5 импульс поступает на третий вход элемента И 16 через время j гз и определяет момент начала интервала времени, в течение которого возможна передача пакета данным устройством. Длительность этого интервала

0 времени определяется длительностью импульса г, поступившего на второй вход элемента И 16. Так как время задержки Тз одного элемента 22 определяется из условия гэ (2 rm + AT), т.е. достаточно для

5 того, чтобы после занятия моноканала все устройства сети узнали за время гт (максимальное время распространения сигнала в моноканале) о его освобождении, чтобы устройство, имеющее готовый к передаче па0 кет и обладающее наиболее высоким приоритетом, за время Дг( Дг т + гср . где тср - время обрабатывания элементов, начало передачу и за время гт все остальные устройства узнали об этом, и, кроме

5 того, учитывая то, что во всех аналогичных устройствах сети (включая данное) в счетчиках 7 хранятся разные коды, то временные интервалы, когда i-e устройство сети может занять моноканал, не будут пересекаться и

0 в сети будет обеспечиваться бесконфликтная работа.

Определение временного интервала возможной передачи пакета аналогично описанному (по моментам занятия и осво5 бождения моноканала) используется при больших нагрузках в сети. При малых нагрузках, когда возможны случаи, что моноканал оказывается свободным в течение времени Т N тз (т.е. когда все узлы сети

0 могли, но не заняли), определение временного интервала возможной передачи пакета устройством осуществляв ся по сигналу таймера: счетчик 8, генератор 13 импульсов. При освобождении моноканала на выходе

5 39 анализатора 6 появляется нулевой сигнал, счетчик 8 оказывается разблокированным, а генератор 13 начинает формировать на своем выходе последовательность импульсов. Счетчик 7 подсчитывает их количе0 ство и при переполнении (при превышении времени N гз) формирует на своем выходе единичный импульс. Единичный импульс с выхода счетчики 8 через элемент ИЛИ 19 поступает на вход одновибратора 21 и по

5 его заднему фронту последний формирует единичный импульс длительностью г, далее устройство работает аналогично описанному. Таким образом имитируется освобождение моноканала.

Если до переполнения счетчика 8 моноканал оказывается занятым, то появившийся на выходе 39 единичный сигнал обнуляет счетчик 8, а генератор 13 прекращает формирование импульсов.

Передача пакета в моноканал.

Если в преобразователе 5 записан пакет для передачи (триггер 11 находится в единичном состоянии и на первый вход элемента И 16. поступает единичный сигнал), моноканал свободен, о чем свидетельствует нулевой сигнал на выходе 39 анализатора 6, который поступает на второй вход элемента И 16, то единичный импульс, поступивший на третий вход элемента И 16 с выхода группы элементов 22 задержки, проходит на единичный вход триггера 12 и переводит его в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода триггера 12 открывает элемент И 17, и первый бит пакета с выхода 38 поступает на вход 27 передатчика 3 и передается в моноканал. Одновременно единичный сигнал с выхода триггера 12 поступает на вход элемента 23 задержки и на-вход генератора 14, который начинает формировать на своем выходе последовательность импульсов. Эти импульсы поступают на вход 37 преобразователя 5 и на счетный вход счетчика 10. По каждому импульсу, сформулированному генератором 14,преобразователь 5 формирует на своем выходе 38 очередной бит пакета, который через элемент И 17 поступает на вход 27 передатчика 3 и передается в моноканал, а счетчик 10 увеличивает свое состояние на единицу. Таим образом осуществляется последовательная передача пакета в канал, После передачи каждого байта (8 бит) пакета на выходе счетчика 10 появляется единичный импульс переполнения, который поступает на вход 36 преобразователя 5 и на вычмта- ющий вход счетчика 9, и он уменьшает свое состояние на единицу. По окончании передачи пакета в счетчике 9 появляется нулевой код и на выходе элемента И 18 формируется сигнал, который устанавливает в исходное состояние преобразователь 5 (поступив на его вход 35 через элемент ИЛИ 20), обнуляет счетчик 10 и триггеры 11 и 12. На выходе триггера 12 появляется нулевой сигнал, и элемент И 17 оказывается закрытым, На нулевом выходе триггера 11 формируется единичный сигнал, который поступает на вход 31 источника 4 информации и свидетельствует о том, что устройство готово к приему от него следующего пакета для передачи,

Для исключения циркулирования по моноканалу переданного пакета через время задержки, определяемое временем распространения сигнала в моноканале, после начала передачи пакета (перехода триггера 12 в единичное состояние) на выходе элемента 23 задержки появляется единичный сигнал,

который поступает на управляющий вход переключателя 2, и последний разъединяет моноканал. По окончании передачи пакета, т.е. после перехода триггера 12 в нулевое состояние, единичный сигнал на выходе

элемента 23 пропадает через то же время задержки и переключатель 2 замыкает моноканал.

Если при наличии в преобразователе 5 готового к передаче пакета и при поступлении с выхода блока группы элементов 22 импульса моноканал оказывается занятым, т.е. на выходе 39 присутствует единичный сигнал, то элемент И 16 оказывается закрытым и импульс, поступивший с группы элементов 22, не проходит на ее выход. В результате устройство не начинает передачу пакета.

Формула изобретения

Устройство для передачи информации в кольцевом канале связи, содержащее приемник, вход которого является входом устройства, выход приемника подключен к входу переключателя, выход которого соединен с входом передатчика, выход которого является выходом устройства, преобразователь параллельного кода в последовательный, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, первый

счетчик, выходы которого соединены с информационными входами дешифратора, выходы которого подключены к входам одноименных элементов, задержки группы, выход каждого предыдущего элемента задержки подключен к входу последующего элемента задержки, второй и третий элементы И, элемент задержки, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, выход первого элемента И соединен

с управляющим входом передатчика, источник информации, выходы группы которого соединены с соответствующими информационными входами преобразователя параллельного кода в последовательный, первый

триггер, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, второй триггер, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены первый и второй генераторы импульсов, одновибратор, анализатор занятости канала, элементы ИЛИ, второй, третий и четвертый счетчики, выход приемника через анализатор занятости канала соединен с входом первого генератора импульсов, установочным входом второго счетчика, первым входом первого элемента ИЛИ. входом первого счетчика и инверсным входом второго элемента И, выход первого генератора импульсов подключен к входу второго счетчика, выход которого соединен через одновибра- тор с управляющим входом дешифратора, первый выход источника информации соединен с тактовым входом преобразователя параллельного кода в последовательный и первым входом третьего счетчика, выходы группы которого соединены с соответствующими входами третьего элемента И, выход которого подключен к установочным входам первого и второго триггеров, четвертого счетчика и первому входу второго элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с входом первого триггера, выход которого подключен к входу второго генератора импульсов, выход которого соединен с входом четвертого счетчика и первым входом пре-

образователя параллельного кода в последовательный, второй вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, выход четвертого счетчика подключен к второму входу третьего счетчика и третьему входу преобразователя параллельного кода в последовательный, выход третьего счетчика соединен со своим установочным входом, вторым входом второго элемента ИЛИ и первым управляющим входом источника информации, второй управляющий вход которого соединен с инверсным входом второго триггера, прямой выход которого соединен с четвертым входом второго элемента И, третий вход которого объединен с входом дешифратора и подключен к выходу последнего элемента задержки групп, второй вы- чход источника информации соединен с входом второго триггера и третьим входом второго элемента ИЛИ.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам, обеспечивающим сопряжение связанных вычислительных устройств, кодеров и т.д. с передающей средой (каналом, системой каU налов), например, в локальной вычислительной сети. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство содержит анализатор 6 занятости канала связи, счетчики 7-10, генераторы 13,14 импульсов, элементы ИЛИ 19 , 20, одновибратор 21, приемник 1, переключатель 2, передатчик 3, элементы И 8, 16, 17 группу элементов 22 задержки, источник 4 информации, триггеры 11, 12 и элемент 23 задержки. Изобретение обеспечивает сокращение времени ожидания передачи пакета и передачу информации устройствами только в пределах непересекающихся временных интервалов, определяемых текущими значениями текущими значениями приоритетов устройств. 4 ил. сл С

Ј

Ъ

«

Фиг. 2

Нет

чня ие монока s Да}

+ , Стоп таймер ТП) блакироВка И15

Прослушивание моноканала