Контроллер станции локальной сети

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Вейцман К. Распределенные систе мы мини- и микро-ЭВМ.- М.: Финансы и статистика, 1983, с.63-79.Колосков .М.С. и др, Локальная сет микро- и мини-ЭВМ.- Микропроцессорны средства и системы, 1 988, Э 2, с.43- 45,,(54) КОНТРОЛЛЕР СТАНЦИИ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТ (57) Изобретение относится к цифровым системам связи, в частности к ло кальным сетям передачи данных, и 2может быть использовано для обмена данными в локальных инФормационновычислительных и управляющих сетях. Цель изобретения - повышение пропускной способности сети за счет уменьшения задержек на обработку информации в станциях и уменьшения количества служебной информации в передаваемых пакетах. Контроллер станции локальной сети содержит прАессор 6, блок 7 постоянной памяти, блок 9 сопряжения с абонентом и многоканальный коммутатор 10 доступа к памяти, блок 5 логики передачи, блок 4 логики прие" ма и блок 8 памяти. В контроллере станции локальной сети блоки 4 и 5 для увеличения быстродействия используют прямой доступ к блоку 8 памяти.6 ил,647590Изобретение относится к цифровымсистемам электросвязи, в частностик локальным сетям передачи данных,и может быть использовано для обменаданными в локальных информационновычислительных и управляющих сетях,Целью изобретения является повышение пропускной способности сети засчет уменьшения задержки на обработку информации в станции и уменьшенияколичества служебной информации впередаваемых пакетах,На Фиг,1 представлена структуракольцевой локальной сети; на.фиг .2 - 15Формат информационных кадров; наФиг.З - блок-схема контроллера станции локальной сети; на фиг4 - структурная схема блока приема; на Фиг,5структурная схема блока передачи; 20на Фиг,б - схема анализа адреса, вариант выполнения .Кольцевая лакальная сеть содержити абонентови и контроллеров 2(фиг.), каждый из которых подключен 25к Физической среде передачи данных .через приемопередатчик 3.Контроллер (Фиг.З) содержит блок4 приема, блок 5 передачи, процессор6, блок 7 постоянной памяти, блок 8 30памяти, блок 9 сопряжения с абонентом и многоканальный коммутатор 10доступа к памяти.Блок 4 приема (Фиг.4) содержитдекодер 12 линейного кода, счетчик13 бит приема, сдвиговый регистр14 приема, декодер 5 проверочногокода, буферный регистр 16 приема,схему 17 анализа адреса, схему 18выделения промежутка, элементы И 9 40и 20 и контролер 24 прямого доступак памяти (КИДП).Блок 5 передачи (фиг.5) содержитбуферный регистр 22 передачи, сдвиговый регистр 23 передачи, кодер 4524 проверочного кода, мультиплексор25, счетчик 26 бит передачи, кодер27 линейного кода, мультиплексоры28-31, триггер 32 режима, триггер 33выдачи, триггер 34 завершения трансляции, элементы И 35 и Зб, контроллер 37 прямого доступа к памяти игенератор 38 синхрочастоты передачи.Схема 17 анализа адреса (Фиг.б) содержит буферный регистр 39 адреса, триггер 40 анализа адреса, схему 41 сравнения, элемент ИЛИ 42 и триггер 43 приема. Обмен информацией между абонентами, подключенными к сети, происходитследующим образом, Информация отабонента, предназначенная дл передачиудаленному абоненту сети, буферизуется в блоке 8 памяти контроллера иразбивается на пакеты, В адреснойчасти каждого пакета контроллер помещает адрес удаленного контроллера абонента, затем преобразует пакет вкадр (Формат кадра показан на Фиг.2)и передает его удаленному контроллеру-получателю, Продвигаясь по кольцевой,магистрали, кадр, какправило,проходит через несколько транзитныхконтроллеров (станций), кроме случаев, когда станция-получатель является соседней со станцией-отправителемпо направлению передачи. Каждыйконтроллер анализирует адресную частькадра и, таким образом, отличаеттранзитные кадры от кадров, адресо- .ванных ему. Кадр, адресованный данному.контроллеру, принимается им в блок8 памяти, иэ которого затем принятаяинформация поступает к абоненту.Транзитные кадры транслируютсяконтроллером (станцией) к следующейстанции сети с минимальной задержкой.В случае, если в момент прихода транзитного кадра станция передает собственный кадр, транзитный кадр буферизуется в блоке 8 памяти данной станции и передается ею в кольцевуюмагистраль сразу после завершенияпередачи своего кадраТаким образов,каждая станция в активном состоянииосуществляет следующие режимы; приеми/или передача, трансляция .В режиме приема обработка постулающих на вход контроллера (станции)кадров производится следующим образом,Кадры, переданные удаленнымистанциями, поступают на вход декодера 12, который выделяет из линейногокода биты данных, а по характеристическим моментам синхронизации, со"держащимся в линейном коде, - синхрочастоту приема Гд . Схема 18 выделения промежутка анализирует наличиесннхроимпульсов Е и выдает сигнал"Промежуток" в течение тех временныхинтервалов, когда на вход станции непоступает линейный код, При обнаружении первого синхроимпульса приемасхема 18 выделения промежутка снимает сигнал "Промежток". Этот момент7590 45 50 55 5164 идентифицируется станцией как момент начала приема кадра, При приеме кадра синхроимлульсы 2 япоступают на первый вход первого элемента И 1 9, на второй вход которого поступает сигнал "Промежуток , запрещающий прохождение синхроимпульсон через элемент И 19. Из-за инерционности схемы 18 выделения промежутка сигнал "Промежуток снимается с некоторой задержкой относительно первого вьщеленного синхроимпульса Й ,и соответствующего биту преамбулы 1, в результате чего этот синхроимпульс не проходит через элемент И 19. Вследствие этого бит преамбулы уничтожается, так как запись в сдниговый регистр 14 приема, декодер 15 проверочного кода и счет синхроимпульсов Кпг,счетчиком 13 бит приема производится, начиная со второго синхроимпульса, соответствующего первому биту принимаемого пакета.Под каждый восьмой импульс Г на выходе счетчика 13 бит приема появляется синхроимпульс приема байта, означающий, что в сдвигоном регистре 14 приема накоплен байт информации. Синхроимпульсом приема байта производится перезапись накопленного байта из сдвигового регистра 14 приема а в буферный регистр 16 приема. По первому синхроимпульсу приема байта схема 17 анализа адреса анализирует адресный байт пакета. При этом триггером 40 анализа адреса (фиг.6) выделяется передний фронт первого синхроимпульса приема байта. Под этот фронт адресный байт из сдвигоного регистра 14 приема переписывается в буферный регистр 39 адреса, с выходов которого поступает на вторую группу входов схемы 41 сравнения, На первой группе входов схемы 41 сравнения присутствует значение собственного адреса станции, заданное с помощью перемычек между входами схемы 41 сравнения и уровня логического нуля и логической единицы. Если значение адресного байта сраннилось с заданным значением собственного адреса станции (контроллера), на выходе схемы 41 сравнения появляется сигнал сравнения, служащий для перевода станции в режим приема. При этом сигнал с выхода схемы 41 сравнения через второй вход элемента ИЛИ 42 поступает на вход установки в едини 5 10 5 20 25 30 35 40 цу триггера 43 прием ц переводитего в единичное состояние. Сигнал свыхода триггера 43 прием разреюаетпрохождение сцнхроимпульсов приемабайтов через нторой элемент И 20на вход запросон контроллерон 21прямого доступа к памяти, Последний,обращаясь к блоку 8 памяти черезмногоканальный коммутатор, переписывает байты принимаемого пакета в блок8 памяти. Поскольку разделителем между кадрами, передаваемыми по кольцевой магистрали, служит межкадровыйпромежуток (интервал молчания), процедура приема пакета продолжается дотех пор, пока иэ линии в блок 4 прие -ма поступает линейный код, Послеприема последнего бита кадра схема18 выделения промежутка выдает сигнал"Промежуток", прекращается выдача импульсов синхрочастоты приема ГпА, декодером 12 линейного кода, Сигналом"Промежуток" обнуляется счетчик 13бит приема, а также сбрасываютсятриггер 40 анализа адреса и триггер43 приема н схеме 17 анализа адреса.Передний фронт сигнала Промежуток"соответствует моменту окончания приема пакета (когда весь пакет принятв блок 8 памяти станции, а на выходедекодера 15.проверочного кода установился результат анализа пакета накорректность). Этим фронтом осуществляется прерывание процессора 6,по которому процессор 6 анализируеткорректность принятого пакета (посостоянии выхода декодера 15 проверочного кода и его назначение (предназначенный абоненту данной станции илитранзитный - по состоянию выхода схемы 41 сравнения). Блок 4 приемаготов к приему следующего кадра. В каждой станции возможна конфликтная ситуация, когда на вход станции приходит транзитный кадр, а станция в этот момент передает свой кадр, В этом случае транзитный кадр буферизуется в блоке 8 памяти станции и передается вслед за собственным кадром. При приеме транзитного кадра но время передачи своего кадра на выходе схемы 41 сравнения сигнал сравнения отсутствует, но триггер 43 приема переведен в единичное состояние сигналом с. инверсного выхода триггера 32 режима, поступающим на ход установки в единицу триггера 43приема через первый вход элемента ИЛИ 42.Передачу собственного пакета стан- ция может начать, если она не находится в режиме трансляции. Передачу инициирует процессор 6, Перед началом передачи он анализирует, находит-, ся ли станция в режиме трансляции (по состоянию выхода схемы 1 8 выделе- о ния промежутка и триггера 43 приема). Если в момент анализа схема 1 8 выделения промежутка вьдает сигнал."Промежуток" нли при отсутствии сигнала "Промежуток" триггер 43 приема находнтся в единичном состоянии (происходит прием кадра из кольцевой магистрали в блок 8 памяти станции), процессор б инициирует работу контроллера 37 прямого доступа к памяти, который обращается через многоканаль. иый коммутатор 10 к блоку 8 памяти, считывает из блока 8 первый байт передаваемого пакета и вьдает синхросигнал записи, по которому считанный 25 из блока 8 байт заносится в буферный регистр 22 передачи, а триггер 32 режима переводится в единичное состояние, соответствующее режиму передачи пакета. При этом через первый элемент И 35 начинают проходить импульсы синхрочастоты передачи Гпд от генератора 38, которые поступают на входы синхронизации сдвигового регистра 23 передачи, кодера 24 проверочного кода, счетчика 26 бит передачи, триггера 33 вьдачи и кодера 27 линейного кода, Предварительно (передним Фронтом сигнала с выхода триггера 32 режима) триггер 33 вьдачи устанавливается в исходное состояние, тем самым формируется однобитовая преамбула передаваемого кадра, необходимая для настройки декодера 12 линейного кода в станции-получателе кадра. При поступлении первого импуль" са Гппреамбула выдается триггером 23 вьдачи в кодер 27 и с его выхода в кольцевую магистраль.Под первый импульс Епл (и далее под каждый восьмой) счетчиком 26 бит передачи вырабатывается синхроимпульс передачи байтакоторым производится запись байтов передаваемого пакета в сдвиговый регистр 23 передачи.55 Этот регистр вь 1 полняет параллельно последовательное преобразование информации. Записываемые в него байты выдаются в последовательном виде через триггер 33 выдачи и первыймультиплексор 25 в кодер 2 линейного кода, который преобразует битыинформации в линейный, например манчестерский, код и выдает его черезприемопередатчик в кольцевую магистраль.Триггер 33 выдачи служит такжедля нормализации длительности битовых посылок. После записи последнегобайта передаваемого пакета в буферный регистр,22 передачи, контроллер37 прямого доступа к памяти выдает вкодер 24 проверочного кода сигнал,по которому кодер 24 проверочного кода переключает первый мультиплексор25 и через его второй вход выдает вкодер 27 линейного кода проверочнуюкомбинацию. Закончив выдачу проверочной комбинации, кодер 24 проверочного кода выдает процессору б прерывание, свидетельствующее о завершениипередачи кодра, и сбрасывает триггер32 режима. Прн этом запрещается прохождение импульсов сиихрочастоты передачи Г через первый элемент И 35,прекращается выдача в кольцевую магистраль линейного кода, что воспри"ннмается другими станциями как промежуток,Если в блоке 8 станции имеются пакеты на передачу, процессор 6, получив прерывание, инициирует передачу следующего пакета, как это описано вьппе. Если за время передачи пакета в блоке 8 станции принят хотя бы один транзитный пакет, он передается в первую очередь. Если в блоке 8 станции нет пакетов на передачу, поступающие на ее вход транзитные кадры транслируются без буферизации в блок 8. Байты транслируемого кадра, накапливаемые в сдвиговом регистре 44 .приема, как н при приеме, по синхроимпульсу приема байта переписываются в буФерный регистр 36 приема, выходы которого в режиме трансляции через второй мультиплексор 28 подключены к входам сдвигового регистра 23 передачи. Первым синхроимпульсом приема байта триггер 32 режима в блоке 5 логики передачи устанавливается в единичное состояние, и далее передача транслируемого кадра осуществляется так же, как описано для режима передачи эа исключением того, что транслируемый кадр не ,одвергается провер"ке на корректность и кодированиюкодером 24 проверочного кода в транслирующей станции. Он транслируетсябеэ изменений в том виде, в которомбыл передан станцией-отправителем,Трансляция кадра заканчивается спомощью триггера 34 завершения трансляции, обеспечивающего передачу последнего байта транслируемого кадра, 10после чего сбрасывается триггер 32режима,Для обмена информацией с абонентом в блок 8 станции выделены буфер ная зона приема и буферная зона передачи. При приеме из кольцевой магистрали информации, предназначенной абоненту, она накапливается в буферной зоне приема, нз которой через 20 блок 9 сопряжения с абонентом передается к абоненту, Информация, подготовленная абонентом для передачи через локальную сеть, заносится в буферную зону передачи блока в памяти, 35 из которой передается в виде пакетов в кольцевую магистраль.Схема 18 выделения промежутка представляет собой формирователь импуль сов длительностью, превышающей период тактовой частоты приема. За счет такого соотношения на выходе формирователя поддерживается низкий уровень до тех пор, пока на его вход поступа-З 5 ет тактовая частота приема. При наступлении межкадрового промежутка подача импульсов тактовой частоты приема на вход формирователя прекращается, нрн этом на его выходе уста навливается высокий уровень, соответствующий сигналу "Промежуток". При возобновлении тактовой частоты приема на выходе формирователя вновь устанавливается низкий уровень. 45 формула изобретенияКонтроллер станции локальной сети,. содержащий блок приема, блок передачи, процессор, блок памяти, блок постоянной памяти и блок сопряжения с абонентом, адресно-информационноуправляющий вход-выход процессора сое динен с адресно-инФормационно-управляющим входом-выходом блока сопряжения с абонентом, адресно-информационно-управляющим входом-выходом,блока постоянной памяти и адресно-информационно-управляющими входамв-выходами блока приема и блока передачи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пропускной способности сети эа счет уменьшения задержки на обработку информации в станции и уменьшения служебной информации в передаваемых пакетах, в него введен многоканальный коммутатор доступа к памяти, выход блока приема соединенс инФормационно-управляющими входами блока передачи н многоканального коммутатора доступа к памяти, первый информационно-управляющйй вход-выход которого соединен с адресно-информационно-управляющим входом-выходом процессора, второй информационноуправляющий вход-выход многоканального коммутатора доступа к памяти соединен с информационно-управляющим входом-выходом блока передачи, третий информационно-управляющий вход-выход многоканального коммутатора доступа . к памяти соединен с адресно-информационно-управляющим входом-выходом бло. ка памяти, вход к выход блока сопряжения с абонентом являются входом и выходом контроллера для связи с абонентом, вход блока приема и выход блока передачи являются входом и выходом контроллера для подключения к физической среде передачи данньи.