Устройство передачи данных с звездообразной топологией

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИА ЛИСТ ИЧЕСН(71) Институт электроникительной техники АН ЛатвССР(57) Изобретение относится к технике передачи данных и предназначено для использования в локальных вычисли- . тельных сетях со спучайным доступом абонентских станций к широковещатель-; ной среде передачи данных. Цель изоб-Ф ретения - повышение производительнос- ти за счет ликвидации конфликтных ситуаций при передаче данных. Устройство передачи данных содержит центральную шину 4 и Р блоков сопряжения, каждый из которых содержит приемный усилитель 5, триггер 6, элемент 7 задержки, элемент И 8,. элементы ИЛИ 9 и 10, элемент И 12, элемент 13 задержки, передающий усилитель 14, уси"с лители 15 и элементы ИЛИ 16. Абонент- щ1432543ские станции подключаются к блокам 1 ет, то начинает передачу пакета;опряжения. Абонентские станции рабо) при столкновении пакетов на шине 4 ;гают с следующим протоколом, В слу- прекращает передачу пакета и перехочайный момент появления макета данных дит к выполнению первого пункта (перецля передачи абонентская станция; 1) дачу пакета продолжает наиболее приопроверяет наличие передачи на шине 4; ритетная станция). 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2) если передача на шине 4 отсутству табл.Изобретение относится к технике,передачи данных, в частности предна значено для использования в Локаль ных вычислительных сетях со случайным,состязательным доступом абонентских 5 , станций к широковещательной среде передачи данных.Цель изобретения - повышение произ" водительности за счет ликвидации кон фликтных ситуаций при передаче данных,На фиг, 1 представлена блок-схема устройства передачи данных с звездо" образной топологией; на фиг. 2 - структурная схема абонентской станцииф15 ; на фиг. 3 - вариант реализации блока сопряжения.Устройство содержит Р блоков 1 сопряжения, линию 2 приема данных от абонентской станции, линию 3 передачи данных к абонентской станции, центральную шину 4, приемный усилитель 5,триггер 6, элемент 7 задержки, элемент И 8, элементы ИЛИ 9 и 10, триггер 11, элемент И 12, элемент 13 за" держки, передающий усилитель 14, Р усилителей 15, (Р) элементов ИЛИ 16.Абонентские станции и схема реализации такой станции не показаны. Абонентская станция, например, может содержать блок 17 памяти, к которому подключены передающий 18 и приемный19 усилители (фиг.: 2).Блок сопряжения (фиг. 3) содержит приемный 20 и передающий 21 усилители, элементы ИЛИ 22 и 23, триггеры 24и 25, элементы И 26 и 27.Для облегчения понимания особен костей работы предлагаемого устройства передачи данных необходимы сле" дующие объяснения.В локальных вычислительных сетях со случайным, состязательным доступомабонентских станций к широковещательной среде передачи данных доступ каж дой абонентской станции осуществляется в соответствии с установленным . - .- протоколом. В частности, для абонентской станции возможен следующий вариант протокола. В случайный момент появления пакета данньм для передачи абонентская станция: 1) помещает пакет в свой буферный блок памяти;2) проверяет наличие передачи в линии 3; 3) если передача в линии 3 отсутствует, то начинает передачу пакета данньм; 4) при появлении передачи в линии 3 прекращает передачу своего пакета данных и переходит к выполнению пункта 2, в противном случае передает пакет до конца, а затем очищает буферный блок памяти и переходит к ожиданию появления нового пакета для передачи.Передаваемый абонентской станции пакет данных содержит преамбулу в виде последовательности сигналов ф 1" и "0" (например, 101010..) и информационную часть, Период повторения сигналов "1" и "О" в преамбуле определяется из условия, что длитель" ность действия "1" равна длительности "Р", причем длительность "1" больше или равна времени распространения этого сигнала через блок 1 и шину 4, т,е. от приемного усилителя 5 одного блока 1.к передающему усилителю 14 в другом блоке 1 сопряжения.При этом длительность преамбулы пакета данных выбирается большей, чем максимальное время распространения сигналов между двумя абонентскими станциями через устройство передачи данных с звездообразной топологией. Между повторными передачами пакетов данных устанавливается пауза, необходимая для определения факта оконча3 1432543 4.ния предыдущего и начала последующего пакетов; длительность паузы больше времени распространения сигналовчерез приемный усилитель абонентскойстанции.Информационная часть пакета данныхследует сразу после преамбулы и содержит адреса передающей станции,станции получателя и необходимые дан О,ные,В момент поступления преамбулы Риггерпакета данных от абонентской станциипо линии 2 приема каждый блок 1 со"пряжения может иметь состояние "Свободен", "Занят" или "Нейтральное"в зависимости от состояния его триго игеров 6 и 11. Установка блока 1 вуказанные состояния производится преамбулой пакета данных, поступающейлибо с линии 2 приема данных, либос шины и с выхода элемента ИЛИ 16.При этом каждым блоком 1 сопряжениявыполняется следующий протокол:1. Все блоки 1 обеспечивают соедикение линии 2 с шиной 4 в состояние, "Занят" или шины 4 с линией 3 в состоянии "Свободен", "Нейтральное".2. Каждый блок 1 может переходитьиз состояния "Занят" в состояние "Свободен" или наоборот при действии сигналов пакетов только с шины 4 илитолько с линии 2 соответственно.3, Блок 1, установленный в состояние "Занят" первым, обеспечивает широковещательную передачу пакета по ши не 4 и установку всех остальных блоков 1 в состояние "Свободен".4. При одновременной установке состояний "Занят" в нескольких блоках 1право на широковещательную передачуполучает блок 1, ближайший по порядковому номеру к первому блоку 11.Рассмотрим работу предлагаемогоустройства передачи данных (фиг. 1) сучетом приведенных предварительныхпояснений. Состояние блока сопряжения"О" Допустим, что с линии 2 приема данных на вход приемного усилителя М-го блока 1 сопряжения поступает преамбула в виде последовательности 101010 При этом возможны следующие ситуации; все остальные блоки 1 устройства находятся в состоянии "Свободен" или "Нейтральное", одиниз блоков .1 сопряжения 55 находится в состоянии "Зарят", напои,мер, (Е-й)-й блок, одновременно с Е-м блоком в состояние "Занят" устанавливается любой другой блок, например,(с)-й блок,Соответственно после поступлениясигнала "1" преамбулы с выхода приемного усилителя 5 возможны состояниятриггеров 6 и 11 (по прямому выходу),приведенные в табл,Т а б л и ц а 1 В каждом бпоке 1 сигнал "1" преамбулы пакета с линии 2 приема через усилитель 5 поступает на 0-вход триггера 6 и через элементы 7 задержки - на первь.е входы элементов 8, ,10, Если триггер 6 в состоянии "1", а триггер 11в "О", то происходит подтверждение этих состояний по С- входу триггера 6 с выхода элемента ИЛИ 9 и К-входу триггера 11 с выхода триггера 6 (если при этом сигнал "1"с шины 4 отсутствует, приходит по В-входу триггера 11 одновременно или позже, чем "1" по Р-входу триггера 6 на задержку элемента 7). Блок 1 остается включенным в состоянии "Занят" и через элемент И 8 пропускает сигналы пакета на вход элемента ИЛИ 16 и вход усилителя 15, с выхода которого эти сигналы поступают на шину 4.Если триггер 6 в "О", а триггер 11 в "1", сигнал "1" преамбулы пакета действует по 0-входу триггера 6, и через задержку 7 и элемент ИЛИ 9 - по С-входу триггера 6. Однако поскольку на другом входе элемента ИЛИ 9 уже действует сигнал "1" с выхода триггера 11, то установка триггера 6 в по С-входу блокируется и он остается в состоянии "0". Одновременно сигнал "1" преамбулы действует через элемент ИЛИ 10 по С-входу триггера 11 и, в зависимости от состояния "1" или "О" (есть сигнал "1" преамбулы с шины 4 или нет) 0-входа триггера 11, подтверждает в нем состояние "1" или,устанавливает в состояние О. Когда триггер 11 установлен в "О", то следующий сигнал "1" преамбулы пакета с линии 2 приема, действуя по П-входу2543 610 и 12, триггера 11, элемента 1 б малы по сравнению с длительностью сигнала "1" ("О") преамбулы пакета. Это положение соответствует случаю использования элементов быстродействующей логике (ЭСЛ) для реализации макси" 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 5 143 триггера б и через элементы с и 9, по С-входу триггера б устанавливает его в состояние "1", причем сигнал с единичного выхода триггера б подтверждает установку триггера 11 с "О" по его К-входу.Таким образом, происходит включение блока 1 сопряжения в состояние "Занят" (триггер б - в "1", триггер 11 - в "О"), в результате чего элемент И 8 разблокирован, а элемент И 12 заблокирован. С выхода элемента И 8, сигналы пакета поступают на вход усилителя 15, а с его выхода - на шину 4.В случае состояния блока 1, "Нейтральное включение его в состояние11Занят производится сразу, первымсигналом 1" преамбулы, а в случае состояния блока 1 "Свободен" включе: ,ние его в состояние "Занят" произво, дится после предварительного включения в состояние "Нейтральное".Величина задержки элемента 7 выбирается большей или равной времени ,распространения сигнала через эле:мент ИЛИ 9 и триггер 6. При этом обеспечивается надежная установка триггера б в "1" и исключается воз" можность появления неполноценных сиг,налов на выходе элемента И 8.Установка в блоке 1 состояния "Свободен" реализуется следующим образом, Сигнал "1" пакета с шины 4 действует по 0-входу триггера 11, через элемент ИЛИ 9 - по С-входу триггера 6 и через элементы 13 и 10 " по С-входу триггера 11. В результате триггер б устанавливается в состояние "О" или подтверждается в этом состоянии при условии, что на его 0-входе сигнал "1" пакета с линии 2 отсутствовал или пришел в пределах разрешения по вре" мени триггера 6 по отношению к сигналу на С-входе триггера 6. Триггер 11 устанавливается в состояние "1", блокируя элемент ИЛИ 9 для дальнейших воздействий. При этом элемент 13 за,- держки выбирается идентичным с элементом 7 и выполняет те же функции. После установки в блоке 1 состояния "Свободен" элемент И 8 заблокирован, а элемент И 12 разблокирован и на его вход поступают сигналы с шины 4 и с его выхода через усилитель 14 проходят на линию 3.Предполагается, что задержки элементов ИЛИ 9, триггера б, элементов 8,мально быстродействующего устройства передачи данных. По этой причине для сохранения требуемого уровня надежности работы необходимо введение дополнительных элементов 7 и 13 задержки, а также реализация симметричной схемы установки состояний блока 1 "Занят", "Свободен" по 0-входам и С-входам триггеров 6 и 11,При одновременном поступлении пакетов по линиям 2 от нескольких блоков 1 сигналы "1" их преамбулы устанавливают эти блоки в состояние "Занят" (триггер б.в "1", триггер 11 - в "0"). Сигналы с выходов элементов И 8 во всех блоках, находящихся в состоянии "Занят" поступают на входы соответствующих усилителей 15 и с их выхода - на шину 4. Одновременно с этим сигналы с выхода элементов И 8 н 1 с-го блока 1, где 1 с=1,2(Р), поступают на вход элемента ИЛИ 16 и с его выхода - на К-вход триггера б, на Я-вход триггера 11 и на второй вход элемента ИЛИ 16 (1 с+1)-го блока 1. Сигнал передается последовательночерез ряд элементов ИЛИ 16, соответствующих (Р-Е) блокам 1, на К-входтриггера 6 и на Б-вход триггера 11каждого из этих блоков 1. В результате все (Р-Е) блоков 1 будут прину"дительно установлены в состояние"Свободен", т.е. триггер 6 в "0",триггер 11 - в "1". Таким образом,установка состояния блоков 1 производится независимо от их предшествующего состояния, при этом только одиниз интерфейсов 1 получает право нашироковещательную передачу пакета. При использовании варианта блокасопряжения, изображенного на фиг.3,принцип работы аналогичен описанномувыше. Соответственно после поступления сигнала "1" преамбулы с выхода приемного усилителя 20 на 0-вход триггера 24 и С-вход триггера 25 возможны состояния триггеров 24 и 25 (по единичному выходу ), приведенные 1в табл.2."Занят" "Нейтраль- "Свобоное" ден" В первой ситуации, если 1-й интерфейс в состоянии "Занят", сигнал "1"преамбулы через элемент ИЛИ 22 и непосредственно по С-входу подтверждаеттриггер 24 в состоянии "1", а триггер 25 в "О". Подтверждение состояния 20триггеров происходит в момент изменения из "О" в "1" (фронта) сигнала "1"преамбулы. Поскольку триггер 24 ужебыл в состоянии "1", то одновременнос подтверждением состояния триггеров24 и 25 сигналы пакета проходят черезэлементы И 26 на шину 4 и на входэлемента 16 ИЛИ соответственно,Сигнал "1" преамбулы пакета, прошедший через элемент И 26 К"го блока 130на шину 4, действует по входу элемента И 17 всех интерфейсов 1 и черезэлемент ИЛИ 23 по 8-входу установкитриггера 25. Поскольку в первомслучае все интерфейсы 1, кроме Е-го,находятся в состоянии "Нейтральное"или "Свободен", то сигнал "1" сшины 4 соответственно устанавливаетили подтверждает состояние "1" триггера 25, а состояние "О" триггера 24 40остается неизменным. В результатесигнал "1" преамбулы пакета и, вдальнейшем, вся последовательностьсигналов пакета проходит через разблокированный ( 1 на нулевом выходе 45триггера 24) элемент И 27 и передающий усилитель 21 в линию передачивсех остальных интерфейсов 1, кромеЕ-го. В 1-м интерфейсе 1, установленном в состояние Занят , сигнал 50"1" в шины 4 всегда действует по Явходу триггера 25 позже или одновременно с действием по К-входу триггера 25 сигнала с единичного выходатриггера 24, В результате действияэтих сигналов на выходах триггера 25появляются сигналы "1". Однако по0-входу триггера 24 и другому входуэлемента ИЛИ 22 раньше уже действует 3 8сигнал "1" преамбулы, Поэтому триггер 24 остается в состоянии "1", После окончания сигнала "1" преамбулыпакета на шине 4 триггер 24 остаетсяв " 1", а триггер 25 - в "О", удерживаемый в этом состоянии сигналом свыхода триггера 24 по К-входу. Еслидлительность сигнала "1" преамбулыпакета больше, чем время его распространения через элемент 26 И, шину 4,элемент ИЛИ 23, триггер 25, то всегдаобеспечивается надежное сохранениесостояния "Занят" 1-го интерфейсадля сигнала пакета на шине 4 от собственной абонентской станции. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 16 Е-го интерфейса поступает на К-вход установки нуля триггера 24 и через элемент ИЛИ 23 на Я-вход триггера 25 (1+1)-го интерфейса 1, В результате триггеры 24 и 25 (1+1)-го интерфейса 1 принудительно устанавливаются (подтверждаются) в соответствующих состояниях "О" и "1", что фиксирует состояние "Свободен" Ь+1)-го интерфейса 1 (если 1=п, то 1+1=и). Сигнал с выхода элемента ИЛИ 16 В)-го интерфейса отсутствует, поскольку данный интерфейс находится в состоянии "Свободен" и поддерживается в этом состоянии сигналами с шины 4 как и все интерфейсы 1, кроме -го.Если в этой ситуации 1-й интерфейс находится в состоянии "Нейтральное", то триггер 24 через элемент ИЛИ 22 по С-входу устанавливается в "1", а триггер 25 - в "О", т.е. Е-й интерфейс 1 устанавливается в состояние "Занят". При установке триггера 24 в "1" сигнал "1" преамбулы пакета с выхода усилителя 20 1-го интерфейса поступает сначала на П-вход триггера 24 и через задержку элемента ИЛИ 22 на С-вход триггера 24. Задержка, вносимая элементом ИЛИ 22, является достаточной для надежной установки триггера 24 в "1", обусловленную действием сигнала "1" по Р-входу триггера 24 в течение времени этой задержки. Величина задержки элемента ИЛИ 22 ограничена только по минимуму значением разрешающей способности триггера 24 по времени и выбор ее не является критичным. Состояние О триггера 25 подтверждается по его С-входу, причем после установки триггера 24 в "1" сигналом с его единич20 9 14325 його выхода триггер 25 удерживается в состоянии "0" по К-входу установки в ц 01 фЕсли в первой ситуации 1 с-й интер- фейс находится в состоянии "Свободен", то сигналом "1" с выхода усилителя 20 триггер 25 устанавливается в состояяие "0", поскольку на его Р-входе действует постоянно сигнал логическо го "0", а триггер 24 остается в состоянии "О", поскольку в момент переода из. "О" в "1" сигнала преамбулы акета по одному входу элемента ИЛИ 2 на другом его входе уже был сигнал 151." - с выхода триггера 25. Установка триггера 24 в "1" производится в омент действия следующего сигнала1" преамбулы пакета. Таким образом, в первой ситуации, если 1-й интерфейс 1 был в состоянии "Нейтральное", то он устанавливается в состояние "Занят", а если он был в состоянии "Свободен", то устанавли вается в состояние "Занят", с задержкой на один период частоты передачи сигналов преамбулы пакета, т.е. с промежуточной установкой состояние "Нейт" ральное". В остальном работа всего 30 устройства в первой ситуации происходит во всех случаях так же, как и для случая, когда 1-й интерфейс находится в состоянии "Занят".Во второй ситуации, когда один из интерфейсов 1 находится в состоянии "Занят", например (1 с)-й, устройство работает следующим образом. Сигнал "1", цреамбулы, установив состояние "Занят" в к-м интерфейсе 1, проходит через элемент И 26 на шину 4 и на вход элеМентов И 27 и ИЛИ 23. Через элемент :ИЛИ 23 триггер 25 В)-го интерфейса 1 устанавливается в "1" и сигнал .ф 1 с его единичного выхода через элемент ИЛИ 22 по С-входу триггера 24 .устанавливает последний в "О". В результате (К)-й интерфейс 1 устанав:ливается в состояние "Свободен", элеМент И 27 разблокируется и пропускает 50 сигналы пакета с шины 4, через усили;тель 21, в линию 3, В остальном рабоЮта устройства не отличается от его работы в первой ситуации.В третьей ситуации одновременно поступающие по линиям 2 приема, например К-го и (Ы)-го интерфейсов 1, сигналы "1" преамбулы пакетов одновременно устанавливают эти интерфей 43 10сы в состояние "Занят". Сигналы с вы-;хода элемента И 26 этих интерфейсовпоступают на шину 4 и проходят в линии 3 передачи только интерфейсов 1,установленных в состояние "Свободен".Одновременно с этим сигналы с выходаэлемента И 26 (Е)-го интерфейса 1поступают через элемент ИЛИ 16 наК-вход триггера 24, через элемент ИЛИ23 - на Я-вход триггера 25 1-го интерфейса 1 и на второй вход элементаИЛИ 16 соответствующего К-му интерфейсу 1. Сигналы с выхода элементаИ 26 К-го интерфейса 1 поступают че"рез элемент ИЛИ 16 на К-вход триггера 24, через элемент ИЛИ 23 - наБ-вход триггера 25 (Ь+1)-го интерфейса. В результате сигналы передаютсяпоследовательно через элементы ИЛИ 16и устанавливают принудительное (РЕ) интерфейсов 1 в состояние "Свободен", т.е. все интерфейсы 1,порядковые номера которых больше (1-1)-го,пропускают сигналы с шины 4 в линию 3.передачи. Формула изобретения 1, Устройство передачи данных с звездообразной топологией, содержащее Р блоков сопряжения, первые информационные входы всех блоков сопряжения соединены между собой, о т л и ч а ющ е е с я тем, что с целью повыше ния производительности за счет ликвидации конфликтных ситуаций при передаче данных, в него дополнительно введены Рэлементов ИЛИ, причем первый выход 1-го блока сопряжения (к= =1 Р) соединен с первыми информационными входами всех блоков сопряжения, первый выход первого блока сопряжения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и входом блокировки второго блока сопряжения, выход Ь-го элемента ИЛИ соединен с первым входом (Ь+1)-го элемента ИЛИ и входом блокировки (Ь+2)-го блока сопряжения, гдеЪ=1(Р-З), выход (Р)"го элемента ИЛИ соединен с входом блокировки Р-го блока сопряжения, первый выход. а-го блока сопряжения соединен с вторым входом (а)-го элемента ИЛИ, где а=2(Р), второй информационный вход 1 с-го блока сопряжения является К-м информационным входом устройства, второй выход Е-го блока сопряже" ния является К-.м информационным выходом устройства.11 14322. Устройство по п. 1, о т л и "ч а ю щ е е с я тем, что блок сопряжения содержит два элемента задержки, два элемента ИЛИ, два элемента И, два триггера, приемный и передающий усилители, первый информационный вход блока соединен с информационным входом первого триггера, первым входом первого элемента ИЛИ и через первый. элемент задержки - с первыми входами второго элемента ИЛИ и первого элемента И, выход первого элемента И соединен через передающий усилитель с вторым выходом блока, выход второго элемента И соединен с первым выходом блока, второй информационный вход блока соединен с информационным входом второго триггера, вход блокировки блока соединен с входами установки первого триггера и сброса второго триггера, информационный вход второго триггера соединен через второй элемент задержки с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ и 25 первым входом второго элемента И, прямой выход первого триггера соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом синхронизации второго триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен свходом синхронизации первого триггера, прямой выход второго триггера соединен с вторым входом второго эле. мента И и входом сброса первого триг 3 гера, инверсный выход второго тригге543 12 ра соединен с вторым входом первогоэлемента И,3. Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок сопряжения содержит два элемента ИЛИ, дваэлемента И, два триггера, приемныйи передающий усилители, первый информационный вход блока соединен с перными входами первого элемента ИЛИ ипервого элемента И, выход которогосоединен через передающий усилительс вторым выходом блока, второй информационный вход соединен через приемный усилитель с первым входом второгоэлемента И, инФормационным входомпервого триггера, первым входом второго элемента ИЛИ и входом стробавторого триггера, вход блокировки блока соединен с входом сброса первоготриггера и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединенс входом установки второго триггера,прямой выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ; выходкоторого соединен с входом строба первого триггера, прямой выход которогосоединен с вторым входом второго элемента И и входом сброса второго триггера, инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход второго элемента И соединен с первым выходомблока, информационный вход второготриггера соединен с входом логического нуля блока.Бородинчук, Корректор А.Обруч Составитель Техред А.Кр Реею ор Е.Па 443 Тираж 704 П ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж-Э 5, Раушодписноекомитета СССРи открытийская наб, д, 4/5 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4