ГОСТ Р МЭК 821-2000 Магистраль микропроцессорных систем для обмена информацией разрядностью от 1 до 4 байтов (магистраль VME)
,,,,,,,,,,,,Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский национальный
исследовательский
(ФГБОУ ВПО КНИТУ)
Кафедра автоматизированных систем сбора и обработки информации
Р Е Ф Е Р А Т
по дисциплине
«Метрология, стандартизация и сертификация»
на тему: ГОСТ Р МЭК 821-2000 Магистраль микропроцессорных систем для обмена информацией разрядностью от 1 до 4 байтов (магистраль VME)
Выполнил:
Студент группы:
Проверила:
Содержание
Предисловие…………………………………………………
Введение …...…………………………………………………..……….…
1. Область применения………………………………
1.1 Назначение
стандарта магистрали VME………………
1.2 Элементы интерфейсной системы…………………………………...5
1.2.1 Основные определения…………………………
1.2.1.1 Термины, используемые для описания механических конструкций магистрали VME……………………………………………...6
1.2.1.2 Термины, используемые для описания функциональной структуры магистрали VME…………………………………………….…..7
1.2.1.3 Типы циклов магистрали VME………………………..11
1.2.2 Основная структура магистрали
1.3 Диаграммы, используемые в магистрали VME……………………15
1.4 Терминология………………………………………………
1.4.1 Состояния сигнальных линий…………
1.4.2 Использование звездочки (*)………
1.5 Технические
требования к протоколу……………………
1.5.1 Взаимосвязанные сигналы магистрали……………………..…22
1.5.2 Широковещательные сигналы
2. Примеры функционирования системы………………………….……..24
Список литературы………………………………………………….
Предисловие
- Дата введения стандарта в действие: 01.01.2001
- Статус: действует
- Организация – разработчик: Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт «Кварц» (ННИПИ «Кварц»); НИИ стандартизации и унификации (НИИСУ)
Введение
Настоящий стандарт определяет магистраль, реализуемую на объединительной плате (объединительных платах) и обладающую высокими техническими характеристиками. Магистраль предназначена для использования в микрокомпьютерных системах, в которых задействованы один или несколько микропроцессоров.
Основой стандарта являются «Общие технические требования на магистраль УМЕ», изданные группой изготовителей VME-магистральных изделий в августе 1982 г. Магистраль VME состоит из следующих четырех субмагистралей (далее - шин): шины пересылки данных, шины приоритетных прерываний, шины арбитража и служебной шины.
Шина пересылки данных выполняет 8-, 16- и 32-разрядные пересылки данных. Линии данных и адресов не мультиплексируются. Протоколы пересылки являются асинхронными. Пересылки полностью квитируются. Шина приоритетных прерываний обеспечивает прерывания в реальном времени. Передача управления магистралью выполняется шиной арбитража, которая позволяет реализовать алгоритмы кругового и приоритетного арбитража. Служебная шина обеспечивает синхронизацию в процессе включения и выключения питания. Требования к механическим конструкциям модулей, объединительных плат, каркасов и оболочек основаны на соответствующих требованиях Публикации МЭК [1], [2].
Перечень нормативной документации, на которую делаются ссылки в настоящем стандарте, приведен в ссылочных материалах.
Настоящий стандарт соответствует международному стандарту МЭК821 (второе издание, 1991 г.).
1. Область применения
1.1 Назначение стандарта магистрали VМЕ
Настоящий стандарт устанавливает требования к интерфейсной системе, используемой для взаимного соединения устройств обработки, запоминания данных и управления периферией (в дальнейшем- устройств) в единый аппаратный комплекс, и предназначен для решения следующих задач:
- обеспечение обмена информацией между устройствами по магистрали без вмешательства во внутренние операции других устройств, сопряженных с этой магистралью;
- определение электрических и конструктивных характеристик системы, необходимых для проектирования устройств, которые будут иметь надежную и однозначную связь с другими устройствами, сопряженными с магистралью;
- установление протоколов, которые однозначно определяют порядок взаимодействия между магистралью и сопряженными с ней устройствами;
- введение терминов и определений, которые употребляются для описания системного протокола;
- предоставление существенной свободы проектирования, позволяющей разработчику оптимизировать стоимость и/или рабочие характеристики, не влияющие на системную совместимость;
- предоставление системы,
в которой рабочие
1.2 Элементы интерфейсной системы
1.2.1 Основные определения
Структура магистрали УМЕ может быть описана с двух точек зрения: механической конструкции и функциональной структуры.
Конструктивные технические требования содержат данные физических размерах каркасов, объединительных плат, передних панелей, модулей и
Функциональные технические требования содержат данные о принципах работы магистрали, функциональных блоков, задействованных в каждой операции, и правилах, которые определяют их поведение.
Данный раздел содержит не претендующие на строгость определения некоторых основных терминов, употребляемых для описания структурной схемы и механических конструкций магистрали VME.
1.2.1.1 Термины, используемые для описания механических конструкций магистрали VME
объединительная плата (backplane): Печатная плата с 96-контактными соединителями и печатными сигнальными проводниками, которые соединяют соответствующие контакты этих соединителей. Некоторые системы магистрали УМЕ имеют единственную печатную плату – объединительную плату J1. Она содержит печатные сигнальные проводники, требуемые для выполнения основных операций. Другие системы магистрали VME имеют также дополнительную печатную плату – объединительную плату 12. Она содержит дополнительные 96-контактные соединители и печатные сигнальные проводники, требуемые для пересылок данных и адресов повышенной разрядности. Наконец, третьи имеют комбинированную печатную плату - объединительную плату Jl/J2, которая содержит печатные сигнальные проводники и соединители объединительных плат J1 и J2.
модуль (board): Печатная плата с набором электрорадиоэлементов и одним или двумя 96-контактными
соединителями, которые
могут сочленяться с
mездо (slot): Место перед объединительной платой (платами), куда помещается модуль для сочленения с соединителем (соединителями) этой платы. Если система имеет обе платы J1 и J2 или комбинированную объединительную плату Jl/J2, то каждое гнездо имеет два 96-контактных соединителя. Если система имеет только одну плату J1, то каждое гнездо имеет один 96-контактный соединитель.
каркас (subrack): Жесткая рамочная несущая конструкция, обеспечивающая механическую поддержку модулей, вставляемых в объединительную плату, надлежащее сочленение соединителей, отсутствие контакта между соседними модулями, распределение охлаждающих воздушных потоков в системе и невозможность нарушения контакта между вставленными модулями и объединительной платой вследствие вибрации или ударов.
1.2.1.2 Термины,
используемые для описания
На рисунке 1.1 приведена упрощенная схема функциональной структуры системы, содержащая сигнальные линии, интерфейсную логику объединительной платы и функциональные, блоки.
Рис.1.1 – Элементы системы, определенные настоящим стандартом
интерфейсная
логика объединительной платы
функциональный блок (functional module): Совокупность электронных схем, расположенных на одном модуле магистрали VME и совместно выполняющих какую-то определенную задачу.
шина пересылки данных (data tansfer bus): Одна из четырех шин объединительной платы. Позволяет задатчикам устанавливать направление пересылок двоичных данных между ними и исполнителями.
цикл шины пересылки данных (data transfer bus cycle): Последовательность перепадов напряжения логических уровней на сигнальных линиях шины пересылки данных, которая реализует пересылку адреса или адреса и данных между задатчиком и исполнителем. Цикл шины пересылки данных подразделяется на две части:
- широковещательная пересылка адреса;
- пересылка данных, если она предусмотрена.
Предусмотрено 34 типа циклов шины пересылки данных. Они определены ниже в данном разделе.
задатчик (master): Функциональный блок, который инициирует циклы шины пересылки данных для пересылки данных между ним и исполнителем.
исполнитель (slave): Функциональный блок, который обнаруживает циклы шины пересылки данных, инициируемые задатчиком, и, когда эти циклы предусматривают его (исполнителя) участие, осуществляет пересылки данных между собой и задатчиком.
адресный монитор (location monitor): Функциональный блок, контролирующий пересылки по шине пересылки данных с целью обнаружения обращений к ячейкам, которые ему предписано контролировать. Если происходит обращение к одной из этих ячеек, адресный монитор вырабатывает внутримодульный сигнал.
шинный таймер (bus timer): Функциональный блок, который выполняет отсчет времени каждой пересылки по шине пересылки данных и завершает цикл шины, если это время превышает разумные пределы. Без этого блока может возникнуть ситуация, при которой задатчик попытается
выполнить операцию пересылки данных в/из какой-то несуществующей ячейки исполнителя и неопределенно долго ждать результаты. Шинный таймер предотвратит эту задержку завершением цикла.
шина приоритетных прерываний (priority interrupt bus): Одна из четырех шин объединительной платы магистрали VME, которая позволяет прерывателям посылать запросы прерывания обработчикам прерываний.
прерыватель (interrupter): Функциональный блок, формирующий запрос прерывания на шине приоритетных прерываний, а затем предоставляющий информацию статуса/идентификации по требованию обработчика прерываний.
обработчик прерываний (interrupt handler): Функциональный блок, обнаруживающий запросы прерывания, которые формируются прерывателями, и отвечающий на эти запросы требованием о предоставлении ему информации статуса/идентификации.
последовательная цепочка (далее - цепочка) (daisy-chain): Определенный тип сигнальной линии магистрали VME, используемой для распространения уровня сигнала от модуля к модулю, начиная с первого гнезда и кончая последним гнездом. Магистраль VME имеет четыре цепочки предоставления шины и одну цепочку подтверждения прерывания.
формирователь последовательной цепочки подтверждения прерьmания (IACK (interrupt acknowledge) daisy-chain driver): Функциональный блок, устанавливающий в активное состояние цепочку подтверждения прерывания всякий раз, когда обработчик прерываний подтверждает запрос прерывания. Такая цепочка гарантирует пересылку информации о статусе/идентификации по шине пересылки данных только от одного прерывателя, даже если запрос прерывания сформирован несколькими прерывателями.
шина арбитража (arbritration bus): Одна из четырех шин объединительной платы магистрали VME. Позволяет одному арбитру и нескольким запросчикам координировать порядок использования шины пересылки данных.
запросчик (requester): Функциональный блок, находящийся на одной плате с задатчиком или обработчиком прерываний и запрашивающий право на использование шины пересылки данных всякий раз, когда это потребуется его задатчику или обработчику прерываний.
арбитр (arblter): Функциональный блок, который принимает запросы на использование шины от запросчиков и предоставляет управление шиной пересылки данных одновременно только одному запросчику.
служебная шина (utility bus): Одна из четырех шин объединительной платы магистрали VME , по которой передаются периодические системные синхросигналы и сигналы, координирующие последовательность действий системы при включении и выключении питания.
формирователь системного тактового сигнала (system clock driver): Функциональный блок, подающий на служебную шину синхронизирующий сигнал частотой 16 МГц.
формирователь тактового сиmала последовательной магистрали (serial clock driver): Функциональный блок, подающий периодический тактовый сигнал, который синхронизирует работу магистрали МЭК 823 [5]. Хотя стандарт магистрали УМЕ определяет формирователь тактового сигнала последовательной пересылки и в нем предусматриваются две сигнальные линии на объединительной плате, используемые магистралью МЭК 823, протокол последней абсолютно не зависит от магистрали VME. Технические требования к временным параметрам для формирователя тактового сигнала последовательной магистрали приведены в приложении С.
блок контроля питания (power monitor module): Функциональный блок, контролирующий состояние первичного источника питания системы магистрали VME и сигнализирующий о выходе параметров питания за пределы, гарантирующие надежную работу системы. Поскольку большинство систем запитываются от источника переменного тока, блок контроля питания обычно проектируется с возможностью обнаружения состояния обесточивания сети переменного тока.
модуль системного контроллера (system controller board): Модуль, размещаемый в гнезде 1 объединительной платы магистрали УМЕ и имеющий в своем составе формирователь системного тактового сигнала, арбитр, формирователь цепочки подтверждения прерывания и шинный таймер. Некоторые контроллеры содержат также формирователь тактового сигнала последовательной пересылки либо блок контроля питания, либо то и другое.
1.2.1.3 Типы циклов магистрали VME
цикл считывания (read cycle): Цикл шины пересылки данных, используемый для пересылки одного, двух, трех или четырех байтов от исполнителя задатчику. Цикл начинается, когда задатчик выполняет широковещательную пересылку адреса и модификатора адреса. Каждый исполнитель принимает адрес и модификатор адреса и проверяет, не он ли должен отвечать в этом цикле считывания. Если это так, он извлекает данные из своей внутренней памяти, помещает их на шину пересылки данных и подтверждает пересылку. После этого задатчик завершает цикл.
цикл записи (write cycle): Цикл шины пересылки данных, используемый для пересылки одного, двух, трех или четырех байтов от задатчика исполнителю. Цикл начинается, когда задатчик выполняет широковещательную пересылку адреса и модификатора адреса и помещает данные на шину пересылки данных. Каждый исполнитель принимает адрес и модификатор адреса и проверяет, не он ли должен отвечать в этом цикле. Если это так, он запоминает эти данные и затем подтверждает пересылку. После этого задатчик завершает цикл.
цикл блочного считывания (bосk read cycle): Цикл шины пересылки данных, используемый для пересылки блока размером от 1 до 256 байтов от исполнителя задатчику. Эта пересылка выполняется с использованием ряда последовательных одно-, двух- или четырехбайтовых пересылок. После начала блочной пересылки задатчик не освобождает шину пересылки данных до тех пор, пока им не будут считаны все байты. Цикл блочного считывания отличается от ряда из нескольких обычных циклов считывания тем, что задатчик только один раз (в начале цикла) выполняет широковещательную пересылку адреса и модификатора адреса. Затем при каждой пересылке исполнитель наращивает этот адрес, чтобы данные для следующей пересылки извлекались из следующей ячейки.
цикл блочной записи (blосk write cycle): Цикл шины пересылки данных, используемый для пересылки блока размером от 1 до 256 байтов от задатчика исполнителю. Эта пересылка выполняется с использованием ряда последовательных одно-, двух- или четырехбайтовых пересылок данных. Задатчик не освобождает шину пересылки данных до тех пор, пока не будут переданы все байты. Цикл блочной записи отличается от ряда из нескольких обычных циклов записи тем, что задатчик только один раз (в начале цикла) выполняет широковещательную пересылку адреса и модификатора адреса.
Затем исполнитель наращивает этот адрес при каждой пересылке, чтобы данные следующей пересылки записывались в следующую ячейку.
цикл Чтение-Модификация-Запись (read-modify-write cycle): Цикл шины пересылки данных, используемый задатчиком для обращения к ячейке исполнителя как в режиме считывания, так И в режиме записи при запрещении доступа к этой ячейке со стороны других задатчиков. Этот цикл очень полезен для мультипроцессорных систем, в которых определенные ячейки памяти используются для выполнения семафорных функций.
цикл Только Адрес (address-only cycle): Цикл шины пересылки данных, состоящий только из широковещательной пересылки адреса без пересылки данных. Исполнители не подтверждают такие циклы, а задатчики завершают такой цикл, не ожидая подтверждения.
цикл подтверждения прерывания (interrupt acknowledge cycle): Цикл шины пересылки данных, инициируемый обработчиком прерываний, который выполняет считывание информации статуса/ идентификации от прерывателя. Обработчик прерываний вырабатывает этот цикл всякий раз, когда обнаруживает запрос прерывания от прерывателя, а шина пересылки данных находится под его управлением.
1.2.2 Основная Структура магистрали VME
Интерфейсная система магистрали УМЕ состоит из интерфейсной логики объединительной платы, четырех групп сигнальных линий, называемых шинами, и набора функциональных блоков, которые могут быть сконфигурированы так, как это необходимо. Функциональные блоки взаимодействуют между собой, используя сигнальные линии объединительной платы.
Функциональные блоки, определенные настоящим стандартом, служат средством описания протокола магистрали и их не следует рассматривать как ограничение при проектировании интерфейсной логики. Например, разработчик может спроектировать логику, взаимодействующую с магистралью VME описанным способом, но использующую другие внутримодульные сигналы или контролирующую дополнительно другие сигналы магистрали УМЕ. Модули магистрали УМЕ можно проектировать из различных комбинаций функциональных блоков, определенных настоящим стандартом.
Функциональная структура магистрали УМЕ подразделяется на четыре категории. Каждая состоит из шины и подсоединенных к ней функциональных блоков, выполняющих совместно свои конкретные задачи. Функциональные блоки и шины магистрали изображены на рисунке 1.2. Каждая категория функциональной структуры кратко описана ниже.
Шина пересылки данных. Устройства пересылают данные по шине пересылки данных, состоящей из магистральных линий данных, адреса и соответствующих управляющих сигналов. Функциональные блоки (задатчики, исполнители, прерыватели и обработчики прерываний) используют шину пересылки данных для обмена данными между собой. В этом процессе им оказывают содействие два других блока: шинный таймер и формирователь последовательной цепочки подтверждения прерывания.
Шина арбитража. Поскольку системы магистрали могут конфигурироваться с несколькими задатчиками или обработчиками прерываний, предусмотрен механизм, который· упорядоченным способом выполняет передачу управления шиной пересылки данных от одного блока к другому и гарантирует соблюдение правила: в любой заданный момент времени только один из них управляет шиной пересылки данных. Передачу управления координируют функциональные блоки шины арбитража (запросчики и арбитр).
Шина приоритетных прерываний. Функциональная возможность приоритетных прерываний магистрали VME является средством, с помощью которого устройства могут запрашивать обслуживание от обработчиков прерываний. Эти запросы прерываний могут быть подразделены по приоритету максимально на семь уровней. Прерыватели и обработчики прерываний используют сигнальные линии шины приоритетных прерываний.
Служебная шина. Служебная шина обеспечивает следующие функции: передачу периодических тактовых сигналов, выполнение операций инициализации и обнаружение отказов. Шина состоит из двух линий тактовых сигналов, линии сигнала системного сброса, линии сигнала системного отказа, линии сигнала отказа сети переменного тока и линии данных последовательной магистрали пересылки.
1.3 Диаграммы, используемые в стандарте магистрали VМЕ
Для более наглядного описания протоколов магистрали УМЕ используются три типа диаграмм, перечисленных ниже.
Временные диаграммы. Изображают временные соотношения между изменениями сигналов. Указанные временные параметры имеют минимальные и/или максимальные значения. Некоторые временные параметры определяют поведение интерфейсной логики объединительной платы, другие – поведение функциональных блоков в их взаимосвязи.
Диаграммы последовательностей. Аналогичны временной диаграмме, но показывают лишь временные соотношения взаимосвязи функциональных блоков. Они показывают последовательность событий, но не определяют соответствующие им временные параметры. Например, диаграмма последовательности может показать, что блок А не сможет сформировать изменение состояния сигнала В до тех пор, пока он не обнаружит, что блок С изменил состояние сигнала D.
Схемы последовательностей. Показывают порядок следования событий, по мере того как они происходят во время работы магистрали VME. События формулируются словами и являются результатом взаимодействия двух или более функциональных блоков. Схемы последовательностей дают описание операций магистрали в последовательном порядке и одновременно показывают, как именно взаимодействуют функциональные блоки.
1.4 Терминология
Чтобы избежать путаницы и четко определить требования, нуждающиеся в согласованности, многие абзацы настоящего стандарта озаглавлены ключевыми словами, которые указывают на тип содержащейся в них информации. Это следующие слова:
- Правило
- Рекомендация
- Предложение
- Разрешение
- Замечание
В тексте за ключевым словом следуют числа, разделенные точкой и обозначающие: первое - номер раздела стандарта, второе - индивидуальный номер данного типа информации в разделе.
Любой текст, не имеющий в качестве заголовка перечисленных ключевых слов, является описательной частью структуры интерфейсной системы или ее работы. Он имеет описательную или повествовательную форму. Ниже приводятся указания по использованию ключевых слов.
Правило. Правила образуют основу данного стандарта и могут быть представлены в виде текстов, рисунков, таблиц или чертежей. Все правила ДОЛЖНЫ СОБЛЮДАТЬСЯ неукоснительно с целью обеспечения совместимости изделий магистрали VME. Правила характеризуются употреблением императивных оборотов с использованием модального глагола долженствования (ДОЛЖЕН, НЕ ДОЛЖЕН) и смыслового глагола в неопределенной форме, выделяемых в тексте прописными буквами и употребляемых в этом виде исключительно для формулирования правил.
Рекомендация. Разработчику следует выполнять все рекомендации, содержащиеся в стандарте.
Игнорирование рекомендаций может привести к возникновению тупиковых ситуаций или ухудшению характеристик системы. Магистраль VME разработана для реализации высокопроизводительных систем, но можно спроектировать систему, формально соответствующую в~м правилам, но имеющую очень низкую производительность. Во многих случаях разработчику нужно обладать определенным опытом проектирования модулей, которые обеспечивали бы наивысшую производительность.
Рекомендации основываются именно на таком опыте и дают разработчику соответствующую информацию для его освоения.
Предложение. Предложение содержит совет, который является полезным, но не имеет первостепенной важности. Прежде чем отвергнуть этот совет, разработчику предлагается его рассмотреть. Без приобретенного опыта некоторые решения при проектировании принимать очень сложно. Предложения имеют цель помочь разработчику в приобретении такого опыта. Некоторые предложения касаются проектирования модулей с возможностью их несложной переконфигурации для совместной работы с другим модулем или упрощения отладки системы и т.д.
Разрешение. В некоторых случаях правила не содержат специальных запретов по методам проектирования, однако разработчик может оказаться в затруднении, решая вопрос о правомерности применения этих методов и вероятности возникновения при этом каких-либо неожиданных проблем. Разрешение убеждает разработчика, что какой-то определенный подход является приемлемым и не вызовет никаких ошибок. Для формулирования разрешений употребляется модальный глагол МОЧЬ (МОЖЕТ, МОГУТ, МОЖНО), выделяемый в тексте разрешений прописными буквами. Глагол МОЧЬ в таком виде употребляется исключительно для этой цели.
Замечание. Замечания не содержат каких-то конкретных советов. Обычно они являются естественным продолжением только что рассмотренных вопросов. Они разъясняют смысл некоторых правил и обращают внимание на те стороны, которые без этих разъяснений могут оказаться упущенными. Они содержат также обоснование введения определенных правил, чтобы разработчик понимал, по какой причине эти правила должны соблюдаться.
- Государвенная политика семей группы риска в России
- Государево посадское строительство в старых городах
- Государсвенная служба
- Государсво как политический институт
- Государсственные границы
- Государства Древней Передней и Малой Азии и Месопотамии
- Государства и права монголо-татарских народов на территории России (XIII-XV вв.)
- Гостинничные услуги
- Гостинничный бизнес
- ГОСТ К – система стандартов
- Гостра гнійна інфекція Остеомієліт Бурсит Гнійний гастрит
- Гостра та хронічна ниркова недостатність. Лікування і діагностика
- Гострі отруєння бензодіазепінами та барбітуратами
- Гострі отруєння нейролептиками
