Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Микропроцессоры в системах АНИ 10
1.1. Анализ специфики использования микропроцессорной техники в системах АНИ
1.2. Базовые конфигурации Микро-КАМАК-лаб 15
1.3. Вопросы комплексирования микропроцессорных систем (Мини-сеть) J9
Глава 2 Аппаратные средства базовых конфигураций Микро-КАМАК-лаб 33
2.1. Программно-управляемый контроллер для накопителя на гибких магнитных дисках . 39
2.2. Методы построения постоянных запоминающих устройств 51
2.3. Прикладные задачи (системы на основе Микро-КАМАК-лаб) 55
Глава 3 Аппаратные средства комплексирования микропроцессорных систем 59
3.1. Архитектура и основные принципы Мини-сети 59
3.2. Системные аппаратные средства мини-сети , . 63
3.3. Реализация мини-сети 78
Заключение
Литература
- Анализ специфики использования микропроцессорной техники в системах АНИ
- Базовые конфигурации Микро-КАМАК-лаб
- Программно-управляемый контроллер для накопителя на гибких магнитных дисках
- Архитектура и основные принципы Мини-сети
Введение к работе
Работы в области автоматизации научно-технических исследований и проектирования изделий новой техники являются важной со -ставной частью курса на комплексную автоматизацию народного хозяйства СССР. Значение этих работ подчеркнуто выделением их в XI пятилетке в самостоятельную целевую комплексную научно-техническую программу 0.Ц.027 "Создание и развитие автоматизированных систем научных исследований (АСНИ) и систем автоматизированного проектирования (САПР) с применением стандартной аппаратуры КАМАК и измерительно-вычислительных комплексов".
Характеризуя нынешнее состояние дел в автоматизации научных исследований, необходимо отметить два обстоятельства,имеющих первостепенное значение.
Во-первых, интенсивное развитие микроэлектроники привело к разработке и освоению отечественной промышленностью дешевых и компактных микропроцессорных средств, обладающих возможностями мини-ЭВМ предшествующих поколений (в частности, принципиальным продвижением явилась организация производства первой массовой отечественной микро-ЭВМ "Электроника-60"). Это создало реальные предпосылки к еще большему приближению вычислительной техники к объектам исследования и управления, дальнейшей "интеллектуализа -
ции" процессов, выполняемых автоматизированными системами, повышению их гибкости и комфорта для пользователей.
Во-вторых, принятая с середины семидесятых годов (поначалу , главным образом, академическими учреждениями) ориентация на ап -паратуру, соответствующую комплексу международных стандартов КАМАК [l-5] , при создании систем сбора информации и управления процессами дала в настоящее время реальные практические резуль -таты. Введен в действие базовый ГОСТ на системы КАМАК [б J Разработана конструкторская документация более чем на 100 функцио -нальных блоков КАМАК;на ее основе производство КАМАК-оборудова -ния осуществляется рядом академических и отраслевых предприятий. Все это позволило резко сократить сроки и удешевить создание автоматизированных систем для научных исследований; как правило , 80-90% объема их оборудования составляет серийно выпускаемая аппаратура КАМАК общего применения.
Микропроцессорная техника и аппаратура КАМАК являются осно -вой комплекса технических средств АСНИ восьмидесятых годов. Специфика автоматизации научно-технических исследований состоит в разнообразии объектов автоматизации, динамичности спектра решаемых задач, необходимости обеспечения уникальных характеристик измерительного и управляющего оборудования, относительно быстром моральном старении автоматизированных систем.
В настоящее время сочетание микропроцессорной техники и ап -паратуры КАМАК наиболее полно удовлетворяет выдвигаемым спецификой автоматизации научно-технических исследований требованиям , таким как:
модульность построения;
высокая информационная производительность;
совмещение системотехнической унификации с гибкостью реализуемых алгоритмов;
широкие возможности создания распределенных структур для сбора и переработки информации.
Тематика, связанная с разработкой на основе микро-ЭВМ и ап -паратуры КАМАК различных систем автоматизации, - как локальных , обслуживающих сравнительно небольшие эксперименты, так и крупных, организованных по иерархическому принципу, развивается весьма интенсивно [7-41 ] . Об этом, в частности, свидетельствуют материалы последних Всесоюзных конференций по автоматизации научных иссле -дований.
В то же время, ряд разделов проблемы организации автоматизи -рованных комплексов, базирующихся на широком использовании микропроцессорной техники и аппаратуры КАМАК, проработан еще недоста -точно. Это, в первую очередь, относится к вопросам комплексирова-ния технических средств, созданию унифицированных коммуникацией -ных систем, ориентированных на применение в задачах автоматизации научных исследований, изысканию и реализации типовых рациональных методов совместного использования микропроцессоров и КАМАК-обору-дования, разработке аппаратных средств поддержки проектирования и сопровождения микропроцессорных систем.
Актуальность проблематики, связанной с созданием стандартизованных методов и средств комплексирования автоматизи -рованных систем на базе микропроцессорной техники обусловлена следующими обстоятельствами:
массовым внедрением микропроцессоров и микро-ЭВМ в научно -исследовательских и конструкторских организациях;
определяющим влиянием, оказываемым выбором способа построе-
- б -
ния коммуникационных подсистем автоматизированных комплексов на эффективность АСНИ в целом;
- технической и экономической целесообразностью унификации
аппаратуры, реализующей основные функции АСНИ, инвариантные к ви
ду проводимых исследований.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с двумя заданиями целевой комплексной научно-технической программы 0.Ц.027. утвержденной постановлением ГКНТ, Госплана СССР и АН СССР:
07.01 "Разработать принципы построения, создать аппаратные средства и базовое математическое обеспечение автономных систем КАМАК, управляемых микропроцессорами".
07.02 "Создать и ввести в эксплуатацию локальную микропро -цессорную сеть на основе высокопроизводительной малой ЭВМ для автоматизации экспериментов проектирования и управления процессами'.'
Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является синтез типовых микропроцессорных структур для построения систем автоматизации научно-технических исследований, обеспечивающих эффективное сочетание возможностей микропроцессорной техники и КАМАК-оборудования.
В соответствии с целью работы в основные задачи исследования входит:
определение рациональных базовых конфигураций автоматизированных систем на основе микро-ЭВМ и аппаратуры КАМАК и разработка необходимых для их создания технических средств;
разработка и реализация принципов построения коммуникационной системы, обеспечивающей взаимодействие микропроцессорной техники с производительными ЭВМ;
создание на основе предложенных методов и аппаратных сред -
ств автоматизированных систем для решения конкретных задач автоматизации научно-технических исследований и проектирования.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались методы теории вычислительных систем, теории сетей передачи данных, теории автоматов.
Научная новизна. В работе предложен оригинальный метод организации коммуникационного узла АСНИ, предусматривающий использование микро-ЭВМ для управления системой обмена информацией и унифицированных программируемых интерфейсов для подключения сателлитных подсистем.
Впервые в отечественной практике разработан набор аппаратных средств, обеспечивающих совместную работу микропроцессоров универсальной серии с аппаратурой КАМАК.
Предложены методы построения дополнительных устройств постоянной и перепрограммируемой памяти для микро-ЭВМ типа "Электрони-ка-60", основанные на их подразделении на память загрузчика и основную память, что позволяет повысить эффективность использования ПЗУ и ППЗУ для хранения программ и данных.
Разработана двухпроцессорная схема сопряжения накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД) с микро-ЭВМ, при котором функции обеспечения взаимодействия с НГМД и поддержания протокола обмена с микро-ЭВМ выполняются универсальным микропроцессором.
Практическая ценность. Разработанные ба -зовые конфигурации систем на основе серийных микро-ЭВМ и аппара -туры КАМАК обеспечивают резкое сокращение сроков создания автоматизированных комплексов, предназначенных для конкретных приклад -ных задач, за счет использования унифицированных системотехнических решений.
Предложенный метод построения локальной микропроцессорной сети позволяет экономично, на базе единых аппаратных и программных средств, решать такие задачи как обеспечение связи микро-ЭВМ,об -служивающих эксперимент, с производительными ЭВМ, поддержка про -ектирования микропроцессорных систем и устройств, автоматизиро -ванное управление технологическими процессами.
Реализация результатов работы. Ряд разработанных по результатам диссертации систем и устройств выпускается Опытным заводом СО АН СССР: автономная базовая конфигурация системы "Микро-КАМАК-лаб" (номер чертежа 5Р.052), локальная базовая конфигурация "Микро-КАМАК-лаб" (5P.05I), "ПЗУ 256 + ПЗУ 4К" (5Р.025.33), "ПЗУ IK + ППЗУ ЗК" (5Р.025.48), "ПЗУ 256 + БППЗУ I6K (5Р.025.49).
Результаты разработки структур на базе микропроцессорного семейства СМ-600 были использованы при создании микропроцессорных систем в стандарте КАМАК "Изот-0260" и "Изот-0270", серийно выпускаемых в НРБ с 198I года.
Разработанное оборудование нашло также применение в ряде си -стем автоматизации экспериментальных исследований, проектирова -ния и испытания объектов новой техники в ИАиЭ СО АН СССР (системы автоматизации исследований быстропротекающих процессов, оптичес -ких свойств материалов, вибрационных характеристик объектов) и предприятиях ряда промышленных отраслей.
Автор выносит на защиту:
методы и технические средства построения коммуникационных систем АСНИ;
принципы реализации и способы применения дополнительных устройств памяти для микро-ЭВМ;
- результаты разработки типовых базовых структур на основе микропроцессорной техники и аппаратуры КАМАК.
Анализ специфики использования микропроцессорной техники в системах АНИ
Современные экспериментальные исследования в фундаментальных и прикладных науках имеют постоянную тенденцию к повышению достоверности измерений и созданию прецизионных систем управления исследуемым объектом.В связи с этим, проведение многих научно-технических экспериментов невозможно без использования автоматизм -рованных систем сбора и управления. Большинство таких систем, в настоящее время, базируется на мини- или микро-ЭВМ и модульной , программно-управляемой аппаратуре КАМАК. Как правило, они пред -ставляют собой многомашинные комплексы, включающие высокопроиз -водительные ЭВМ, предназначенные для обработки данных, и мини-или микро-ЭВМ, реализующие функции сбора данных и управления.
Возможность использования микро-ЭВМ для решения широкого круга сложных задач из области автоматизации научных исследований вытекает из общего принципа, согласно которому сложная задача путем декомпозиции представляется в виде совокупности более прос -тых подзадач, из решений которых синтезируется решение исходной задачи. Практическая реализация такого подхода поддержана достаточными возможностями мини- и микро-ЭВМ по управлению автомати -зированными системами, их компактностью, малой энергоемкостью и дешевизной.
В последние два десятилетия огромное внимание уделяется развитию микроэлектроники и разработке аппаратуры на ее основе; на эту программу работ выделены значительные средства. Применение рациональных методов проектирования и современной технологии обеспечили резкое снижение стоимости аппаратуры. Наглядный при -мер - аппаратура КАМАК, использование которой позволяет с помощью ограниченной номенклатуры модулей массового производства форми -ровать в сжатые сроки системы различного назначения и, при необходимости, быстро перестраивать их под новые задачи.
Достигнутые успехи в области автоматизации научных исследо -ваний, главным образом, относятся к созданию систем автоматиза -ции уникальных экспериментальных установок. Требования интенси -фикации научных исследований, выдвинутые в программной статье президента АН СССР академика А.П.Александрова "Задача до конца столетия" (см. "Известия" от 19 января 1984 г.), создают предпосылки к массовому выпуску базовых аппаратно-программных средств, обеспечивающих проведение рядовых автоматизированных экспериментов силами небольших научных подразделений.
На рубеже 70-х годов успехи в области микроэлектроники привели к созданию больших интегральных схем и полупроводниковой памяти; таким образом, появилась реальная возможность собрать универсальный процессор на одной плате микро-ЭВМ. При этом ставилась следующая цель: создать стандартный логический блок, конкретное назначение (функцию) которого можно определить после его изготовления путем программирования, т.е. требовалось создать универ -сальный преобразователь информации, серийно выпускаемый для применения в различных системах контроля и управления.
Чтобы удовлетворять таким требованиям, микро-ЭВМ должны ха -рактеризоваться следующими особенностями по отношению к традиционным типам "больших вычислительных машин: - быть достаточно дешевыми, чтобы небольшие произво дственные или научные подразделения могли приобретать их для решения узко специальных задач; - быть достаточно надежными для работы в контуре управления; - обладать необходимой функциональной гибкостью, которая позволяла бы выполнять их проблемную ориентацию на широкий круг задач без чрезмерных трудозатрат со стороны пользователей; - обладать свойствами прозрачности, то есть структура и функции устройства должны быть, по возможное -ти, легко понятны пользователю.
Эти требования были положены в основу ряда разработок современных микро-ЭВМ, как в нашей стране, так и за рубежом (Электро-ника-60, КІ-20, Аппл, ИЕМ - ПК и т.д.), производство которых растет огромными темпами. По данным зарубежной печати одна лишь автомобилестроительная фирма США "Дженерал моторе" устанавливает в своих изделиях порядка двадцати тысяч микропроцессоров в день.
Что представляет собой типичная микро-ЭВМ? Она состоит из центрального процессора (одной или нескольких БИС), памяти,включающей постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), а также интерфейсных схем. Микро-ЭВМ имеют тот же принцип действия, что и мини-ЭВМ, и отличаются от последних, как правило, меньшей разрядностью слова и меньшим объемом памяти.
Рассмотрим особенности микро-ЭВМ: - низкая стоимость. По мере развития технологии БИС и за счет их массового производства стоимость последних быстро пада ет. Эта тенденция сохраняется на протяжении ряда последних лет; - малые размеры и вес. Поскольку микро-ЭВМ выполняются на основе БИС, они имеют весьма малый вес и габариты. Эти свойства микро-ЭВМ крайне удобщ при их использовании в качестве встроенных устройств; - высокая надежность и простота технического обслуживания. Надежность микро-ЭВМ определяется высокими надежностными харак -теристиками БИС процессора и простым конструктивным исполнением (в виде одной печатной платы). Такие устройства редко выходят из строя и, как правило, не нуждаются в гарантийном обслуживании; - широкий спектр внешних устройств. Внешние устройства под -ключаются к микро-ЭВМ с помощью специальных БИС - контроллеров . Узкая специализация этих микросхем существенно упрощает интер -фейс между процессором и внешним устройством. Номенклатура БИС для подключения внешних устройств содержит: программируемые па -раллельные и последовательные интерфейсы, контроллеры прямого доступа к памяти и прерываний, таймер и т.п.; - многообразие средств программирования. Сюда входят: рези -дентные и кроссовые средства подготовки программного обеспечения; мониторы и операционные системы, включая систему реального времени; трансляторы с различных языков программирования; программы отладчики; редакторы и т.п. Через несколько лет после начала массового выпуска микропроцессоров и микро-ЭВМ сложились две основные группы потребителей этих приборов для систем АНИ.
Базовые конфигурации Микро-КАМАК-лаб
Анализ специфики использования микро-ЭВМ и микропроцессоров в системах автоматизации научных исследований показывает высокую эффективность использования микропроцессорной техники в этой области. Перечисленные выше особенности микропроцессоров позволяют использовать их не только как средство управления системами сбора и обработки данных (т.е. в качестве замены средних и малых ЭВМ предыдущих поколений), но и для "интеллектуализации" разно -образных приборов и устройств. В то же время массовое внедрение микропроцессоров сдерживается объективными трудностями - подоб -ные устройства сложны в обращении: процесс разработки и отладки аппаратных и программных средств затруднен отсутствием удобного доступа к внутренним элементам, отсутствием периферийного оборудования и необходимостью поддержки со стороны высокопроизводи -тельных ЭВМ и т.п.
Особую трудность при построении микропроцессорных систем автоматизации испытывают исследователи, не являющиеся специалистами в этой области. Для массового пользователя необходимы дешевые, простые в обращении, тиражируемые промышленным способом средства, которые, тем не менее, предоставляли бы ему непосредственно на рабочем месте широкие возможности в области: - сбора экспериментальных данных; - первичной обработки информации; - проведения несложных расчетов; - графического взаимодействия; - связи с удаленными высокопроизводительными средствами вы -числительной техники; - подготовки прикладного программного обеспечения.
В настоящее время в практике построения систем автоматизации нашли применение информационно-вычислительные комплексы (ИВК), построенные на основе СМ ЭВМ. Содержание разработки ИВК состоит в том, что серийно-выпускаемая вычислительная машина комплектуется крейтом КАМАК с некоторым "проблемно-ориентированным" набором
КАМАК-блоков, а штатное программное обеспечение ЭВМ дополняется средствами программирования КАМАК [20 J . Опыт работы с ИВК показывает, что комплекс с такой конфигурацией и программным обеспечением должен пройти этап "доводки" и доукомплектации, включаю -щий как решение системных вопросов, так и адаптацию к объекту исследования.
Появление первой отечественной массовой микро-ЭВМ "Электрони-ка-60" сделало актуальной задачу разработіш на ее основе типовых систем для автоматизации массовых лабораторных методик с использованием аппаратуры КАМАК (системы микро-КАМАК-лаб). Первостепенным здесь является вопрос об определении рационального уровня унификации аппаратных и программных средств таких систем. Для обеспечения реализации перечисленных функций на базе "тиражепри-годных", совместимых аппаратно и программно систем необходимы: - существенное расширение (по сравнению с "базовыми" комплектами) функциональных возможностей используемых микро-ЭВМ; - унификация системных технических средств, имеющих одинаковое назначение в системах различной проблемной ориентации (контроллер для сопряжения микро-ЭВМ с аппаратурой КАМАК , оборудование, обеспечивающее графическое взаимодействие); - унификация системных программных средств (операционные системы, языковые средства, включая системы программирования КАМАК, программное обеспечение графики); - дальнейшее развитие номенклатуры модулей КАМАК общего применения, с помощью которых осуществляется адаптация унифицированных системных структур к конкретным экспериментам. Анализ типичных приложений микропроцессорной техники к задачам автоматизации, позволил выделить три базовые конфигурации систем микро-КАМАК-лаб на основе микро-ЭВМ "Электроника-60", соответствующие различному характеру применения систем - локальтя, терминальная и автономная конфигурации.
Отличительная черта локальной конфигурации - наличие устройства внешней памяти - накопителя на гибких магнитных дисках, что позволяет использовать мощные операционные системы реального времени и обслуживать достаточно развитые эксперименты без обраще -ния к производительным ЭВМ. Типичное применение таких систем -комплексная автоматизация академических лабораторий.
Терминальная базовая конфигурация применяется, как правило , в рамках распределенных систем, реализованных на базе ЭВМ семейства "Электроника". Наличие линии связи с более мощной ЭВМ обеспечивает возможность использования при выполнении трудоемких работ (обработка данных, развитие программных средств и т.п.) ре -сурсов ведущей ЭВМ.
Автономная конфигурация предназначена для построения систем, работающих по жесткой, редко изменяемой программе (управление отлаженным технологическим процессом, контроль однотипного обору -дования и т.п.). Характерным для автономной конфигурации является наличие ряда дополнительных устройств постоянной перепрограммируемой памяти.
Разработка типовых базовых конфигураций систем микро-КАМАК --лаб позволяет определить спецификацию "открытых" систем автоматизации для промышленного изготовления, тем самым избавив исследователей от необходимости решать сложные общесистемные проблеми не соответствующие их специализации, что значительно сокращает сроки создания конкретных систем.
Программно-управляемый контроллер для накопителя на гибких магнитных дисках
Для управления накопителем на гибких магнитных дисках ис пользуется контроллер НГМД, который предназначен для выполнения следующих функций: - дешифрация команд ЭВМ; - обеспечение обмена с ЭВМ служебной информацией и данными; - исполнение команд (поиск заданной дорожки и сектора нако -пителя, запись в заданный сектор НГМД информации из буферной памяти контроллера, чтение информации в буферную память и т.п.); - контроль правильности операций чтения/записи.
Эти функции реализуются набором микропрограмм с ветвлениями по различньш условиям, синхронизацией по служебной информации, записанной на дорожке в определенном формате и т.п. Таким обра -зом, контроллер НГМД представляет собой достаточно сложное уст -ройство.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает два типа НГМД с универсальными контроллерами "Электроника-ГМД--70" и СМ 5603 (с накопителем PL х 45D производства ПНР). Од -нако, указанные контроллеры выполнены на элементной базе малой интеграции и, поэтому, громоздки, дороги, нетехнологичны и сложны в обслуживании. Кроме того, объем выпуска этих устройств пока недостаточен.
По перечисленным причинам была поставлена задача создания на микропроцессорной элементной базе широкого применения одноплат -ного специализированного контроллера НГМД для микро-ЭВМ "Электроника-60" .
На рис. 7-6 приведена структурная схема сопряжения НГМД с микро-ЭВМ "Электроника-60" (на рисунке - МПІ) с использованием специализированного контроллера, включающего универсальный микропроцессор (МП2) и интерфейсы к ЭВМ "Электроника-60" (МНІ) и НМД (ИН2). При такой (двухпроцессорной) организации системы задача сопряжения сводится к обеспечению взаимодействия между НМД и МП2 и сохранению протокола обмена между микропроцессорами МПІ и МП2 (в сечении А1 - А на рис. 7-6) таким же, как в сечении А-А (см. рис. 7-а) в случае использования универсального конт -роллера НГМД. Для подключения НГМД к МП2 можно использовать БИС, имеющиеся в выбранном микропроцессорном наборе. Это позволяет существенно сократить объем интерфейса ИН2 и программу управления НГМД.
Для реализации специализированного контроллера НГМД для микро-ЭВМ "Электроника-60" было выбрано микропроцессорное семейство МС 6800 (СМ 600 производства НРБ). Опыт, накопленный в рабо -тах с использованием этого микропроцессорного набора (см., на пример, [90 J ), и созданные в ИАиЭ СО АН СССР аппаратные и программные средства для проектирования микропроцессорных систем 67 J , позволили в короткие сроки разработать контроллер для НГМД PL х 45D.
Структурная схема контроллера представлена на рис. 8. Конт -роллер НМД включает в себя 8-разрядный микропроцессор МС 6800 (МП), перепрограммируемую постоянную память (ППЗУ) емкостью IK байт для хранения управляющей программы (используется микросхема К573 РФІ), оперативную память (ОЗУ) емкостью 256 байт, из которых 128 байт использует программа, а вторая половина служат буферной памятью контроллера.
Связь микропроцессора с ЭВМ "Электроника-60" осуществляется через интерфейс с общей шиной (ИНІ), а с НГМД - через интерфейс накопителя (ИН2). Блок БЛС включает в себя дополнительные логи -ческие схемы.
Перечисленные элементы контроллера объединены микропроцессорной шиной (МШ). Для хранения программы начальной загрузки служит ПЗУ BOOT. С помощью разъемов XI и Х2 контроллер подключается к пульту оператора микропроцессора для настройки и к накопителю, соответственно.
Организация и функционирование микропроцессорной шины, ППЗУ и ОЗУ подробно рассмотрены в главе 3.
Для упрощения схемного решения интерфейса ИН2 (см. рис. 8) была использована БИС МС 6843, облегчающая выполнение операций позиционирования головки, контроля достоверности информации и преобразующая данные из параллельного кода в последовательный и обратно.
Архитектура и основные принципы Мини-сети
Как уже отмечалось, для настоящего времени характерно резкое возрастание удельного веса микропроцессорных автоматизированных комплексов и устройств [80-85 J . Массовое применение микропро -цессорной техники, именно в системах автоматизации научных ис -следований, выдвинуло на центральное место новую задачу - зада -чу сопровождения (поддержки) микропроцессорных систем в процессе эксплуатации. Если разработка отдельного законченного микропро -цессорного устройства завершается созданием нового прибора (да -лее идет простое тиражирование прибора), т.е. это однократная процедура, то для многочисленных, в общем случае независимых и распределенных микропроцессорных автоматизированных комплексов , процесс проектирования является непрерывным ра -б о ч и м процессом.
Представляется естественным централизовать не только обра -ботку данных и хранение информации, что очень важно для микро -процессорных систем, как правило, не обладающих устройствами внешней памяти, но и разработку прикладного программного обеспечения микропроцессорных комплексов с помощью программных кросс -средств базовых ЭВМ. Однако, если для создания структуры систе -мы, в целом инвариантной по отношению к конкретному типу обслуживаемых экспериментов, более подходит симметричная архитектура коммуникационной подсистемы в виде мощного канала со связями типа "каждый с каждым" (для абонентов такой системы ха -рактерна независимость и равноправность [58 J , то в случае большого числа микропроцессорных систем наблюдается тенденция к иерархической структуре связей, т.е. существенна зависимость микропроцессорных комплексов от базовых ЭВМ. На рисунке 13 представлена структура коммуникационной системы "мини-сеть". На нижнем уровне иерархической структуры располагаются микропроцессорные системы автоматизации научных исследований и отдельные ми -кропроцессорные устройства. Кроме того, сюда могут включаться локальные системы проектирования микропроцессоров, а также тер -минальное оборудование коллективного пользования (видеотермина -лы, печатающие устройства и т.п.). Верхний уровень иерархии представлен несколькими базовыми ЭВМ. Пользователю предоставлена возможность выбирать для работы ту базовую ЭВМ, которая ему не -обходима в данный момент. Включение базовых вычислительных машин в состав комплекса определяется целесообразностью их использования для микропроцессорных систем (развитое программное кроссовое обеспечение, программная совместимость базовой ЭВМ с отдельными микропроцессорами и т.п.).
Учитывая повышенные требования к гибкости коммуникационной системы, предложена модульная структура коммуникационного узла с программно-реализованным алгоритмом функционирования (см. рис. 14). Модульность структуры коммуникационного узла позволяет легко варьировать функциональными характеристиками микро-ЭВМ за счет дополнительных устройств (оперативная и постоянная память, контроллер и т.п.).
Управляющая микро-ЭВМ, как и микропроцессорные системы абоненты, располагает возможностью использовать базовые ЭВМ для разработки, хранения и загрузки новых коммуникационных программ.
Основными компонентами коммуникационной системы являются: магистральный канал передачи данных; микро-ЭВМ, управляющая функционированием системы; контроллер прерываний; интерфейсы с або -нентами.
Магистральный канал представляет собой расширение общей шины микро-ЭВМ, объединяющий между собой все элементы коммуникационного узла. Канал с раздельными шестнадцатиразрядными шинами адреса и данных использует синхронный либо асинхронный способ передачи и индивидуальные линии запросов от каждой позиции в канале. Организация канала позволяет использо -вать в качестве управляющей как 8-, так и 16-разрядную микро-ЭВМ, причем за счет некоторой избыточности набора управляющих сигна -лов могут применяться микро-ЭВМ, базирующиеся на различных ми -кропроцессорных семействах: МС 6800, К580 и "Электроника-60" ( с согласованием шины Адрес/Данные). Перечень сигналов магистраль -ного канала приведен в таблице 3.1.
Канал допускает подключение до двадцати четырех абонентских интерфейсов, он может использоваться также для расширения воз -можностей управляющей микро-ЭВМ. В канал могут быть включены, в частности, дополнительные блоки оперативной и постоянной памяти, контроллер прерываний, отладочные пульты и т.п.
