ГОСТ Р МЭК 821-2000 Магистраль микропроцессорных систем для обмена информацией разрядностью от 1 до 4 байтов (магистраль VME)

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.