p align="left">центральный процессорный элемент (ЦПЭ); постоянное запоминающее устройство (ПЗУ); системное ОЗУ; контроллеры прерываний (Прер); контроллер прямого доступа к памяти (КПДП); ОЗУ для приема (ОЗУ ПР) и выдачи пакетов (ОЗУ ПД); схема синхронизации (СИ); коммутатор-мультиплексор (КМ); схема сравнения адресов (Ср.А); буферный регистр принимаемой информации (БРПИ); буферный регистр выдаваемой информации (БРВИ); схема дешифрации манчестерского кода (ДМК); схема формирования манчестерского кода (ФМК); формирователь-усилитель (ФУ); порт ввода-вывода информации; схема выделения ограничителей кадра (ВОК); схема формирования ограничителей кадра (ФОК); магистральный усилитель приема (МПР); магистральный усилитель передачи (МПД); регистр состояния блока сопряжения с физической средой (РСБС); схема управления блоком сопряжения с физической средой. Работает схема следующим образом. В режиме приема кадра ЦПЭ активизирует схему приема и далее данные поступают в ОЗУ ПР без участия процессора под управлением КПДП. Передача кадра в среду также проходит под управлением КПДП. Процессор должен лишь инициировать ее. ОЗУ ПД пакетов предназначено для временного хранения пакетов, сформированных станцией и предназначенных для выдачи в сеть связи. Схема синхронизации (СИ), предназначена для выработки серий импульсов синхронизации и обеспечения возможности внешней синхронизации от принимаемой информации. Буферный регистр принимаемой информации необходим для согласования скорости обмена буферной памяти станции и скорости передачи информации в физической среде. Этот регистр преобразует последовательный код в параллельный. Буферный регистр выдаваемой информации предназначен для сопряжения скорости обмена буферной памяти со скоростью передачи в физической среде и преобразования параллельного кода в параллельный. Схема дешифрации манчестерского кода обеспечивает выделение информационных разрядов "данные" и "не данные" из манчестерского кода принимаемого кадра и синхронизацию станции от внешних принимаемых кадров. Порт ввода-вывода станции обеспечивает сопряжение станции с абонентом, который данная станция обслуживает. 4. ОПИСАНИЕ ГРАФ - СХЕМЫ РЕЖИМА РАБОТЫ ЛЛС Алгоритмы работы станции в режиме ЛЛС описаны в /2/. Граф-схемы алгоритма работы станции в фазе ликвидации логического соединения представлены на рис.4.1 и рис. 4.2 для инициирующей и приемной стороны соответственно. Опишем работу этих граф-схем. Ликвидация логического соединения: Она может быть осуществлена по инициативе любой из взаимосвязанных станций. Инициирующая станция посылает команду DISC (disconnect) и запускает таймер T1. После получения ответа UA (или DM) от удаленной станции таймер T1 выключается и процедура переходит в фазу разъединения. Если время таймера T1 истекло, то инициирующая станция повторяет передачу команды DISC до N2 раз. Фаза разъединения заканчивается: у инициирующей станции после получения ответа UA или DM; у удаленной станции после отправки согласия UA на разъединение. Функционирование станции в режиме разъединения: В режиме разъединения станция должна отвечать на команды обычным образом и посылать ответ DM при получении DISC (disconnect). При получении любой команды с битом P=1 станция посылает ответ DM с битом F=1. Все другие команды, принимаемые станцией по логическому каналу, игнорируются. Примечание: DISC разъединение (U-кадр); DM режим разъединения (U-кадр) (Disconnect Mode),используется для сообщения удаленной станции о статусе местной станции, если она логически отсоединена от ЗПД и находится в фазе разъединения. Программа ликвидации логического соединения, представлена в Прил.1. Рис.4.1. Инициирующая станция Рис.4.2. Приемная сторона 5. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СТАНЦИИ ЛВС Расчет объема буферного накопителя [4]. Объем буферного накопителя должен выбираться из условия обеспечения заданной вероятности потери пакета. Воспользуемся формулой из /4/: , где N - емкость накопителя ( в числе пакетов ) буфера; - загрузка системы. Вероятность потери определяется по формуле: Допустимое значение вероятности потери пакетов в реальных сетях, как правило, не превышает . Примем Pпот равной , а = 0.5, тогда: 17.61 18. Исходя из того, что максимальный размер пакета, используемого данной станцией, равен 2048, получаем требуемый объем ОЗУ: Vозу = 18 2048 4 Кбайт. 6. РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СТАНЦИИ Эффективность методов доступа к среде определяется как среднее время задержки, зависящее от коэффициента загрузки среды передачи. Модель сети на структуре шина приведена на рис.6.1 [1]. Пусть имеется N узлов с очередями, которые подключены к общей среде передачи. На каждый узел от абонента поступает пуассоновский поток пакетов с интенсивностью 0 [пакетов/с]. Эти пакеты обслуживаются с интенсивностью 0 [пакетов/с]. Пусть известны времена распространения сигналов ij между узлами i и j и максимальное время распространения сигналов в среде m. Пусть заданы средняя длина пакета Tp и скорость передачи в среде fd [бит/с]. Необходимо определить зависимость среднего времени задержки пакетов в узле (от момента поступления пакетов от абонента в узел до передачи его в среду) от коэффициента использования среды передачи , (6.1) где S - средняя (эффективная) скорость передачи информации в среде (бит/с). Предполагаем, что коэффициент загрузки каждого узла равен 0, среднее время передачи пакета активным узлом получившим управление равно Тр, среднее время передачи управления от пассивного узла составляет время , среднее время передачи управления от активного узла равно . Рис.6.1. Модель сети на структуре шина Имеем следующие зависимости для коэффициента использования среды и среднего времени задержки пакетов в узле: , (6.2) . (6.3) 6.1. МД при произвольном расположении узлов на структуре шина Здесь среднее время распространения между парой узлов: . Следовательно, С учетом этого выражения и выражений (6.2) и (6.3) получим: 6.2. ИМД при произвольном расположении узлов на структуре шина Среднее время распространения сигнала между парой узлов будет: Среднее время передачи управления от активного узла: . Среднее время передачи управления от пассивного узла: . Тогда, подставляя полученные выражения в (6.2) и (6.3), получим: 6.3. Сравнение МД и ИМД на структуре шина Разрабатываемая ЛВС в соответствии с техническим заданием имеет следующие параметры: скорость передачи данных по каналу связи fd = 1 Мбит/с; длина кадра - 512, 1024, 2048 бит; число станций в сети N = 75 шт.; длина сети L = 1 км. В этих условиях при длине пакета 2048 бит и длине кабеля 1000 м отношение максимального времени распространения сигнала к времени передачи пакета данных составит: Будем предполагать, что длительность маркера составляет 5% от средней длины пакета, т.е. Программа сравнения ИМД и МДШ для данной ЛВС приведена в Прил.2 вместе с результатами ее работы. По полученным результатам было построено семейство кривых для двух способов доступа, которые приведены на рис.6.2. Из анализа графиков следует, что: при малом коэффициенте загрузки канала среднее время задержки пакетов у маркерного и интервально-маркерного доступа отличается незначительно; при увеличении коэффициента загрузки канала задержки начинают расти, причем скорость роста графика для маркерного доступа несколько выше, чем для интервально-маркерного; существенное увеличение времени задержки зависит от длины кадра и появляется при коэффициенте использования канала выше 0,6 - 0,8 для МДШ и 0.8 - 1.0 для ИМДШ; при высоком коэффициенте использования канала (0.9 и выше) маркерный доступ проигрывает интервально-маркерному по времени задержки. Рис. 6.2. Сравнение МД и ИМД на структуре шина ЗАКЛЮЧЕНИЕ В соответствии с техническим заданием в курсовом проекте была разработана станция локальной вычислительной сети с маркерным доступом на структуре шина. Была проведена оценка эффективности ЛВС с МД и ИМД при упорядоченной нумерации узлов. Результаты расчетов показали, что более эффективным является ЛВС с ИМ доступом. По заданной граф-схеме алгоритма работы станции была написана программа на языке команд микроконтроллера PIC16C64. Программа представляет собой набор ассемблерных команд для приемной и передающей станций. Была разработана принципиальная электрическая схема станции. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Крылов Ю.Д. Локальные вычислительные сети с маркерными способами доступа: Учеб. пособие. СПбГААП, СПб., 1995. Стандарты по локальным вычислительным сетям: Справочник / Щербо В.К. и др.; под ред. С.И. Самойленко. М.: Радио и связь, 1990. Протоколы информационно-вычислительных сетей : Справочник / Под ред. Мизина И.А. и Кулишова А.П., М.: Радио и связь, 1990. Зелигер Н.Б., Чугреев О.С., Янковский Г.Г. Проектирование сетей и систем передачи дискретных сообщений”, М. Радио и связь, 1984. Microchip PIC16/17. Микроконтроллер, Data Book 1996, Microchip Technology Inc. Приложение 1 Программа ликвидации ЛС
Title “Ликвидация ЛС” List p=16C64 ErrorLevel 0 ; вывод всех ошибок при компиляции N2 equ H'A' ; число попыток разъединения N equ H'1' ; начальное значение счетчика Tzad equ H'FF' ; заданное значение таймера Org 0 ; вектор сброса Clrf IntCon ; очистка регистра IntCon Clrf PCLath ; очистка регистра хранение старших бит для PC Clrf Status ; очистка регистра состояния Call InitPort ; инициализация портов Goto Begin InitPort Bsf Status, RP0 ; выбор банка 1 Clrf PortC ; инициализация порта С MovLW 0хFF ; значение, используемое для инициализации ; направления обмена данными MovFW TrisC ; установка RC <7:0> как входов Clrf PortD ; инициализация порта D MovLW 0х00 ; значение, используемое для инициализации ; направления обмена данными MovWF TrisD ; установка RD <7:0> как выходов Bсf Status, RP0 ; выбор банка 0 Return ; возврат из подпрограммы ; Для инициирующей станции: Begin Call P_DISC ; передача команды DISC Bsf Status, RP0 ; выбор банка 1 Clrf TMR0 ; сброс таймера MovLW B'00000101' ; выбор TMR0, новой величины ; предделителя, источника синхронизации MovWF Option Bсf Status, RP0 ; выбор банка 0 L1: MovF PortC, 0 ; чтение порта С ( UA или DM ) SubLW H'C8', 0 ; сравнение значения с протокольным значением Btwss Status, 2 ; проверка результата GoTo LLS ; если UA то LLS MovF TMR0, 0 ; иначе проверяем таймер SubLW Tzad, 0 ; сравниваем с заданным Btwss Status, 2 ; проверка результата GoTo L1 ; если время не истекло, то опять ; получаем кадр Incf N, 1 ; иначе N:=N+1 Movf N, 0 ; N в аккумулятор SubLW N2, 0 ; W:=W-N2 Btwss Status, 2 ; сравниваем N и N2 GoTo Begin ;если N < N2 идем на начало GoTo Error ; иначе ошибка LLS:Clrf TMR0 ; сброс таймера Call Ust_R_Raz ; вызов процедуры “установление режима ; разъединения “ GoTo End End: Nop ; Для приемной станции: Begin: Movf PortC, 0 ; чтение порта С MovWf R1 ; значение в R1 Decfsz R1, 1 ; сравнение с протокольным значением GoTo UA ; if <> 0, то передача UA GoTo DM ; передача DM UA: Call F_Reg ; процедура формирования КД для UA Movf R_Apr ; адрес приемной стороны загруж-ся в ак- MovWf PortD ; кумулятор и передается в порт D Movf R_APer ; адрес передающей стороны MovWf PortD Movf R_DSAP ; запись команды DSAP MovWf PortD Movf R_SSAP ; запись команды SSAP MovWf PortD Movf R_UA ; запись команды UA MovWf PortD GoTo End DM: Call F_Reg ; процедура формирования КД для DM Movf R_Apr ; адрес приемной стороны загруж-ся в ак- MovWf PortD ; кумулятор и передается в порт D Movf R_APer ; адрес передающей стороны MovWf PortD Movf R_DSAP ; запись команды DSAP MovWf PortD Movf R_SSAP ; запись команды SSAP MovWf PortD Movf R_DM ; запись команды DM MovWf PortD End: Call Ust_R_Raz ; вызов процедуры “установление режима ; разъединения" Приложение 2 Программа расчета коэффициента использования среды и среднего времени задержки для ИМД2 и МД2 на структуре шина и построение сравнительной характеристики format long ; v=4.33e-9; % задержка распространения сигнала, с/м L=1000 ; % длина кабеля, м dp = [512,1024,2048] ; % длина пакета, бит fd = 1e6 ; % скорость передачи, bit/с N = 75 ; % число узлов в сети taum = v * L ; % задержка распространения по всей сети tp = dp * 1/fd ; % время передачи пакета tm = 64/fd ; % время передачи маркера i=1; for ro0=0.001:0.005:0.9, a1 = taum /tp(1) ; b1 = tm / tp(1) ; a2 = taum /tp(2) ; b2 = tm / tp(2) ; a3 = taum /tp(3) ; b3 = tm / tp(3) ; % расчет параметров для маркерного доступа на шине с произвольным расположением узлов. tet1(i) = ro0 / ( ro0 + a1/2 + b1 ) ; tet2(i) = ro0 / ( ro0 + a2/2 + b2 ) ; tet3(i) = ro0 / ( ro0 + a3/2 + b3 ) ; tau1(i)=( 1 + ro0*(N-1) + N * ( a1/2 + b1 ) ) / ( 1 - ro0 ) ; tau2(i)=( 1 + ro0*(N-1) + N * ( a2/2 + b2 ) ) / ( 1 - ro0 ) ; tau3(i)=( 1 + ro0*(N-1) + N * ( a3/2 + b3 ) ) / ( 1 - ro0 ) ; % расчет параметров для интервально-маркерного доступа на шине с произвольным расположением узлов. tet4(i)=ro0 / ( ro0 + a1 * ( 5/2 - 2*ro0 + 0.1 * ( 1-ro0) ) ) ; tet5(i)=ro0 / ( ro0 + a2 * ( 5/2 - 2*ro0 + 0.1 * ( 1-ro0) ) ) ; tet6(i)=ro0 / ( ro0 + a3 * ( 5/2 - 2*ro0 + 0.1 * ( 1-ro0) ) ) ; tau4(i)=(1+ro0*(N-1))*(a1/2+1)/(1-ro0) + a1*(5/2 + 0.1)*(N-1) ; tau5(i)=(1+ro0*(N-1))*(a2/2+1)/(1-ro0) + a2*(5/2 + 0.1)*(N-1) ; tau6(i)=(1+ro0*(N-1))*(a3/2+1)/(1-ro0) + a3*(5/2 + 0.1)*(N-1) ; i=i+1 ; end ; % вывод графиков на экран clg; axis([0,1,0,2]) ; % выбор масштаба вывода semilogy(tet1,tau1,'-',tet2,tau2,'-.',tet3,tau3,'--'),hold; semilogy(tet4,tau4,'-',tet5,tau5,'-.',tet6,tau6,'--'),grid; title('Сравнительная характеристика ИМДШ и МДШ') ; xlabel('Коэффициент использования среды') ; % название оси абсцисс ylabel('Среднее время задержки') ; % название оси ординат
Страницы: 1, 2, 3
|