Блок доступа к моноканалу ЛВС

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники

Кафедра ЭВМ

Пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу

"Вычислительные комплексы, системы и сети"

на тему:

"Проектирование блока доступа к моноканалу ЛВС”

Выполнил:

студент группы 500501

Балахонов Е.В.

Проверил:

Жеребятьев В.И.

Минск 2000

Содержание

Введение. 3

1. Постановка задачи. 5

2. Разработка структурной схемы.. 6

2.1. Суть метода циклического опроса с приоритетами. 6

2.2. Топология локальных сетей. 7

2.3. Базовые сетевые топологии. 9

3. Разработка функциональной схемы.. 16

3.1. Структура кадра данных. 16

3.2. Буфер данных. 16

3.3. Блок памяти. 17

3.4. Блок формирования кадра. 18

3.5. Декодер кадров. 19

3.6. Блок управления. 20

4. Выбор и обоснование элементов схемы.. 22

4.1. Логические элементы. 22

4.2. Регистры. 23

4.3- Схема сравнения. 24

5. Разработка принципиальной схемы.. 24

6. Заключение. 25

7. Литература. 26

Введение.

Широкое распространение компьютерных сетей прежде всего обусловлено их высокой экономической эффективностью. В бизнесе своевременное обладание необходимой информацией – залог успеха. При построении систем АСУТП использование компьютерных сетей позволяет надежно связывать каналами передачи информации разнородные устройства, часто находящиеся на значительном удалении друг от друга и оперативно управлять технологическим процессом с точностью и скоростью, недоступными для человека. Банковские расчетные системы уже давно не обходятся без сервисов, предоставляемых компьютерными сетями.

В последнее время компьютерные сети в лице Internet приобрели большое значение как образовательные, информационные и развлекательные средства, ввиду того, что они реализуют в себе широчайший спектр возможностей. Благодаря им Internet называют 6-м континентом, местом, где географическое положение объектов абсолютно не важно.

Бурное развитие компьютерных сетей началось в начале 80-х годов. Только в 1983 году было предоставлено около 100 типов локальных вычислительных сетей, отличающихся типом абонентов (станций) подключаемых к сети, типом ЭВМ (от микро-ЭВМ до больших вычислительных систем), номенклатурой, подключаемых абонентских комплексов, средой передачи данных, стоимостной производительностью, архитектурой и т.д. Однако во многом успех развития локальных вычислительных сетей определяется их доступностью массовому пользователю, с одной стороны, и теми социально-экономическими последствиями, которые они вносят в гибкие автоматизированные комплексы в различных сферах человеческой деятельности, с другой стороны. Поэтому в настоящее время наиболее распространены только несколько стандартов построения компьютерных сетей, которые наиболее соответствуют указанным требованиям. Это прежде всего Ethernet и его модификации, FDDI, Token Ring и некоторые другие.

1. Постановка задачи

Задание: Спроектировать блок управления доступом к моноканалу ЛВС.

Метод доступа к моноканалу: циклический опрос с приоритетами.

Топология: кольцо.

Число станций: 25.

Длина поля данных кадра: 32 байта.

Максимальная длина сообщения: 1,5 Кб.

Элементная база: ТТЛ.

2. Разработка структурной схемы 2.1. Суть метода циклического опроса с приоритетами

Этот метод управления применяется в ЛВС кольцевой конфигурации. Кадр, используемый здесь, включает в себя все поля обычного кадра, а также специальную служебную часть, которая применяется для управления моноканалом. Каждая станция, присоединенная к моноканалу, владеет одним разрядом в служебной части, который может принимать единичное или нулевое значение. Процедура передачи информации включает три такта. На первом такте станции, имеющие информацию для передачи, помещают в свой разряд служебной части единичный бит. На втором такте станции, поместившие единичный бит в служебный разряд, на всех предыдущих тактах осуществляют считывание служебной части кадра и проверяют поместили ли станции, имеющие высший приоритет, единичные биты в свои служебные разряды. Если приоритет текущей станции становится наивысшим, то она захватывает моноканал и начинает передавать информацию по третьему тактовому сигналу. Достоинством данного метода: отсутствие конфликтных обращений к моноканалу, простота аппаратной и программной реализации, небольшое количество дополнительной служебной информации. Основной недостаток метода - низкая скорость работы станций во время обмена служебной информацией.

2.2. Топология локальных сетей

Локальная сеть представляет собой систему распределенной обработки информации, состоящую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи. Компьютеры, входящие в состав сети, выполняют достаточно широкий круг функций, основными из которых являются:

-     организация доступа к сети;

-     управление передачей информации;

-     предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.

В свою очередь, средства связи призваны обеспечить надежную передачу информации между компьютерами сети.

Конечно, компьютерная сеть может состоять и из двух компьютеров, но, как правило, их число в сети существенно больше. При этом компьютерная сеть не является простым объединением компьютеров, а представляет собой достаточно сложную систему. Любая компьютерная сеть характеризуется топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Топология компьютерной сети отражает структуру связей между ее основными функциональными элементами. В зависимости от рассматриваемых компонентов, принято различать физическую и логическую структуры локальных сетей. Физическая структура определяет топологию физических соединений между компьютерами. Логическая структура определяет логическую организацию взаимодействия компьютеров между собой. Дополняя друг друга, физическая и логическая структуры дают более полное представление о компьютерной сети.

Под сетевыми техническими средствами подразумеваются различные физические устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть.

Протоколы представляют собой правила взаимодействия функциональных элементов сети.

Интерфейсы — средства сопряжения функциональных элементов сети. В качестве функциональных элементов могут выступать как отдельные устройства, так и программные модули. Соответственно этому, существуют аппаратные и программные интерфейсы.

Сетевые программные средства осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями. К сетевым программным средствам относятся сетевые операционные системы и вспомогательные (сервисные) программы.

Каждая из составляющих локальной сети характеризует ее отдельные свойства, и только их совокупность определяет всю сеть в целом. Таким образом, выбор локальной сети заключается в выборе ее топологии, протоколов, аппаратных средств и сетевого программного обеспечения. Каждый из этих компонентов является относительно независимым. Например, сети с одинаковой топологией могут использовать различные методы доступа, протоколы и сетевое программное обеспечение. В свою очередь, в разных сетях могут использоваться одинаковые протоколы и (или) сетевое программное обеспечение. Это, с одной стороны, расширяет

возможность выбора наиболее оптимальной структуры сети, а с другой — усложняет этот процесс.

2.3. Базовые сетевые топологии

При создании сети, в которой используются только сетевые адаптеры без таких средств, как маршрутизаторы, концентраторы и т.п., может быть реализована одна из трех сетевых топологий: звездообразная, шинная или кольцевая. Звездообразная сеть (рис 1) характеризуется наличием центрального узла коммутации — сетевого сервера, к которому (или через который) посылаются все сообщения. В этом случае на сетевой сервер, кроме основных функции, могут быть возложены дополнительные функции по согласованию скоростей работы станций и преобразованию протоколов обмена. Это позволяет в рамках одной сети объединять разнотипные рабочие станции.

В настоящее время распространен несколько другой вид звездообразной конфигурации сети. В нем вместо сетевого сервера используется специализированное устройство, которое может быть как простым повторителем (усилителем) сигналов, так и сочетать в себе достаточно сложные функции маршрутизатора. Такая технология используется в сети Ethernet при соединении устройств через витую пару.

Рис 1. Звездообразная топология

Наряду с определенными преимуществами, подобные локальные сети имеют и ряд недостатков. В частности, при подключении большого числа рабочих станций поддержание высокой скорости коммутации требует значительных аппаратных затрат. Кроме того, значительная функциональная нагрузка центрального узла определяет его сложность, что, естественно, сказывается на надежности. Однако практика показывает, что надежность таких устройств сегодня вполне достаточная.

В сетях с шинной топологией (рис. 2) рабочие станции с помощью сетевых адаптеров подключаются к общей магистрали (шине). Аналогичным образом к общей магистрали подключаются и другие сетевые устройства. В процессе работы сети информация от передающей рабочей станции поступает на адаптеры всех рабочих станций, однако воспринимается только адаптером той рабочей станцией, которой она адресована.

Подобная линейная топология характеризуется простотой организации и возможностью подключения новых рабочих станций без использования дополнительного оборудования. Однако наличие общей передающей среды не позволяет абонентским системам одновременно передавать информацию, а разрыв шины приводит к разделению сети на независимые части, а иногда и к общей ее неработоспособности.

Рис 2. Шинная топология сети

 

Кольцевая сеть (рис. 3) характеризуется наличием замкнутого однонаправленного канала передачи данных в виде кольца или петли. В этом случае информация передается последовательно между адаптерами рабочих станций до тех пор, пока не будет принята получателем и затем удалена из сети. Обычно за удаление информации из сети отвечает ее отправитель. Управление работой кольцевой сети может осуществляться централизовано с помощью специальной мониторной станции, либо децентрализовано за счет распределения функций управления между всеми рабочими станциями. Недостатком кольцевой топологии является то, что отказ одного звена кольца может вывести из строя всю локальную сеть. С целью повышения надежности кольцевых структур используют специальные безразрывные коммутаторы, позволяющие автоматически отключать неработающие компьютеры или отдельные сегменты сети.

Рис 3. Кольцевая топология сети.

Существует также множество иных конфигураций сетей. Однако ввиду их малой распространенности, здесь я не буду рассматривать их.