1、第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信通信通信是多微處理機(jī)系統(tǒng)中各微機(jī)間聯(lián)系的紐帶，不同結(jié)構(gòu)形式的多微處理機(jī)系統(tǒng)，其通信結(jié)構(gòu)不同。對多微處理機(jī)系統(tǒng)通信的主要要求是： 1)具有高的可靠性，在硬件和軟件的設(shè)計(jì)中，要妥善解決沖突，不出現(xiàn)死鎖。在信息中增加冗余碼，以便于檢錯(cuò)和糾錯(cuò)；采用冗余傳送方式等。 2)具有高的傳送效率，提高并行處理能力，減少完成一個(gè)信息交換所需的通信次數(shù)。 3)有足夠的緩沖區(qū)的容量。為了解決通信過程中的擁擠現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)信息的長短和可能同時(shí)通信的微機(jī)的多少，而留有足夠的緩沖區(qū)。第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信一、數(shù)據(jù)通信方式計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信至少有四種方式： 總線連接的通信方式 調(diào)制解調(diào)連接的

2、通信方式 用過程輸入輸出裝置連接的通信方式 高速數(shù)據(jù)通道連接的通信方式第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信一、數(shù)據(jù)通信方式總線連接的通信方式 兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的總線用一個(gè)緩沖轉(zhuǎn)換器直接相連 通信規(guī)程和通信速度是由計(jì)算機(jī)種類決定 波特率可達(dá)兆級(jí) 只能在同類、同系列的計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行傳送，使用范圍較窄，而且通信距離短。第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信一、數(shù)據(jù)通信方式調(diào)制解調(diào)連接的通信方式 常采用串行通信方式 這種連接方式可與任何相同通信速率的調(diào)制解調(diào)設(shè)備連接，使用范圍很寬 且通信距離可達(dá)數(shù)百米至數(shù)千米 但通信速度不高，一般只有幾千波特。第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信一、數(shù)據(jù)通信方式用過程輸入輸出裝置連接的通信方式 利用

3、計(jì)算機(jī)的輸入輸出功能傳送數(shù)據(jù) 過程輸入輸出裝置互相作為外圍設(shè)備對待 程序處理方便，缺點(diǎn)是通信能力有限，傳送速度較低， 傳送距離通常限制在500m左右第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信一、數(shù)據(jù)通信方式高速數(shù)據(jù)通道連接的通信方式 是一種二進(jìn)制串行高速傳送方式 通過高速數(shù)據(jù)通道指揮器的控制，對要通信的計(jì)算機(jī)內(nèi)存進(jìn)行DMA操作 對主機(jī)運(yùn)行干擾少,傳送速率較高，傳送距離較遠(yuǎn)。 配線簡單，通用性強(qiáng)、擴(kuò)展容易 集散（分布）控制系統(tǒng)大都采用高速數(shù)據(jù)通道。第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線通信線路通信線路總線總線總線是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各獨(dú)立模塊之間傳遞各種信息的渠道，它定義了各引線的信號(hào)、電氣和機(jī)械特性。總線按

4、結(jié)構(gòu)分類：總線按結(jié)構(gòu)分類： 單總線結(jié)構(gòu)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)使用一條共享總線 多總線結(jié)構(gòu)CPU與存儲(chǔ)器、IO等設(shè)備之間有兩條(種)或兩條(種)以上的總線總線按功能分類：總線按功能分類： 內(nèi)部總線 外部總線第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線總線按功能分類：總線按功能分類： 內(nèi)部總線內(nèi)部總線微型計(jì)算機(jī)總線 用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)模塊與模塊之間進(jìn)行通信的總線。如STDBUS、Intel多總線、PC總線等等。 外部總線外部總線通信總線 用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與設(shè)備之間進(jìn)行通信的總線。這類總線有串行總線RS232C、RS422A或并行總線IEEE488等。目前世界上已研制出多種性能優(yōu)良的標(biāo)準(zhǔn)

5、總線標(biāo)準(zhǔn)總線下面從多微機(jī)系統(tǒng)通信的角度出發(fā)來簡要介紹幾種總線：STD總線、多總線、總線、多總線、PC總線和總線和RS422A總線總線。第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線（一）STD總線STD總線具有通用性強(qiáng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，并能支持多微機(jī)系統(tǒng)。目前，國內(nèi)所采用的大多是8位、16位兼容的STD總線，32位STD總線標(biāo)準(zhǔn)也已推出。STD總線引腳分配 STD總線一共有56根線可分為5個(gè)功能組： 邏輯電源線 引腳16 數(shù)據(jù)總線 引腳7 14 地址總線 引腳1530 控制總線 引腳3152 輔助電源線 引腳5356第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線總線優(yōu)先級(jí)控制總線優(yōu)先級(jí)控

6、制問題提出問題提出當(dāng)STD系統(tǒng)總線上有多個(gè)總線控制器時(shí)，必須保證在某一時(shí)刻將總線讓給提出請求的優(yōu)先級(jí)最高的總線控制器使用總線?？偩€優(yōu)先級(jí)控制方法：總線優(yōu)先級(jí)控制方法： 串聯(lián)總線優(yōu)先級(jí)控制 并聯(lián)總線優(yōu)先級(jí)控制第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線串聯(lián)總線優(yōu)先級(jí)控制第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線并聯(lián)總線優(yōu)先級(jí)控制第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線STD總線具有兼容式的總線結(jié)構(gòu)該總線支持Intel公司的80系列等，系統(tǒng)在升格擴(kuò)充時(shí)，原有的各種模擬IO、數(shù)字IO和開關(guān)IO，存儲(chǔ)器通信板等都不用變動(dòng)，只要更新CPU模板，修改軟件，即可升級(jí)系統(tǒng)/第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二

7、、通信線路總線（二）多總線(MULTIBUS)多總線是Intel公司提出的用于MDS系統(tǒng)和SBC微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總線。 多總線支持8位和16位的數(shù)據(jù)通道 具有高達(dá)16M字節(jié)的內(nèi)存尋址能力和64K字節(jié)的IO接口的尋址空間 數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)IOM字節(jié)s 多總線定義的插件板有P1和P2兩個(gè)插頭，P1是主插頭，有86條引線，P2是可選插頭，有60條引線。 多總線系統(tǒng)采用模塊或稱組件結(jié)構(gòu)： 主組件：帶微處理器的模塊，可以申請占用總線，并啟動(dòng)總線上的數(shù)據(jù)傳送操作 從組件：公用存儲(chǔ)器、IO，為數(shù)據(jù)傳送操作的目標(biāo)。第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線多總線系統(tǒng)第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線

8、 多總線系統(tǒng)中允許同時(shí)有多個(gè)主組件插到多總線上 任何時(shí)候，只能在一主一從兩個(gè)組件間利用總線通信 出現(xiàn)多個(gè)主組件同時(shí)請求總線的情況時(shí)，由主組件內(nèi)帶有的總線仲裁器解決各主組件間總線控制權(quán)按優(yōu)先級(jí)排隊(duì)問題 總線優(yōu)先控制權(quán)的裁決法： 串聯(lián)裁決法 并聯(lián)裁決法第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 總線優(yōu)先控制權(quán)的裁決法： 串聯(lián)裁決法 當(dāng)主組件的總線優(yōu)先級(jí)輸入為低電平時(shí)，若該主組件不需要控制總線，則使其總線優(yōu)先級(jí)輸出為低電平。 當(dāng)主組件的總線優(yōu)先級(jí)輸入端為低電平時(shí)，且請求總線得到響應(yīng)時(shí)，使其總線優(yōu)先級(jí)輸出為高電平第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 總線優(yōu)先控制權(quán)的裁決法： 串聯(lián)裁決法 并聯(lián)

9、裁決法第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線(三三)PC總線總線 是IBM公司為其IBMPC微機(jī)而設(shè)計(jì)的一種總線，是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中常用的總線之一PCAT總線 早期為PCXT微機(jī)設(shè)計(jì)的總線只定義了62根信號(hào)線 增加了一個(gè)36引腳的擴(kuò)展插座PCAT總線 PC總線的62根引腳信號(hào)（參看Pg 217） 目前各廠家生產(chǎn)的工業(yè)控制PC機(jī)都采用PCAT總線 在PC總線上直接插卡構(gòu)成緊耦合結(jié)構(gòu)的多微機(jī)系統(tǒng)用得較少 在PC總線上插上網(wǎng)絡(luò)適配器，能方便地構(gòu)成PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成松耦合的多微機(jī)系統(tǒng)第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線(四四) RS232C和和RS-422A串行通信總線串行通信總線 RS2

10、32C 使用串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE間的接口 RS232C總線的引腳定義第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線RS232C總線的引腳定義第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 RS232C的電氣信號(hào)特征 在TxD和RxD線上， “1”：-3V-25V “0”+3V+25V 在RTS、CTS、DSR、CD等線上 “ON”+3V+25V “OFF” -3V-25V 目前大多數(shù)微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的RS232C接口都選用：+12V或+15V表示邏輯”0”電平-12V或-15V表示邏輯”1”電平 RS232C總線規(guī)定DTE和DCE之間的通信距離不大于15m，

11、傳送速率不大于20K波特， 每個(gè)信號(hào)使用一根導(dǎo)線，再公用一根信號(hào)地線第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 信號(hào)電平轉(zhuǎn)換：可編程串行接口芯片的IO信號(hào)電平（TTL）與RS232C標(biāo)準(zhǔn)總線 MCl488作為數(shù)據(jù)發(fā)送器，它將串行接口的TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232C電平。 MCl489作為數(shù)據(jù)接收器，它將RS232C來的數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換為串行接口能接收的TTL電平。第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 DTE和DCE及DTE和DTE之間的連接a、b是計(jì)算機(jī)或外圍設(shè)備與MODEM的連接方法圖c、d是計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備間的連接方法。第三節(jié) 多

12、微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 RS422A總線 使用雙端發(fā)送器和接收器 每個(gè)信號(hào)使用二根導(dǎo)線 DTE和DCE之間無公共地線，進(jìn)行單向平衡式傳送 RS422A總線信號(hào)也采用負(fù)邏輯： 邏輯”1做態(tài)電平為-6V至-2V 邏輯”0”狀態(tài)電平為+2V至+6V 在幾十米的傳送距離上，其速率可達(dá)10M波特 若傳輸波特率在20K波特以下，其傳送距離可達(dá)1500m。第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 使用雙端發(fā)送器和接收器第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 使用雙端發(fā)送器和接收器第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 20mA電流環(huán)接口電路 線路上有20mA電流通過時(shí)，表示邏輯”

13、1” 無電流通過時(shí)表示邏輯”0”。 具有光電隔離電路 抗干擾能力強(qiáng) 在較遠(yuǎn)距離傳送，或者工作環(huán)境惡劣場合使用第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 20mA電流環(huán)接口電路第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 20mA電流環(huán)接口電路第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線 RS232C異步通信接口驅(qū)動(dòng)程序舉例 IBMPC機(jī)及其兼容機(jī)的串行異步通信接口(COMl)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口。對該接口的操作可以通過軟件中斷INTl4H調(diào)用ROMBIOS串行通信口例行程序或稱IO功能程序來實(shí)現(xiàn)。 串行異步通信接口的操作基本上可以分成三種： 初始化串行通信接口 發(fā)送一個(gè)字符 接收一個(gè)字符三種不同

14、的操作用事先在AH中寫入不同的功能號(hào)來區(qū)分。第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信二、通信線路總線說明：說明： 利用BIOS功能調(diào)用來編制串行接口的驅(qū)動(dòng)程序是比較方便的，但這種調(diào)用只適用于查詢方式。 可以采用中斷方式來發(fā)送和接收字符，此時(shí)應(yīng)對中斷入口地址、中斷控制器(8259)進(jìn)行相應(yīng)的初始化，接收和發(fā)送字符子過程也應(yīng)改寫為中斷處理程序第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信三、緊耦合多微機(jī)系統(tǒng)的共享存儲(chǔ)器通信(一一)多端口公共存儲(chǔ)器通信多端口公共存儲(chǔ)器通信 開辟一部分內(nèi)存區(qū)域作為各微處理機(jī)之間進(jìn)行信息交換的集散處，這一部分內(nèi)存區(qū)域，由各微處理機(jī)共享，各微處理機(jī)所能訪問信

15、箱的地址，應(yīng)設(shè)計(jì)成該微處理機(jī)內(nèi)存的一部分。 各微處理機(jī)要通過多通道選擇和緩沖電路的仲裁才能獲準(zhǔn)占用公共存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線和地址總線第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信三、緊耦合多微機(jī)系統(tǒng)的共享存儲(chǔ)器通信(一一)多端口公共存儲(chǔ)器通信多端口公共存儲(chǔ)器通信 公共存儲(chǔ)器通信結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： 提供了大量的微處理機(jī)之間的通信路徑，通信速度快 隨微處理機(jī)個(gè)數(shù)的增加，多路通道復(fù)雜，通信效率也下降。第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信三、緊耦合多微機(jī)系統(tǒng)的共享存儲(chǔ)器通信(二二)共享存儲(chǔ)器多微機(jī)系統(tǒng)舉例共享存儲(chǔ)器多微機(jī)系統(tǒng)舉例 七個(gè)8位的微處理機(jī)，通過共享8KB RAM實(shí)現(xiàn)機(jī)間快速通信，構(gòu)成一個(gè)完整的緊耦合多微機(jī)系統(tǒng)。第三節(jié) 多微處理

16、機(jī)系統(tǒng)的通信三、緊耦合多微機(jī)系統(tǒng)的共享存儲(chǔ)器通信(二二)共享存儲(chǔ)器多微機(jī)系統(tǒng)舉例共享存儲(chǔ)器多微機(jī)系統(tǒng)舉例 公共存儲(chǔ)器優(yōu)先權(quán)管理和邏輯控制電路(一一)集中控制式并行總線結(jié)構(gòu)的通信集中控制式并行總線結(jié)構(gòu)的通信 每一臺(tái)微處理機(jī)都有一個(gè)接口，每個(gè)接口都具有DMA功能，它控制和處理該微處理機(jī)的信息傳送過程第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信四、松耦合多微機(jī)系統(tǒng)的通信第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信四、松耦合多微機(jī)系統(tǒng)的通信多微機(jī)控制系統(tǒng)中串行數(shù)據(jù)通信當(dāng)傳送距離有10m或10m以上，由于信號(hào)衰減、延遲等原因，不宜采用并行總線結(jié)構(gòu)，這時(shí)就要采用串行傳送方式采用串行傳送方式。 傳送速率10M位s 以串行總線接成環(huán)形結(jié)構(gòu)為

17、例介紹串行數(shù)據(jù)通信 信息傳送控制方法有令牌傳送法、時(shí)間片法、寄存器插入法 以令牌傳送法為例說明串行總線環(huán)形通信過程第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信四、松耦合多微機(jī)系統(tǒng)的通信以令牌傳送法為例說明串行總線環(huán)形通信過程 令牌是附在信息包后面的一個(gè)字符，環(huán)路中只有一個(gè)令牌在節(jié)點(diǎn)之間輪轉(zhuǎn)，環(huán)路上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，只有當(dāng)令牌傳送到它的位置時(shí)，才能利用環(huán)路發(fā)送信息或接收信息。舉例說明令牌傳送和存取控制工作過程舉例說明令牌傳送和存取控制工作過程。 A節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)M，發(fā)往C節(jié)點(diǎn)；同時(shí)D節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)M。發(fā)往B節(jié)點(diǎn)第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信四、松耦合多微機(jī)系統(tǒng)的通信舉例說明令牌傳送和存取控制工作過程舉例說明令牌傳送和存取控制工作過程 當(dāng)令牌傳送到節(jié)點(diǎn)A之后 將令牌的最末一位由“0”變?yōu)椤?”,使它成為標(biāo)志 把準(zhǔn)備好發(fā)送的信息傳送出去 在信息的末尾再加入令牌送上環(huán)路 當(dāng)信息傳送到節(jié)點(diǎn)B時(shí)，只將所有信息照傳到C節(jié)點(diǎn)第三節(jié) 多微處理機(jī)系統(tǒng)的通信四、松耦合多微機(jī)系統(tǒng)的通信舉例說明令牌傳送和存取控制工作過程舉例說明令牌傳送和存取控制工作過程 當(dāng)信息傳送到節(jié)點(diǎn)C時(shí)， 檢測出目的節(jié)點(diǎn)，復(fù)制傳送的信息下來， 檢驗(yàn)信息，如果正確，把ACK位的“0”變?yōu)椤?” 信息繼續(xù)往下傳送到D點(diǎn) 當(dāng)信息傳送到節(jié)點(diǎn)D時(shí)，將末尾的令牌的末位由“0”變?yōu)椤?” ，使它成為標(biāo)志，添加傳送的信息和令牌。第三節(jié)