СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Описание принципов функционирования ЛВС с маркернымдоступом
1.1 Принцип работы ЛВС с МД на структуре шина
1.2 Тип и форматы кадров
1.3 Тайм-ауты
2. Описание микропроцессорного комплекта PIC16C64
2.1 Описание команд PIC16C64
3. Описание структурной схемы станции ЛВС
4. Описание принципиальной схемы станции ЛВС
5. Описание граф-схемы режима работы ЛЛС
6. Расчет эффективности работы станции
6.1 МД при произвольном расположении узлов на структурешина
6.2 ИМД при произвольном расположении узлов на структурешина
6.3 Сравнение МД и ИМД на структуре шина
Заключение
Библиографический список
Приложение 1
Приложение 2
СПИСОКСОКРАЩЕНИЙ
ЛВС- локальная вычислительная сеть;
УДС- подуровень управления доступом к среде;
УЛС- подуровень управления логической связью;
МД- маркерный доступ;
ИМД- интервально-маркерный доступ;
КД- кадр данных;
КМ- кадр маркера;
КП- кадр прерывания;
ПБД- протокольный блок данных;
IEEE- Институт инженеров по электротехнике и радиоэлетроннике;
МК- микроконтроллер;
ЦП- центральный процессор;
ПЗУ- постоянное запоминающее устройство;
ОЗУ- оперативное запоминающее устройство;
ЛЛС- ликвидация логического соединения.
ВВЕДЕНИЕ
Цельюданного курсового проекта является:
q разработкаструктурной и принципиальной схемы станции локальной вычислительной сети (ЛВС),удовлетворяющей требованиям, изложенным в техническом задании;
q разработкаграф схемы алгоритма работы станции в режиме ликвидации логического соединения;
q написаниепрограммы в командах микропроцессорного комплекта серии PIC16C64;
q изучениеэтой серии;
q анализэффективности работы станции.
1. ОПИСАНИЕПРИНЦИПОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЛВС С МД
1.1Принципы работы ЛВС с МД на структуре шина
Прииспользовании маркерного доступа на структурной организации шина для обеспечениядоступа станций к физической среде передачи необходимо передавать кадр маркераопределенного формата /1/. Передача маркера от одной станции к другой должнапроисходить в заданной последовательности. В стандарте 802.4 принята циклическаяпоследовательность передачи маркера в порядке убывания адресов, когда станция сболее старшим адресом передает маркер станции с более младшим адресом, астанция с самым младшим адресом передает маркер станции с самым старшимадресом. Циркуляция кадра маркера образует так называемое логическое кольцофизической шины (рис.1.1).
Приэтом последовательность расположения станций в логическом кольце может несоответствовать последовательности их физического размещения на шине.
/>
Рис.1.1. Логическое кольцо физической шины
Станции,не входящие в логическое кольцо, не могут инициализировать передачу данных и немогут передавать кадр маркера, но могут принимать кадры от других станций,могут отвечать на запросы от других станций и включаться в логическое кольцопри получении соответствующего разрешения.
Вданной структурной организации нет станции-монитора, которая управляла бы работойлогического кольца. Эти функции выполняет та станция, которая в данный моментявляется держателем маркера, т.е. получила кадр маркера и временно удерживаетего у себя.
Припередаче многих управляющих кадров станция-держатель маркера должна ожидатьответ от другой или других станций. Время ожидания зависит от расположенияпередающей и принимающей станции и принятого алгоритма функционирования.Максимальное время ожидания определяется интервалом ответа (максимальнымпромежутком времени, в течение которого любая из станций должна ждать ответа отдругой станции) и номером окна ответа.
Дляразличных управляющих кадров ответ может придти в 1, 2, 3 или 4 окне.Длительность окна ответа равна интервалу ответа.
1.2Тип и форматы кадров
Информация,передаваемая на уровне УДС, должна передаваться в виде кадров и заполнителей.
Вданной структурной организации используются КД, КМ и КП, форматы которых представленына рис.1.2. При этом приняты следующие обозначения: НО — начальный ограничитель;УК — указатель кадра; АП — адрес получателя; АО — адрес отправителя; КПК –контрольная последовательность кадра; КО — конечный ограничитель.
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
КД /> /> /> /> /> />
КМ /> /> /> /> /> />
КП />
Рис.1.2.Форматы кадров протокола УДС
Всерассматриваемые кадры передаются, начиная с левого поля. В кадре данных числобайтов (октав) между полями НО и КО не должно быть более 8181 байт.
Преамбулапредшествует каждому передаваемому КД и КМ. Преамбула используется только в сетях,не имеющих постоянной битовой синхронизации. Длина преамбулы зависит от применяемойскорости передачи данных и используемого метода модуляции сигналов и составляетот одного до нескольких байт символов-заполнителей. Преамбула обеспечиваетбитовую синхронизацию станции-приемника. Она обеспечивает минимально необходимыймежкадровый промежуток времени для завершения обработки станций ранее переданногокадра. Длительность преамбулы должна быть не менее 2 мкс.
ПолеНО — это комбинация символов NN0NN000, где N — символ «не данные».
Необходимоотметить следующее. В протоколе УДС используются следующие символы: 0 — нуль; 1- единица; N — «не данные»; p — заполнитель; S — молчание; В — искаженный сигнал.
ПолеУК кодируется в зависимости от передаваемого КД. При этом различают кадры управленияУДС, кадры данных и кадры специального назначения.
Вкадре «Управление УДС» поле УК кодируется следующим образом: (табл.1.1). Режимы работы рассматриваются ниже.
Таблица 1.1
Кадры «Управление УДС»Название кадра Код Режим работы сети
1. Заявка маркера
2. Запрос преемника 1
3. Запрос преемника 2
4. Кто следующий
5. Разрешение соперничества
6. Кадр маркера
7. Установить преемника
0000 0000
0000 0001
0000 0010
0000 0011
0000 0100
0000 1000
0000 1100
Инициализация логического кольца
Логическое подключение станции
Логическое подключение станции
Или восстановление после ошибок
Восстановление после ошибок
Логическое подключение станции
Нормальное функционирование
Логическое подключение станции и восстановление после ошибок
Кадр«Заявка маркера» используется станциями для установления той станции,которая будет инициализировать логическое кольцо, т.е. будет генерировать маркер.Этот кадр содержит поле данных произвольной длины, которая должна быть кратнабайту и равняться 0, 2, 4 или 6 интерваловответа.
Кадр«Запрос преемника 1» формируется станцией-держателем маркера дляввода в логическое кольцо новых станций. В этом кадре поле АП содержит адресследующей станции, отсутствует поле данных и за этим кадром должно следоватьодно окно ответа.
Кадр«Запрос преемника 2» формируется станцией-держателем маркера. Поле АПв этом кадре содержит адрес следующей станции. Кадр используется для ввода в логическоекольцо новых станций. Такой кадр передается, если нет ответа на кадр «Запроспреемника 1». Такая ситуация будет обязательно, если кадр «Запроспреемника 1» передает станция с наименьшим номером в логическом кольце. Вкадрах «Запрос преемника 2» отсутствует поле данных и за кадромдолжно следовать два окна ответа.
Вкадре «Кто следующий» поле данных содержит адрес следующей станции. Заэтим кадром должны следовать 3 окна ответа. Кадр формируетсястанцией-держателем маркера. Кадр используется в режиме восстановления послеошибок, если преемник не активен.
Кадр«Разрешение соперничества» передается станцией-держателем маркера, когдапри опросе станций, желающих войти в логическое кольцо, ответ дали 2 или более станций.Кадр разрешает этим станциям начать соревнование за включение в логическоекольцо. Этот кадр не содержит поля данных и за ним должно следовать 4 окна ответа.
Кадр«Установить преемника» может формироваться целым рядом станций в различныхрежимах. Поле АП содержит поле АО последнего принятого данной станцией кадра. Поледанных содержит адрес следующей станции (если станция-держатель маркера желаетотключиться из логического кольца) или собственной станции (если станция,например, хочет войти в логическое кольцо).
ВКД поле УК кодируется FFMMMPPP,где FF=01 — если передается КД УЛЗ; FF=10- если передается КД диспетчера; FF=11-для кадров специального назначения; MMM-биты запроса, причем MMM=000-запрос, не требующий ответа, MMM=001-запрос, требующий ответа; MMM=010-ответ на запрос; PPP-биты приоритета /000 — низший приоритет; 111 — высший/.
ПолеАО содержит индивидуальный адрес станции-отправителя данного кадра. Адрес АО неинтерпретируется на уровне УДС.
ПолеАП указывает либо индивидуальный адрес станции — получателя кадра, либогрупповой адрес нескольких станций сети, которым предназначен этот кадр.
ПолеКПК служит для проверки правильности принятого кадра данных.
1.3Тайм – ауты
В ЛВС с МДШ используется набор таймеровдля управления различными режимами функционирования. При этом измеряютсясоответствующие временные интервалы ( тайм- ауты).
Пять тайм-аутов оперируютс целыми числами, кратными интервалу ответа, и не используются одновременно.Рассмотрим их:
q Тайм-аутнеактивности шины используется для инициализации логического кольца, т.е. длясоздания маркера. Он управляет интервалом времени в течение которого станцияпрослушивает среду передачи до выдачи кадра “Запрос маркера”. в станциях снаименьшим номером он равен 6 интервалам ответа, а в остальных станциях 7интервалам ответа. Запуск таймера производится в момент предыдущей передачимаркера следующей станции.
q Тайм-аут заявкимаркера управляет длительностью интервалов времени между передачами кадров“Запрос маркера”. Его длительность – 1 интервал ответа. Запускается таймер привыдаче кадра “Запрос маркера”.
q Тайм-аут окнаответа используется в режиме передачи данных. Он управляет интервалами временимежду передачами КД станций, имеющих открытое окно ответа (т.е. передающейстанции нужен ответ на ее передачу ). Длительность тайм-аута — 1 интервал ответа. Запускаетсятаймер при выдаче станцией очередного кадра.
q Тайм-аутсоперничества управляет интервалом времени в течение которого станцияпрослушивает среду передачи после опознавания кадра “Разрешение соперничества”,“Запрос преемника” или “Кто следующий”. Запуск производится после опознаваниясоответствующего кадра и составляет 0, 1, 2, 3, 4 интервала ответа взависимости от вида кадра и его отправителя.
q Тайм-аут передачимаркера управляет интервалом времени в течение которого станция прослушиваетсреду передачи после передачи маркера своему преемнику сцелью обнаружения егоактивности. Длительность тайм-аута — 1 интервал ответа. Запуск производится при выдаче маркера.
Кроме перечисленныхтайм-аутов используется ряд тайм-аутов, кратна октетному (байтовому ) интервалу:
q Тайм-аутудержания маркера ( ТУМ ) определяет время, в течение которого станция можетпередавать КД соответствующего приоритета. Число таких тайм-аутов определяетсятипом станции.
q Тайм-аутциркуляции маркера ( ТЦМ ) ( класс доступа ) определяет минимальный интервалвремени, за который должен быть получен маркер для передачи кадровсоответствующего класса доступа. Число таких тайм-аутов определяется типомстанции.
2.ОПИСАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО КОМПЛЕКТА PIC16C64
Американская фирма Microchip Technology Inc в течении 2-х последних десятилетий является одной изведущих фирм по разработке и производству 8-разрядных КМОП МК. Помимо МК фирмавыпускает также МС электрически перепрограммируемой последовательной памятиемкостью от 1 до 64К, а также целый ряд ПУ и прикладных продуктов, какнапример, кодеры с динамическим кодом серии HCS300, микросхемы управления ЖКИ дисплеями AY0438 и многое другое [5].
МК PIC (Peripheral InterfaceController) имеют RISC — архитектуру. Использовать эти МК рекомендуется во всех случаях, когдакритично энергопотребление, габариты и стоимость устройства.
В зависимости отпроизводительности и функциональных возможностей МК серии PIC16/17 подразделяются на 3 семейства:
— PIC16C5X — базовоесемейство с 12- разрядными командами;
— PIC16C6X / 7X / 8X — расширенное семейство с 14- разрядными командами.
— PIC17CXX — высокопроизводительное семейство с 16- разряднымикомандами.
Вданном курсовом проекте разработка станции ЛВС ведется на микропроцессорномкомплекте PIC16C64.
Условноеграфическое изображение микроконтроллера PIC16C64приведено на рис.2.1.
Описаниевыводов PIC16C64приведено в табл. 2.1.
2.1Описание команд PIC16C64
Каждаякоманда PIC16C64представляет собой четырнадцати битное слово, состоящее из кода команды, которыйсоответствует типу команды и одного или более операндов [5].
Общий формат команд
Байт-ориентированные операции13 8 7 6 0 Код операции d f (файл #)
Таблица 2.2
Описание поля кода командыЗначение Описание f Адрес файлового регистра w Аккумулятор b Адрес бита в регистре k Литерал, константа или метка x Ассемблер сгенерирует код, когда x = 0. Это рекомендуемая форма использования для совместимости со всеми программными средствами. d
D=0 результат хранится в регистре W
D=1 результат хранится в регистре f
По умолчанию d=1 label Имя метки TOS Вершина стека PC Программный счетчик команд PCLATH Программный счетчик GIE Общее разрешение прерываний WDT Сторожевой счетчик времени TO Тайм-аут PD Выключение питания
Описаниесистемы команд МК PIC16C64приведено в табл.2.3.
Таблица 2.3
Описание команд PIC16C64Мнемоника команды Описание Цик-лы Код команды Прим ADDWF f, d сложение W c f 1 00 0111 dfff ffff C,DC, Z 1,2 ANDWF f, d логическое И W и f 1 00 0101 dfff ffff Z 1,2 CLRF f сброс регистра f 1 00 0001 lfff ffff Z 2 CLRW - сброс регистра W 1 00 0001 0xxx xxxx Z COMF f, d инверсия регистра f 1 00 1001 dfff ffff Z 1,2 DECF f, d декремент регистра f 1 00 0011 dfff ffff Z 1,2 DECFSZ f, d декремент f, пропустить команду, если 0 1(2) 00 1011 dfff ffff 1,2,3 INCF f, d инкремент регистра f 1 00 1010 dfff ffff Z 1,2 INCFSZ f, d инкремент регистра f, пропустить, если 0 1(2) 00 1111 dfff ffff 1,2,3 IORWF f, d логическое ИЛИ W и f 1 00 0100 dfff ffff Z 1,2 MOVF f, d пересылка регистра f 1 00 1000 dfff ffff Z 1,2 MOVWF f пересылка W в f 1 00 0000 lfff ffff NOP - холостая команда 1 00 0000 0xx0 0000 Мнемоника команды Описание Цик-лы Код команды Прим RLF f, d сдвиг f влево через перенос 1 00 1101 dfff ffff C 1,2 RRF f, d сдвиг f вправо через перенос 1 00 1100 dfff ffff C 1,2 SUBWF f, d вычитание W из f 1 00 0010 dfff ffff C, DC,Z 1,2 SWAPF f, d обмен тетрад в f 1 00 1110 dfff ffff 1,2 XORWF f, d Исключающее ИЛИ W и f 1 00 0110 dfff ffff Z 1,2 Команды работы с битами регистров (бит-ориентированные) BCF f, b сброс бита в регистре f 1 00 00bb bfff ffff 1,2 BSF f, b Установка бита в регистре f 1 01 01bb bfff ffff 1,2 BTFSC f, b Пропустить команду, если бит равен 0 1(2) 01 10bb bfff ffff 3 BTFSS f, b Пропустить команду, если бит равен 1 1(2) 01 11bb bfff ffff 3 Команды работы с константами и операции перехода ADDLW k Сложение константы с W 1 11 111x kkkk kkkk C, DC, Z ANDLW k Логическое И W и f 1 11 1001 kkkk kkkk Z CALL k вызов подпрограммы 2 10 0kkk kkkk kkkk CLRWDT - сброс сторожевого таймера WDT 1 00 0000 0110 0100 TO, PD GOTO k переход по адресу 2 10 1kkk kkkk kkkk IORLW k Логическое ИЛИ константы и W 1 11 1000 kkkk kkkk Z MOVLW k пересылка константы в W 1 11 00xx kkkk kkkk RETFIE - возврат из прерывания 2 00 0000 0000 1001 RETLW k возврат из подпрограммы с загрузкой константы в W 2 11 01xx kkkk kkkk RETURN - возврат из подпрограммы 2 00 0000 0000 1000 SLEEP - переход в режим SLEEP 1 00 0000 0110 0011 TO, PD SUBLW k вычитание W из константы 1 11 110x kkkk kkkk C,DC, Z XORLW k Исключающее ИЛИ конс-танты и W 1 11 1010 kkkk kkkk Z
Примечание:
1. Во всех командах операндf принимает значения от 0 до 127, аоперанд d значения 0 или 1.
2. В бит-ориентированных операцияхоперанд b принимает значения от 0 до 7.
3. В литеральных операцияхи операциях управления, кроме оговоренных случаев, операнд k принимает значения от 0 до 255.
Обозначения:
С: Carry bit — бит переноса / заема (для команд ADDWF, ADDLW, SUBLW,SUBWF)
(для заема полярность инверсная):
1 — в результате операцииимеет место выход переноса из наиболее значащего бита результата;
0 — нет переноса из наиболеезначащего бита результата.
DC: Digit Carry bit — бит десятичного переноса /заема (для команд ADDWF, ADDLW,SUBLW,SUBWF) (для заема полярность инверсная ) :
1 — выход переноса из 4-гомладшего бита при образовании результата;
0 — выход переноса из 4-гомладшего разряда результата
Z — Zero bit — бит результата:
1 — результат арифметическойили логической операции есть 0;
0 — результат арифметическойили логической операции есть не 0;
\ — инверсия
W/f — результат помещается в регистр W, если d=0, ив регистр f, если d=1
3.ОПИСАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СТАНЦИИ ЛВС
Структурнаясхема станции ЛВС представлена на рис.3.1.[1]
Всостав станции входят следующие устройства:
- центральныйпроцессорный элемент (ЦПЭ);
- постоянноезапоминающее устройство (ПЗУ);
- системноеОЗУ;
- контроллерыпрерываний (Прер);
- контроллерпрямого доступа к памяти (КПДП);
- ОЗУдля приема (ОЗУ ПР) и выдачи пакетов (ОЗУ ПД);
- схемасинхронизации (СИ);
- коммутатор-мультиплексор(КМ);
- схемасравнения адресов (Ср.А);
- буферныйрегистр принимаемой информации (БРПИ);
- буферныйрегистр выдаваемой информации (БРВИ);
- схемадешифрации манчестерского кода (ДМК);
- схемаформирования манчестерского кода (ФМК);
- формирователь-усилитель(ФУ);
- портввода-вывода информации;
- схемавыделения ограничителей кадра (ВОК);
- схемаформирования ограничителей кадра (ФОК);
- магистральныйусилитель приема (МПР);
- магистральныйусилитель передачи (МПД);
- регистрсостояния блока сопряжения с физической средой (РСБС);
- схемауправления блоком сопряжения с физической средой.
Работаетсхема следующим образом. В режиме приема кадра ЦПЭ активизирует схему приема и далееданные поступают в ОЗУ ПР без участия процессора под управлением КПДП. Передачакадра в среду также проходит под управлением КПДП. Процессор должен лишь инициироватьее. ОЗУ ПД пакетов предназначено для временного хранения пакетов,сформированных станцией и предназначенных для выдачи в сеть связи.
Схемасинхронизации (СИ), предназначена для выработки серий импульсов синхронизации иобеспечения возможности внешней синхронизации от принимаемой информации.
Буферныйрегистр принимаемой информации необходим для согласования скорости обменабуферной памяти станции и скорости передачи информации в физической среде. Этотрегистр преобразует последовательный код в параллельный.
Буферныйрегистр выдаваемой информации предназначен для сопряжения скорости обменабуферной памяти со скоростью передачи в физической среде и преобразованияпараллельного кода в параллельный.
Схемадешифрации манчестерского кода обеспечивает выделение информационных разрядов«данные» и «не данные» из манчестерского кода принимаемогокадра и синхронизацию станции от внешних принимаемых кадров.
Портввода-вывода станции обеспечивает сопряжение станции с абонентом, которыйданная станция обслуживает.
4.ОПИСАНИЕ ГРАФ — СХЕМЫ РЕЖИМА РАБОТЫ ЛЛС
Алгоритмыработы станции в режиме ЛЛС описаны в /2/.
Граф-схемыалгоритма работы станции в фазе ликвидации логического соединения представленына рис.4.1 и рис. 4.2 для инициирующей и приемной стороны соответственно. Опишемработу этих граф-схем.
Ликвидациялогического соединения:
Онаможет быть осуществлена по инициативе любой из взаимосвязанных станций. Инициирующаястанция посылает команду DISC (disconnect) и запускает таймер T1. Послеполучения ответа UA (или DM) от удаленной станции таймер T1 выключается ипроцедура переходит в фазу разъединения. Если время таймера T1 истекло, тоинициирующая станция повторяет передачу команды DISC до N2 раз.
Фазаразъединения заканчивается:
— у инициирующей станции после получения ответа UA или DM;
— у удаленной станции после отправки согласия UA на разъединение.
Функционированиестанции в режиме разъединения:
Врежиме разъединения станция должна отвечать на команды обычным образом ипосылать ответ DM при получении DISC (disconnect). При получении любой командыс битом P=1 станция посылает ответ DM с битом F=1.
Вседругие команды, принимаемые станцией по логическому каналу, игнорируются.
Примечание:
DISC-разъединение (U-кадр);
DM-режим разъединения (U-кадр) (Disconnect Mode), используется для сообщенияудаленной станции о статусе местной станции, если она логически отсоединена отЗПД и находится в фазе разъединения.
Программаликвидации логического соединения, представлена в Прил.1.
/>
Рис.4.1. Инициирующая станция
/>
Рис.4.2.Приемная сторона
5.ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СТАНЦИИ ЛВС
Расчетобъема буферного накопителя [4].
Объембуферного накопителя должен выбираться из условия обеспечения заданнойвероятности потери пакета. Воспользуемся формулой из /4/:
/>,
где N – емкость накопителя ( в числепакетов ) буфера;
r – загрузка системы.
Вероятностьпотери определяется по формуле:
/>
Допустимое значениевероятности потери пакетов в реальных сетях, как правило, не превышает />.
Примем Pпот равной />,а r = 0.5, тогда:
/>17.61 » 18.
Исходя из того, чтомаксимальный размер пакета, используемого данной станцией, равен 2048, получаемтребуемый объем ОЗУ:
Vозу = 18 × 2048 » 4 Кбайт.
6.РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СТАНЦИИ
Эффективностьметодов доступа к среде определяется как среднее время задержки, зависящее откоэффициента загрузки среды передачи. Модель сети на структуре шина приведенана рис.6.1 [1].
Пустьимеется N узлов с очередями, которыеподключены к общей среде передачи. На каждый узел от абонента поступает пуассоновскийпоток пакетов с интенсивностью l0[пакетов/с]. Эти пакеты обслуживаются с интенсивностью m0[пакетов/с]. Пусть известны времена распространения сигналов tijмежду узлами i и jи максимальное время распространения сигналов в среде tm.Пусть заданы средняя длина пакета Tpискорость передачи в среде fd[бит/с].
Необходимоопределить зависимость среднего времени задержки пакетов в узле t(от момента поступления пакетов от абонента в узел до передачи его в среду) от коэффициентаиспользования среды передачи
/>, (6.1)
гдеS — средняя (эффективная) скоростьпередачи информации в среде (бит/с).
Предполагаем,что коэффициент загрузки каждого узла равен r0,среднее время передачи пакета активным узлом получившим управление равно Тр, среднеевремя передачи управления от пассивного узла составляет время />, среднее время передачиуправления от активного узла равно />.
/>
Рис.6.1.Модель сети на структуре шина
Имеемследующие зависимости для коэффициента использования среды и среднего временизадержки пакетов в узле:
/>, (6.2)
/>. (6.3)
6.1МД при произвольном расположении узлов на структуре шина
Здесьсреднее время распространения между парой узлов:
/>.
Следовательно,
/>
Сучетом этого выражения и выражений (6.2) и (6.3) получим:
/>
6.2ИМД при произвольном расположении узлов на структуре шина
Среднеевремя распространения сигнала между парой узлов будет:
/>
Среднеевремя передачи управления от активного узла:
/>.
Среднеевремя передачи управления от пассивного узла:
/>.
Тогда,подставляя полученные выражения в (6.2) и (6.3), получим:
/>
6.3Сравнение МД и ИМД на структуре шина
РазрабатываемаяЛВС в соответствии с техническим заданием имеет следующие параметры:
q скоростьпередачи данных по каналу связи fd = 1 Мбит/с;
q длинакадра – 512, 1024, 2048 бит;
q числостанций в сети — N = 75 шт.;
q длинасети L = 1 км.
Вэтих условиях при длине пакета 2048 бит и длине кабеля 1000 м отношение максимального времени распространения сигнала к времени передачи пакета данныхсоставит:
/>
Будем предполагать, чтодлительность маркера составляет 5% от средней длины пакета, т.е.
/>
Программа сравнения ИМД иМДШ для данной ЛВС приведена в Прил.2 вместе с результатами ее работы. Пополученным результатам было построено семейство кривых для двух способовдоступа, которые приведены на рис.6.2. Из анализа графиков следует, что:
q при малом коэффициентезагрузки канала среднее время задержки пакетов у маркерного и интервально-маркерногодоступа отличается незначительно;
q при увеличении коэффициентазагрузки канала задержки начинают расти, причем скорость роста графика для маркерногодоступа несколько выше, чем для интервально-маркерного;
q существенноеувеличение времени задержки зависит от длины кадра и появляется прикоэффициенте использования канала выше 0,6 — 0,8 для МДШ и 0.8 — 1.0 для ИМДШ;
q при высоком коэффициентеиспользования канала (0.9 и выше) маркерный доступ проигрывает интервально-маркерномупо времени задержки.
/>/> />
Рис. 6.2. Сравнение МД и ИМД наструктуре шина
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Всоответствии с техническим заданием в курсовом проекте была разработана станциялокальной вычислительной сети с маркерным доступом на структуре шина. Была проведенаоценка эффективности ЛВС с МД и ИМД при упорядоченной нумерации узлов.
Результатырасчетов показали, что более эффективным является ЛВС с ИМ доступом.
Позаданной граф-схеме алгоритма работы станции была написана программа на языке командмикроконтроллера PIC16C64.
Программапредставляет собой набор ассемблерных команд для приемной и передающей станций.
Быларазработана принципиальная электрическая схема станции.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК
1. КрыловЮ.Д. Локальные вычислительные сети с маркерными способами доступа: Учеб.пособие. СПбГААП, СПб., 1995.
2. Стандартыпо локальным вычислительным сетям: Справочник / Щербо В.К. и др.; под ред. С.И.Самойленко. М.: Радио и связь, 1990.
3. Протоколыинформационно-вычислительных сетей: Справочник / Под ред. Мизина И.А. и КулишоваА.П., М.: Радио и связь, 1990.
4. Зелигер Н.Б., Чугреев О.С., ЯнковскийГ.Г. Проектирование сетей и систем передачи дискретных сообщений”, М. Радио исвязь, 1984.
5. 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 попытокразъединения
N equ H’1’; начальное значение счетчика
Tzad equ H’FF’; заданноезначение 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 как входов
Clrf PortD; инициализация порта D
MovLW 0х00; значение, используемое дляинициализации
; направления обменаданными
MovWF TrisD; установка RD 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, источникасинхронизации
MovWF Option
Bсf Status, RP0;выбор банка 0
L1: MovF PortC, 0; чтение порта С ( UA или DM )
SubLW H’C8’, 0; сравнениезначения 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 ваккумулятор
SubLW N2, 0; W:=W-N2
Btwss Status, 2; сравниваем N и N2
GoTo Begin; если N
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, топередача UA
GoTo DM; передача DM
UA: Call F_Reg; процедура формирования КД для UA
Movf R_Apr; адрес приемной стороны загруж-ся вак-
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 вак-
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 “установлениережима; разъединения"
Приложение 2
Программарасчета коэффициента использования среды и среднего временизадержки для ИМД2 и МД2 на структуре шина и построение сравнительной характеристики
formatlong ;
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 расположениемузлов.
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 произвольнымрасположением 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('Сравнительнаяхарактеристика ИМДШ и МДШ') ;
xlabel('Коэффициентиспользования среды'); % название оси абсцисс ylabel('Среднее время задержки'); % название оси ординат