Bussysteme. Ernst-Robert Igel I Institut für Technische Informatik

Transkript

1 Bussystm Ernst-Robrt gl 1 nstitut für chnisch nformatik

2 Glidrung 1. Warum Bussystm? 2. Bus-Strukturn 3. paralll / srill Buss 4. Buszugriffsvrfahrn 5. ² 6. nfiniband 7. Aussichtn 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 2/17

3 Allgmins Bus - Broadcast and Unknown Srvr Bgriff für atnvrbindung mit mhrrn ilnhmrn Litungssytm mit Sturungskomponntn zum Austausch von atn und/odr Enrgi zwischn Hardwar hundrt vrschid Bussystm untrschidn sich durch: Sichrhit, Kapazität, Latnz, Kostn, Echtzitfähigkit,... Einsatzgbit intrn/xtrn am omputr Sturung in dr ndustrifrtigung Autos Gbäudtchnik... 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 3/17

4 Vrntzung von Komponntn zum nformationsaustausch Warum Bussystm? grundsätzlich Altrnativ zur Einzlvrdrahtung (Zwipunktvrbindung) Vortil: physisch nicht so komplx infachr Vrkablung + günstigr + lichtr Komponntn nicht so ortsfst Nachtil: gringr Ausfallsichrhit Fhlrdiagnos mist schwirigr 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 4/17

5 Busstrukturn Lininstruktur Problm: durch Fordrung an blibign atnvrkhr, hört jdr ilnhmr mit; blastt dn Sndr ilnhmrzahl bschränkt Litungswidrstand, -kapazität und Abschlußwidrständ müssn ausgglichn wrdn und blastn Sndr Übrtragungsgschwindigkit, Litungslängn bschränkt Baumstruktur Witrntwicklung Lininstruktur (glich Problm) durch Rpatr in dr Fläch vrgrößrbar Ringstruktur Strnstruktur 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 5/17

6 paralll / srill Buss Paralllbus bstht mist aus dri gtrnntn ilbussn: Adrßbus, atnbus, Sturbus atn wrdn bit-paralll übrtragn typischrwis 2 n atnbits paralll transfrirt mist auf Litrplattn als Vrbindung gnutzt als Kabllösung rcht aufwndig/tur atnkonsistnz bispilswis durch Paritätsbits Multiplxbus: Adrss- und atnbus gmultiplxt um Litungn zu sparn Bispil: P-Bus 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 6/17

7 paralll / srill Buss srillr Bus Übrtragung bit-srill übr gminsam Litungn für Adrssn, atn und Sturinformationn Übrtragung in Blöckn (Paktn) mit Ziladrss, Sturinformationn, Prüfsummn, manchmal Sndradrss asynchron: ohn aktlitung, durch Sturinformationn mist nur inzlns Zichn synchron: mit aktlitung odr durch od (NRZi, Manchstr) synchronisirt turr als asynchron 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 7/17

8 paralll / srill Buss Wlchn nhmn? kann nicht vrallgminrt wrdn srill Buss wnigr Litungn Vrbindungn günstigr mist für witr Entfrnungn sinnvoll parall Buss höhr atnratn wnigr aktiv Hardwar kurz Vrbindungn 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 8/17

9 Buszugriffsvrfahrn opologin vrlangn Zugriffssturung, da nur in Mdium vorhandn ist Untrschidung zwischn kontrollirtm odr zufälligm Buszugriff kontrollirtr Buszugriff Sndr ist vor dm Sndn indutig bstimmt allgmin chtzitfähig, da sich di Zykluszit brchnn läßt Mastr/Slav-Vrfahrn in Mastr (aktiv), n Slavs (passiv) Mastr baut Vrbindung zu Slavs auf, dis antwortn sofort Slavs shr günstig, da ntllignz fast ausschlißlich im Mastr 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 9/17

10 Buszugriffsvrfahrn okn-passing kontrollirtr Buszugriff okn-passing all ilnhmr könnn Bus und Kommunikationssturung übrnhmn okn wird gnau inm ilnhmr zugtilt nach atnübrtragung wird dr okn witr gricht mist als logischr Ring ralisirt ilnhmr müssn Übrwachungsfunktionn durchführn + wnn kin okn vorhandn: in ilnhmr muss nun rzugn + wnn zwi okn vorhandn: in okn muss glöscht wrdn + dfkt Stationn müssn aus dm Ring ntfrnt wrdn + Möglichkit im laufndn Btrib Stationn nu aufzunhmn 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 10/17

11 Buszugriffsvrfahrn PROFBus hybrid Zugriffsvrfahrn möglich: PROFBus (Procss Fild Bus) 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 11/17

12 zufälligr Buszugriff zufälligr Buszugriff mhrr Sndr grifn bi Bdarf auf Bus zu (Multi-Mastr) Mhrfachzugriff muß grglt wrdn (Arbitrirung) bitwis Arbitrirung ilnhmr sndt ignn dntifir und prüft Ergbnis SMA (arrir Sns Multipl Accs) ilnhmr hört Buslitung ab wartt, falls Litung blgt Problm, wnn zwi glichzitig anfangn zu sndn SMA/ (ollision tction) ilnhmr hörn Litung währnd ds Sndns ab sofortigr Abbruch bi Fhlr mit Bus-Arbitr Arbitr ntschidt, wr dn Zugriff auf dn Bus rhält Bispil: Stichlitung + Arbitr kann dn Bus blibig an anfordrnd ilnhmr zutiln + rfolgt bi Mhrfachanfordrung mist nach Priorisirung Buszugriffsvrfahrn 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 12/17

13 ² - ntr-ntgratd ircuit von Philips ntwicklt, um hips in Frnshgrätn zu vrbindn srills Bus-Systm (Multi-Mastr bzw. Mastr-Slav) nur zwi Litungn (SA, SL) Mastr sndt Adrss (mit R/W-Bit) und atn Slav sndt bi Lszugriffn atn atn wrdn bytwis quittirt vom Slav nach Adrss- und Schribdatn vom Mastr nach Lsdatn Gschwindigkit max. 3,4 Mbit/s (mist nur 100 kbit/s) kin Prüfung auf Fhlr währnd dr atnübrtragung shr günstig Komponntn 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 13/17

14 ² - ntr-ntgratd ircuit Litungn führn ohn Zugriff logisch 1 währnd SL logisch 1, signalisirt Pgländrung an SA Übrtragungsbginn währnd dr Übrtragung Pgländrung an SA nur bi SL logisch 0 rlaubt nach acht Bit sndt ER Slav Quittung, indm r SA auf logisch 0 ziht 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 14/17

15 nfiniband Vrinigung von "Futur /O" (ompaq, BM, HP) "Nxt Gnration /O" (ntl, Microsoft, Sun) Einsatzgbit: Ntzwrkvrbindungn, Bussystm im Momnt nur als lustr-vrbindungstchnologi pro Kanal atnübrtragungsratn von 2,5 Gbit/s vollduplx (R Variant 5 Gbit/s) transparnt Bündlung von Kanäln möglich bsondrs nidrig Latnz (ca. 3 Mikroskundn) Übrtragung übr Kupfrlitungn spzill Vrbindungsmodi, um Latnz nidrig zu haltn: Zugriff auf Hauptspichr ins andrn Knotns, ohn Btribssystm odr Prozssor dr Ggnsit zu bnutzn: RMA (Rmot MA) 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 15/17

16 Aussichtn immr wichtigr Roll bi infachr Vrntzung Automobilindustri Hausautomatisirung Standardisirung von Bussn und Schnittstlln spzill Bussystm für noch schnllr Übrtragungn chtzitfähigs Ethrnt (zum Bispil ndustrial Ethrnt) wird als Standard vilfach komplx, tur Buss in dr ndustri vrdrängn 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 16/17

17 End Viln ank! 1 nstitut für chnisch nformatik Foli 17/17