Принципы построения функциональной структуры

План

Лекция 2. Тема 1.2 Функционально-программная структура промышленных систем

Режимы обмена данными в Промышленных системах

Существуют три основных режима обмена данными, эффективность использования которых зависит от конкретной задачи.

• Режим «Ведущий-ведомый». В этом простейшем режиме один из узлов ЦРС является ведущим устройством, которое последовательно опрашивает подчиненные узлы. В зависимости от содержания запроса ведомый узел либо выполняет полученную команду, либо передает ведущему текущие данные с подключенных оконечных устройств. Типичным примером ЦРС, построенной на таком принципе, являются сети PROFIBUS. Как правило, роли ведущего и ведомого закрепляются жестко и не меняются в процессе функционирования сети.

• Режим «Клиент-сервер». Данный режим имеет много общего с предыдущим и используется в системах с гибким распределением функций. Узел-клиент запрашивает данные, а узел-сервер их предоставляет. При этом клиент может запрашивать несколько узлов, а сервер — иметь несколько клиентов. Также функции клиента и сервера могут совмещаться на одном узле. Примером может послужить ЦРС Foundation Fieldbus.

• Режим «Подписка». В этом режиме узел, нуждающийся в регулярном поступлении какой-либо информации, подписывается на её получение от другого узла, после чего получает регулярные рассылки данных без дополнительных запросов.

Режим имеет два варианта:

· в первом случае данные передаются циклически с определенным интервалом вне зависимости от динамики информации;

· во втором случае данные передаются только в случае их изменения.

· Принципы построения функциональной структуры

· Модель OSI

· Прикладной уровень

· Представительный уровень

· Транспортный уровень

· Сетевой уровень

· Канальный уровень

· Физический уровень

· Сетезависимые и сетенезависимые уровни

· Понятие «открытая система»

Практика разработки вычислительных сетей привела их создателей к введению некоторой стандартной декомпозиции функций — разделению их на архитектурные слои, или уровни.

Исторически каждый разработчик сети выделял архитектурные уровни по-своему, однако их принципы оказались в основном сходными, и на этой основе Международной организацией по стандартизации (МОС, по-английски ISO) была разработана архитектура связи вычислительной сети, получившая название архитектуры соединения открытых систем (АСОС, по-английски OSIA)

Уровни функциональной структуры условно располагаются один над другим, причем только верхний выполняет прикладные функции, т. е. те, ради которых создана система, остальные уровни выполняют внутренние (служебные) функции системы, с помощью которых реализуются прикладные функции.

Архитектурные уровни функциональной структуры разделяются интерфейсами, через которые происходит обмен кадрами информации по правилам, устанавливаемым интерфейсами.

В целях упрощения анализа, синтеза, эксплуатации и развития уровни функциональной структуры вычислительной сети выделяются и функционируют по определенным принципам, оправдывающим принятое расслоение структуры.

Первый принцип заключается в иерархичности расслоения. Каждый уровень осуществляет свои функции с помощью своих средств или с помощью соседнего с ним нижнего уровня.

Второй принцип определяет способы взаимодействия уровней. К средствам нижних уровней, отделенных от него другими уровнями, данный уровень может обращаться только через соседний с ним нижний уровень. К средствам верхних уровней данный уровень обращаться не может.

Третий принцип – максимальная независимость решений, принимаемых на каждом уровне, относительно решений на остальных уровнях архитектуры. Независимость решений на каждом уровне достигается расслоением, которое сводит к минимуму их взаимодействие.

Четвертый принцип расслоения на уровни это прозрачность (невидимость) информации поступающей с верхнего уровня средствам нижнего. Передаваемый с каждого верхнего уровня на нижний кадр информации, сопровождается «упаковочной» информацией, описывающей размер кадра, и адрес его назначения. Эта «упаковочная» информация (конверт), состоит из двух частей:

· первая, предваряющая кадр, называется заголовком;

· вторая, его замыкающая, — концевиком.

Каждый уровень «читает» только надпись на предназначенном ему конверте, сохраняя прозрачность относительно самих данных, в состав которых могут входить и конверты более высоких уровней.

Выделение архитектурных уровней, дает широкую независимость решениям внутри каждого уровня и значительно облегчает создание и развитие вычислительных сетей.