Структура локаль­ных вычислительных сетей.

Из разработанных структур локаль­ных сетей [11] для ис­пользования в САПР
наиболее подходят: иерархическая, кольце­вая, магистральная и звездная (типа «звез­да»).

Иерархическая вы­числительная сеть (рис. 2.1) наиболее применя­ема в САПР. Возмож­ности ЭВМ в такой се­ти увеличиваются от нижних уровней к верх­ним. На надежность се­ти основное влияние оказывает ЭВМ верхнего уровня.

Рисунок 2.1 Иерархическая вы­числительная сеть

Кольцевая вычислительная сеть (рис. 2.2) основана на использовании однонаправленного высокоскоростного канала связи, образующего замкнутое кольцо или пет­лю. ЭВМ подключаются к кольцевой сети через актив­ные элементы, входящие в состав сети и транслирующие циркулирующие в ней сообщения.

Рисунок 2.2 Кольцевая вы­числительная сеть

■ Примечание. По кольцевой структуре по­строена, например, сеть Flashnet фирмы «Ford Aerospace».

Достоинства коль­цевой сети — простота организации связи меж­ду отдельными ЭВМ и высокая скорость обме­на, недостатки — малая надежность при исполь­зовании единственной однонаправленной ли­нии связи (для повы­шения надежности ис­пользуют двойные ли­нии связи с возмож-

ностью переключения при отказе одной из них).

Магистральная вычислительная сеть (рис. 2.3) строится на использовании одного общего канала связи и коллективного использования его в режиме разделе­ния времени.

Рисунок 2.3 Магистральная вы­числительная сеть

■ Примечание. Примером такой сети может служить сеть
Ethernet, разработанная фирмой «Xerox Corp.»,

Магистральная сеть имеет те же достоинства, что и кольцевая, однако она проще в реализации и для рас­ширения. Надежность магистральной сети определяется надежностью общего канала связи.

Вычислительная сеть типа «звезда» имеет централь­ный переключатель, осуществляющий коммутацию дву­направленных каналов связи, связывающих все ЭВМ сети с центральным переключателем (ПЦ). Последний помимо коммутации линий связи может вы­полнять обработку данных.

■ Примечание. Звездную конфигурацию имеет сеть GRnet фирмы «GRI».

Надежность сети типа «звезда» определяется надеж­ностью центрального переключателя.

Аппаратные средства вычислительных сетей.Они объединяют несколько групп технических средств: ЭВМ, устанавливаемые вузлах сети, устройства сопряжения ЭВМ саппаратурой передачи данных по линиям связи, аппаратуру передачи данных (АПД) и физические ка­налы связи, используемые для передачи данных. Все группы технических средств соединяются через спе­циальные стандартные интерфейсы.

В локальных вычислительных сетях для физической реализации последовательной передачи данных выде­ляют две группы технических средств. К первой группе относится канал связи для последовательной передачи данных. Конструктивно он может быть выполнен в виде одиночного проводника, витой пары проводов, вы­сокочастотного коаксиального кабеля или волоконно-оптического кабеля. Вторую группу составляют сетевые контроллеры или сетевые интерфейсные модули различ­ных устройств, подключаемых к локальной сети. Сете­вые контроллеры в локальных сетях выполняют функ­ции устройств сопряжения и АПД, осуществляя преоб­разование информации, управление обменом, сопряже­ние с линией передачи данных, обнаружение и исправ­ление ошибок при передаче данных, контроль и диагнос­тику устройств, участвующих в обмене. Из-за сложности реализуемых функций сетевые контроллеры часто вы­полняют па базе микропроцессоров или специальных БИС.

Передачу информации по линии связи осуществ­ляют в соответствии с каким-либо последовательным интерфейсом периферийных устройств.

В локальных сетях при использовании электрических линий связи часто применяют способ прямой передачи данных, при котором импульсы напряжения подаются непосредственно на линию связи без модуляции высо­кочастотной несущей. В широкополосных системах для повышения пропускной способности используют модуля­цию высокочастотной несущей, однако при этом суще­ственно возрастают затраты на создание и эксплуата­цию сети.

Доступ в локальных вычислительных сетях.Он обес­печивается в соответствии с протоколами линий пере­дачи данных. Обеспечение доступа в сетях с общим каналом передачи данных (кольцевая и магистральная сети) связано с проблемой распределения времени использования линии связи. В настоящее время эта проблема решается в основном двумя способами: 1) ис­пользованием маркерного доступа; 2) коллективного доступа с контролем несущей и обнаружением столкно­вений.

В локальных сетях ЭВМ, обеспечивающих коллек­тивный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений (как, например, сеть Ethernet), контрол­лер ЭВМ, пытающийся осуществить передачу данных, выясняет, занят ли канал связи. Если канал занят, т. е. имеет место «столкновение», контроллер повторяет по­пытку передать данные спустя некоторое время. Для оптимального использования канала связи моменты по­пыток повторной передачи определяются с учетом пре­дыстории «столкновений».

В локальных сетях ЭВМ с маркерным (эстафетным) доступом узел сети, в данный момент времени владею­щий маркером управления, получает право передавать данные в течение некоторого интервала времени, опреде­ляемого размерами сети. Заканчивая передачу данных, узел сети уступает право доступа к каналу связи соседне­му узлу, посылая ему маркер управления. Сети ЭВМ с маркерным доступом позволяют связывать оборудова­ние с различными скоростными характеристиками и различными требованиями к времени доступа; кроме того, эти сети проще в реализации.

Технические средства связи ЭВМ с удаленными пользователями.Связь ЭВМ с удаленными пользова­телями осуществляется с помощью телекоммуникацион­ного метода доступа (теледоступа). При этом возмож­но подключение к ЭВМ КТС пользователя или терми­нала, находящегося на расстоянии до нескольких тысяч километров. Средства теледоступа выпускаются серий­но в различных семействах ЭВМ. Однако в КТС САПР их широкое использование нецелесооб­разно из-за малой скорости обмена и большой стои­мости.

При необходимости связи ЭВМ с терминалом, уда­ленным на расстояние, превышающее возможности ин­терфейса ввода — вывода ЭВМ (но не более 3 км, что характерно для территории многих проектных органи­заций), используются либо простые мультиплексоры передачи данных, либо групповые устройства управле­ния.

В подобных устройствах обеспечивается подключе­ние 8...32 дисплеев, удаленных от ЭВМ па расстояние до нескольких километров. Однако малая скорость об­мена данными (не более 9,6К бит/с) и низкая эффек­тивность использования времени центрального процес­сора ЭВМ привели к появлению интеллектуальных терминалов, например ЕС7990 или ДВК-2М, где ввод — вывод информации и простейшая обработка данных осуществляются на месте с помощью мини- или микро-ЭВМ, включенной в состав терминалов. ВС с такими терминалами фактически представляет собой локаль­ную вычислительную сеть с иерархической структурой.

В настоящее время развитие средств теледоступа для КТС САПР связано с широким использованием интеллектуальных терминалов и переходом к много­уровневой структуре КТС.