A számítógép ér és ideg rendszere Sínek, Sínrendszerek A számítógép ér és ideg rendszere

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek Sínek feladatai A digitális berendezés (számítógép) adat, és cím jeleinek áramoltatására szolgáló összeköttetés rendszer. Hozzájuk tartoznak még a parancsok, vezérlő és kérő jelek 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek Sínek felosztása Adat átvitel szempontjából: - Párhuzamos - Soros felépítésűek - Egyirányúak - Mindkét irányú átvitelre alkalmasak Vezérlés szempontjából - Központi vezérlésűek - Elosztott vezérlésűek: - Aszinkron - Szinkron megoldás 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Sínek felosztása hierarchia szerint 0 szint: alkatelemek közötti sín (component bus) 1 szint: modulok, kártyák közti sín (backplane bus) 2 szint: rendszersín a fiókok közt (system bus) 3 szint: perifériás egységeket a feldolgozó-rendszerrel összekötő párhuzamos sín (parallel interface bus) 4 szint: feldolgozó rendszereket egymással összekötő soros sín (serial interface bus) 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Sínek fizikai megvalósításai Kétirányú sínekhez: Kimenetükön összekapcsolható meghajtók Nagyobb távolsághoz: differenciál módú meghajtás Vevő: tipikusan differenciál komparátor asszimetrikus meghajtásnál közös referencia szint Illesztés a vonalakhoz: hullámimpedanciával való lezárás meredekség korlátozás Földelési gondok: nagy föld keresztmetszet meghajtó kimenetenként külön-külön föld láb 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Kimenetükön összekapcsolható meghajtók Tri-state 0 szinthez Az átkapcsolása lassú, a lebegő sín esetén a vevő kimenete berezeghet. Ha nincs illesztve reflexió Nyitott kollektoros 1, 2, 3 szinten Disszipációja nagy, Z0 illesztet és nem illesztett megoldás is lehetséges Nyitott emitteres 1,2 szinten Z0 illesztett esetben disszipációja különösen nagy, nagy sebességeknél ez a jövő is. 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Síneknél előforduló gondok és kiküszöbölésük Sín berezgések Földzaj 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek A lógó CMOS bemenet által okozott probléma és kiküszöbölése a Bus-hold (sin állapot tartó) áramkörrel Egy tri-state sín kialakítása. Segédábra a sínberezgés vizsgálatához. 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Berezgés kialakulása “kikapcsolt” tri-state sín esetén 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Tri-state sín lebegő állapotának megszüntetése “elhúzással”. vagy 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek A bemenet lebegésének kivédésére szolgáló sínállapot-tartó áramkör felépítése 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Bus-hold áramkör megjelenítése 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Föld-pattogás (Ground Bounce) és csökkentése Egy digitális IC kimeneti áramkörének helyettesítő képe 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Mérési összeállítás föld-pattogás vizsgálatához 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Földpattogás kialakulásának szemléltetése 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek Vezéreletlen kimeneteken kialakuló föld-pattogás kialakulása és az eltérések megadásainak betűnevei 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek Kimeneti jelmeredekség korlátozó OEC (Output Edge Control) áramkör elvi felépítése 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek Föld és táp láb bekötések különböző megoldásai az eltérő tokozási formáknál. 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek Reflexió fogalma A lezáratlan vezeték végekről a jelek visszaverődnek, majd az adó oldalon újra reflexiót szenvednek. Lásd a villamosságtanban tanultakat. A reflexió következté-ben a kialakuló jelek alakja tüskeszerű, hasonlít a hazárdokra (de nem az!). Fellépésük zavarja a digitális berendezések működé-sét. Védekezés ellenük a reflexiók lecsengésének kivárása, illetve a keletkezésük megakadályozása. A kivárás csak a jelek egy részénél lehetséges - pl. adatsíneknél elvileg járható lenne - és nagymértékben lassítja a működést. Órajelben, vagy a vezérlőjelekben megjelenő reflexió, vagy bármely más okból keletkező zavaró jel, katasztrofális működési hibához vezet. 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Reflexió kialakulásának bemutatása (1) Egy vizsgálandó meghajtás elvi rajza. 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Reflexió kialakulásának bemutatása (2) ABT áramkörrel meghajtott vezetéken kialakuló jelalakok szimulációja 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Reflexió csökkentése (megakadályozása) (1) Vezeték lezárása a hullámimpedanciával egyező valós ellenállással 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Reflexió csökkentése (megakadályozása) (2) Vezeték lezárása komplex impedanciával. (a gyakorlatban használatos értékek megadásával.) 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Reflexió csökkentése (megakadályozása) (3) Adóoldali illesztés a vezeték hullámimpedanciájához. 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Reflexió csökkentése (megakadályozása) (4) Reflexiót csillapító lezárás hatása a jelalakra. 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Lezárások összefoglalása 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek Áthallás Két párhuzamosan futó vezeték között, a kölcsönös indukció és a kölcsönös kapacitás miatt energia átcsatolás történik. Ennek következtében parazita jelek jelennek meg. az állandósult jeleknél, mivel nincs áthallás 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Az áthallás csökkentésének módjai A jelváltási meredekség csökkentése Az átkapcsolt jel nagyságának csökkentése (tápfesz csökkentése) Jelváltási sebességet korlátozó kapcsolások Ezt az OEC-vel jelzik (Output Edge Control) Kölcsönös csatolás csökkentése. Távolhelyezés Közéjük föld (Földréteg, többrétegű NYÁK) Csavart érpár Differenciális adó, vevő 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Csavart érpáron a zavarójel kioltásának szemléltetése 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Továbbfejlesztett sínrendszerek A nagy kapacitású sínrendszereknél fellépő problémák felsorolása A megoldási lehetőségek számba vétele Új típusú sínmeghajtók használata Feszültség alatt cserélhető kártyák sínjei 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Korszerű hátlapsín meghajtás. BTL logika kapcsolási megoldása. 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Korszerű hátlapsín meghajtás. GTL logika elvi kapcsolása. GTL+ logikánál a sínlezárás meghajtó feszültsége 1,5 V, VREF = 0,95 V 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Hátlapsín meghajtók használatos jelszínt tartományai. 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek ETL logika kapcsolódása a sínekhez, és az előtöltő áramkör kialakítása. Live insert = beillesztés az élő (a bekapcsolt) vonalba 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek ETL előtöltős logika (Enhanced Transceiver Logic) feszültségszintjeinek összehasonlítása a TTL logikánál használtakkal 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek

És még számtalan megoldás az átviteli célnak megfelelően… Csak néhány említés: - RS 232 C - RS 485 - Ethernet - USB - HP-IB = IEE418 = IEC 625 (Műszer interface) - IIC - stb., stb. 2005 03 23 Grosz Imre f. doc. Sínrendszerek