CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU một số PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THÔNG

Tổng quát: Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi các đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó.. Đường truyền vật lý: Đường truyền vật lý dùng để truyền tín

CHƯƠNG I:

Giới thiệu một số phương pháp truyền thông

A GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MẠNG MÁY TÍNH.

I Tổng quát:

Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi các đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó Và ngày nay mạng máy tính đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu phát triển và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống Đuờng truyền vật lý và kiến trúc mạng:

1 Đường truyền vật lý:

Đường truyền vật lý dùng để truyền tín hiệu điện tử giữa các máy tính Các tính hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc 1 dạng sóng điện từ nào đó, trải từ các tần số radio tới các sóng cực ngắn(vi ba) và tia hồng ngoại Tuỳ theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đường truyền vật lý khác nhau để truyền tín hiệu

Các tần số radio có thể truyền bằng cáp điện ( dây đôi xoắn hoặc đồng trục ) hoặc bằng phương tiện quảng bá (radio broadcasting)

o Sóng cực ngắn (vi ba) thường được dùng để truyền giữa các trạm mặt đất và các vệ tinh

o Tia hồng ngoại là lý tưởng đối với nhiều loại truyền thông mạng Nó có thể dùng để truyền giữa hai điểm hay từ một điểm đến nhiều máy thu

o Khi xem xét lựa chọn đường truyền chúng ta cần chú ý đến các đặc trưng cơ bản như : giải thông , độ suy hao, và độ nhiễm từ

2 Kiến trúc mạng:

Kiến trúc mạng máy tính thể hiện qua cách nối các máy tính với nhau ra sao và tập hợp các quy tắc mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để cho mạng hoạt động tốt Cách kết nối các máy tính gọi là hình trạng(topology), quy tắc quy ước truyền thông thì gọi là giao thức (protocol)

 Topology mạng : có hai kiểu nối mạng chủ yếu là point-to-point và quảng bá

theo kiểu point-to-point, các đưởng truyền nối thành cặp nút với nhau và mỗi nút đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau đó chuyển dữ liệu đi cho đến đích

Theo kiểu quảng bá, tất cả các nút phân chia chung một đường truyền vật lý Dữ liệu được gởi đi từ một nút nào đó có thể được tiếp nhận bởi tất cả các nút còn lại Nơi nhận kiểm tra xem địa chỉ đích gởi đến có phải là của mình hay không để có thể tiếp tục thực hiện việc giao tiếp hay không giao tiếp

 Giao thức mạng :

Việc truyền tín hiệu trên mạng cũng cần phải tuân theo những quy tắc, quy ước về nhiều mặt, từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa) của dữ liệu tới các thủ tục gởi, nhận dữ liệu kiểm soát có hiệu quả và chất lượng truyền tin cũng như xử lý các lỗi sự cố Tập hợp tất cả các quy tắc đó gọi là giao thức (protocol) của mạng

Phân loại mạng máy tính:

Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tuỳ thuộc vào các yếu tố chính làm chỉ tiêu phân loại mạng Nếu lấy khoảng cách làm chỉ tiêu phân loại mạng thì ta có các loại sau:

 Mạng cục bộ: Là mạng được cài đặt trong phạm vi tương đối nhỏ với khoảng

cách lớn nhất giữa các máy tính cũng chỉ vài chục km trở lại

Một mạng cục bộ bao gồm cả phần cứng và phần mềm Phần mềm của nó bao gồm chương trình điều khiển và hệ điều hành mạng Còn phần cứng bao gồm :

o Máy chủ (File server-FS )

o Các trạm làm việc

o Các thiết bị ngoại vi

o Card mạng

 Mạng đô thị: ( Metropolian Area Networds-MAN ) là mạng được sử dụng (cài

đặt ) trong phạm vi một đô thị hay một trung tâm kinh tế –chính trị xã hội có bán kính trong phạm vi khoảng 100km trở lại

 Mạng diện rộng: (Wide Area Networds-WAN ) Có phạm vi vượt biên giới của

một quốc gia

 Mạng toàn cầu: (Global Area Networds-GAN ) phạm vi của mạng trải khắp bề

mặt của trái đất

B Giao tiếp máy tính với ngoại vi:

Như ta đã biết, để ghép nối với máy tính ta có ba khả năng để trọn:

i Ghép nối qua cổng máy in hay còn gọi là cổng song song

ii Ghép nối qua rãnh cắm mở rộng trên bản mạch chính

iii Ghép nối qua cổng nối tiếp

Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng lên đến bây giờ tất cả các phương pháp đều tồn tại Tùy theo kinh nghiệm , công việc khác nhau mà ta có sự lưa trọn khác nhau Ở phần này em chỉ giới thiệu qua về hai phương pháp đầu và đi sâu hơn vào phương pháp thứ ba

I Cổng song song:

1 Cấu trúc của cổng song song:

Hinh 1:Bảng mô tả sự bố trí các chân ở cổng nối với máy in

Cổng song song có 2 loại :

 Ổ cắm 36 chân

 Oå cắm 26 chân

Ngày nay hầu hết các máy tính PC đều trang bị cổng song song 25 chân nên ta chỉ cần quan tâm đến cổng 25 chân

Ở dạng truyền song song, các bit dữ liệu được truyền đồng thời trên các đường khác nhau Ưu điểm lớn nhất của việc truyền song song là tốc độ truyền cao, các đường dẫn đều tương thích TTL Nhược điểm là dễ bị nhiễu

2 Sơ đồ chân:

Bảng mô tả sự bố trí các chân ở cổng nối với máy in:

 Cổng nối với máy in hay thường gọi là giao diện Centronics Cổng này không

chỉ nối với máy in mà còn ghép nối với các thiết bị ngoại vi khi sử dụng máy tính vào mục đích đo lường và điều khiển

 Cổng có 25 chân Ngoài 8 bit dữ liệu còn có những đường dẫn tín hiệu khác, tổng cộng có thể trao đổi một cách riêng biệt với 17 đường dẫn, gồm 12 đường

13 25

1224112310229218207196185174163152141

dẫn ra và 5 đường dẫn vào 8 đường dẫn dữ liệu D0  D7 không phải là đường dẫn hai chiều trong tất cả các loại máy tính nên trên bảng mô tả chỉ xem như là lối ra Các lối ra kác nữa là STROBE, AUTOFED ( AF), INIT và SELECT IN (SLCTIN) Khi trao đổi thông tin với máy in, các đường dẫn này có những chức năng xác định Thí dụ, INIT = 0 thực hiện một quá trình khởi động lại (Reset) ở máy in, còn STROBE có nhiệm vụ ghi các bit dữ liệu đã được gửi từ máy in bằng một xung Low vào trong bộ nhớ của máy in

 Cổng của máy in cũng có những đường dẫn lối vào, nhờ vậy mà sự bắt (chéo) tay giữa máy tính và máy in được thực hiện Chẳng hạn, khi mà máy in không còn đủ chỗ trong bộ nhớ thì máy in sẽ gửi đến máy tính một bit trạng thái (BUSY = 1); điều đó có nhgĩa là máy in tại thời điểm này đang bận, không nên gửi thêm các byte dữ liệu khác đến nữa.Khi hết giấy ở máy in thì máy tính sẽ thông báo là PAPER EMPTY (PE) Đường dẫn lối vào tiếp theo là ACKNOWLEDGE (ACK), SELECT (SLCT) và ERROR

Tổng cộng máy tính PC có 5 lối vào hướng tới máy in

3 Sự trao đổi với các đường dẫn tín hiệu:

Các tín hiệu được trao đổi qua cổng song song thông qua 3 thanh ghi:

 thanh ghi dữ liệu

 thanh ghi trạng thái

 thanh ghi điều khiển

Được định vị ở địa chỉ cơ sở của cổng

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Datenregister(Basicaddress)

Pin 2 Pin 3 Pin 4 Pin 5 Pin 6 Pin 7 Pin 8 Pin 9

 Thanh ghi trạng thái

Định vị ở địa chỉ cơ sở của +1

Đây là thanh ghi chỉ đọc, được CPU dùng để thu trạng thái hiện tại của dòng tín hiệu đi từ máy in hay thiết bị tới máy tính

3 bit thấp đầu tiên được đặt bằng 0 Các bit khác còn lại được đặt như hình vẽ:

Định vị ở địa chỉ cơ sở +2

Ở các máy tính PC được chế tạo gần đây, địa chỉ cơ bản của cổng máy in được sắp xếp như sau:

Controlregister (Basicaddress =2)

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Pin 1 (STROBE) Pin 14 (AUTOFEED) Pin 16 (INIT) Pin 17 (SLCTIN) IRQ-ENABLE

D7 D6 D5 D4 D3 0 0 0 Statsregister(Basicaddress +1)

Pin 15 (ERROR) Pin 13 (SLCT) Pin 12 (PE) Pin 10 (ACK) Pin 11 (BUSY)

1 2

LPT1 (Cổng máy in thứ nhất)  Địa chỉ cơ bản = 378H.

LPT2 (Cổng máy in thứ hai)  Địa chỉ cơ bản = 278H

Các địa chỉ cơ bản của cổng máy incủa máy tính PC được đặt ở những địa chỉ bộ nhớ xác định và có thể được đọc ra bằng một chương trình viết bằng phần mềm Địa chỉ cơ bản của LPT1 đúng như giá trị 16 bit được cất trong bộ nhớ có địa chỉ 408H và 409H, còn 40AH và 40BH chứa đụng địa chỉ cơ bản của LPT2

2 Rãnh cắm mở rộng:

Rãnh cắm mở rộng ở đây là nói đến các Bus đã được để sẵn trên bản mạch chính Từ trước đến nay đã có đến tám kiểu Bus mở rộng được sử dụng cho máy tính cá nhân (gần đây có thêm bus AGV) Việc phân loại các Bus mở rộng thường dựa trên sô các bit dữ liệu ,à chúng xử lý đồng thời Đó là các bus

 Bus PC(còn gọi là ISA 8 bit)

 Bus EISA(32 bit)

 Bus VESA Local(32bit)

 Bus SCSI(16/32bit)

 Bus ISA(16bit)

 Bus MCA(32 bit)

 Bus PCI(32/64 bit)

 Bus PC/MCA(16 bit)

Tuy nhiên, cho tới nay, phần lớn các card ghép nối dùng trong kỹ thuật đo lường và điều khiển đều được chế tạo theo tiêu chuẩn ISA

 Rãnh cắm theo tiêu chuẩn ISA:

Thông thường rãnh cắm có 62 đường tín hiệu dùng cho thông tin với một card cắm vào về cơ bản các đường tín hiệu này chia thành 3 nhóm đường tín hiệu, đường địa chỉ và đường điều khiển

Rãnh cắm 62 chân:

Chức năng

Các chân trên card

Chức năng Phía mạch in Phía linh kiện

RESET DRV B02 A02 SD7

GND B31 A31 A0

Về sau, máy tính PC/AT ra đời, chúng có thêm một rãnh thứ hai nằm thẳng hàng với rãnh 8 bit kể trên và có 36 chân

Trên rãnh có chứa tín hiệu 16 bit nên rãnh này được gọi chung là rãnh 16 bit Ngoài ra, sau này người ta còn chế tạo thêm các rãnh cắm từ 32 bit trở lên Rãnh này dùng để ghép thêm vào những card có chất lượng cao

Rãnh cắm 16 bit bao gồm rãnh cắm 8 bit và có thêm một rãnh cắm thứ hai

Sau đây là sự sắp xếp chân của rãnh cắm thứ hai:

Rãnh cắm 8 bit mở rộng:

Chức năng Chân

Phía mạch in ChânPhía linh kiện Chức năng

Chức năng và ý nghĩa của các đường tín hiệu trên rãnh:

A0  A19 : các đường tín hiệu địa chỉ, xuất địa chỉ và định địa chỉ bus

hệ thống gán vào thiết bị ô nhớ và I/O, cho phép truy cập 1Mbyte bộ nhớ khi BALE ở mức cao và được cài ỏ cạnh xuống của BALE Bằng cách sử dụng các lệnh xuất nhập, bộ xử lý có thể định địa chỉ 64K địa chỉ cổng I/O Do các đường từ A10  A16 không dùng, PC chỉ dùng các đường từ A0  A9 để định vị địa chỉ cổng nên địa chỉ hợp lệ đối với bus hệ thống của PC là 300H  3F1H

LA17  LA23 : đường địa chỉ có giá trị khi BALE ở mức cao, kết hợp với

các đường dịa chỉ A0  A19 truy cập 16 Mbyte bộ nhớ RESET DRV : khởi động máy khi bật nguồn hay nhấn RESET

SD0  SD15 : các đường dữ liệu 16 bit, truyền 2 chiều

BALE : Bus Address Latch Enable cho phép cài địa chỉ

AEN : do DMA phát ra dùng ngăn cản các Slave khi DMA diễn

ra

/IOW : cho phép xuất dữ liệu ra I/O

/IOR : cho phép đọc dữ liệu về từ I/O

/IOCHCK : kiểm tra lỗi xuất nhập (parity)

/OCHRDY : báo kênh I/O sẵn sàng

/MEMW, /MEMR : ghi và đọc bộ nhớ nhóm tín hiệu phân xử bus

/SMEMW, /SMEMR : ghi và đọc bộ nhớ, tác động ở vùng nhớ < 1Mb

SBHE : Bus High Enable _ báo truyền dữ liệu 8 bit cao

DRQ0  DRQ3 : Direct Memory Access Request _ yêu cầu DMA DRQ5  DRQ7 truyền dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ

/DACK : DMA Acknoledge _ khi DRQ yêu cầu, máy tính trả lời

qua /DACK

MASTER : chân điều khiển để ngoại vi chiếm tuyến của CPU

/MEMCS16 : báo đang ở chu kỳ truy cập bộ nhớ 16 bit data

/IOCS16 : báo đang ở chu kỳ truy cập ngoại vi 16 bit data

TC : đếm kết thúc do DMA phát ra _ Terminal Count

OSC : bộ dao động dùng cho ứng dụng định thì tổng quát

IRQ : tạo yêu cầu ngắt cho CPU Ưu tiên IRQ 9 IRQ12, IRQ

14 IRQ15, IRQ 3 IRQ7

/REFRESH : báo đang ở chu kỳ làm tươi bộ nhớ động

OWS : Zero Wait State _ báo không cần thêm chu kỳ chờ

Các chu kỳ bus:

Chu kỳ đọc cổng I/O

Trong kỳ đọc cổng I/O, các đường /MEMR, /MEMW, /IOW không tích cực Chu kỳ đọc bằng 4 lần chu kỳ xung CLOCK

Giản đồ thời gian:

Chu kỳ ghi cổng I/O:

CLOCK

ALE

A0A9 Valid memmory address

MEMR

MEMW

IOR

IOW

Chu kỳ ghi cổng I/O bằng 5 lần chu kỳ bit.

Giản đồ thời gian:

3 Cổng nối tiếp:

Ghép nối tiếp qua cổng RS-232 là một trong những kỹ thuậtđược sử dụng rộng rãi nhất để ghép nối các thiết bị ngoại vi với máy tính Qua cổng nối tiếp có thể ghép nối chuột, mođem, máy in, bô biến đổi A/D, các thiết bị đo lường… Số lượng và chủng loại các thiết bị ngoại vi ghép nố qua cổng nối tiếp đứng hàng đầu trong số các khả năng ghép nối với máy tính Em sẽ giới thiệu cụ thể về cổng nối tiếp ở chương sau

CLOCK

A0A9 Valid port address

Valid data to a port

IOW

D0D7

ALE