налов. Усилитель приводит уровни сигналов к шкале АЦП. Схема выборки и хранения (называемая далее фиксирующей схемой ФС) обеспечивает постоянный уровень отсчета сигнала на входе АЦП во время преобразования. ЭВМ воспринимает от АЦП дискретные величины, обрабатывает их по программе и выдает цифровые результаты обработки, которые с помощью ЦАП превращаются в аналоговые сигналы и распределяются между исполнительными устройствами.

Устройства передачи данных. Проблема передачи значительных объемов данных на большие расстояния включает в себя такие вопросы, как ввод данных в ЭВМ с удаленных терминалов и вывод в обратном направлении, создание сетей ЭВМ, использование разделенных баз данных, организация распределенной обработки. Когда машины находятся на большом расстоянии друг от друга, естественно использовать для их взаимодействия существующие телеграфные и особенно телефонные линии. Однако при этом необходимо учитывать следующие обстоятельства: телеграфные и телефонные системы при их создании не рассчитывались на передачу цифровых данных, и требуется разработка специальных методов передачи таких данных; при передаче неизбежно появляются ошибки, которые устройства передачи должны обнаруживать и каким-либо образом исправлять; стоимость средств пер.едачи данных достаточно высока, и следует стремиться к максимальному использованию их возможностей.

Телефонные линии, имея полосу пропускания 300- 3300 Гц, рассчитаны на передачу аналоговых сигналов, и для передачи цифровых данных необходимы специальные устройства, называемые модемами (модулятор-демодулятор). По существу модемы представляют собой сложный цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователь. Тракт связи, показанный, на рис. 6-6, содержит модем-передатчик, который преобразует цифровые сигналы от ЭВМ в аналоговые сигналы, предназначенные для передачи по

Телефонная линия

Модем-приемник

Терминал

п ггл

Цифровые сигналы

Аналоговые сигналы

П ПЛ-

Цифровые сигналы

Рис. 6-6. Общая схема связи ЭВМ с удаленным терминалом

телефонным линиям, и модем-приемник, выполняющий обратную функцию. В идеальном случае модемы неощутимы для пользователя и нормально ЭВМ и дистанционный терминал работают так, как будто они находятся рядом и имеют непосредственную связь.

Условия конкретного применения определяют скорость передачи данных, режим передачи (односторонний или двухсторонний), вид передачи (небольшие группы или большие пакеты) и некоторые другие характеристики. По скорости передачи модемы классифицируются на низкоскоростные (до 600 бит/с), среднескоростные (1200- 2400 бит/с) и высокоскоростные (4800 бит/с и выше). Необходимо различать скорость передачи в битах в секунду и в бодах. Первая соответствует фактической скорости передачи данных, а вторая характеризует число сигнальных элементов, передаваемых в одну секунду. В медленнодействующих модемах эти величины совпадают, но в быстродействующих модемах скорость в бодах меньше. Такое отличие объясняется тем, что для достижения высокой скорости передачи в модемах применяются сложные методы модуляции, в которых один сигнальный элемент содержит несколько бит.

При заданной ширине полосы пропускания линии и отношении сигнал-шум существует теоретический предел скорости передачи информации, который для телефонных линий составляет примерно ЮК бит/с. Поэтому максимальная скорость передачи по телефонным линиям равна 9600 бит/с. Специальные линии обеспечивают скорость передачи 19,2К бит/с.

Различают три режима передачи данных: симплексный, полудуплексный и дуплексный. Симплексный режим обеспечивает одностороннюю связь между двумя точками, в одной из которых находится передатчик, а в другой - приемник. Полудуплексная связь обеспечивает двухсторонний обмен данными между двумя точками, в каждой из которых имеются передатчик и приемник, но одновременная передача в двух направлениях невозможна. Для изменения направления передачи требуется некоторое время переключения (коммутации). В дуплексном режиме допускается одновременная передача данных в двух направлениях, для чего необходимы четыре телефонные линии или специальный модем с частотным мультиплексированием. Каждый из режимов имеет разновидности, например, в полудуплексном режиме вводится обратный канал, по которому терминал передает подтверждения приема или диагностическую

информацию с низкой скоростью (к примеру, 50 бит/с), а принимает данные от ЭВМ по прямому каналу с более высокой скоростью (скажем, 2400 бит/с).

Синхронизация передаваемых данных осуществляется двумя способами. В больщинстве низко- и среднескорост-ных модемов применяется асинхронная передача, в которой каждый символ окаймляется стартовым и стоповыми битами. При обнаружении стартового бита приемник воспринимает определенное число следующих бит как данные и заканчивает прием при распознавании стопового бита. Таким образом, стартовый и стоповые биты обеспечивают посимвольную синхронизацию передатчика и приемника, но значительно уменьшают скорость передачи данных. Например, при использовании одного стартового, двух стоповых бит и 7-битных кодов символов 30 % передаваемых бит предназначены только для синхронизации. Высокоскоростные модемы работают в синхронном режиме, когда большие блоки данных передаются без стартовых и стоповых бит. Синхронизация обеспечивается специально установленными символами синхронизации.

Модемы и интерфейсные схемы обеспечивают передачу бит, но для передачи осмысленных сообщений необходим более высокий уровень управления, называемый протоколом линии связи, который выполняет следующие функции: установление связи между терминалами, управление потоком данных, обнаружение и исправление ошибок, синхронизацию. Подробное рассмотрение протоколов линий выходит за рамки настоящей книги.

Стремление увеличить эффективность использования линий связи привело к разработке специальных устройств мультиплексирования данных. Мультиплексирование заключается в объединении потоков данных от нескольких источников, работающих с невысокой скоростью, в одну быстродействующую линию связи.

На приемной стороне другое устройство, называемое де-мультиплексором, осуществляет разделение медленных потоков.

В мультиплексорах с частотным разделением каждому медленнодействующему каналу выделяется гармоническая несущая определенной частоты. Для надежной работы необходимо достаточное различие между частотами несущих, что ограничивает число мультиплексируемых каналов. Например, мультиплексор, работающий на линию со скоростью 2400 бит/с, может объединить 12 потоков данных, имеющих скорость ПО бит/с.