0 просмотров

Что такое мультиплексированная шина

Мультиплексирование

В информационных технологиях и связи, мультиплекси́рование (англ. multiplexing, muxing ) — уплотнение канала, т. е. передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу.

В телекоммуникациях мультиплексирование подразумевает передачу данных по нескольким логическим каналам связи в одном физическом канале. Под физическим каналом подразумевается реальный канал со своей пропускной способностью — медный или оптический кабель, радиоканал.

В информационных технологиях мультиплексирование подразумевает объединение нескольких потоков данных (виртуальных каналов) в один. Примером может послужить видеофайл, в котором поток (канал) видео объединяется с одним или несколькими каналами аудио.

Устройство или программа, осуществляющая мультиплексирование, называется мультиплексором.

Содержание

Принципы мультиплексирования

Мультиплексирование с разделением по частоте (FDM)

Технология

Мультиплексирование с разделением по частоте (англ. FDM , Frequency Division Multiplexing ) предполагает размещение в пределах полосы пропускания канала нескольких каналов с меньшей шириной. Наглядным примером может послужить радиовещание, где в пределах одного канала (радиоэфира) размещено множество радиоканалов на разных частотах (в разных частотных полосах).

Основные применения

Используется в сетях мобильной связи (см. FDMA) для разделения доступа, в волоконно-оптической связи аналогом является мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM, Wavelength Division Multiplexing ) (где частота — это цвет излучения излучателя), в природе — все виды разделений по цвету (частота электромагниных колебаний) и тону (частота звуковых колебаний).

Мультиплексирование с разделением по времени (TDM)

Технология

Мультиплексирование с разделением по времени (англ. TDM , Time Division Multiplexing ) предполагает кадровую передачу данных, при этом переход с каналов меньшей ширины (пропускной способности) на каналы с большей освобождает резерв для передачи в пределах одного кадра большего объёма нескольких кадров меньшего.

На рисунке: А, В и С — мультиплексируемые каналы с пропускной способностью (шириной) N и длительностью кадра Δt; E — мультиплексированный канал с той же длительносью Δt но с шириной M*N, один кадр которого (суперкадр) несёт в себе все 3 кадра входных мультиплексируемых сигналов последовательно, каждому каналу отводится часть времени суперкадра — таймслот, длиной ΔtM=Δt/M

Таким образом, канал с пропускной способностью M * N может пропускать M каналов с пропускной способностью N, причём при соблюдении канальной скорости (кадров в секунду) результат демультиплексирования совпадает с исходным потоком канала (А, В или С на рисунке) и по фазе, и по скорости, т. е. протекает незаметно для конечного получателя.

Основные применения

  • беспроводные TDMA-сети, Wi-Fi, WiMAX;
  • канальная коммутация в PDH и SONET/SDH;
  • пакетная коммутация в ATM, Frame Relay, Ethernet, FDDI;
  • коммутация в телефонных сетях;
  • последовательные шины: PCIe, USB.

Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM)

Технология

Мультиплексирование с разделением по длине волны (англ. WDM , Wavelength Division Multiplexing ) предполагает передачу по одному оптическому волокну каналов на различных длинах волн. В основе технологии лежит факт того, что волны с разными длинами распространяются независимо друг от друга. Выделяют три основных типа спектрального уплотнения: WDM, CWDM и DWDM.

Основные применения

  • городские сети передачи данных
  • магистральные сети передачи данных

Примечания

CWDM мультиплексоры Схемы подключения CWDM мультиплексоров при различных топологиях сети

См. также

  • Инверсное мультиплексирование
  • DSLAM — DSL Access Multiplexer
  • CDMA (англ. Code Division Multiple Access) — множественный доступ с кодовым разделением

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Герб Белоруссии
  • Рожь

Полезное

Смотреть что такое «Мультиплексирование» в других словарях:

Мультиплексирование — технология разделения средств передачи данных между группой использующих их объектов. В результате мультиплексирования в одном физическом канале создается группа логических каналов. Различают временное и частотное мультиплексирования. По… … Финансовый словарь

МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ — [ Словарь иностранных слов русского языка

МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ — Технология разделения средств передачи данных между группой использующих их объектов. В результате мультиплексирования в одном физическом канале создается группа логических каналов. Различают временное и частотное мультиплексирования Словарь… … Словарь бизнес-терминов

мультиплексирование — 01.02.25 мультиплексирование [ multiplexing]: Обратимый процесс объединения сигналов от нескольких отдельных источников в один составной сигнал для передачи по общему каналу: этот процесс эквивалентен процессу разделения общего канала на… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

мультиплексирование — мультиплекс ирование, я … Русский орфографический словарь

мультиплексирование — мульти/плекс/ир/ова/ни/е [й/э] … Морфемно-орфографический словарь

Мультиплексирование с разделением по времени — Временное мультиплексирование (англ. Time Division Multiplexing, TDM) технология аналогового или цифрового мультиплексирования, в котором несколько сигналов или битовых потоков передаются одновременно как подканалы в одном… … Википедия

Мультиплексирование логических соединений — 39. Мультиплексирование логических соединений Мультиплексирование Multiplexing Функция, выполняемая логическим объектом отправителем уровня, использующая одно соединение смежного нижнего уровня для обеспечения нескольких соединений данного уровня … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Мультиплексирование логических соединений — 1. Функция, выполняемая логическим объектом отправителем уровня, использующая одно соединение смежного нижнего уровня для обеспечения нескольких соединений данного уровня Употребляется в документе: ГОСТ 24402 88 Телеобработка данных и… … Телекоммуникационный словарь

Инверсное мультиплексирование — Инверсное мультиплексирование технология в цифровой связи, основанная на разделении одного высокоскоростного потока данных на несколько низкоскоростных с целью последующей передачи по нескольким узкополосным линиям связи. Является операцией … Википедия

ИТ База знаний

Курс по Asterisk

Полезно

— Узнать IP — адрес компьютера в интернете

— Онлайн генератор устойчивых паролей

— Онлайн калькулятор подсетей

— Калькулятор инсталляции IP — АТС Asterisk

— Руководство администратора FreePBX на русском языке

— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке

— Руководство администратора по Linux/Unix

Навигация

Серверные решения

Телефония

FreePBX и Asterisk

Настройка программных телефонов

Корпоративные сети

Протоколы и стандарты

Мультиплексирование в компьютерных сетях

Полный курс по Сетевым Технологиям

В курсе тебя ждет концентрат ТОП 15 навыков, которые обязан знать ведущий инженер или senior Network Operation Engineer

Вы входите в комнату и кричите: «Игорь!» Ваш коллега Игорь оборачивается и начинает разговор о будущем IT-индустрии. Эта способность использовать один носитель (воздух, по которому движется ваш голос) для обращения к одному человеку, даже если многие другие люди используют этот же носитель для других разговоров в одно и то же время, в сетевой инженерии называется мультиплексированием. Более формально:

Мультиплексирование используется, чтобы позволить нескольким объектам, подключенным к сети, обмениваться данными через общую сеть.

Почему здесь используется слово объекты, а не хосты? Возвращаясь к примеру «разговор с Игорем», представьте себе, что единственный способ общения с Игорем — это общение с его ребенком-подростком, который только пишет (никогда не говорит). На самом деле Игорь-член семьи из нескольких сотен или нескольких тысяч человек, и все коммуникации для всей этой семьи должны проходить через этого одного подростка, и каждый человек в семье имеет несколько разговоров, идущих одновременно, иногда на разные темы с одним и тем же человеком. Бедный подросток должен писать очень быстро, и держать много информации в голове, например: «Игорь имеет четыре разговора с Леной», и должен держать информацию в каждом разговоре совершенно отдельно друг от друга. Это ближе к тому, как на самом деле работает сетевое мультиплексирование- рассмотрим:

  • К одной сети могут быть подключены миллионы (или миллиарды) хостов, и все они используют одну и ту же физическую сеть для связи друг с другом.
  • Каждый из этих хостов на самом деле содержит много приложений, возможно, несколько сотен, каждое из которых может связываться с любым из сотен приложений на любом другом хосте, подключенном к сети.
  • Каждое из этих приложений может фактически иметь несколько разговоров с любым другим приложением, запущенным на любом другом хосте в сети.

Если это начинает казаться сложным, то это потому, что так оно и есть. Вопрос, на который должен ответить эта лекция, заключается в следующем:

Как эффективно мультиплексировать хосты через компьютерную сеть?

Далее рассматриваются наиболее часто используемые решения в этом пространстве, а также некоторые интересные проблемы, связанные с этой основной проблемой, такие как multicast и anycast.

Адресация устройств и приложений

Компьютерные сети используют ряд иерархически расположенных адресов для решения этих проблем. Рисунок 1 иллюстрирует это. На рисунке 1 показаны четыре уровня адресации:

  • На уровне физического канала существуют адреса интерфейсов, которые позволяют двум устройствам обращаться к конкретному устройству индивидуально.
  • На уровне хоста существуют адреса хостов, которые позволяют двум хостам напрямую обращаться к конкретному хосту.
  • На уровне процесса существуют номера портов, которые в сочетании с адресом хоста позволяют двум процессам обращаться к конкретному процессу на конкретном устройстве.
  • На уровне диалога (разговора) набор порта источника, порта назначения, адреса источника и адреса назначения может быть объединен, чтобы однозначно идентифицировать конкретный разговор или поток.

Эта схема и объяснение кажутся очень простыми. В реальной жизни все гораздо запутаннее. В наиболее широко развернутой схеме адресации — интернет-протоколе IP отсутствуют адреса уровня хоста. Вместо этого существуют логические и физические адреса на основе каждого интерфейса.

Идентификаторы (адреса) мультиплексирования и мультиплексирование иерархически расположены друг над другом в сети.

Однако есть некоторые ситуации, в которых вы хотите отправить трафик более чем на один хост одновременно. Для этих ситуаций существуют multicast и anycast. Эти два специальных вида адресации будут рассмотрены в следующих лекциях.

О физических каналах, Broadcasts, и Failure Domains

Простая модель, показанная на рисунке 1, становится более сложной, если принять во внимание концепцию широковещательных доменов и физического подключения. Некоторые типы мультимедиа (в частности, Ethernet) разработаны таким образом, что каждое устройство, подключенное к одной и той же физической линии связи, получает каждый пакет, передаваемый на физический носитель—хосты просто игнорируют пакеты, не адресованные одному из адресов, связанных с физическим интерфейсом, подключенным к физическому проводу. В современных сетях, однако, физическая проводка Ethernet редко позволяет каждому устройству принимать пакеты любого другого устройства. Вместо этого в центре сети есть коммутатор, который блокирует передачу пакетов, не предназначенных для конкретного устройства, по физическому проводу, подключенному к этому хосту.

В этих протоколах, однако, есть явные адреса, отведенные для пакетов, которые должны передаваться каждому хосту, который обычно получал бы каждый пакет, если бы не было коммутатора, или что каждый хост должен был получать и обрабатывать (обычно это некоторая форма версия адреса все 1 или все 0). Это называется трансляцией (broadcasts). Любое устройство, которое будет принимать и обрабатывать широковещательную рассылку, отправленную устройством, называется частью широковещательной рассылки устройства. Концепция широковещательного домена традиционно тесно связана с областью сбоев, поскольку сбои в сети, влияющие на одно устройство в широковещательном домене, часто влияют на каждое устройство в широковещательном домене.

Не удивляйтесь, если вы найдете все это довольно запутанным, потому что на самом деле это довольно запутанно. Основные понятия широковещания и широковещательных доменов все еще существуют и по-прежнему важны для понимания функционирования сети, но значение этого термина может измениться или даже не применяться в некоторых ситуациях. Будьте осторожны при рассмотрении любой ситуации, чтобы убедиться, что вы действительно понимаете, как, где и, что такие широковещательные домены действительно существуют, и как конкретные технологии влияют на отношения между физической связью, адресацией и широковещательными доменами.

Онлайн курс по Кибербезопасности

Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии

Современные внутренние шины – смена приоритетов!

Среди наиболее динамично развивающихся областей компьютерной техники стоит отметить сферу технологий передачи данных: в отличие от сферы вычислений, где наблюдается продолжительное и устойчивое развитие параллельных архитектур, в «шинной» 1 сфере, как среди внутренних, так и среди периферийных шин, наблюдается тенденция перехода от синхронных параллельных шин к высокочастотным последовательным. (Заметьте, «последовательные» – не обязательно значит «однобитные», здесь возможны и 2, и 8, и 32 бит ширины при сохранении присущей последовательным шинам пакетной передачи данных, то есть в пакете импульсов данные, адрес, CRC и другая служебная информация разделены на логическом уровне 2 ).

1 Компьютерная шина (магистраль передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера) – совокупность сигнальных линий, объединённых по их назначению (данные, адреса, управление), которые имеют определённые электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины отличаются разрядностью, способом передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя, интерфейсная).

Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также могут использовать мультиплексирование (передачу адреса и данных по одним и тем же линиям) и различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами).

2 Основным отличием параллельных шин от последовательных является сам способ передачи данных. В параллельных шинах понятие «ширина шины» соответствует её разрядности – количеству сигнальных линий, или, другими словами, количеству одновременно передаваемых («выставляемых на шину») битов информации. Сигналом для старта и завершения цикла приёма/передачи данных служит внешний синхросигнал. В последовательных же каналах передачи используется одна сигнальная линия (возможно использование двух отдельных каналов для разделения потоков приёма-передачи). Соответственно, информационные биты здесь передаются последовательно. Данные для передачи через последовательную шину облекаются в пакеты (пакет – единица информации, передаваемая как целое между двумя устройствами), в которые, помимо собственно полезных данных, включается некоторое количество служебной информации: старт-биты, заголовки пакетов, синхросигналы, биты чётности или контрольные суммы, стоп-биты и т. п. Но в свете последних достижений в «железной» сфере компьютерной индустрии малое количество сигнальных линий и логически более сложный механизм передачи данных последовательных шин оборачиваются для них существенным преимуществом – возможностью практически безболезненного наращивания рабочих частот в таких пределах, каких никогда не достичь громоздким параллельным шинам с их высокочастотными проблемами ожидания доставки каждого бита к месту назначения. Проблема в том, что каждая линия такой шины имеет свою длину, свою паразитную ёмкость и индуктивность и, соответственно, своё время прохождения сигнала от источника к приёмнику, который вынужден выжидать дополнительное время для гарантии получения данных по всем линиям. Так, к примеру, каждый байт, передаваемый через линк шины PCIExpress, для увеличения помехозащищённости «раздувается» до 10 бит, что, однако, не мешает шине передавать до 0,25 ГБ за секунду по одной паре проводов. Да, ширина последовательной шины на самом деле является количеством одновременно задействованных отдельных последовательных каналов передачи.

Все эти нововведения и смена приоритетов преследуют в конечном итоге одну цель – повышение суммарного быстродействия системы, ибо не все существующие архитектурные решения способны эффективно масштабироваться. Несоответствие пропускной способности шин потребностям обслуживаемых ими устройств приводит к эффекту «бутылочного горлышка» и препятствует росту быстродействия даже при дальнейшем увеличении производительности вычислительных компонентов – процессора, оперативной памяти, видеосистемы и так далее.

Процессорная шина

Любой процессор архитектуры x86CPU обязательно оснащён процессорной шиной. Эта шина служит каналом связи между процессором и всеми остальными устройствами в компьютере: памятью, видеокартой, жёстким диском и так далее. Так, классическая схема организации внешнего интерфейса процессора (используемая, к примеру, компанией Intel в своих процессорах архитектуры х86) предполагает, что параллельная мультиплексированная процессорная шина, которую принято называть FSB (Front Side Bus), соединяет процессор (иногда два процессора или даже больше) и контроллер, обеспечивающий доступ к оперативной памяти и внешним устройствам. Этот контроллер обычно называют северным мостом , он входит в состав набора системной логики ( чипсета ).

Используемая Intel в настоящее время эволюция FSB – QPB , или Quad-Pumped Bus, способна передавать четыре блока данных за такт и два адреса за такт! То есть за каждый такт синхронизации шины по ней может быть передана команда либо четыре порции данных (напомним, что шина FSB–QPB имеет ширину 64 бит, то есть за такт может быть передано до 4х64=256 бит, или 32 байт данных). Итого, скажем, для частоты FSB, равной 200 МГц, эффективная частота передачи адреса для выборки данных будет эквивалентна 400 МГц (2х200 МГц), а самих данных – 800 МГц (4х200 МГц) 3 .

3 Кстати, именно результирующей «учетверённой» частотой передачи данных (как и в случае с «удвоенной» передачей DDR-шины, где данные передаются дважды за такт) хвастаются производители и продавцы, умалчивая тот факт, что для многочисленных мелких запросов, где данные в большинстве своём умещаются в одну 64-байтную порцию (и, соответственно, не используются возможности DDR или QDR/QPB), на чтение/запись важнее именно частота тактирования.

В архитектуре же AMD64 (и её микроархитектуре K8), используемой компанией AMD в своих процессорах линеек Athlon 64/Sempron/Opteron, применён революционно новый подход к организации интерфейса центрального процессора – здесь имеет место наличие в самом процессоре нескольких отдельных шин. Одна (или две – в случае двухканального контроллера памяти) шина служит для непосредственной связи процессора с памятью, а вместо процессорной шины FSB и для сообщения с другими процессорами используются высокоскоростные шины HyperTransport. Преимуществом данной схемы является уменьшение задержек (латентности) при обращении процессора к оперативной памяти, ведь из пути следования данных по маршруту «процессор – ОЗУ» (и обратно) исключаются такие весьма загруженные элементы, как интерфейсная шина и контроллер северного моста.

Различия реализации классической архитектуры и АМD-K8

Различия реализации классической архитектуры и АМD-K8

Ещё одним довольно заметным отличием архитектуры К8 является отказ от асинхронности, то есть обеспечение синхронной работы процессорного ядра, ОЗУ и шины HyperTransport, частоты которых привязаны к «шине» тактового генератора (НТТ), которая в этом случае является опорной. Таким образом, для процессора архитектуры К8 частоты ядра и шины HyperTransport задаются множителями по отношению к НТТ, а частота шины памяти выставляется делителем от частоты ядра процессора 4

4 Пример: для системы на базе процессора Athlon 64-3000+ (1,8 ГГц) с установленной памятью DDR-333 стандартная частота ядра (1,8 ГГц) достигается умножением на 9 частоты НТТ, равной 200 МГц, стандартная частота шины HyperTransport (1 ГГц) – умножением НТТ на 5, а частота шины памяти (166 МГц) – делением частоты ядра на 11.

В классической же схеме с шиной FSB и контроллером памяти, вынесенным в северный мост, возможна (и используется) асинхронность шин FSB и ОЗУ, а опорной частотой для процессора выступает частота тактирования 5 (а не передачи данных) шины FSB, частота же тактирования шины памяти может задаваться отдельно. Из наиболее свежих чипсетов возможностью раздельного задания частот FSB и памяти обладает NVIDIA nForce 680i SLI, что делает его отличным выбором для тонкой настройки системы (разгона).

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector