УСТРОЙСТВО УСТРАНЕНИЯ КОНФЛИКТОВ ДОСТУПА
DEVICE TO ELIMINATE ACCESS COLLISIONS

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к устройствам устранения конфликтов доступа, и может быть использовано при создании многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем для устранения конфликтов, возникающих при одновременном обращении к одному из устройств системы нескольких устройств.
Конфликт устраняется выделением единственного устройства, имеющего наибольший или наименьший приоритет, определяющий право доступа.
Известны устройства, применяющие различного вида оптические ретрорефлекторы, назначение которых состоит в возвращении поступающего на них луча света к источнику света. В предлагаемом в заявке устройстве требуется применять ретрорефлектор, работающий совместно с модулятором света. Наиболее подходит для этого устройство с ретрорефлектором, предложенное в (US 6154299A, 28.11.2000). Его иллюстрирует фиг.1. Здесь показан уголковый отражатель (ретрорефлектор) 1. Это может быть зеркальный ретрорефлектор или триппель-призма. Перед ретрорефлектором расположен выполненный с использованием множественных квантовых ям (MQW) модулятор 2, генератор сигналов 3 изменяет уровень пропускания света модулятором 2. На фиг.1 показаны две грани ретрорефлектора, которые видны в разрезе в плоскости чертежа. В трех измерениях ретрорефлектор представляет собой пирамиду с тремя отражающими свет гранями. В патенте модулятор может располагаться перед всем ретрорефлектором или перед отдельной его гранью.
Приемник данных посылает немодулированный луч света на ретрорефлектор и получает возвращенный луч, промодулированный модулятором, управляемым генератором сигналов 3, который получает сигналы от внешнего источника данных по линии 4.
Кроме того, как показано на фиг.2, модулятор 6 может располагаться перед дополнительным зеркалом 7, установленным перед ретрорефлектором 5.
Наряду с уголковым ретрорефлектором предлагается использовать ретрорефлектор типа "кошачий глаз" (cats eye reflector - CER). В нем лучи проходят через линзу, собираются в ее фокальной плоскости, отражаются от зеркала, находящегося в этой плоскости, и, проходя через модулятор, возвращаются к источнику света.
В настоящей заявке по сравнению с известным патентом требуется более сложная функция - устройство должно получать оптические сигналы, одновременно поступающие на ретрорефлектор от группы источников, и, учитывая их значение, модулировать возвращаемые источникам сигналы специальным, описанным ниже способом. В цитируемом патенте устройство не принимает оптические сигналы от внешних источников, а только модулирует отраженные сигналы своими данными.
Известно устройство доступа с децентрализованным приоритетным управлением, соответствующее целям заявки, приведено в авторском свидетельстве (SU 291199, 16.03.1971) и принято за прототип. Назначение устройства состоит в устранении конфликта, возникающего при попытке многих устройств одновременно обратиться к общему каналу, объединяющему источник и приемник информации. Доступ к каналу предоставляется устройству на основе его кода приоритета. Экземпляр устройства доступа находится в каждом из группы цифровых устройств, имеющих различные коды приоритета. Каждый экземпляр устройства доступа наблюдает за состоянием канала связи, к которому требуется предоставить доступ только одному из цифровых устройств, имеющему наибольшее (или наименьшее) значение кода приоритета. Когда устройство доступа обнаруживает паузу в передаче сигналов в канале (момент времени, когда можно начать передачу в канал кода приоритета), то оно поразрядно последовательно передает код приоритета в канал, выполняя следующий способ управления доступом. Устройству не предоставляется право доступа в канал, если при передаче любого разряда устройством доступа последнее передало двоичный ноль, а хотя бы одно из других устройств доступа при этом передало двоичную единицу. Этот способ обеспечивает выделение наибольшего приоритета. При замене в указанном способе "единицы" на "ноль" выделяется наименьший приоритет. Устройство доступа может передавать электрические и оптические сигналы. При использовании оптических сигналов, которые используются в настоящей заявке, сигнал, передаваемый любым из устройств доступа, должен быть принят всеми другими устройствами. Это является недостатком устройства доступа, так как требует высокой мощности передаваемых сигналов.
Второй недостаток устройства доступа заключается в том, что канал представляет собой общий для всех устройств ресурс и, хотя требуется устранить конфликт при установлении связи с конкретным устройством, обращение к каналу запрещает работу устройств, не обращающихся к указанному устройству.
Изобретение базируется на двух устройствах - устройстве с оптическим ретрорефлектором и устройстве доступа с децентрализованным приоритетным управлением, совокупность свойств этих устройств и позволяет достигнуть положительного технического результата предлагаемого изобретения.
Задачей изобретения является создание устройства устранения конфликтов доступа, которое при наличии конфликтов, возникающих при одновременном обращении нескольких устройств к одному из устройств, устраняет конфликт: выделяет устройство с наибольшим или наименьшим приоритетом без использования общего канала, создающего помеху работе других устройств, и использует при этом источник сигналов с низкой мощностью оптических сигналов.
Техническим результатом изобретения является существенное уменьшение мощности посылаемых каждым устройством оптических сигналов, так как эти сигналы не рассеиваются, чтобы быть принятыми всеми устройствами, а воспринимаются блоком с ретрорефлектором и последний использует принятый сигнал для модуляции сигналов, посланных другими устройствами. Также устраняется общий канал, что позволяет одновременно устранять несколько конфликтов, возникающих при обращении к различным устройствам, увеличивая этим пропускную способность средств связи.
Технический результат достигается тем, что устройство устранения конфликтов доступа содержит блок с ретрорефлектором и блок доступа, при этом первый блок снабжен модулятором света, фотоприемником, светоделителем и узлом управления, переключающим состояние модулятора при приеме фотоприемником оптического сигнала, интерпретируемого как логическая единица, а второй блок содержит передатчик двух видов оптических сигналов, представляющих логические ноль и единицу, приемник оптических сигналов ноль и компаратор интенсивностей оптического сигнала ноль, переданного и принятого блоком доступа.
Фотоприемник расположен за ретрорефлектором.
В качестве ретрорефлектора использован ретрорефлектор типа "кошачий глаз".
Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются чертежами.
Фиг.1 показывает устройство с ретрорефлектором из (US 6154299A, 28.11.2000).
Фиг.2 показывает дополнительное зеркало в устройстве с ретрорефлектором из (US 6154299A, 28.11.2000).
Фиг.3 показывает блок с ретрорефлектором и узлом управления.
Фиг.4 показывает блок с ретрорефлектором и светоделителем сигналов.
Фиг.5 показывает блок доступа.
Фиг.6 показывает объединение двух устройств устранения конфликтов доступа.
Предложенное устройство устранения конфликтов доступа (далее УКД) состоит из блока с ретрорефлектором (пассивного блока - ПБ) и блока доступа (активного блока - АБ). УКД способно передавать и принимать оптические сигналы "1" и "0", имеющие различную длину волны.
Блок ПБ показан на фиг.3. Перед модулятором света 8 и ретрорефлектором 9 в ПБ помещается светоделитель (плоскопараллельная прозрачная пластина, дихроическое зеркало) 10, который пропускает сигнал на ретрорефлектор и частично отражает сигнал на фотоприемник 11. Фотоприемник при приеме оптического сигнала "1" посылает сигнал по линии 12 в узел управления 13. Узел 13 соединен линией 14 с модулятором света и с внешним устройством, использующим УКД. Внешнее устройство по линии 15 может управлять модулятором.
На фиг.4 показан второй вариант построения ПБ. В блоке ПБ все грани оптического ретрорефлектора 16 выполнены частично пропускающими приходящий на них оптический сигнал, например грани выполнены из дихроических зеркал. Проходящие через грани ретрорефлектора оптические сигналы принимает фотоприемник 18, который при приеме оптического сигнала "1" по линии 19 посылает сигнал в узел управления 20. Узел 20 соединен линией 21 с размещенным перед ретрорефлектором модулятором света 17 и по линии 22 соединен с внешним устройством, использующим данное УКД.
Возможен третий вариант построения ПБ. Он отличается от первого варианта тем, что в качестве ретрорефлектора применен ретрорефлектор типа "кошачий глаз". Модулятор при этом может располагаться, как в вариантах 1 или 2.
Дальнейшее изложение основано на первом варианте ПБ.
Блок доступа - АБ показан на фиг.5 и содержит следующие узлы: регистр 24, датчик паузы 26, узел 29, содержащий передатчик оптических сигналов 28, приемник оптического сигнала 32, компаратор 31, генератор сигналов сдвига 33, сдвиговый регистр 36.
Передатчик 28 способен посылать в канал два вида сигналов - "0" и "1", отличающихся длиной волны. Приемник 32 способен принимать сигнал "0", полученный в результате отражения удаленным ретрорефлектором сигнала "0", посланного передатчиком 28. Компаратор 31 сравнивает уровни сигналов "0" посланного передатчиком узла 29 и принятого его приемником.
Перечисленные выше блоки ПБ и АБ в УКД между собой не взаимодействуют и располагаются по отношению друг к другу при взаимодействии двух взаимно удаленных устройств, устраняющих конфликт, как показано на фиг.6.
Если первое из указанных устройств - инициатор устранения конфликта взаимодействует со вторым устройством, при обращении к которому возникает конфликт (источнику конфликта), то УКД этих устройств 40 должны располагаться так, чтобы посылаемые передатчиком 41 блока АБ первого устройства 42 оптические сигналы поступали в блок ПБ второго устройства 43 на его ретрорефлектор, а возвращаемые ретрорефлектором блока ПБ второго устройства сигналы поступали в блок АБ первого устройства на его приемник 44. Обеспечение требуемой ориентации УКД при изменении во времени состава взаимодействующих устройств не является предметом предлагаемого изобретения.
Предложенное УКД действует следующим образом.
Светоделитель направляет часть поступившего на него оптического сигнала на фотоприемник. Использование в качестве светоделителя дихроического зеркала позволяет увеличить мощность поступающего на фотоприемник оптического сигнала "1". В блоке ПБ фотоприемник 11 при поступлении на него оптического сигнала "1" вырабатывает электрический сигнал. Сигнал от 11 поступает по линии 12 в узел управления 13, который сигнал усиливает и передает через линию 14 на модулятор 8, ослабляя свет, проходящий через него в обоих направлениях (падающий и отраженный). Сигнал с линии 14 выдается также во внешнее устройство. Внешнее устройство может посылать сигналы в линию 15 и далее на модулятор. Таким образом, блок ПБ выполняет две функции. Во-первых, любое устройство, направившее оптический сигнал "0" на ретрорефлектор 9, получит его модулированным (ослабленным), если на ретрорефлектор поступил хотя бы один оптический сигнал "1". Во-вторых, внешнее устройство, управляя модулятором, может передавать свои данные всем устройствам, посылающим сигнал "0" на его ретрорефлектор: если приходящий извне сигнал "0" модулируется, то это означает, что данное внешнее устройство передает "1", иначе им передается "0".
Блок АБ выполняет следующие действия. Внешнее устройство, которому требуется доступ к другому внешнему устройству, загружает по шине 23 свой код доступа в узел 24 блока АБ - регистр хранения кода доступа и по линии 25 запускает узел 26 - датчик паузы. Датчик паузы по линии 27 посылает непрерывный сигнал в передатчик оптических сигналов 28 узла 29, который начинает непрерывно передавать оптический сигнал "0" в направлении блока ПБ устройства, с которым требуется установить связь. Одновременно узел 26 начинает отсчитывать заданный интервал времени - паузу. В узел 26 по линии 30 поступают сигналы от компаратора 31 узла 29, который выдает в линию 30 сигнал, если компаратор, сравнивая сигналы передатчика 28 и приемника 32, определяет принятый оптический сигнал "0" как модулированный. Сигнал на линии 30 прекращает в узле 26 текущий отсчет паузы и запускает новый отсчет. Сигнал с линии 30 поступает также в генератор сигналов сдвига 33 и останавливает его работу, если узел 33 до этого работал.
Работу узла 26 может остановить также внешнее устройство, послав в узел 26 по линии 34 сигнал останова. В этом случае узел 26 прекращает передавать оптический сигнал "0" с помощью передатчика 28 узла 29.
Если узел 26 полностью отсчитал интервал паузы, то он переходит в исходное состояние, прекращает посылать сигнал передачи "0", в передатчик 28, по линии 35 посылает сигнал, запускающий генератор сигналов сдвига 33, и копирует содержимое регистра 24 в сдвиговый регистр 36. Узел 33 начинает посылать сигналы сдвига в сдвиговый регистр 36, который посылает в передатчик 28 по линиям 27 и 37 сигналы, инициирующие работу передатчика. Если сигнал на выходе 36 имеет значение "1", то посылается сигнал по линии 37 и передатчик передает оптический сигнал "1". Если сигнал в 36 имеет значение "0", то в передатчик 28 передается сигнал по линии 27 и передатчик передает оптический сигнал "0".
Если узлу 33 удалось передать все содержимое сдвигового регистра 36, то узел 33 по линии 38 посылает сигнал внешнему устройству, разрешая ему передачу данных оптическими сигналами, и, используя линии 27 и 37, внешнее устройство начинает передавать свои данные.
Для выключения блока АБ цифровое устройство посылает сигналы выключения по линии 34 для выключения узла 26 и по линии 39 для выключения узла 33.
Таким образом, блок АБ будет пытаться передать содержимое регистра 33 до тех пор, пока либо передача будет выполнена, либо цифровое устройство выключит блок АБ.
Описанное выше устройство используется следующим образом для разрешения конфликта доступа.
Для устранения конфликта каждое цифровое устройство из группы конфликтующих устройств помещает свой код доступа в регистр 2 блока АБ и запускает АБ в работу.
Если цифровое устройство имеет наибольшее значение кода доступа, то оно при помощи УКД передаст полностью свой код доступа и получит право обмена данными с требуемым ему устройством.
При этом устранившее конфликт устройство получает возможность принимать данные по линии 22 блока ПБ и передавать данные, посылая двоичные сигналы в передатчик 28 узла 29 блока АБ.
Действия группы устраняющих конфликт устройств необходимо синхронизовать. Для этого устройства, ожидающие возможность начать процесс устранения конфликта, передают непрерывный оптический сигнал "0". Процесс устранения конфликта начинается, если в течение единого для всех устройств интервала времени принятый блоком АБ сигнал не модулируется, то есть требуемое устройство не получает и не передает сигналы "1".