Digitaaltehnika: Andmevahetusega seotud mõisteid - Definition of Terms: Communication Circuits

Mõiste / Term
 
Selgitus / Definition
 

aadress (address)

Aadress on kahendarv, mis määrab ära mälupiirkonna, mälupesa või seadme, mille poole pöördutakse (näiteks andmete salvestamiseks või päringuks).

 

aadressidekooder (address decoder)

Aadressidekooder on dekooder (elektroonikalülitus nt andurikiibi, programmeeritava kontrolleri, mälukaardi vm seadme sees), mis tükeldab (dekodeerib) etteantud aadressi (kahendkoodi) seadmete juhtimiseks ja kommuteerimiseks sobivale kujule. Adresseeritavad seadmed (ja nende andmesideliidesed) võivad sisaldada riistvaralist aadressidekoodrit.

 

aadressisiin (address bus)

Aadressisiin on siin (signaalijuhtide kogum), millega edastatakse seadmete, registrite või mälupesade  valikuks vajalikke aadresse.

 

adresseerimine (addressing)

Adresseerimine on meetod soovitavate elementide valikuks aadressi (kahendkoodi) abil.

 

andme- ja aadressisiin (address and data bus)

Andme- ja aadressisiin on siin mille abil edastatakse nii aadresse kui ka andmeid.

 

andmeedastuskaader, andmekaader (data frame)

Andmekaader on andmeportsjoni vorming, mis vastab etteantud andmevahetusprotokolli teatevormingule (protokolli andmeüksus). Andmekaader võib koosneda päisest (header) ja sisuandmetest (payload). Andmesideprotokollides võib olla teisigi liike kaadreid (andmeüksusi).

 

andmeedastuskiirus, infoedastuskiirus (speed of communication, transfer rate of information)

 

Andmete edastuskiirust saab mõõta nii bittides sekundi kohta (bps) ja sümbolites sekundi kohta ehk boodides (baud).

 

andmepakett (data packet)

Andmepakett on eraldi edastatav bitikogum, mis sisaldab andmeid, käsukoode jms. koos muu edastamiseks vajaliku infoga nt sihtaadressiga jms.

 

andmesiin (data bus)

Andmesiin on süsteemi siin (elektriliste ühenduste kogum), mille kaudu edastatakse andmeid. Sageli kasutatakse samu signaalijuhte ka aadresside edastamiseks, sel juhul nimetatakse seda andme- ja aadressisiiniks.

 

asünkroonne andmeedastus (asynchronous data transmission)

Asünkroonse andmeedastuse korral edastatakse andmeid ebaregulaarsete sünkroniseerimata intervallide järel või erinevate seadmete vahel millel on sõltumatult töötavad taktkellad.

Asünkroonse andmeedastusega on enamus tööstusautomaatikas kasutatavaid andmesidevõrke ja ka asünkroonsed jadaliidesed (UART).

 

binaarne faasimodulatsioon, bifaasmodulatsioon (biphase-shift keying, BPSK)

Bifaasmodulatsioon on digitaalmodulatsiooni meetod, kus nullide ja ühtede jada edastamiseks kasutatakse kaht vastandfaasis (faasinihkega 180 kraadi) kandevlainet.

 

CAN-võrk (Controller Area Network, CAN)

CAN-võrk on riistvaralise (aparatuurse) arbitreerimisprotsessiga (võimalik de-tsentraliseeritud arbitreerimine) automaatikasiini standard, mis on määratud standardis ISO 11898 ja mis töötati välja sõidukite jaoks.

 

digitaalselt adresseeritav valgustuse juhtimisliides (digital addressable lighting interface, DALI)

 

DALI on standardiga IEC 62386 määratud  andmevahetusprotokoll (Digital Illumination Interface Alliance, DiiA kaubamärk), mida kasutatakse hooneautomaatikas valgustuse juhtimissüsteemis.

 

eelisõiguslik sidesüsteem, ülem-alluva süsteem (master-slave system)

Eelisõiguslik sidesüsteem ehk ülem-alluva süsteem on (enamasti keskse ehk tsentraliseeritud juhtimisega) hajussüsteem, milles sideseansse juhib ainult kindel liiderseade (ülemseade või kindlad ülemseadmed).

 

Ethernet-võrk (Ethernet)

Ethernet on kohtvõrgu tehnoloogia, mis vastab standardile IEEE 802.3. Ethernet on valdav sidevõrk tänapäeva kontori arvutivõrkudes ja tööstusrakendustes.

 

FIFO-puhver (FIFO-buffer)

FIFO (first in, first out) on järjekorra põhimõte, mille puhul esimesena sisestatud või salvestatud infoüksus (first in) töödeldakse või teisaldatakse esimesena (first out).

 

füüsiline kiht (physical layer)

Andmevahetusprotokolli füüsiline kiht määrab ära signaalide ülekandekeskkonna (signaalijuhi liigi) ja edastatava signaali füüsilised omadused (elektrilised või optilised parameetrid).

 

I2C-siin (I2C, Inter-Integrated Circuit)

I2C-siin (hääldus "i-ruut-c" või "i-kaks-c", pronounced „I-squared-C“) on andmepaketiga kommuteeritav (andmepaketiga adresseeritav, vt adresseerimine) mitmeliidri, mitme-alluvseadme sünkroosne jadaandmeside siin, mis leiutati 1982. aastal firma Philips Semiconductor (nüüd nimega NXP Semiconductors) poolt. I2C-siin võimaldab liiderseadmel vahetada infot korraga ühe alluvseadmega (single ended).

I2C-siin on laialdaselt kasutusel vedelkristallkuvarite (LCD) juhtimisel ja mitmesusgustes seadmetesse integreeritud andurites.

 

Vaata ka teisi sarnaste omadustega liidesestandardeid: TWI (two-wire interface), SMBus

 

jadaliides, järjestikliides (serial interface)

Jadaliides ehk järjestikliides on andmekanali liides, mis edastab andmeid järjestikku ühe biti kaupa.

 

jadasiin, järjestiksiin (serial bus)

Jadasiin ehk järjestiksiin on ühiskasutusega sidekanal, milles bitte edastatakse üksteise järel. Järjestiksiin võimaldab omavahel ühendada mitmeid seadmeid. Niisuguse tööpõhimõttega on näiteks USB-siin, Ethernet, CAN ja paljud teised võrgud (RS422, RS485, jt).

 

järgivseade, alluvseade (slave device)

Järgivseade ehk alluvseade on passiivne võrguseade, mis sideseansse ei algata vaid reageerib ainult ülema (liiderseadme) käskudele.

 

järjestikedastus, jadaedastus (serial data transmission)

Järjestikedastus ehk jadaedastus on andmeedastusviis, milles andmesõna kahendkohad edastatakse ükshaaval jadamisi. Andmeedastuskiirus on madalam kui kahendkohtade samaaegsel rööpedastusel kuid edastuskanal on lihtsama ehitusega.

 

juhtsiin (control bus)

Juhtsiin (elektriliste ühenduste kogum), mille kaudu edastatakse ainult juhtimiskäske (juhtsignaale sh taktsignaali jms).

 

kahesuunaline (bi-directional)

Kahesuunalise ühenduse (kahesuunalise andmesiini) või andevahetusmeetodi korral on andmevahetus võimalik mõlemas suunas.

 

käitus (handshaking)

Andmevahetuse alustusprotsess. Andmevahetuse alustamiseks on vaja saatja ja vastuvõtja omavahel sünkroniseerida ja juhtida andmevoogu.

 

kandevsignaal, kandevlaine, signaalikandja (carrier signal)

Signaalikandja ehk kandevsignaal on pidev ühetaoline signaal, mida muudetakse (moduleeritakse) teise signaaliga. Info edastatakse kandevlaine sageduse, faasi või amplituudi muutuste abil (vt moduleerimine).

 

katkestus (interrupt)

Katkestussignaali abil on võimalik arvutiprogrammi (või mikrokontrolleri või tööstuskontrolleri programmi) täitmist riistvara abil katkestada suvalisel hetkel ja suunata protsessor täitma kõrgema prioriteediga katkestustöötlusprogrammi. Riistvaraliste katkestussignaalide kasutamine võimaldab kiiret reageerimist välistele sündmustele ja tarkvara töö sünkroniseerimist välise riistavaraga.

 

katkestuskäitleja, katkestusprogramm, katkestustöötlus-programm (interrupt service routine, ISR)

 

Katkestuskäitleja on eriotstarbeline alamprogramm, mida käivitatakse üldjuhul riistvara katkestuspärginusignaali, IRQ, interrupt request) abil etteantud käskudega.

 

katkestuslipp (interrupt flag, IF)

Katkestuslipp on bitt mingis registris, mille järgi saab tarkvaraliselt määrata katkestust väljakutsunud seadme ehk katkestuse  allika (interrupt source). Katkestuslippe kontrollitakse juhul kui mitu erinevat seadet kasutavad sama katkestussisendit.

Katkestuse lubamise lippudeks (interrupt enable flag, IE) nimetatakse katkestuste maskimise signaale. Näiteks x86-protsessorite olekuregistris kannab üldine katkestuste lubamislipp nime IF (interrupt flag), paljudes teistes protsessorites aga nime GIE (global interrupt enable).

 

katkestusprioriteet (interrupt priority)

Katkestusprioriteedid (katkestuseelistused) määravad katkestuste töötlemise järjekorra, juhul kui mitu katkestussignaali on samaaegselt aktiivsed. Kõrgema prioriteediga katkestuse töötlus võib madalama prioriteediga katkestustöötlust omakorda katkestada, juhul kui katkestused on lubatud.

 

katkestustöötlus (interrupt handling)

Katkestustöötlus on eriprogrammi (katkestusekäsitleja, ISR, interrupt service routine) käivitamine ja täitmine katkestusnõude (interrupt request, IRQ) korral.

 

katkestusvektor (interrupt vector)

Katkestusvektor on sissekanne katkestusvektorite tabelis, mis suunab protsessori töötlema katkestukäitlusprogrammi (katkestuskäitlejat).

 

katkestusvektorite tabel (interrupt vector table)

Katkestusvektorite tabel on andmestruktuur, mis seob katkestuspäringud (Interrupt request, IRQ) ja katkestuskäitlusprogrammid (katkestuskäitlejad, interrupt service routine, ISR).

 

keerutatud kahejuhiline (twisted pair)

Keerutatud kahejuhilisi liine (sh nendest koosnevaid sidekaableid) kasutatakse signaalide elektriliseks ülekandmiseks suuremate kauguste korral.

 

kolmendväljundiga puhver, kolmer (tristate buffer)

Kolmendväljundiga puhver on kolme olekuga (kõrge, madal, väljalülitatud) digitaalelement, mida kasutatakse näiteks siiniühendustes.

 

kviteerimismeetod (acknowledgement method)

Kviteerimismeetod on asünkroonse andmevahetuse meetod, milles andmevoo juhtimiseks kasutatakse kviteerimist.

 

kviteerimissignaal, jaatus, kinnitus (acknowledgement ACK)

Kviteerimissignaaliga kinnitab vastuvõtja (või selle kviteerimislülitus) sõnumi või elektrisignaaliga saatjale, et info jõudis pärale või et vastuvõtja on jälle valmis infot vastu võtma.

 

liiderseade, ülemseade (master device)

Ülemseade ehk liiderseade on sideseansse juhtiv (aktiivne) komponent, mis algatab ja juhib teiste (passivsete) järgivseadmete andmevahetust.

 

lõputakisti (terminating resistor, terminator)

Lõputakisti on võrgu viimase sõlmega (liini otsaga) ühendatud takisti, mis vähendab laine peegeldumist liinis.

 

mitmele-hargnev ühissiin, multidrop-ühendus (multidrop connection)

Mitmele-hargneva ühise siini korral määrab arbitreerimisprotsess (nt aadressi järgi) infot siinile saatva seadme. Kõik ülejäänud seadmed kuulavad siinilt infot, mida neil on (näiteks aadressi või teatefiltri järgi) ettenähtud vastu võtta.

Näiteid: Multidrop ühendus on võimalik näiteks RS485 (EIA-485) võrgus.

 

mittemaskitav katkestus (non-maskable interrupt, NMI)

Mittemaskitav katkestus (NMI) on riistvarakatkestus, mida ei saa tavalisel viisil välja lülitada (keelata).

 

moduleeriv signaal (modulating signal)

Moduleeriv signaal on signaal, mille abil kandevlainet (kandevsignaali) moduleeritakse (muudetakse).

 

ohjur, seadmedraiver (driver (software))

Ohjur on välisseadet liidestav juhtimisprogramm.

 

otsemällupöördus, otsemällukanal (direct memory access, DMA)

Otsemällupöörduskanaleid kasutatakse ettemääratud ja kiireks andmevahetuseks mäluseadme ja välisseadmete vahel, ilma keskprotsessori osavõtuta. Otsemällupöörduskontrollerit võib vaadelda kui abiseadet (või kaasprotsessorit), mis teostab andmevahetusel vajalikke ülesandeid.

 

otseühendus (point-to-point connection)

Otseühendus on ühendus kahe (ja ainult kahe) seadme (kas lõppseadme või ka kommutatsiooniseadme) vahel.

 

paarsuskontroll (parity check)

Paarsuskontroll võimaldab paarsusbittide abil tuvastada vigu edastatud andmebittide rühmades. Vastuvõetud andmete põhjal arvutatakse paarsusbitt, mida võrreldakse andmete saatja poolt arvutatud paarsusbitiga.

 

perifeerseadmed, välisseadmed (peripheral equipment, peripheral device)

Välisseadmeid nimetatakse ka sisend/väljundseadmeteks, sisseehitatud välisseadmeid integreeritud välisseadmeteks.

 

pooldupleks-andmeedastus (half-duplex transmission)

Pooldupleks-andmeedastus on  andmeedastusmoodus (näiteks ühe juhtme kaudu), mis võimaldab andmeid edastada mõlemas suunas kuid mitte samaaegselt.

 

pöördusaeg (access time)

Pöördusaeg on pöördustsükli st andmete adresseerimise ja andmete edastamise aeg kuni uue päringuni. Latentsusaeg (latency time) on ooteaeg (viivitus) mäluseadme päringul, näiteks taktimpulsside arv, mille jooksul saadakse andmepäringule vastus.

 

protokoll, andmevahetusprotokoll (protocol, communication protocol)

Andmevahetusprotokoll (võrguprotokoll) on reeglistik, mis määrab andmevahetuse korra ja edastatavad infovormingud.

 

protokollipinu, kommunikatsioonipinu (protocol stack, network stack)

Protokollipinu on andmevahetuse teostusmudel, mis hõlmab sideprotokolle füüsiliselt tasandilt kuni rakendusega seotud kihtideni.

 

puhver (buffer)

Puhver võib tähistada mitut erinevat asja:

a) puhver on loogikalülitus, mida kasutatakse signaali võimendamiseks ja kaitsmiseks koormusest tingitud häiringute eest.

b) puhver on puhverregister (nt FIFO nihkeregister, mäluseade), milles edastatavaid või vastuvõetavaid andmeid ajutiselt säilitatakse.

 

rööpsiin (parallel bus)

Rööpsiin on siin, mis võimaldab samaaegselt edastada mitmekohalist kahendkoodi. Rööpsiinid ja rööpliidesed on näiteks IDE/PATA (partalleel ATA, arvutite emaplaatidel (Integrated Drive Electronics) kettaseadmeliides), PC card ehk PCMCIA standardile vastav laienduskaardisiin, SCSI-tüüpi (Small Computer System Interface) siiniliides, Expresscard-tüüpi laienduskaardiliides jt.

Ka paljud tänapäeva jadasiinid ja jadaliidesed töötavad mitme paralleelse andmevahetuskanaliga (samaaegselt andmeid edastavate keerdpaaridega sh PCIe, Ethernet, HDMI jt).

 

rööpvärat, paralleelliides, rööpliides (parallel port, parallel interface)

Rööpliides on liides, mis võimaldab edastata samaaegselt mitmekohalist kahendkoodi. Laialdaselt kasutatakse mitmesuguseid 4- ja 8-bitiseid liideseid (CompactFlash, SecureDigital mälukaardiliidesed, videoliidesed, laienduskaardiliidesed jms).

Algselt kasutati arvutitel rööpväratit peamiselt printeriliidesena (LPT, line print terminal), kuid tänapäeval on üldotstarbeliste arvutite välisseadmed enamasti kiirete jadaliidestega (USB, Ethernet, SATA jt). Elektroonikaseadmete sisemiselt kasutatakse rööpliideseid kohtades, mis eeldavad suurt andmevahetuskiirust.

 

RS232-ühendus (RS-232, EIA-232)

RS232-ühendus on asünkroonse jada-andmesidega (UART) otseühenduse (point-to-point vt otseühendus) liidesestandard, mis oli laialdaselt kasutusel arvutite ja automaatikaseadmete (ka telefonimodemite jt seadmete) omavahelistes ühendustes. Tänapäeva süsteemides on sageli kasutusel paremate omadustega UART liidesestandardid.

 

signaalifrondiga lülitatav katkestus (edge-triggered interrupt)

Signaalifrondiga lülitatava katkestuse korral aktiveeritakse katkestus tõusva või laskuva signaalifrondiga.

 

siini arbitreerimine (bus arbitration)

Siini arbitreerimine võib süsteemis toimuda kas tsentraliseeritult (keskselt) või hajutatult.

Keskjuhtimisega süsteemis on kasutusel pärgühendus (daisy chaining), skaneerimismeetod (polling) või sõltumatud päringud liiderseadmelt (independent request). Hajusjuhtimisega de-tsentraliseeritud süsteemis osalevad kõik seadmed siiniliidri (bus master) valikul.

Näiteid: Hajusjuhtimisega arbitreerimist võimaldab näiteks CAN-võrk.

Arbiitrid on elektroonikaseadmed, mis jagavad juurdepääsu jagatud ressurssidele (nt siinile).

http://www.ques10.com/p/8794/what-is-bus-arbitration-explain-any-two-techniques/

 

simpleks-andmeedastus (simplex)

Simpleks-andmeedastus on andmete edastus ainult ühes suunas.

 

sisendseade (input device, input unit)

Sisendseade on igasugune seade, mis võimaldab andmeid sisestada. Näiteks klaviatuur ja hiir on arvuti sisendseadmed  ning kuvar väljundseade.

 

skaneerimismeetod, pollimismeetod (polling method, polling)

Skaneerimismeetod ehk pollimismeetod on asünkroonse andmevahetuse meetod, mille kasutamisel andmekanalit (enamasti tarkvara abil) perioodiliselt kontrollitakse (pollitakse).

Skeneerimis- ehk pollimismeetodist tõhusamaks alternatiiviks on riistvaraline katkestustöötlus (interrupt). Katkestustöötluse korral on protsessori jõudlus paremini kasutatud, sest tarkvara töö sünkroniseeritakse riistvaraliselt ja tarkvaral pole andmekanali sisendsignaalide perioodilise kontrollimisega seotud lisaülesandeid.

 

SPI-liides (Serial Peripheral Interface, SPI)

Firma Motorola poolt 1980ndatel arendatud sünkroonsidega siinisüsteem, mis toimib liider-alluva (Master-Slave) põhimõttel seadmete sünkroonsete jadaliideste (Synchronous Serial Port, SSP) kaudu. Siini kasutatakse laialdaselt telefonide vedelkristallkuvarite (LCD), mälukaartide (nt Secure Digital) ja jadaliidesega EEPROM-mälude puhul. Aktiivsete järgivseadmete valik mitme järgivseadme korral toimub järgija (alluva) valikuliinide SS (Slave Select) abil.

Firmal National Semiconductor on sarnase tööpõhimõttega süsteem nimega Microwire.

http://www.microchip.com/forums/m202051.aspx

 

sünkroniseerimine (synchronization)

Sünkroniseerimine on kahe signaali sageduse (andmeedastuskiiruse) ja faasi ühitamine. Jadaedastusel kasutatakse andmekaadri alguses startsignaali (start bitt).

 

tagasiside, tagasisidesignaal (feedback)

Tagasisidesignaal on signaal, mis saadakse süsteemi väljundist ja mida kasutatakse süsteemi juhtimiseks või jälgimiseks.

 

täisdupleks-andmeedastus (full-duplex transmission)

Täisdupleks-andmeedastus (täisdupleksside) on andmesidemoodus, mille puhul mõlema andmevahetuse suuna jaoks on oma edastuskanal (nt eraldi juhe). Täisdupleksside korral on võimalik informatsiooni edastada mõlemas suunas samaaegselt.

 

tööväljasiin (field bus)

Tööväljasiin on jadasiin, mida kasutatakse info edastamiseks tootmisprotsessi osade vahel, mis paikenvad üksteisest eemal. Tööväljasiiniga ühendatakse erineva keerukusega andureid, täitureid ja juhtseadmeid. Kasutusel on erinevate omadustega tööväljasiine ja nende andmesideprotokolle.

 

tüür-ahel (driver (hardware, output circuit))

Tüür-ahel on seadis (nt transistor või transistoride paar), mis saadab signaale ülekandeliini või juhitavasse jõupooljuhtseadisesse.

 

universaalne asünkroonne saatja-vastuvõtja, universaalne asünkroonne jadaliides, UART-liides (universal asynchronous receiver/transmitter, UART)

 

UART-liides on üldotstarbeline asünkroon-jadaliides (elektriliselt võib kasutada erinevaid signaaliedastustehnoloogiaid TTL, RS232, RS422, RS485 jt).

 

võrdõiguslik süsteem, P2P-võrgustik (peer-to-peer system, P2P)

Võrdõiguslik süsteem on hajussüsteem, milles kõigil osalistel on andmevahetuseks ühesugused õigused ja võimalused.

 

võrgutopoloogia (network topology)

Võrgutopoloogia määrab võrgusõlmede paigutuse ja nendevahelised ühendused. Eristatakse täht-, puu-, ring- ja lineaarset ehk siinitopoloogiat ning segmenteeritud hübriidtopoloogiat.

 

võrk (network)

Võrk (sh arvutivõrk, automaatikavõrk jm) on hajusstruktuuriga süsteem, mis ühendab süsteemi komponente energia või infovahetuseks. Eristatakse mitmesuguseid võrgutopoloogiaid (siinivõrk, tähtvõrk, ringvõrk jms.). Erinevate võrkude ühendused võivad olla teostatud erinevate elektriliste või optiliste lainejuhtidega kuid mõnel juhul kasutatakse ka raadiosignaale.

 

Viited

Sissejuhatus digitaaltehnikasse / Madis Lehtla, Tallinna Tehnikaülikooli elektrotehnika instituut, 2016, Tallinna Tehnikaülikooli Kirjastuse trükikoda, Harjumaa, 251 lk, ISBN 978-9949-83-021-3, lk 153-186

(C) Madis Lehtla, Sissejuhatus digitaaltehnikasse, 2016