PDF de programación - Tesis: LuisRojas - DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN COPROCESADOR PARA COMUNICACIONES

CENTPO DE IN'VtSTIG* . ;5N V í t

ESTUDIOS AVANZADOS DEL
B I B L I O T E C A
INGENIERIA ELECTRICA

I. P. N.

CENTRO DE INVESTIGACION Y DE ESTUDIOS AVANZADOS DEL

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

SECCION DE COMPOTACION

DISESO Y CONSTRDCCION DE UN COPROCESADOR PARA COMUNICACIONES

Tesis que presenta el Ing. Luis Martín Rojas Cárdenas para
obtener el grado de MAESTRO EN CIENCIAS en la especialidad de
INGENIERIA ELECTRICA con opción en COMPUTACION.

Trabajo dirigido por el Dr. Jan Janecek Hyan.

México D.F.
junio de 1990

Becario de

CONACYT

A MIS PADRES LUIS Y OFELIA CON ON PROFONDO RESPETO Y CARIÑO

AGRADECIMIENTOS

Mi agradecimiento muy especial al doctor Jan Janecek por sus

observaciones y sugerencias en el presente trabajo.

Al CONACYT y al CINVESTAV-SECCION DE COMPOTACION por la ayuda

brindada para la obtención del grado.

I N D I C E

INTRODUCCION.

1 EL CONTEXTO DE LAS REDES.

Aplicaciones de las redes.
Acceso a programas remotos.
Acceso a ba3e de datos remotas.
Facilidades de comunicación.
Estructura de las red.
Tipos de redes.
Conmutación de circuitos.
Conmutación de mensajes.
Redes de conmutación de paquetes.
Ejemplos de redes de computadoras.
Tyranet.
Arpanet.
Red pública de datos TELEPAC.

1.1
1.1.1.
1.1.2.
1.1.3.
1.2.
1.3.
1.3.1.
1.3.2.
1.3.3.
1.4.
1.4.1.
1.4.2.
1.4.3.
1.4.3.1. Características.
1.4.3.2. Topología.
1.4.3.3. Servicios.
1.4.4.
1.4.4.1. La RDSI en TELMEX.
1.4.4.2. Desarrollo tecnológico.
1.5.

Red Digital de Servicios Integrados (RDSI).

Ejemplos de algunos productos para el acceso
a redes.
Tarjeta coprocesadora Am79B320ITCB.
Tarjeta para RDSI PC53.

1.5.1.
1.5.2.

2 EL COPROCO COMO ÜNA OPCION.

2.1.

Objetivos a seguir.

Página
1

3

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4
4
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14

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18

19

3 DISEHO DE LA CIHCDITERIA.

Diseño del núcleo del sistema.

3.1.
3.1.1. Adición de la ROM.
3.1.2. Adición de la RAM.
3.1.3. Realización del sistema de verificación de

3.2.

memoria.
Diseño
comunicación-
interrupciones reciprocas PC -»coproceaador.
la

3.2.1. Registro de datos direccionado

sistema

por

del

de

3.2.2. Registro de estado direccionado

por

la

3.2.3. Generación de interrupciones vectorizadas al

IBM PC/XT/AT.

IBM PC/XT/AT.

coprocesador.

coprocesador.

coprocesador.

3.2.4. Registro de datos direccionado

3.2.5. Registro de estado direccionado

por

por

el

el

3.2.6. Generación de interrupciones vectorizadas a

la IBM PC/XT/AT.

3.2.7. Paso de instrucciones/datos a través

de

peticiones de DMA.
Diseño de la circuitería de enlace con la
red.

3.3.1. Enlace con la red pública X.25.
3.3.2. Enlace con la Red Digital de Servicios

Integrados.
Diseño de la circuitería de acceso al bus de
la IBM PC/XT/AT.

3.3.

3.4.

3.4.1. Advertencia.
3.4.2. Desarrollo.
3.4.3.

Diseño del árbitro.

4 EL SOFTWARE DEL SISTEMA.

4.1.

El software de inicialización.

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21
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35

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37

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50
51
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62

4.1.1

Definición de las posiciones de I0 3 bloques
de memoria.

4.1.1.1 El bloque de memoria superior (ROM).
4.1.1.2 El bloque de memoria intermedia (RAM).
4.1.2.
de

de las posiciones

los

Definición
disposivos periféricos.
El refresco de memoria.

4.1.3.
4.1.3.1. La temporización (Programación del timer).
4.1.3.2. La transferencia de datos (programación del

4.1.4.
4.1.5.

controlador de DMA).
Inicialización de los segmentos.
Definición de las rutinas primitivas de
monitoreo.
4.1.5.1. Rutina LOAD.
4.1.5.2. Rutina READ.
4.1.5.3. Rutina RUN.
4.1.5.4. El menú de comandos.
4.2.
4.2.1.

Las herramientas de trabajo.
Sencilla modificación
COS.OBJ y COL.OBJ de turbo C.

a

los

archivos

CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFIA
APENDICE I.
APENDICE II.

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I N T R O D U C C I O N .

Desde la aparición de las primeras computadoras, la intención
de comunicarlas se vislumbró como el objetivo de explotar todo el
amplio horizonte de posibilidades que una red de computadoras
puede proveer. Esto se logró, pero en un principio,
esta
tecnología estuvo reservada sólo para muy grandes compañías,
universidades o para las administraciones publicas, ya que sólo
ellos podían adquirir estos costosos aparatos.

En la actualidad, con el gran salto tecnológico en el campo
de la física del estado sólido, la posibilidad de adquirir este
tipo de máquinas aumentó a tal grado, que hoy en día cualquier
empresa de medianos recursos y algunos particulares puede adquirir
su propia computadora.

El uso de las computadoras personales está floreciendo en el
contexto de las comunicaciones, principalmente en el área de las
redes de computadoras. Las posibilidades que ofrece el uso de esta
tecnología son bastas y eficientes, a un costo aceptable.

Una computadora personal del tipo PC puede efectuar diversas
aplicaciones dentro del campo de las redes de computadoras, con la
ayuda de dispositivos adicionales que expanden
pobres
capacidades de comunicación y, por supuesto, un conjunto de
protocolos de comunicación.

Con respecto a nuestro país, la infraestructura existente
dentro del campo de las redes de computadoras está asentada en la
red TELEPAC y en la red telefónica. Un protocolo de acceso a estas
redes es el X.25. Ahora, con respecto a las nuevas tendencias de
la tecnología, dentro de esta área, TELMEX cuenta ya con una
maqueta de una Red Digital de Servicios Integrados, con ayuda de
la empresa INDETEL. Otra empresa que comienza a hacer pruebas de
RDSI es ERICSSON. Estas pruebas
la
comercialización de estos.

encaminadas

Por nuestra parte, para la realización de la tesis, tomamos
en cuenta la infraestructura existente y es así que como una
alternativa para aprovechar las redes de datos, decidimos diseñar
y construir una tarjeta coprocesadora que
una

están

sus

a

permita

a

1

microcomputadora del tipo IBM PC/XT/AT enlazarse con una red
de datos, como la TELEPAC y la RDSI.

La parte que a esta tesis corresponde, es la del diseño y
construcción del nivel 1 o capa física, la realización del
software de inicialización y de algunas herramientas de trabajo,
tales como un cargador-monitor, herramientas que dejan lista a la
tarjeta para continuar con los demás niveles del modelo OSI.

2

1. EL CONTEXTO DE LAS REDES.

La mezcla de la computación y las comunicaciones ha tenido
una profunda influencia en la forma en la que los sistemas de
computo son organizados. El concepto de "centro de computo" como
una sala con una gran computadora, a la cual los usuarios llevan
su trabajo para ser procesado, está siendo rápidamente obsoleto.

El antiguo modelo de una computadora atendiendo todas las
necesidades computacionales de la organización, está
siendo
rápidamente remplazado por uno en el cual un gran numero de
computadoras separadas, pero interconectadas, realizan una rutina.
Estos sistemas son llamados redes de computadoras.

Muchas compañías tienen un número sustancial de computadoras
en operación, frecuentemente separadas una de otra por una gran
distancia. Por ejemplo, una compañía con muchas fábricas puede
tener localizada una computadora en cada una para almacenar
inventarios, monitorear la productividad y hacer la nómina local.
Inicialmente, cada una de estas
estar
procesando trabajo en forma aislada a las demás. En algún punto,
un manejador puede decidir conectar estas para
y
correlacionar información sobre la compañía entera.

computadoras

De una manera más general, la intención de una red es la de
compartir recursos, y la meta es hacer todos los programas, datos
y equipo, disponible a cualquier abonado en la red, sin desatender
la localización física de los recursos y del usuario.

Un segundo objetivo es ofrecer una alta confiabilidad por
medio de la fuente alternativa de recursos. Por ejemplo, todos los
archivos son copiados en dos o tres máquinas, así si una máquina
no está disponible (por alguna falla de hardware), la otra copia
puede ser utilizada.

Otra meta es el ahorro económico. Las computadoras pequeñas
tienen mucha mejor relación precio/rendimiento que una grande. Las
grandes computadoras tienen aproximadamente un factor de diez
veces más rapidez que las máquinas con un simple microprocesador,
sin embargo su costo es cientos de veces más. Este desbalance ha

puede

extraer

3

causado que muchos diseñadores de sistemas construyan sistemas
formados por computadoras personales, una por usuario,
con
almacenamiento de datos en uno o más servidores de archivo. Tal
red es llamada una LAN (Local Area NetWork).

Pero, tal vez el objetivo más importante de una red de
computadoras es que esta pueda ser usada como un poderoso medio de
comunicación entre personas ampliamente separados.

1.1.
Para dar una idea sobre algunos importantes usos de las redes

Aplicaciones de las redes.

de computadoras, veremos brevemente tres ejemplos:

a) Acceso a programas remotos.
b) Acceso a bases de datos remotas.
c) Facilidades de comunicación.

1.1.1. Acceso a programas remotos.

A través de una red de computadoras podemos tener acceso a
programas residentes en máquinas remotas. Esto es de enorme
utilidad, ya que podemos accesar programas que dependan de un
sofisticado hardware o de un exótico sistema operativo, por
ejemplo, una compañía que ha producido un simulador de la economía
mundial, permite a sus clientes correr el programa para ver como
son proyectadas las relaciones de inflación, relaciones
de
inter