Необходимость построения САУ, включающих большое число модулей с различными требованиями к связям между ними, обу-словило создание многоуровневых (иерархических) систем сбора, обработки и передачи информации.

Сущность магистрально-модульного принципа построения си-стем - возможность комплектовать средства САУ из стандартных и конструктивно законченных модулей, совместимых по интер-фейсу обмена.

Модули САУ по конструктивному признаку делятся на три уровня:
- Ml - плата установки электрорадиоэлементов и микросхем малой (МИС), средней (СИС), большой (БИС) и сверхбольшой (СБИС) интеграции;
- М2 - кассета, являющаяся типовым элементом замены (ТЭЗ) при ремонте системы и объединяющая несколько плат Ml в еди-ный конструктив;
- МЗ - приборный шкаф, служащий несущей конструкцией кассет М2 прибора, одного или нескольких функциональных моду-лей (ФМ). Сложный ФМ может включать в себя несколько при-боров третьего уровня МЗ.

Для обеспечения взаимодействия модулей необходима физи-ческая среда. Она образуется путем использования пространства (эфира), либо материала (меди, световода), свойства которого обе-спечивают распространение сигналов, передающих необходимую информацию. На основе физической среды создается канал - совокупность физической среды и каналообразующих средств (контроллеров для управления обменом информацией, устройств сопряжения с физической средой, осуществления контроля за передачей информации состоянием канала обмена и самоконтроля), связывающих модули одного уровня друг с другом. При необхо-димости повышения надежности, живучести и (или) пропускной способности модули одного уровня иерархии могут связываться не одним, а несколькими каналами обмена.

Совокупность каналов обмена одного уровня образует систему обмена, объединяющую модули в систему данного уровня иерар-хии и являющуюся центральным элементом этой системы.

Характерной особенностью создания современных САУ яв-ляется широкая унификация технических решений модулей всех трех конструктивных уровней и, в первую очередь, унификация внутриприборных и внешних интерфейсов приборов и модулей. Этот подход должен учитывать как специфику приборов и моду-лей, накладывающую ряд ограничений на интерфейсы, так и гла-венствующую проблему сокращения оборудования каналов об-мена и повышения надежности и живучести систем.

Стандартизации в интерфейсе обычно подлежат: форматы пере-даваемой информации; команды и состояния средств канала; состав и типы линий связи; алгоритм функционирования; пере-дающие и приемные электронные схемы; параметры сигналов и требования к ним; конструктивные решения (включая нумерацию контактов в разъемах). Выбор интерфейса канала обмена определяется требованиями к системе обмена по обеспечению: требуе-мой функциональной связанности модулей с заданным быстро-действием; высокой надежности передачи данных; долговечности и износоустойчивости оборудования; ремонтопригодности; учета возможности расширяемости системы; простоты схемных и кон-структивных решений; минимизации стоимости, массы и габарит-ных размеров.

В зависимости от структуры системы обмена, конструктивного размещения и взаимодействия модулей можно, взяв за основу работу, выделить три уровня внутри приборного интерфейса: внутриплатные; внутрикассетные; межкассетные или внутриприборные.

Внешний интерфейс приборов и модулей делится на группы:
- специальные интерфейсы каналов связи с датчиками и испол-нительными устройствами ФМ;
- унифицированные интерфейсы каналов обмена с локальными периферийными устройствами;
- унифицированные интерфейсы каналов межприборного обмена сосредоточенных систем;
- унифицированные интерфейсы каналов межмодульного обмена распределенных систем;
- унифицированные для всей АСУ интерфейсы межсистемного обмена.

Унифицированные интерфейсы связи с периферийными уст-ройствами часто предоставляют разработчикам САУ возможность использовать стандартное периферийное оборудование. Разра-ботан целый ряд стандартных плат сопряжения этих интерфейсов с внутриприборным интерфейсом. Несравненно более слож-ную проблему представляет унификация каналов обмена между приборами и ФМ. Здесь помимо обеспечения графика и надеж-ности передачи приходится решать вопросы выбора оптимальной топологии связи и стратегии управления передачей, форматов сообщений, средств и методов повышения помехо- и отказоустой-чивости, а также обеспечения расширяемости САУ.

Разделение внешних интерфейсов приборов на интерфейсы сосредоточенных вычислительных систем (СВС) и распределенных вычислительных систем (РВС) отражает соотношение времени передачи данных между приборами и времени обработки этих данных. РВС имеют территориально разне-сенные модули. В данном классе систем выделяют два подкласса: глобальные РВС и локальные РВС. В глобальных РВС длина каналов связи измеряется сотнями и тысячами километров. Глобальные РВС (например, сред-ства управления космическими объектами) представляют незна-чительный объем среди других систем и используют специфиче-скую среду - радиоканал. Локальные РВС занимают промежуточное положение между СВС и глобальными РВС; длина каналов связи у них измеряется сотнями метров.

В распределенных системах управления применяются, как правило, последовательные каналы с одной линией связи, а в сосре-доточенных - каналы с группой линий связи - шиной интер-фейса.

Типовые характеристики каналов различных уровней иерар-хии обмена данными приведены в табл. 1.1.

Одним из основных требований к каналам передачи данных является обеспечение живучести САУ, под которой подразу-мевается способность системы в целом выполнять свои функции при выходе из строя одного или нескольких ее блоков. Это требо-вание может быть сформулировано как способность системы пере-дачи информации осуществлять свои функции при выходе из строя (пробое, обрыве или логической неисправности) одного или нескольких ее абонентов. Одним из факторов, обеспечиваю-щих живучесть каналов межмодульного обмена, является гальва-ническая развязка абонентов от линии передачи информации.