数据通信方式及交换问题的几点研究
时间：2020-09-14 08:02:45 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要：数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。本文介绍数据通信的构成原理、交换方式及其适用范围；数据通信的分类，并展望未来美好的应用前景。
关键词：数据通信 原理 交换方式 范围 分类
1 通信方式
1.1 主机通信
主机通信方式下，由HST对象完成主机与目标机之间的通信。HST对象静态配置为输入/输出，每一个HST对象内部是用数据管道对象来实现的。
开发DSP应用时，可以应用HST对象来模仿数据流和测试程序算法对数据的处理。在程序开发的早期，特别是在测试信号处理算法时，程序使用输入通道对象访问来自主机文件中的数据，以及使用输出通道对象把算法处理过的结果反馈回主机一侧，以供查验或比较。在程序开发的后期，当算法开发完毕时，可以把HST对象改回到PIP对象，通过利用PIP对象完成外设真实数据与目标应用程序之间的通信。
1.2 管道通信
管道（PIP）对象用于管理块I/O（也称为基于流的I/O或者异步I/O）。每一个PIP对象维护着一个分为固定数量和固定大小的缓冲区（称为帧）。所有的I/O操作在每一刻只处理1帧。尽管每一帧长度是固定的，但是应用程序可以在每一帧中放置可变数量的数据（但不能超过最大值）。管道有两端，一端为写线程，一端为读线程。写线程一端用于向管道中添加数据，读线程一端用于从管道中读取数据。管道能够用于在程序内的任意2个线程之间传递数据。经常地，管道的一端由ISR控制，另一端由软件中断函数控制。数据通知函数（也称为回调函数）用于同步数据的传输，包括通知读函数和通知写函数。当读或写1帧数据时，这些函数被触发，以通知程序有空闲帧或者有数据可以利用。
1.3 流通信
流是一个通道，通过它，数据在应用程序与I/O设备之间传输。流通道可以是只读的（用于输入）或者只写的（用于输出）。它对所有I/O设备提供了一个简单通用接口，允许应用程序完全不用考虑每个设备操作的细节。流I/O的一个重要方面是它的异步特性。当应用程序正在处理当前缓冲区时，一个新的输入缓冲区正在被添充和以前的缓冲区正在被输出。流交换的是指针而不是数据，这就大大减少了开销，使得程序更能满足实时约束的要求。流模块（SIO）通过驱动程序来与不同类型的设备打交道。驱动程序由DEV（Device）模块管理。
设备驱动程序是管理一类设备的软件模块。这些模块遵从通用接口（由DEV提供），因此，流函数能够发出普通请求。图1给出了流与设备之间的交互示意图。
1.4 各种通信方式比较
DSP/BIOS支持两种不同的数据传输模型，一种是管道模型，由PIP与HST模块使用；另一种是流模型，由SIO与DEV模块使用。2个模型都要求1个管道或者流具有1个读线程和1个写线程。2个模型都通过拷贝指针而不是数据来完成数据的拷贝。一般来说，管道模型支持低级通信，而流模型支持高级的、与设备无关的I/O。
DSP/BIOS环境下通信方式的比较：管道对象（PIP与HST）、流对象（SIO与DEV）程序员必须创建自己的驱动程序，提供一种创建设备驱动程序的更加结构化方法读、写线程可以是任意线程类型或者主机PC一端必须由使用SIO调用的任务（TSK）来处理，另一端必须由使用Dxx调用的HWI处理PIP函数是非阻塞的，程序在管道写或读之间必须进行检查，以确保缓冲区可利用SIO_put、SIO_get和SIO_reclaim是阻塞函数（SIO）_issue是非阻塞函数）使用更少的内存，一般较快更加灵活，使用简单。每个管道拥有自己的缓冲区，缓冲区能够从一个流传输到另一个流而不用拷贝管道必须使用配置工具静态地配置流可以在运行时刻创建或者使用配置工具。静态地配置，对堆栈设备（stacking devic）没有内建地支持提供对堆栈设备（stacking devic）的支持使用HST（内部PIP实现）使得主机与目标机的通信容易起来，DSP/BIO提供了大量的设备驱动程序。
2 数据通信的交换方式
通常数据通信有三种交换方式：
2.1 电路交换
电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共亨该电路。
2.2 报文交换
报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。
2.3 分组交换
分组交换是将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储转发的方式在网内传输。第一个分组信息都连有接收地址和发送地址的标识。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。
3 各种交换方式的适用范围
3.1 电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据网（CSPDN）等通信网络中。前两种电路交换方式系传统方式；后一种方式与公用电话网基本相似，但它是用四线或二线方式连接用户，适用于较高速率的数据交换。正由于它是专用的公用数据网，其接通率、工作速率、用户线距离、线路均衡条件等均优于公用电话网。其优点是实时性强、延迟很小、交换成本较低；其缺点是线路利用率低。电路交换适用于一次接续后，长报文的通信。
3.2 报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式，网络传输时延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网络时延较小的数据通信。
3.3 分组交换是在存储转发方式的基础上发展起来的，但它兼有电路交换及报文交换的优点。它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高、成本较低，并可在不同速率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。
展望未来，通信网络将向着综合业务数字网方向发展，数据、语音、图像等各种数据通信在各个层次、各个领域得到综合利用。数据通信在我区公安系统也有广泛的应用前景。
