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

Сущность магистрально-модульного принципа построения си­стем — возможность комплектовать средства САУ из стандартных и конструктивно законченных модулей, совместимых по интер­фейсу 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 еди­ный конструктив;
- МЗ — приборный шкаф, служащий несущей конструкцией кассет М2 прибора, одного или нескольких функциональных моду­лей (ФМ). Сложный ФМ может включать в себя несколько при­боров третьего уровня МЗ.

Для обеспечения взаимодействия модулей необходима физи­ческая среда. Она образуется путем использования пространства (эфира), либо материала (меди, световода), свойства которого обе­спечивают 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 необхо­димости 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 иерар­хии и являющуюся центральным элементом этой системы.

Характерной особенностью создания современных САУ яв­ляется 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 моду­лей, накладывающую ряд ограничений на интерфейсы, так и гла­венствующую проблему сокращения оборудования каналов об­мена и повышения надежности и живучести систем.

Стандартизации в интерфейсе обычно подлежат: форматы пере­даваемой информации; команды и состояния средств канала; состав и типы линий связи; алгоритм функционирования; пере­дающие 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: требуе­мой функциональной связанности модулей с заданным быстро­действием; высокой надежности передачи данных; долговечности и износоустойчивости оборудования; ремонтопригодности; учета возможности расширяемости системы; простоты схемных и кон­структивных решений; минимизации стоимости, массы и габарит­ных 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 испол­нительными 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 уст­ройствами часто предоставляют разработчикам САУ возможность использовать стандартное периферийное оборудование. Разра­ботан целый ряд стандартных плат сопряжения этих интерфейсов с внутриприборным интерфейсом. Несравненно более слож­ную проблему представляет унификация каналов обмена между приборами и ФМ. Здесь помимо обеспечения графика и надеж­ности передачи приходится решать вопросы выбора оптимальной топологии связи и стратегии управления передачей, форматов сообщений, средств и методов повышения помехо- и отказоустой­чивости, 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 разне­сенные 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, сред­ства управления космическими объектами) представляют незна­чительный объем среди других систем и используют специфиче­скую 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 сосре­доточенных — каналы с группой линий связи — шиной интер­фейса.

Типовые характеристики каналов различных уровней иерар­хии обмена данными приведены в табл. 1.1.

Одним из основных требований к каналам передачи данных является обеспечение живучести САУ, под которой подразу­мевается способность системы в целом выполнять свои функции при выходе из строя одного или нескольких ее блоков. Это требо­вание может быть сформулировано как способность системы пере­дачи информации осуществлять свои функции при выходе из строя (пробое, обрыве или логической неисправности) одного или нескольких ее абонентов. Одним из факторов, обеспечиваю­щих живучесть каналов межмодульного обмена, является гальва­ническая развязка абонентов от линии передачи информации.