126

Оглавление

ИНТЕРФЕЙСЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 2

В.1. Понятие интерфейса. Взаимодействие 2

технических устройств. 2

В.2. Особенности организации взаимодействия человека с информационными системами 6

Раздел 1. Пользовательский интерфейс информационных систем 9

1.1. Информационно-логическая схема интерфейса 9

взаимодействия человека с техническими средствами 9

информационных систем 9

1.2. Человек-оператор как звено обработки 12

информации пользовательского интерфейса. 12

1.2.1. Анализаторы человека и их основные характеристики 12

1.2.2. Учет характеристик зрительного анализатора человека при проектировании пользовательского интерфейса. 14

1.2.3. Характеристики сенсорно-моторной деятельности человека. 16

1.2.4. Пропускная способность человека-оператора. 19

1.3. Диалог человека с вычислительной системой. Его основные характеристики. 21

1.4. Типы диалога. 23

1.5. Графический пользовательский интерфейс (GUI) 29

Тема 1.7. Факторы, влияющие на качество пользовательского интерфейса. 35

1.7.1. Повышение скорости выполнения работы. 35

1.7.2. Уменьшение количества человеческих ошибок. 41

1.7.3. Обучение пользователя работе с системой. 49

1.7.4. Субъективное удовлетворение 59

1.8. Элементы управления 65

1.9. Окна 76

1.10. Другие элементы интерфейса 90

Раздел II. Унифицированные интерфейсы взаимодействия технических средств. 92

2.1. Назначение и функции унифицированных интерфейсов 92

2.2. Классификационные признаки стандартных интерфейсов. 95

2.3 Стыки систем передачи данных. Стандарт RS-232Е 99

2.3.2. Формат передачи данных 100

2.3.3. Сигналы линий интерфейса RS-232 или стыка С2 102

2.3.4. Аппаратная реализация 106

2.3.5. Инициализация адаптера интерфейса (стыка С2) 108

2.3.6. Интерфейсы RS-422A, RS-423A и RS-449. 110

2.4. Стандартный интерфейс IEC 625-1 112

для программируемых приборов 112

2.4.1. Стандарт МЭК (IEC). Общие сведения. 112

2.4.2. Логическая организация интерфейса 114

2.4.3. Протокол сигналов для установления связи 118

по магистрали IEC 118

2.4.4. Условия функционирования приборов в системе 119

4.5 Коды и форматы интерфейса 123

4.6. Физическая реализация интерфейса. 125

Интерфейсы информационных систем

Введение

В.1. Понятие интерфейса. Взаимодействие

Технических устройств.

Построение информационных систем связано с задачей объединения в единый комплекс как различных технических устройств, так и человека-оператора. Например, при создании персонального компьютера как вычислительной системы объединять приходится три класса основных устройств: процессор, память и периферийные устройства (дисплей, принтер, клавиатура, мышь). А. чтобы человек посредством компьютера мог решать технические задачи, его нужно совместить с человеком. При создании более сложных информационных систем, например, компьютерных сетей объединяются уже сами компьютеры и работающие за ними люди.

В настоящее время в информационных системах задачи объединения основных устройств возлагаются на специальные устройства, которые называются интерфейсами. Слово interface в английском языке обозначает слой или заполненный промежуток, который разделяет (или соединяет) две разные среды. При этом интерфейс не просто объединяет основные устройства, но и обеспечивает их взаимодействие, причем взаимодействие как между собой, так и в рамках решения, например, задач исследований и испытаний т. е. функционирования всей системы в целом.

Задача объединения основных устройств в систему с обеспечением необходимого взаимодействия устройств имеет свои особенности, сложности и разные пути решения для разных видов соединяющихся частей. Если объединяются технические устройства – то используются одни методы решение, если объединяются технические устройства и человек – другие методы решения задачи.

Объединение технических устройств и блоков в систему предполагает. Во-первых, унификацию между ними информационных, энергетических и конструктивных связей. Во-вторых, организацию взаимодействия устройств и блоков в реальном масштабе времени. В-третьих, организацию взаимодействия по определенным процедурным правилам или, как говорят, на основе соответствующего протокола.

Объединение же человека с техническими устройствами или с ЭВМ предполагает, кроме того, обеспечение удобства работы человека-оператора.

Унификация связей предполагает разработку стандартов, в том числе международных. Использование стандартов значительно удешевляет производство систем, сокращает время на их разработку. С этой целью в мае 1984 года в области электронных коммуникаций был принят международный стандарт «Эталонная модель взаимосвязи открытых систем». В этом стандарте определены семь ступеней, выявляемых в процессе дополнительного оснащения информации, изначально подготовленной пользователем и подлежащей пересылке в компьютер другого пользователя, или просто в другой блок одной системы. Я напомню вам функции уровней этой модели взаимодействия с помощью следующей таблицы.

Уровень	Функции
7. Прикладной	Интерфейс с прикладными процессами
6. Представительный	Согласование представления и интерпретация передаваемых данных
5. Сеансовый	Поддержка диалога между удаленными процессами; обеспечение соединения и разъединения этих процессов; реализация обмена данными между ними
4. Транспортный	Обеспечение сквозного обмена данными между системами
3. Сетевой	Маршрутизация; сегментирование и объединение блоков данных;
2. Канальный	Управление каналом передачи данных; формирование кадров; управление доступом к среде передачи; передача данных по каналу; обнаружение ошибок в каналах и их коррекция
1. Физический	Физический интерфейс с каналом передачи данных; битовые протоколы модуляции и кодирования

Так, например, если два компьютера соединены между собой прямым соединением (см. рис.1), то на низшем (физическом) уровне протокол их взаимодействия определяют кон­кретные устройства физического порта (параллельного или последовательного) и механические компоненты (разъемы, кабель и т. п.). На более высоком уровне вза­имодействие между

Р ис. 1.

компьютерами определяют программные средства, управля­ющие передачей данных через порты. Для стандартных портов они находятся в базовой системе ввода/вывода (BIOS). На самом высоком уровне протокол взаи­модействия обеспечивают приложения операционной системы. На рисунке модель OSI – это международный стандарт (модель взаимодействия открытых систем — Model of Open System Interconnections).

Но решение задачи стандартизации связей иногда приводит к изменению схемы построения самого устройства связи. Примером этого является интерфейс технических устройств.

Р ассмотрим схему построения автоматической системы обработки измерительной информации (Рис. 2). В этой системе осуществляется многоканальное измерение напряжения и частоты аналоговых сигналов Uaj.

Измерительные каналы 1,2,…n циклически подключаются к цифровому вольтметру ЦВ и частотомеру ЦЧ коммутатором аналоговых сигналов КАС. Результаты измерений накапливаются и обрабатываются в цифровом вычислительном устройстве ВУ. При этом ВУ, в зависимости от выбранного по программе Pi канала задает тот или иной ражим работы ЦВ (например, устанавливает требуемый предел измерения). Кроме того, время измерения напряжения ЦВ может отличаться от времени измерения частоты того или иного сигнала. Отсюда по большему времени будет определяться время переключения каналов. Для этого используются управляющие сигналы St. Они характеризуют реальное состояние устройств, их готовность выполнить свою задачу. Кроме того, может оказаться, что на время обработки в ВУ поступившей информации, работу ЦВ и ЦЧ следует приостановить. Вот они, особенности организации взаимодействия между устройствами.

Это так называемая радиальная схема соединения устройств и передачи информационных и программных сигналов. Так первоначально и строились системы. Но стандартизация связей между устройствами здесь затруднена из-за их индивидуальности. Поэтому перешли к магистральной схеме обмена данными. По ней схема нашей системы будет выглядеть.

Здесь обмен данными и сигналами осуществляется по линиям магистрали. Линии магистрали обеспечивают обмен однородными сигналами между функциональными элементами. Но для того, чтобы различать, к какому из функциональных элементов относятся сигналы, переданные ВУ по программным линиям Р, или какое из устройств должно передать ВУ результаты измерений по информационной линии I_g, необходимо использовать сигналы адресации устройств (адресные сигналы по линии А). Магистраль уже легко унифицировать и она является физическим элементом стандартного интерфейса взаимодействия технических устройств.

С учетом вышеуказанной структуры стандартного интерфейса рассматриваемая система обработки измерительной информации примет вид:

Здесь ИКАР – интерфейсные карты (стандартные блоки), которые реализуют процедуры взаимодействия и через которые функциональные элементы подключаются к магистрали интерфейса. Магистраль вместе с ИКАРами образуют интерфейс. (В нашем случае ВУ выполняет функции и контроллера, и управляющего блока ).

Как видим реализация взаимосвязи и взаимодействия любых двух основных устройств системы должна обеспечиваться соответствующей аппаратной (технической) и алгоритмической (программной) поддержкой. В связи с этим интерфейсы технических устройств относятся к основным устройствам информационных систем. Они являются законченными изделиями, поставляемыми фирмами изготовителями. Не только пользователи, но и специалисты компоновщики информационных систем, как правило, не вносят изменения в интерфейсы, принимая их такими, какими их изготовила фирма. Поэтому в ПЭВМ интерфейс стандарта FSB является основным устройством наряду с процессором, памятью и периферией. В Эталонной модели взаимосвязи открытых систем технические интерфейсы используются на физическом, канальном и сетевом уровнях.