5.5. Интерфейсы компьютера
Интерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем. Если интерфейс какого-либо объекта (персонального компьютера, программы, функции) не изменяется (стабилен, стандартизирован), это дает возможность модифицировать сам объект, не перестраивая принципы его взаимодействия с другими объектами. Например, научившись работать с одной программой под Windows, пользователь с легкостью освоит и другие, потому что они имеют одинаковый интерфейс.
Под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных, аппаратурных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматизированных системах сбора и обработки информации при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости.
Различают несколько видов интерфейсов:
1) системные (внутрисистемные), которые являются базовой частью архитектуры ЭВМ и представляют собой совокупность унифицированной магистрали, электронных схем, управляющих прохождением сигналов по шинам, и т.п.;
2) интерфейсы периферийного оборудования, включающие универсальные (параллельный и последовательный) и специализированные интерфейсы (НОД, НМД и т.п.);
3) интерфейсы программируемых приборов, служащие для подключения нестандартной аппаратуры, измерительных и управляющих систем;
4) магистрально-модульных, микропроцессорных систем;
5) локальных вычислительных систем и т.п.
Понятие интерфейса связано со следующими элементами, входящими в состав любой ЭВМ:
– линии интерфейса – электрические цепи, являющиеся составными физическими связями интерфейса;
– шина – совокупность линий, сгруппированных по функциональному назначению (шина адреса, шина команд, шина данных, шина состояния и т.п.);
– магистраль – совокупность всех шин интерфейса, конструктивно она представлена в виде печатной платы, обеспечивающей соединение контактов разъемов, с помощью которых к магистрали подключаются различные устройства ЭВМ (т.е. их интерфейсы).
В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном и аппаратном уровнях. В соответствии с этой классификацией можно выделить следующие интерфейсы.
Интерфейс пользователя
Совокупность средств, с помощью которых пользователь общается с различными устройствами (интерфейс командной строки – инструкции компьютеру даются путем ввода с клавиатуры текстовых строк команд, графический интерфейс пользователя – программные функции представляются графическими элементами экрана, диалоговый интерфейс и др.).
Особое внимание в интерфейсе пользователя уделяется его эффективности и удобству пользования.
Составляющими интерфейса пользователя являются:
1) средства:
– вывода информации из устройства к пользователю (экраны, дисплеи, проекторы, лампочки, динамики и т.п.);
– ввода информации (команд) пользователем в устройство (кнопки, переключатели, датчики, приводы и т.п.);
2) методы, т.е. набор правил, заложенных разработчиком устройства, согласно которым совокупность действий пользователя должна привести к необходимой реакции устройства и выполнения требуемой задачи – так называемый логический интерфейс.
Физический интерфейс
Способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идет о компьютерных портах (сетевой интерфейс, шлюз – устройство, соединяющее локальную сеть с более крупной, шина и др.)
В компьютерных сетях сетевым интерфейсом называют:
точку соединения между компьютером пользователя и общественной сетью;
сетевую карту компьютера (наиболее частое использование термина);
точку соединения коммутируемой телефонной сети общественного пользования и телефона;
точку соединения двух сетей между собой.
Компьютерная ши́на (двунаправленный универсальный коммутатор) – в архитектуре компьютера подсистема, которая передает данные между функциональными блоками компьютера. Обычно шина управляется драйвером. К шине можно подключить несколько устройств по одному набору проводников.
Интерфейсы в программировании
Программный интерфейс – функциональность, которую некоторый программный компонент предоставляет другим программным компонентам. Можно различать два вида такой функциональности: та, что используется при создании прикладных программ, и та, что используется при создании системных компонентов. Первая обычно называется интерфейсом программирования приложений (набор готовых классов, функций, структур и констант, предоставляемых приложением для ее использования во внешних программных продуктах), вторая может называться интерфейсом программирования компонентов операционной системы или интерфейсом системного программирования (род деятельности, заключающийся в работе над системным программным обеспечением). Программные интерфейсы могут быть разноуровневыми, относясь либо к уровню программного кода, либо к уровню кода машинного.
Лекция 6
Структура компьютера