1. Интерфейсы. Логический и физический интерфейсы. Примеры.

Интерфейс — в широком смысле — формально определенная логическая или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами. Интерфейс задает параметры, процедуры и харак теристики взаимодействия объектов.

Разделяют физический и логический интерфейсы.

• Физический интерфейс (называемый также портом) — определяется набором электрических связей и характеристиками сигналов. Обычно он представляет собой разъем с набором контактов, каждый из которых имеет определенное назначение, например, это может быть группа контактов для передачи данных, контакт синхронизации данных и т. п. Пара разъемов соединяется кабелем, состоящим из набора проводов, каждый из которых соединяет соответствующие контакты. В таких случаях говорят о создании линии, или канала, связи между двумя устройствами.

• Логический интерфейс (называемый также протоколом) — это набор информационных сообщений определенного формата, которыми обмениваются два устройства или две программы, а также набор правил, определяющих логику обмена этими сообщениями.

Классификация интерфейсов:

Магистрально-модульные. Достоинством такого типа интерфейсов является возможность объединения с относительно высокой скоростью относительно большого числа устройств. Недостатки таких интерфейсов являются продолжением достоинств. Одновременное подключение многих устройств с большой скоростью приводит к сложностям в построении интерфейсов как на физическом, так и на логическом уровнях. В настоящее время интерфейсы такого типа постепенно вытесняются другими интерфейсами. Примеры: КАМАК, VME, PCI.

Кабельные. Первоначально появились как дополнения к магистрально-модульным интерфейсам и служили для связи между крэйтами. В дальнейшем приобрели самостоятельное значение и стали широко применяться в различных областях.Кабельные интерфейсы представляют собой, как правило, кабель для последовательного соединения на относительно большие расстояния двух устройств или других интерфейсов. С некоторой натяжкой к ним можно отнести интерфейсы в виде шлейфа, соединяющего два устройства (вроде интерфейса LPT, ранее применявшегося для подключения принтеров). Современные варианты кабельных интерфейсов используют в качестве среды волоконно-оптические линии связи.Достоинством кабельных интерфейсов является их простота, что позволяет создавать достаточно дешевые интерфейсы с большой пропускной способностью.Недостатком кабельных интерфейсов является возможность соединения только двух устройств, что ограничивает возможность их применения.Примеры: RS-232 и вся серия интерфейсов RS.

Иерархические. Современный принцип построения интерфейсов. Возник и стал развиваться по мере осознания недостатков магистрально-модульных и кабельных интерфейсов, а также под влиянием развития сетевых технологий.Иерархические интерфейсы представляют собой некую структуру, которую можно представить в виде графа, а точнее в виде специального графа без циклов – дерева. Ветвями этого графа служат соединения, объединяющие два элемента. Эти соединения могут быть последовательными, аналогичными кабельным интерфейсам, или параллельными, аналогичными магистралями магистрально-модульным интерфейсам, но объединяющими только два устройства. Узлами этого графа служат коммутирующие устройства, определяющие порядок передачи информации между различными ветвями.Достоинством таких интерфейсов является возможность объединения большого числа устройств, при этом использую соединения, объединяющие два элемента. Это позволяет достичь большой скорости интерфейса, при относительно невысокой его стоимости.Недостатком иерархических интерфейсов является необходимость использования коммутирующих устройств, однако, в виду развития микроэлектроники, этот недостаток становиться не столь существенен.Такой принцип построения используется во всех современных интерфейсах, и постепенно вытесняет все остальные принципы.Примеры: PCI Express, USB, коммутируемый Ethernet.

Кольцевые. Кольцевые интерфейсы обладают всем достоинствами иерархических. В тоже время, при использовании кольцевой структуры возможна передача данных в одном направлении, что упрощает одновременное использование интерфейса несколькими устройствами. Также, несколько упрощаются коммутирующие элементы интерфейса. В общем случае это должно повысить производительность.Примеры: SCI, Token Ring.

По назначению:

Системные. Системными называются центральные интерфейсы компьютеров.Первые системные интерфейсы строились по магистрально-модульному принципу. В настоящее время наблюдается переход к использованию иерархического принципа. По мере появления новых, более быстрых интерфейсов, для возможности использования применявшихся элементов вычислительных систем и обеспечения обратной совместимости, старые системные интерфейсы могут использоваться как интерфейсы периферийных устройств.Примеры: ISA, PCI, Hyper Transport.