Тема 1 Интерфейсы для подключения периферийных устройств

1.1. Общая характеристика интерфейсов информационных систем

1.1.1. Понятие интерфейса

Термин «интерфейс» (Interface) означает сопряжение, взаимодействие.

Применительно к информационным системам он означает средства взаимодействия между компонентами системы, к которым относятся аппаратные устройства компьютера, вычислительные сети, внешние приборы и датчики, программные модули, пользователи и др.

В понятие средства взаимодействия включаются:

• правила как совокупность соглашений о формах, способах организации взаимодействия; они фиксируются в стандартах, протоколах;

• технические и программные средства, обеспечивающие взаимодействие.

Основное назначение интерфейсов – обеспечение совместимости отдельных компонент системы. Для взаимодействия технических устройств должна быть обеспечена электрическая (сигнальная), конструктивная и информационная совместимость. Для взаимодействия программ совместимость означает возможность обмена данными и передачи управления. Для взаимодействия информационной системы с пользователем под совместимостью понимают возможность активного участия пользователя в процессе работы системы.

Таким образом, интерфейсы информационных систем – это совокупность правил и средств (технических, программных) для реализации взаимодействия между компонентами системы, обеспечивающими их совместимость.

Все виды интерфейсов ИС можно разделить на две основные группы:

1. Аппаратные интерфейсы – средства сопряжения аппаратных (технических средств) устройств, поддерживаемые системным программным обеспечением.

К этой группе относятся следующие виды интерфейсов:

• системные интерфейсы компьютеров, которые служат для объединения составных блоков и устройств компьютера в единую систему (PCI, PCI Express, DVI);

• интерфейсы периферийного оборудования, которые служат для подключения к компьютеру как оборудования общего назначения, так и специализированного (датчиков, измерительных приборов, исполнительных устройств): RS-232, IEEE 1288, USB, IEEE1391 (Fire Ware), ATA, SATA, eSATA, SCSI, SAS, Bluetooth, IEEE 802.11 a/b/g/n, CAN, HART;

• интерфейсы, которые служат для подключения специализированного оборудования: RS-422, RS-485, IEEE802.15.4 (Zig Bee), …;

• интерфейсы сетей передачи данных: Ethernet, TCP/IP, HDMI.

2. Высокоуровневые интерфейсы – средства организации взаимодействия компонент информационной системы на уровне прикладного программного обеспеченья.

К этой группе относятся:

• пользовательские интерфейсы – комплексы средств, обеспечивающие интерактивное взаимодействие человека-пользователя с системой;

• межпрограммные и межмодульные интерфейсы, обеспечивающие взаимодействие программ, а также взаимодействие программных модулей (DOM, DDE).

На рис. 1.1 представлена схема, показывающая место различных интерфейсов.

Рис. 1.1. Иерархия интерфейсов

1.1.2. Стандартизация интерфейсов

В настоящее время основным принципом создания и развития интерфейсов является их стандартизация, обеспечивающая электрическую (сигнальную), информационную и конструктивную совместимость элементов интерфейсной системы.

Электрическая (сигнальная) совместимость – согласованность статических и динамических параметров сигналов (электрических, электромагнитных, световых) в системе шин с учётом ограничений на пространственное размещение устройств интерфейса и техническую реализацию приёмо-передающих элементов.

Информационная совместимость – согласованность взаимодействия элементов интерфейса (абонентов) в соответствии с совокупностью логических условий. Логические условия определяют: структуру и состав унифицированного набора шин; набор процедур по реализации взаимодействия и последовательности их выполнения; способ кодирования и формат команд, данных, адресной информации и информации состояния; временные соотношения между управляющими сигналами, ограничения на их форму и взаимодействие.

Конструктивная совместимость – согласованность конструктивных элементов интерфейса, предназначенных для обеспечения механического контакта соединений и механической замены схемных элементов, блоков, устройств. Условия конструктивной совместимости определяют: типы соединительных элементов (разъёмов); конструкцию платы; каркаса стойки; конструкцию кабельного соединения.

В настоящее время стандартизация интерфейсов осуществляется:

• международными организациями: ISO (International organization for Standardization), CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committee), IEC (International Electrotechnical Commission);

• национальными организациями и институтами по стандартизации: ANSI (США), AFNOR (Франция), BSI (Великобритания) и т.д.;

• организациями профессиональных интересов: IEEE, IEA (США), комитет ESONE, группа EDICG.