Что такое интерфейс процессора
Системный интерфейс - набор цепей, связывающих процессор с памятью и контроллерами внешних устройств, алго ритм передачи сигналов по этим цепям, их электрические параметры и тип соединительных элементов. [1]
Системный интерфейс в целом существенно влияет на все характеристики ЭВМ, особенно на производительность, так как она может ограничиваться не быстродействием микропроцессора, а возможностями магистрали по скорости передачи информации. [2]
Системный интерфейс является асинхронным параллельным, полудуплексным и представляет собой магистраль, по линиям которой передаются адреса ( от 16 до 24 линий), данные ( 8 или 16 линий), управляющие сигналы и подводится электропитание к модулям. Анализируя данные, представленные в табл. 1.8, нетрудно заметить, что возможности Микроканала по разрядности шины адреса моделями 50 и 60 PS / 2 используются не полностью. [3]
Системный интерфейс и контроллеры периферийного оборудования ЭВМ обеспечивают легкость подключения и отключения ПУ при минимальной их стоимости. [4]
Системный интерфейс - интерфейс, используемый для подключения к процессору электронных компонентов базового комплекта ЭВМ. [5]
Системный интерфейс - это конструктивная часть ЭВМ, предназначенная для взаимодействия ее устройств и обмена информацией между ними. [6]
Системный интерфейс обеспечивает объединение приборов в единую сеть. Оно осуществляется с помощью набора унифицированных адаптеров и двухпроводных физических линий связи между приборами. Таким образом образуется сеть приборов. Конфигурация сети может быть самой разнообразной: кольцевой, звездообразной, линейной. Расстояния между приборами могут достигать 4 км. На качество линий не накладывается строгих ограничений. Это могут быть, например, свободные пары в уже проложенных кабелях или участки телефонной разводки внутри помещений. [7]
Системный интерфейс ОШ , принятый в УВК СМ-3, СМ-4, преобразуется с помощью блоков элементов контроллера во внутренний интерфейс устройства ( ВИ), который представляет собой физически 66 линий с однонаправленной передачей данных. Кроме магистральных имеются радиальные линии, связывающие только два блока. [8]
Системный интерфейс ISA существенно устарел; локальный интерфейс PCI в роли шины расширения совместно с интерфейсом AGP - приемлемый вариант. Желательно иметь периферийный интерфейс USB - интерфейс IEEE 1394 пока не предмет первой необходимости. [9]
Поскольку системный интерфейс обеспечивает увязку и взаимодействие устройств в составе комплекса и от его характеристик во многом зависят параметры комплекса в целом, принципы использования интерфейса стандартны для всех устройств, подключаемых через него. Системные интерфейсы так же, как и интерфейсы других рангов [2], унифицируются. [10]
В системных интерфейсах микро - ЭВМ второго класса используется частичное мультиплексирование шин в целях уменьшения числа линий. Последнее объсняется небольшим числом выводов БИС из-за небольших размеров кристалла. Наиболее технологичные МП имеют корпус с 40 внешни - - ми линиями. [13]
В традиционных системных интерфейсах каждая транзакция обязательным образом квитируется. Квитирование преследует две цели: подтверждение физического наличия получателя и согласование длительности данной транзакции с априорно неизвестными динамическими характеристиками ее адресата. Что касается динамических характеристик адресата, то в пакетном коммутаторе они, как правило, заранее известны, и пересылка пакетов может осуществляться без квитирования транзакций с более высокой скоростью. [14]
Комплексы имеют системный интерфейс ввода-вывода , который объединяет функционально - и конструктивно-законченные ( модульные) устройства с помощью единственной в системе магистрали передачи информации ОШ. [15]
Внутренние интерфейсы предназначены для подключения компонентов, расположенных внутри системного блока. Все контроллеры и шины внутренних интерфейсов размещаются на системной плате. К важнейшим внутренним интерфейсам относятся:
- системная шина с разъемом процессора;
- шина памяти с разъемами модулей памяти;
- шина и слот видеокарты;
- шины и слоты плат расширения;
- шины и порты накопителей;
- шина и разъемы электропитания;
- линии и порты интерфейса управления питанием;
- порты и панели индикации;
- шины и порты управления системой.
Внешние интерфейсы предназначены для подключения компонентов и периферии, расположенных вне системного блока. Среди внешних интерфейсов следует особо выделить группу, обслуживающую обязательные компоненты компьютерной системы: монитор, клавиатуру, мышь. Прочие внешние интерфейсы обслуживают дополнительные внешние устройства, объединяемые понятием «периферия». К типовым внешним интерфейсам относятся:
- порты видеокарты для подключения мониторов и телевизора;
- порты PS/2 для клавиатуры и мыши;
- шина и порты USB;
- последовательные порты СОМ;
- параллельные порты LPT;
- последовательный порт FireWire;
- сетевой порт RJ45;
- порт модема RJ11 для телефонной линии;
- порты аудиоинтерфейса.
На работающем компьютере НЕЛЬЗЯ подключать, поправлять разъем, отключать устройства на внешних портах PS/2, СОМ, LРТ, внутренних портах АСР, РСI, IDE (АТА), FDD, а также процессор, модули памяти, микросхему BIOS.
Теоретически «горячее» подключение портов РS/2, СОМ, LРТ безопасно. Опасно втыкать разъемы в том случае, когда устройства подключены к питанию, но не имеют общей земли. Тогда разность потенциалов у них на корпусе составит до сотни вольт. Если первыми соединятся контакты сигнальных линий, для устройств это станет смертельно. При использовании фирменных кабелей с заземлением вероятность пробоя ничтожно мала. Но все же не равна нулю.
На работающем компьютере МОЖНО подключать, поправлять разъем, отключать устройства на внешних портах USB, FireWire (IEEE1394), Ethernet; (RJ45), телефонной линии (RJ11) и внутренних портах РСI Express, Serial АТА.
Интерфейс процессора включает в себя шины адреса, данных ( входные и выходные или двунаправленные) и управления. Если используются одни и те же физические шины для передачи адресов и данных, то предусматриваются обычно сигналы идентификации. В состав шин управления входят шины, задающие операцию ввода или вывода ( относительно процессора), и шина синхронизации. [1]
Блок связи с оперативной памятью - интерфейс процессора - - организует обмен информацией процессора с оперативной памятью и защиту участков ОП по записи и считыванию от недозволенных данной программе обращений. [2]
Накопитель типа СМ-5400 подключается к магистралям интерфейса ОШ процессоров типа СМ-4П и СМ-ЗП через устройство управления ( контроллер) типа СМ-5105, СМ-5105. Соединение накопителя с контроллером осуществляется посредством малого интерфейса СМ ЭВМ для накопителей на магнитных дисках кассетного типа. [3]
Накопитель типа СМ-5403 подключается к магистралям интерфейса ОШ процессоров типа СМ-ЗП и СМ-4П через контроллер тип-а СМ-5105, СМ-5105. Соединение накопители с контроллером осуществляется посредством интерфейса СМ ЭВМ для накопителей на магнитных дисках кассетного типа. [4]
Через них осуществляется подключение накопителей к магистрали интерфейса ОШ процессоров СМ-ЗП и СМ-4П. [5]
Блок связи с оперативной памятью ( БСОП) - интерфейс процессора - организует обмен информацией процессора с оперативной памятью и защиту участков ОП по записи и считыванию от недозволенных данной программе обращений. [6]
В состав процессора входят: арифметическое и логическое устройство, блок управляющих регистров, устройство управления и интерфейс процессора , обеспечивающий обмен информацией между процессором и оперативным запоминающим устройством и периферийными устройствами. [8]
Микросхема является микропрограммно управляемым асинхронным модулем, обеспечивающим взаимосвязь микросхем процессора на базе микропроцессорного комплекта серии К58Я и организующим интерфейс процессора . [10]
В состав процессора входят: арифметическое и логическое устройство /, блок управляющих регистров 2, устройство управления 3 и интерфейс процессора 4, обеспечивающие обмен информацией между процессором и оперативным запоминающим устройством и периферийными устройствами. [12]
В каждом такте работы процессора из ПЗУ в регистр микрокоманды поступает очередная микрокоманда, которая расшифровывается дешифратором микроопераций и формирует в блоке формирования функциональных сигналов сигналы, необходимые для выполнения микрооперации АЛУ, блока управляющих регистров и интерфейса процессора . [14]
Итак, имеем в чистом виде материнскую плату со множеством разъемов которые и являются внутренним интерфейсом. К ним относятся:
- сокет для установки процессора;
- обычно четыре гнезда для монтажа оперативной DDR памяти только определенного 2, 3 или 4-го поколения;
- шина AGP, раньше используемая исключительно для видеокарты;
- универсальная шина PCI Express для подключения дополнительных модулей (в т. ч. графических и звуковых адаптеров). На одной плате может быть несколько внешне аналогичных PCI разъемов типов 1.0, 2.0, 3.0 и 4.0, отличающихся скоростью передачи данных.
- для подключения устройств хранения информации раньше использовался шлейф с универсальной шиной IDE. Сейчас же жесткие диски, DVD приводы коммутируются посредством разъема SATA и дополнительного канала питания;
Что такое интерфейс
Интерфейс(англ. interface – взаимодействие, сопряжение) в широком смысле – это место соприкосновения двух функциональных объектов. Если говорить более узко, то интерфейс – это «мост», посредник между человеком, программами и машинами, иными системами. Это инструменты взаимодействия, с помощью которых одна система контактирует и строит диалог с другой.
С помощью интерфейсов мы отдаем команды программам и устройствам. Они их анализируют, совершают необходимые действия и выдают ответ. С помощью того же или уже другого интерфейса. Вот какие задачи они помогают нам решать:
- ввод команд, направление запроса
- получение ответа системы в понятной форме (текст, изображение, звук)
- обмен информацией между устройствами, программами, системами
- взаимодействие человека и операционной системы
- управление программными средствами, аппаратными комплексами
- получение информации об ошибках (нарушении алгоритма) и вариантах их исправления
Что важно: интерфейсы обеспечивают взаимодействие не только человека и машин, но и машин, программ, аппаратных средств между собой. Например, взаимодействие компьютеров и их компонентов осуществляется через USB-интерфейс.
Требования
В зависимости от решаемой задачи к интерфейсам предъявляются те или иные требования. Например, для взаимодействия между юзером и приложением для телефона, интерфейс должен быть:
- Интуитивно понятным
У пользователя не должно возникать вопросов для чего нужен тот или иной компонент и что произойдет, если будет нажата та или иная кнопка. Это должно быть понятно исходя из опыта использования прошлыми приложениями или программами, иначе юзер будет разочарован. - Дружелюбным
Важно, чтобы человек научился взаимодействовать с приложением за минимально короткое время, при этом не тратя ресурсы на изучение дополнительной информации (например, документации). - Иметь оптимальное число графических элементов
Графических элементов должно быть столько, сколько нужно для решения пользовательских задач. Они не должны создавать лишнюю информационную нагрузку. - Уметь прощать ошибки
Нужно, чтобы человек мог исправлять свои ошибочные действия. Например, должна иметься возможность отмены операции.
Что значит пользовательский интерфейс
Теперь давайте вернёмся и проанализируем, что значит пользовательский интерфейс. Как мы уже упомянули, им является средство общения между пользователем и компьютером. А это значит, что у человека и электронной машины есть свой язык, на котором и происходит то самое взаимодействие. То есть, пользователь может с помощью определённой последовательности команд достичь поставленных целей.
Помимо этого, возникновение пользовательского интерфейса является гениальным достижением человечества. Так как никогда в истории не было такого, чтобы человек, не применяя титанических условий, смог подчинить себе сложную машину.
Таким образом, мы сегодня с Вами узнали, что такое пользовательский интерфейс, из чего он состоит и какие ошибки способен выдавать. Кроме этого, мы объяснили, что делать в подобных ситуациях, чтобы дело не дошло до крайних мер и обеспечило Вашему устройству безопасное и продуктивное функционирование. А это самый важный, на наш взгляд, критерий в успешной работе пользователя.
Аппаратные интерфейсы
Интерфейс (взаимодействие) – это взаимосвязь между компонентами и участниками микропроцессорной системы.
В микропроцессорную систему входят: аппаратное обеспечение, программное обеспечение и человек . Поэтому выделяют следующие виды интерфейсов:
Программный интерфейс обеспечивается операционной системой (если таковая имеется). Наиболее распространенными интерфейсами пользователя являются графический интерфейс (например, рабочий стол PC с иконками или кнопки команд в редакторе Microsoft Office Word) и интерфейс «джойстика», когда мы выбираем необходимую нам команду, перемещаясь по меню (например, мобильные телефоны, программируемые контроллеры), что также является видом графического интерфейса.
Аппаратный интерфейс представляет собой систему шин, разъемов, согласующих устройств, алгоритмов и протоколов, обеспечивающих связь всех частей микропроцессорной системы между собой. От характеристик интерфейса зависит быстродействие и надежность системы.
В развернутых микропроцессорных системах для разгрузки процессора аппаратный интерфейс обеспечивается контроллерами. Контроллер – это специализированная микросхема, предназначенная для выполнения функций контроля и управления. Контроллер осуществляет управление работой устройства, например, жестким диском, оперативной памятью, клавиатурой и обеспечивает взаимосвязь этого устройства с другими участниками МС.
Управление шинами осуществляют мосты . В сложных МС, например, таких как персональный компьютер, центральное место занимает «чипсет» (ChipSet) – набор мостов и контроллеров. Чипсет включает две главные микросхемы, которые традиционно называют южный мост и северный мост (рисунок 1). Северный мост обслуживает системную шину, шину памяти, AGP (ускоренный графический порт) и является главным контроллером компьютера. Южный мост обслуживает работу с внешними устройствами (шина PCI - шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств).
Рисунок 1 - Организации обмена данными в персональных компьютерах (РС)
Наиболее сложна организация взаимодействия процессора и внешних устройств, что связано с большим их разнообразием.
Параллельные интерфейсы характеризуются тем, что в них для передачи бит используются отдельные сигнальные линии, и биты передаются одновременно. Классическим параллельным интерфейсом является LPT-порт .
Последовательный интерфейс для передачи данных использует одну сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом последовательно.
Простейшим последовательным интерфейсом, получившим распространение как в PC, так и в промышленных системах, является стандарт RS-232 , реализуемый СОМ - портами . В промышленной автоматике широко применяется RS-485 .
Шина USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) обеспечивает подключение к компьютеру большое количество разнообразных периферийных устройств, в том числе мобильные телефоны и бытовую электронику.
Первая спецификация интерфейса имела название USB 1.0, в настоящее время используется спецификация USB 2.0, современные устройства интерфейсом спецификации USB 3.0.
Стандарт USB 2.0 содержит в себе четыре линии: приём и передача данных, питание +5 В и корпус. В дополнение к ним USB 3.0 добавляет еще четыре линии связи (2 на прием и две на передачу) и корпус.
Шина USB имеет высокую пропускную способность (USB 2.0 обеспечивает максимальную скорость передачи информации до 480 Мбит/с, USB 3.0 - до 5,0 Гбит/с) и обеспечивает не только передачу данных, но и питание маломощных внешних устройств (максимальная сила тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 мА для USB 2.0 и 900 мА для USB 3.0), что позволяет не использовать внешних источников питания.
Беспроводные (wireless) интерфейсы позволяют уйти от кабелей связи, что особенно актуально для малогабаритных устройств, по размеру и весу соизмеримых с кабелями. В беспроводных интерфейсах используются электромагнитные волны инфракрасного (IrDA) и радиочастотного (Bluetooth, USB wireless) диапазонов.
Инфракрасный интерфейс IrDA позволяет осуществлять беспроводную связь между двумя устройствами на расстоянии до 1 метра. Инфракрасная связь - IR (Infra Red) Connection - безопасна для здоровья, не создает помех в радиочастотном диапазоне и обеспечивает конфиденциальность передачи. ИК-лучи не проходят через стены, поэтому зона приема ограничивается небольшим, легко контролируемым пространством.
Bluetooth (синий зуб) - радиоинтерфейс с низким энергопотреблением (мощность передатчика всего порядка 1 мВт) для организации персональных сетей, обеспечивающий передачу данных в режиме реального времени на небольшие расстояния. Каждое устройство Bluetooth имеет радиопередатчик и приемник, работающие в диа¬пазоне частот 2,4 ГГц. Дальность действия радиоинтерфейса составляется около 100 м - для покрытия стандартного дома.
Беспроводной USB (USB wireless) – радиоинтерфейс малой дальности с высокой пропускной способностью: 480 Мбит/с на расстоянии до 3 метров и 110 Мбит/с на расстоянии до 10 метров. Работает в диапазоне частот 3,1 - 10,6 ГГц.
Интерфейс RS-232 (RS - recommended standard - рекомендованный стандарт) соединяет два устройства - компьютер и устройство передачи данных. Скорость передачи - 115 Кбит/с (максимум), расстояние передачи - 15 м (максимум), схема соединения - от точки к точке.
Сигналы этого интерфейса передаются перепадами напряжения величиной (3…15) В, поэтому длина линии связи RS-232, как правило, ограничена расстоянием в несколько метров из-за низкой помехоустойчивости. Чаще всего используется в промышленном оборудовании, в персональном компьютере использовался для подключения манипулятора типа «мышь», модема. Интерфейс RS-232 принципиально не позволяет создавать сети, так как соединяет только 2 устройства.
Рисунок 2 - Разъем RS-232 типа DB9
Интерфейс RS-485 - широко распространенный высокоскоростной и помехоустойчивый промышленный последовательный интерфейс двунаправленной передачи данных. Практически все современные компьютеры в промышленном исполнении, большинство датчиков и исполнительных устройств содержат в своем составе ту или иную реализацию интерфейса RS-485.
Для передачи и приема данных достаточно одной скрученной пары проводников (витая пара). Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов (по одному проводу идет оригинальный сигнал, а по другому - его инверсная копия.). Разница напряжений одной полярности между проводниками означает логическую единицу, разница другой полярности — ноль.
При наличии внешних помех, наводки в соседних проводах одинаковы, и так как сигналом является разность потенциалов в проводниках, уровень сигнала остаётся неизменным. Это обеспечивает высокую помехоустойчивость и общую длину линии связи до 1 км (и более с использованием специальных устройств – повторителей).
Интерфейс RS-485 обеспечивает обмен данными между несколькими устройствами по одной двухпроводной линии связи в полудуплексном режиме (Прием и передача идут по одной паре проводов с разделением по времени). Широко используется в промышленности при создании АСУ ТП.
Ethernet (ether - эфир) - технология передачи данных, используемая в большинстве локальных компьютерных сетей. Этот интерфейс базируется на стандарте IEE 802.3. Если интерфейс RS-485 можно рассматривать по принципу «один ко многим», то Ethernet работает по принципу «многие ко многим».
В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов:
Ethernet - 10 Мбит/с
Быстрый (Fast) Ethernet - 100 Мбит/с
Гигабитный (Gigabit) Ethernet - 1 Гбит/с
В качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, витая пара (невысокая стоимость, высокая помехоустойчивость) и оптоволоконный кабель (создание более длинных линий и высокоскоростных каналов связи).
Витая пара (twisted pair) - вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой и покрытых пластиковой оболочкой.
Например, кабель FTP (foiled twisted pair — витая пара с общим экраном из фольги и медным проводником для отвода наведенных токов), 4 пары (solid), категория 5e (рисунок 3). Кабель предназначен для стационарной прокладки внутри зданий, сооружений и эксплуатации в структурированных кабельных системах. Разработан для приложений, работающих в частотном диапазоне с верхней границей 100 МГц.
Рисунок 3 - Витая пара: 1 - Внешняя оболочка, 2 - Экран-фольга, 3 - Дренажный провод, 4 - Защитная пленка, 5 - Витая пара
На физическом уровне протокол Ethernet реализован в виде сетевых карт, встраиваемых в микропроцессорные системы, и концентраторов, соединяющих системы друг с другом.
На основе Ethernet строят промышленные сети (Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT, Ethernet Powerlink), которые успешно конкурируют с ранее разработанными сетями Profibus, DeviceNet, CANopen и др.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Виды пользовательского интерфейса
Пользовательские интерфейсы бывают жестовые, тактильные, голосовые, графические, командной строки и даже нейронные.
Интерфейс командной строки и текстовый интерфейс (Command Line Interface или CLI)
Командная строка все еще очень популярна среди системных администраторов и программистов. Это один из первых методов взаимодействия с компьютером. Она обладает особым шармом — создает ощущение общения тет-а-тет с машиной без посредников. Командная строка — как бесконечный лист A4, на котором пользователь вводит текст команд и получает результаты работы в виде текста.
Графический пользовательский интерфейс (Graphical User Interface или GUI)
Самый популярный тип UI. Представляет собой окошко с различными элементами управления. Пользователи взаимодействуют с ними с помощью клавиатуры, мыши и голосовых команд: жмут на кнопки, тыкают мышкой, смахивают пальцем.
Жестовый, голосовой, тактильный, нейронный
«Любая достаточно развитая технология неотличима от магии», — как-то сказал английский писатель-фантаст и футуролог Артур Кларк.
Например, через Voice User Interface вы можете отдавать команды своему смартфону через голосовых помощников: Siri от Apple, Alexa от Amazon или Алиса от Яндекса.
NUI (жестовые, естественные) применяют в играх для приставок Xbox, Nintendo Wii или PlayStation. Эту же технологию вы найдете в оборудовании «умного дома», например, при включении света или регулировании громкости Яндекс.Станции с помощью изменения положения руки.
Производители качают технологии и расширяют возможности машин, и наслаждаться новыми фишками гаджетов можно даже посылая мысли напрямую в компьютер.
Готовые работы на аналогичную тему
Одной из важнейших функций интерфейса пользователя является формирование у пользователя одинаковой реакции на одинаковые действия приложений, их согласованность.
Свойства пользовательского интерфейса
Интерфейс является совокупностью, т.е. он состоит из элементов, которые также могут состоять из элементов (например, экран дисплея содержит в себе окна, которые содержат панели, кнопки и прочие элементы.
Интерфейс характеризуется удобством, эффективностью, понятностью и часто к интерфейсу применяется понятие «дружественный».
Дружественный интерфейс предоставляет пользователю наиболее удобный способ взаимодействия с программным обеспечением путем обеспечения логичности и простоты в расположении элементов управления.
Принципы дружественного интерфейса:
- обеспечивает право пользователя на ошибку, которое защищают информационно-вычислительные ресурсы системы от непрофессиональных действий на ПК;
- предоставляет широкий набор иерархических меню, систему подсказок и обучения и т.п., которые облегчают процесс взаимодействия пользователя с ПК;
- существование системы «отката», которая позволяет при выполнении действия, результаты которого не удовлетворили пользователя, вернуться к предыдущему состоянию системы.
Читайте также: