Интерфейсы информационных систем, страница 3

Компоненты интерфейсов

Интерфейсы различаются между собой, но можно выделить некоторые общие элементы всех интерфейсов. Для упрощения рассмотрения, начиная с первых интерфейсов, было принято разделять компоненты интерфейсов на физический и логический интерфейс.

Физический интерфейс

Линия связи – это физическая среда для передачи информации. Этот термин может применятся как для одной линии для передачи данных, так и для всех линий интерфейса. Что именно имеется в виду нужно понимать из контекста, далее под линией связи будем понимать среду для передачи одного бита информации.

Канал связи – это совокупность приемника, передатчика и линии связи. Также, как и в случае термина линии связи, канал связи можно понимать в широком и узком смыслах. Далее под каналом связи будем понимать как совокупность приемника, передатчика и среды для передачи одного бита информации.

Группа линий связи – это совокупность линии связи выполняющих аналогичные функции. Например, шина данных – это группа линий связи для передачи данных. Термина «группа каналов связи» обычно не вводят.

Магистраль (шина, тракт) – это совокупность групп линий связи, обеспечивающая взаимодействие устройств и передачу информации и образующая, таким образом, интерфейс.

Крейт (шасси) – шкаф, в котором располагается магистраль интерфейса. Обычно совместим со стандартами для телефонных и телекоммуникационных стоек. Многие интерфейсы, например, интерфейсы персональных компьютеров, не имеют крейта, а для размещения магистрали используют корпус системного блока или материнскую плату.

Станция – место в крейте на магистрали, к которому может присоединиться модуль. Для современных интерфейсов этот термин может иметь несколько иное значение.

Модуль – устройство, помещаемое в станцию, служащее для подключения элемента вычислительной системы к магистрали интерфейса.

Разъем – аналогичен термину станция, но применяется не только по отношению к магистрально-модульным интерфейсам.

Логический интерфейс

Протокол – это алгоритм или правила по которому должны взаимодействовать элементы информационной системы. Эти правила могут указывать в какие моменты времени какие сигналы должны выдавать устройства и в какие моменты времени и какую информацию устройство должно передавать.

Сообщение – это любая информация, передаваемая между элементами информационной системы. Информация может передаваться в виде сигналов по отдельным линиям связи или в виде набора двоичных чисел.

Команда – это сообщение, передающее информацию о необходимости совершить какое-либо действие. Например, команда может сообщать устройству о том, что ему необходимо передать определенные данные.

Прерывание – это сообщение, передающее информацию о завершении какого-либо действия. Например, устройство получило команду на чтение данных. Для чтения этих данных необходимо некоторое время. После того, как данные подготовлены он сообщает с помощью прерывания устройству, пославшему команду чтения, о том, что данные готовы.

Транзакция – это набор атомарных операций, переводящий информационную систему из одного корректного состояния в другое. Например, для чтения данных из памяти нужно послать команду чтения, передать адрес сроки ячейки памяти, адрес столбца, сообщить о завершении операции чтения. Все это является атомарными (неделимыми) операциями, а их набор приводит к чтению данных. Если после команды чтения не проводить остальные операции, то система перейдет в некорректное состояние – устройство памяти будет ожидать адрес строки и не будет реагировать на другие команды.

Мастер (активный элемент, ведущий, запросчик) – это один из элементов информационной системы, который инициирует и/или управляет взаимодействием с другим элементом.

Слуга (пассивный элемент, ведомый, исполнитель) – это элемент информационной системы который взаимодействует и/или управляется мастером.

Арбитраж – это процедура определения порядка использования ресурсов интерфейса. В качестве такого ресурса обычно выступает магистраль. Существуют различные методы арбитража, которые будут рассмотрены позднее.

Адресация – это процедура определения ведомого устройства.

Стек интерфейса

Современные интерфейсы информационных систем все больше напоминают сетевые технологии. В виду их сложности разработчики не ограничивают физическим и логическим интерфейсом, а используют целый стек протоколов. В настоящий момент для интерфейсов не существует стандарта, аналогичного семиуровневой модели взаимодействия открытых систем. Каждый протокол имеет свои уровни, и выделять общие уровни для всех интерфейсов не имеет смысла. Стеки протоколов отдельных интерфейсов следует рассматривать при изучении конкретного интерфейса.

Проблемы передачи информации

Различные решения, применяемые в интерфейсах, их отличия между собой, определяются назначением интерфейсов и методами преодоления различных проблем связанных с передачей информации и организацией взаимодействия между различными элементами информационных систем. Рассмотрим проблемы, возникающие при передаче информации.

Линия связи

Для начала проанализируем особенности отдельной линии связи, без приемника и передатчика.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)

Общий вид.

Линии связи принято представлять линейным звеном. Это означает, что выходной сигнал, получающийся при подаче на линию связи нескольких сигналов, равен сумме выходных сигналов, которые бы получились при подаче на вход входных сигналов по отдельности.

Это позволяет описать линии связи амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). На этой характеристике по оси абсцисс (f) откладываются значения частот, а по оси ординат (A) затухание сигнала на это частоте. Другими словами, она показывает, насколько уменьшится сигнал на выходе по сравнению с сигналом на входе при подаче на линию связи сигнала соответствующей частоты.