Интерфейс — что это такое простыми словами. Интерфейс – что это такое простыми словами

Давайте с Вами поближе познакомимся еще с одним термином, который очень часто встречается в различных источниках, посвященных компьютерной тематике.

И этот термин — Интерфейс .

Вариации могут быть различными — это интерфейс пользователя , программный интерфейс , графический интерфейс , дружественный интерфейс . Но смысловое значение у всех понятий примерно одинаковое.

Если посмотреть толкование этого термина в Википедии (Всемирной энциклопедии), то сразу трудно сообразить, о чем вообще идет речь:

Интерфейс (англ interface - поверхность раздела, перегородка) - граница раздела двух систем, устройств или программ, определённая их характеристиками, характеристиками соединения, сигналов обмена и т. п. Совокупность унифицированных технических и программных средств и правил (описаний, соглашений, протоколов), обеспечивающих взаимодействие устройств и/или программ в вычислительной системе или сопряжение между системами. Понятие интерфейса распространяется и на системы, не являющиеся вычислительными или информационными.

Определение хоть и нудное, набивающее оскомину, но ключевые слова, по которым можно понять, что означает этот термин, здесь все-таки присутствуют — совокупность , взаимодействие , системы .

Начну с того, что слово «интерфейс» (interface) очень близко по звучанию со словом «интернет», которое у меня ассоциируется с чем-то внешним. Причем часть слова «Inter» на техническом английском переводится как «между». Ну а часть слова «face» однозначно ассоциируется с лицом, тем более что слово «face» с английского переводится именно как «лицо».

Отсюда и вытекает такое понятие как «внешнее лицо» или «внешний вид» . Или если использовать «между», то дословно получается «между лицами» .

Ну а вторая составляющая для понятия «интерфейс» — это взаимодействие . Т.е. как мы взаимодействуем с этим «внешним видом».

Что мы видим после того, как только загрузится наш компьютер? Мы видим различные графические компоненты. Это «Рабочий стол», полоса «Панели задач», различные ярлыки на рабочем столе. Причем эти компоненты на всех без исключения компьютерах находятся в, строго определенных местах, если, конечно не «издеваться » над рабочим столом и панелью задач.

Эти все компоненты и являются элементами графического интерфейса операционной системы Windows.

С этими элементами на персональных компьютерах мы в основном взаимодействуем с помощью манипулятора мышь, на ноутбуках с помощью сенсорной панели «тачпад», ну а на планшетных компьютерах уже напрямую пальцами.

Так вот совокупность этих графических компонентов и то, как мы с этими компонентами взаимодействуем (щелкаем кнопками мыши, перетаскиваем, выделяем и т.п.) и называется графическим интерфейсом .

По сути, интерфейс Windows является именно графическим интерфейсом. Но не только.

Разработчики операционной системы Windows постарались сделать так, чтобы даже неискушенный пользователь, впервые сев за компьютер, очень быстро смог разобраться «что куда нажимать», чтобы для начала сыграть в игрушку, выйти в интернет или пообщаться с друзьями, допустим, через Скайп.

И действительно, совершенно ничего не зная о принципах работы программ и не понимая терминологии, начинающий пользователь очень быстро осваивает то, что ему необходимо на первых порах знакомства с компьютером.

Вот эта простота быстрого и относительного легкого приобретения необходимых навыков, называется дружественный интерфейс .

Все вышеперечисленное относится и к любой программе, которую вы запускаете на своем компьютере.

Если вы, например, запускаете браузер Google Chrome, то Вы получаете интерфейс программы Google Chrome . Если запускаете браузер Opera, то получаете интерфейс программы Opera . Если вы запускаете программы Word, Excel, Paint, калькулятор и т.д., то Вы получаете интерфейсы этих программ .

На заре компьютерной эры, когда персональных компьютеров не было, а сам «компьютер» состоял из множества огромных шкафов и занимал несколько комнат, с компьютером «общались» через специализированную печатающую машинку (ее еще называли пишмашкой) или терминалы (монитор с клавиатурой).

На печатающей машинке, на заправленной длинной бумажной ленте печаталась команда, а компьютер в ответ печатал результат выполнения команды. Аналогично было и с терминалом, только ввод команд и результаты их выполнения отображались на экране монитора.

Так вот такое взаимодействие с компьютером через ввод — вывод информации назывался консольным вводом — выводом и носил название консольный интерфейс .

Консольный интерфейс до сих пор сохраняет свою актуальность. Правда называться он может немножко по-другому.

В операционной системе Windows он называется «Интерфейс командной строки» .

Для примера я набрал команду просмотра папок и файлов — dir и нажал клавишу «Enter».

Правда обычные пользователи им не пользуются, а вот для профессионалов типа системных администраторов, администраторов баз данных, да и суперпрофессионалов типа хакеров — это основной интерфейс для работы.

По сути, мы вводим команды и получаем какой-то результат в текстовом виде. Поэтому данный интерфейс называют еще текстовым интерфейсом .

Еще один интересный момент. В то время, когда никакой графики еще не было, для «рисования» табличек, линий, двойных линий придумали специальные символы. Выводя на экран монитора или на печать в определенных местах, создавалось впечатление, что текст окружен рамками с одинарными или двойными линиями, что было довольно красиво и эстетично. Или другими словами можно сказать, что интерфейс становился более дружественным .

Так вот эти символы, с помощью которых можно было «рисовать» рамки и таблицы назвали символы псевдографики .

В приведенной ниже табличке коды этих символов начинаются с кода 176 и заканчиваются кодом 255 .

Вы можете своими глазами увидеть и «пощупать» символы псевдографики, используя интерфейс командной сроки, тем более что некоторым моим читателям это в жизни уже пригодилось (Можно ввести любой символ и любую букву независимо от языка ввода, установленного по умолчанию. Если необходим урок на эту тему, напишите в комментариях).

Для примера выведем на экран верхний левый уголок одинарной рамки. Это код 218 .

Делается это следующим образом. Нажимаем клавишу
. Удерживая клавишу нажатой, набираем на клавиатуре число 218, последовательно нажимая кнопки , , . Отпускаем клавишу
. Все, код введен — элемент рамки «нарисован».

Графический и текстовый интерфейсы являются типами пользовательского интерфейса . Или как иногда еще называют интерфейсом пользователя .

Хочу еще привести несколько примеров использования понятия интерфейса не связанного или мало связанного с компьютерами.

Кабель, которым подключен Ваш компьютер или ноутбук к модему или маршрутизатору, называют сетевым интерфейсом. Хотя он имеет свое название — пачкорд.

Если Вы подключены к своим «железкам» по беспроводному соединению типа WiFi (вай фай), то это подключение можно назвать беспроводным интерфейсом .

Даже шнур питания компьютера от электросети можно назвать интерфейс питания компьютера.

Во всех перечисленных примерах объекты или системы взаимодействуют друг с другом, используя определенную среду.

Человек с компьютером общается с помощью клавиатуры и мышки, сообщает компьютеру различную информацию и получает ответы на экране монитора.

Компьютер общается с модемом через провод, благодаря чему у Вас есть выход в интернет. С электрической сетью компьютер «общается» через шнур питания, благодаря чему он вообще работает.

Каким образом человек взаимодействует с компьютером, смартфоном и другой процессорной техникой? В этом обычным пользователям помогает интерфейс.

Нередко можно услышать или прочесть выражения: «понятный интерфейс», «сложный интерфейс» и т.д. Давайте разберемся в значении этого слова и поймем, в каких случаях оно используется.

Слово «интерфейс» заимствовано из английского языка, где буквально означает «между лицами» , т.е. используется в значениях: «взаимодействие, разделение, внешний вид». В современной IT-сфере интерфейсом называют унифицированные системы связи, обеспечивающие обмен информацией между различными объектами.

Это понятие наиболее часто используется в компьютерной технике, но нередко употребляется и в других технических областях, а также в инженерной психологии, где означает различные способы коммуникации между человеком и машиной.

Интерфейс представляет собой систему связи между различными узлами и блоками сложного оборудования, а также между техникой и пользователем. Он выражается в логической (системы представления информации) и физической (характеристики информационных сигналов) форме.

Так, логически компьютерные интерфейсы представляют собой сложные математические системы, основанные на понятиях Булевой алгебры, а физически – это совокупность чипов и других электронных деталей, медных проводов и импульсов электрического тока.


В целом компьютерный интерфейс обеспечивает функционирование компьютера – связь процессора с оперативной памятью, устройствами печати и т.д., а также обмен информации с другими компьютерами (в сети Интернет) и с человеком.

Грубо говоря, без интерфейса работа вычислительных устройств попросту невозможна. Сегодня в компьютерной технике используются различные виды интерфейсов, необходимые для профессиональной работы программиста и для пользования обычных людей компьютерами.

Графическим интерфейсом называют один из видов пользовательского компьютерного интерфейса, который вместо букв и цифр использует графические изображения – иконки, кнопки и т.д. Так, например, рабочий стол ОС Виндоуз представляет собой элементы графического интерфейса, который позволяет запускать программы простым кликом мышки.

По сравнению с вводом команд через командную строку графический интерфейс значительно более прост и понятен, причем нередко для пользования им не нужны специальные знания. Нередко его называют дружелюбным и интуитивно понятным.

Существенным недостатком графического интерфейса является большой объем памяти, который требуется для представления компьютерных команд в графическом виде. Во временных компьютерных системах этот недостаток успешно преодолевается, так как их объемы памяти каждые несколько лет увеличиваются на порядок.


Однако с каждым годом усложняется и графический интерфейс: он становится трехмерным, приобретает новые формы и способы выражения, становится все более удобным и эффектным внешне.

Совокупность управляющих элементов программы, с помощью которых пользователь выполняет различные действия, называется интерфейсом программы. Говоря простыми словами, интерфейс программы – это те кнопки и окошки, которые вы используете для того, чтобы программа совершала нужные вам действия.

Так, когда вы хотите посмотреть фильм, вы вызываете программу-медиаплеер, с помощью специальной строки указываете нужный файл и запускаете просмотр нажатием кнопки на экране. Если необходимо изменить громкость, приостановить показ или включить титры, вы пользуетесь для этого возможностями интерфейса медиаплеера – кнопками, движками и окнами, специально предназначенными для управления.

Игровой интерфейс – это возможности управления персонажем, взаимодействия персонажей друг с другом, общения игроков между собой и т.д. Практически все игры обладают сложным интерфейсом, позволяющим управлять персонажами с помощью различных способов – мышкой, виртуальными кнопками на экране и т.д.


Основные действия игровых персонажей реализуются стандартными способами, одинаковыми для всех игр. Нередко игрок может изменить настройки интерфейса так, чтобы ему было удобнее и привычнее. В то же время с использованием сенсорных экранов появились и новые способы управления с помощью движений пальцев.

Взаимодействие человека с вычислительной машиной - важнейшее звено процессов при решении прикладных задач различного характера. Итак, что такое интерфейс?

Интерфейс представляет собой комплекс физических и логических форм взаимодействия отдельных компонентов входящих в состав операционной системы. Другими словами, это совокупность определенных алгоритмов и соглашений по обмену информацией между компонентами (логический тип интерфейса), а также объединение механических, физических и функциональных характеристик, с помощью которых взаимодействие реализуется (физический тип интерфейса).

Также таким термином часто называют программные и технические средства, образующие связь устройств с узлами ВС. Распространение интерфейса приходится на все физические и логические средства, с помощью которых вычислительная система взаимодействует с внешней средой, к примеру, с операционной системой, пользователем и т.д.

Рассмотрев, что такое интерфейс, следует выделить его виды с присущими им особенностями. Так, интерфейсы различаются по структуре связей, способу подключения и методу передачи данных, принципам управления и синхронизации.

Виды интерфейсов

Внутримашинный интерфейс представляет собой систему связи и средств соединения блоков и узлов ЭВМ друг с другом. На деле он объединяет в себе электрические линии связи (провода), схему сопряжения с составляющими компьютера, а также протоколы (алгоритмы) передачи сигналов. Машинный интерфейс, в свою очередь, подразделяется на односвязный и многосвязный. В первом случае, связь всех блоков ПК друг с другом осуществляется с помощью локальных проводов, а во втором - с помощью общей или

Внешний интерфейс - это система связи компьютера с или с остальными ЭВМ. Они также подразделяются на несколько типов: интерфейс периферийных устройств и сетевой интерфейс. Первый подключается при помощи шин ввода-вывода, а второй - в рамках одноранговой сети или сети типа клиент-сервер.

Интерфейс «человек-машина». По-другому его называют пользовательским. Что такое интерфейс «человек-компьютер»? Это способ, с помощью которого выполняется какая-либо задача, то есть действия, которые вы совершаете, и то, что получается в результате. Такой интерфейс ориентирован, прежде всего, на человека, то есть он отвечает его потребностям и учитывает слабости.

Поскольку пользовательский интерфейс более всего интересен человеку, то его также классифицируют на несколько подвидов: командный, SILK и WIMP.

При командном интерфейсе взаимодействие человека с ПК осуществляется путем подачи определенных команд, которые она выполняет, для того чтобы дать пользователю необходимый результат. Его основой может быть пакетная технология или технология командной строки.

Последовательный интерфейс обеспечивает передачу информации (последовательности битов) по одной линии.

Что такое интерфейс SILK? Это вид который больше всего близок к обычному человеческому общению, то есть к обычному разговору. Так, компьютер анализирует речь человека и находит в ней нужные ключевые фразы, на основе которых выполняет определенные команды, выдавая человеку результат также в понятной для него форме. Такой вид интерфейса сопряжен со значительными финансовыми затратами, поэтому используется на данном этапе только в военных целях.

Характерной чертой интерфейса WIMP является то, что ведение диалога пользователя с компьютером осуществляется при помощи окон, курсора, графических образов и прочих элементов. К нему относят стандартный интерфейс ОС семейства Windows.

interface - поверхность раздела, перегородка) - совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы.

В зависимости от контекста, понятие применимо как к отдельному элементу (интерфейс элемента ), так и к связкам элементов (интерфейс сопряжения элементов ).

• вожжи - главный элемент интерфейса между лошадью и кучером (вожжи - интерфейс системы «лошадь - кучер»). Или же вожжи - интерфейс (управления) лошади;
• руль, педали газа и тормоза, ручка КПП - интерфейс (управления) автомобиля, или же интерфейс системы «водитель - автомобиль». Для автомеханика же интерфейсными элементами являются совсем другие устройства - щуп уровня масла, например;
• электрические вилка и розетка - являются интерфейсом энергоснабжения большинства бытовых приборов;
• клавиатура и мышь - являются интерфейсом компьютера в контексте «пользователь - ЭВМ»;
• адрес электронной почты - является коммуникационным интерфейсом пользователя интернет;
• английский язык - основной коммуникационный интерфейс между пользователями интернет;
• протокол передачи данных - часть интерфейса клиент-серверной архитектуры;
• предоставление резюме и собеседование - части системы «процесс трудоустройства»;

Этот термин используется практически во всех областях науки и техники. Его значение относится к любому сопряжению взаимодействующих сущностей. Под интерфейсом понимают не только устройства, но и правила (протокол) взаимодействия этих устройств.

В контексте отдельного элемента интерфейс элемента противоположен реализации элемента (внутреннему устройству и функционированию) . Пользователю элемента незачем знать, как реализован используемый элемент, чтобы управлять им, но используемый элемент должен предоставить интерфейс управления. Например, водителю вовсе не обязательно знать, как устроен двигатель, чтобы управлять автомобилем, достаточно пользоваться интерфейсом автомобиля (рулем и педалями).

Интерфейсы в вычислительной технике

Интерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем . Если интерфейс какого-либо объекта (персонального компьютера, программы, функции) не изменяется (стабилен, стандартизирован), это даёт 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.

В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном и аппаратном уровнях. В соответствии с этой классификацией можно выделить:

Интерфейс пользователя

Совокупность средств, при помощи которых пользователь общается с различными устройствами.

• Интерфейс командной строки : инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк (команд).
• Графический интерфейс пользователя : программные функции представляются графическими элементами экрана.
• Диалоговый интерфейс
• Естественно-языковой интерфейс: пользователь «разговаривает» с программой на родном ему языке.

Физический интерфейс

Способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идёт о компьютерных портах .

• Шлюз (телекоммуникации) - устройство, соединяющее локальную сеть с более крупной, например, Интернетом
• Нейро-компьютерный интерфейс (англ. brain-computer interface ): отвечает за обмен между нейронами и электронным устройством при помощи специальных имплантированных электродов.

Интерфейсы в программировании

• Интерфейс функции
• Интерфейс программирования приложений (API): набор стандартных библиотечных методов, который программист может использовать для доступа к функциональности другой программы.

Интерфейсы в естественных науках

• Интерфейс (химия)
• Интерфейс (физика)

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Интерфейс (компьютеры)" в других словарях:

интерфейс RS-485 - Промышленный стандарт для полудуплексной передачи данных. Позволяет объединять в сеть протяженностью 1200 м до 32 абонентов. Интерфейс RS 485 широко распространенный высокоскоростной и помехоустойчивый промышленный… … Справочник технического переводчика

- (яп. 第五世代コンピュータ) в соответствии с идеологией развития компьютерных технологий, после четвёртого поколения, построенного на сверхбольших интегральных схемах, ожидалось создание следующего поколения, ориентированного на распределенные… … Википедия

Запрос «PC» перенаправляется сюда. Cм. также другие значения. Эта статья о всех видах персональных компьютеров, о самой распространённой платформе см.: IBM PC совместимый компьютер. Основные составные части персонального компьютера Персональный… … Википедия

- (МПИ) стандарт, определяющий набор контактов и процедуры обмена по 16 разрядной шине с совмещением (мультиплексированием) адреса и данных. Стандарт не определяет физической реализации интерфейса. Содержание 1 Принцип работы 2 Реализации … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. MUI. Magic User Interface Тип Библиотека элементов интерфейса Разработчик Stefan Stuntz Операционная система AmigaOS, MorphOS, AROS Аппаратная платформа Amiga Послед … Википедия

Типичная современная мышь оптическая, с двумя кнопками и колесом прокрутки Манипулятор «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка») одно из указательных устройств ввода (англ. pointing device), обеспечивающих интерфейс пользователя с… … Википедия

Doors (англ. двери) механизм межпроцессного взаимодействия в операционных системах Unix. Он представляет собой разновидность функционального вызова. История Doors были разработаны корпорацией Sun Microsystems как часть операционной системы … Википедия

Maxima … Википедия

- … Википедия

Apple - (Эпл, Апл) История компании Apple, руководство Apple, иски против Apple Персональные и планшетные компьютеры, мобильные телефоны, аудиоплееры, программное обеспечение компании Apple, iPhone, iPad, iPod classic, iPod shuffle, iPod nano, iPod touch … Энциклопедия инвестора

Книги

• Администрирование Windows 7. Практическое руководство и справочник администратора , Матвеев М. Д., Прокди Р. Г.. Данная книга посвящена администрированию Windows 7 на основе использования групповых политик. Групповые политики представляют собой набор правил, обеспечивающий инфраструктуру, в которой…

Связь устройств автоматизированных систем друг с другом осуществляется с помощью средств сопряжения, которые называются интерфейсами. Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов (протоколов), предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами.

В соответствии с функциональным назначением интерфейсы можно поделить на следующие основные классы:

• системные интерфейсы ЭВМ;
• периферийного оборудования (общие и специализированные);
• программно-управляемых модульных систем и приборов;
• интерфейсы сетей передачи данных и другое.

Мы предполагаем здесь рассмотреть внутренние интерфейсы (шины), внешние интерфейсы (порты) и интерфейсы процессоров. Интерфейсы мониторов (и видеопроекторов) рассмотрены далее.

Различные микросхемы и устройства, образующие персональный компьютер, должны быть соединены друг с другом таким образом, чтобы они имели возможность обмениваться данными и целенаправленно управляться. Эта проблема решена путем применения унифицированных шин. Используется набор проводников (на системной плате это печатные проводники), к которым подключены разъемы - гнезда (socket) или слоты (slot). В слоты расширения могут вставляться платы адаптеров (контроллеров) отдельных устройств и, что особенно важно, новых устройств. Таким образом, любой компонент, вставленный в слот, может взаимодействовать с каждым подключенным к шине компонентом персонального компьютера.

Шина представляет собой набор проводников (линий), соединяющий различные компоненты компьютера для подвода к ним питания и обмена данными. В минимальной комплектации шина имеет три типа линий:

• управления;
• адреса;
• данных.

Обычно системы включают два типа шин:

• системная шина, соединяющая процессор с ОЗУ и кэш памятью 2-го уровня;
• множество шин ввода-вывода, соединяющие процессор с различными периферийными устройствами. Последние соединяет с системной шиной мост, который встроен в набор микросхем (chipset), обеспечивающий функционирование процессора.

Системная шина при архитектуре DIB (Dual independent bus) физически разделена на две:

• первичную шину (FSB, Frontside bus), связывающую процессор с ОЗУ и ОЗУ с периферийными устройствами;
• вторичную шину (BSB, Backside bus) для связи с кэш памятью L2.

Использование двойной независимой шины повышает производительность за счет возможности для процессора параллельно обращаться к различным уровням памяти. Обычно термины «FSB» и «системная шина» используют как синонимы.

Следует отметить, что терминология, используемая в настоящее время для описания интерфейсов, не является вполне однозначной и ясной. Системная шина часто упоминается как «главная шина», «шина процессора» или «локальная шина». Для шин ввода-вывода используются термины «шина расширения», «внешняя шина», «хост-шина» и опять же - «локальная шина».

Устройства, подключенные к шине, делятся на две основные категории - bus masters и bus slaves. Bus masters - это активные устройства, способные управлять работой шины, то есть инициировать запись/чтение и так далее Bus slaves - соответственно устройства, которые могут только отвечать на запросы.

Если для вас это все сложно то лучше заказать специалиста, который проведет диагностику вашего компьютера.

Внутренние интерфейсы

Интерфейсы, характеристики которых приводятся в таблице, относятся к внутренним.

Таблица основных характеристик внутренних интерфейсов

Стандарт	Типичное применение	Пиковая пропускная способность	Примечания
ISA	Звуковые карты, модемы	От 2 до 8.33 Мбайт/с	Практически не используется, начиная с 1999 года
EISA	Сети, адаптеры SCSI	33 Мбайт/с	Практически не используется, замещается PCI, LPC
LPC	Последовательный и параллельный порты, клавиатура, мышь, контроллер НГМД	Как ISA/EISA	Предложена Intel в 1998 году как замена для шины ISA
PCI	Графические карты, адаптеры SCSI, звуковые карты новых поколений	133 Мбайт/с (32-битовая шина с частотой 33 МГц)	Стандарт для периферийных устройств
PCI-X	Тоже	1 Гбайт/с (64-битовая шина с частотой 133 МГц)	Расширение PCI, предложенное IBM, HP, Compaq. Увеличена скорость и количество устройств
PCI Express	До 16 Гбайт/с Разработка «интерфейса 3-го поколения» (Third generation Input/Output - 3GIO), может заменить AGP.	Последовательная шина
AGP	Графические карты	528 Мбайт/с 2x-mode (2 годаафические карты)	Стандарт для Intel-PC, начиная с Pentium 2 сосуществует с PCI
AGP PRO	ЗD-графика	800 Мбайт/с (4x-mode)	Поддерживает видеокарты, требующие мощность до 100 Вт (AGP - до 25 Вт)
HT (Гипер Транспорт)	Универсальный интерфейс	До 32 Гбайт/с	Разработка AMD для процессоров К7-К8

Шина ISA

ISA BUS (Industry Standard Architecture) - стандартные шины IBM PC XT (8 бит) и AT (16 бит).

Шина XT имеет:

• 8-битовую шину данных;
• 20-битовую шину адреса, что позволяет адресоваться к 2 20 бит (1 Мбайт) памяти;
• три канала прямого доступа к памяти (DMA);
• тактовую частоту 8 МГц;
• пропускную способность 4 Мбайт/с;
• 62-контактный разъем.

В настоящее время XT практически не применяется. В компьютерах AT шину расширили до 16 бит данных и 24 бит адреса. В таком виде она существует и поныне как самая распространенная шина для периферийных адаптеров. Шина AT имеет:

• 6-битовую шину данных;
• 24-битовую шину адреса, что позволяет адресовать 16 Мбайт памяти;
• 8 каналов прямого доступа (DMA);
• тактовую частоту 8-16 МГц.

Шина EISA (Extended Industry Standard Architecture)

Шина EISA явилась «асимметричным ответом» производителей клонов PC на попытку IBM поставить рынок под свой контроль путем выпуска МСА. В сентябре 1988 года производители компьютеров - Compaq, Wyse, AST Research, Tandy, Hewlett-Packard, Zenith, Olivetti, NEC и Epson - представили совместный проект: 32-разрядное расширение шины ISA с полной обратной совместимостью. Основные характеристики новой шины:

• 32-разрядная передача данных;
• максимальная пропускная способность 33 Мбайт/с;
• 32-разрядная адресация памяти позволяла адресовать до 4 Гбайт;
• поддержка многих активных устройств (bus master);
• возможность задания уровня двухуровневого (edge-triggered) прерывания (что позволяло нескольким устройствам использовать одно прерывание, как и в случае многоуровневого (level-triggered) прерывания);
• автоматическая настройка плат расширения.

Разъемы шин ISA (a), EISA (б) и МСА (в)

Шина МСА (MicroChannel Architecture)

MCA - микроканальная архитектура - была введена в пику конкурентам фирмой IBM для своих компьютеров PS/2 начиная с модели 50. Шина МСА несовместима с ISA/EISA и другими адаптерами.

Эта шина не обладала обратной совместимостью с ISA, но содержала ряд передовых для своего времени решений:

• 8/16/32-разрядную передачу данных;
• пропускную способность 20 Мбайт/с при частоте шины 10 МГц;
• поддержку нескольких активных устройств.

Работу координирует устройство, называемое арбитром шины (САСР - Central Arbitration Control Point). При распределении функций управления шиной арбитр исходит из уровня приоритета, которым обладает то или иное устройство или операция.

Всего таких уровней четыре (в порядке убывания):

• регенерация системной памяти;
• прямой доступ к памяти (DMA);
• платы адаптеров;
• процессор.

Сразу же после выхода шины EISA началась «шинная война», причем это была не столько война между архитектурами (они обе ушли в прошлое), сколько война за контроль IBM над рынком персональных компьютеров. Эту войну корпорация проиграла, хотя архитектура МСА по заложенным техническим решениям и перспективам развития выглядела предпочтительнее. Вот сравнительная характеристика двух шин:

Поскольку поверхности карты EISA в 1.65 раза больше, а адаптер EISA мог потреблять в 2 раза больше мощности, чем адаптер МСА, выпускать периферию под EISA оказалось проще и дешевле.

Кроме того, в «шинной войне», как и везде, присутствует «рука Intel». В стремлении освободить рынок для новых процессоров 80386 и 80486 Intel выпускала EISA-чипсеты, не поддерживающие 286 процессор, в то время как шина МСА прекрасно работала и на компьютерах с 286. Таким образом, перспективная разработка IBM так и осталась перспективной, но и шина EISA не получила широкого распространения: к тому времени, когда потребности компьютеров среднего уровня переросли возможности шины ISA, разработчики перешли, минуя EISA, к локальным шинам.

LPC

Шина Low Pin Count («малоконтактный» интерфейс), или LPC, используется на IBM совместимых персональных компьютерах для подсоединения низкоскоростных устройств, таких, как «преемственные» (legacy) устройства ввода-вывода (последовательный и параллельный порты, клавиатура, мышь, контроллер НГМД). Физически LPC обычно подсоединяется к чипу «Южного моста». Шина LPC была предложена Intel в 1998 году как замена для шины ISA.

Спецификация LPC определяет 7 электросигналов для двунаправленной передачи данных, 4 из которых несут мультиплексированные адрес и данные, оставшиеся 3 - управляющие сигналы (кадр, сброс, синхросигнал).

Шина LPC предусматривает только 4 линии вместо 8 или 16 для ISA, но она имеет полосу пропускания ISA (33 МГц). Другим преимуществом LPC является то, что количество контактов для присоединяемых устройств равно 30 вместо 72 для эквивалента ISA.

Попытки улучшить системные шины за счет создания шин MCA и EISA имели ограниченный успех и кардинальным образом не решали проблемы. Все описанные ранее шины имеют общий недостаток - сравнительно низкую пропускную способность, поскольку они разрабатывались в расчете на медленные процессоры, В дальнейшем быстродействие процессора возрастало, а характеристики шин улучшались в основном экстенсивно, за счет добавления новых линий. Препятствием для повышения частоты шины являлось огромное количество выпущенных плат, которые не могли работать на больших скоростях обмена (МСА это касается в меньшей степени, но в силу вышеизложенных причин эта архитектура не играла заметной роли на рынке). В то же время в начале 90-х годов в мире персональных компьютеров произошли изменения, потребовавшие резкого увеличения скорости обмена с устройствами:

• создание процессоров Intel 80486, работающих на частотах до 66 МГц;
• увеличение емкости жестких дисков и создание более быстрых контроллеров;
• разработка и активное продвижение на рынок графических интерфейсов пользователя (типа Windows или операционной системы/2) привели к созданию новых графических адаптеров, поддерживающих более высокое разрешение и большее количество цветов (VGA и SVGA).

Очевидным выходом из создавшегося положения является следующий: осуществлять часть операций обмена данными, требующих высоких скоростей, не через шину ввода-вывода, а через шину процессора, примерно так же, как подключается внешний кэш. При этом шина работает с частотой, соответствующей тактовой частоте процессора. Передачей данных управляет не центральный процессор, а плата расширения (мост), который высвобождает микропроцессор для выполнения других работ. Локальная шина обслуживает наиболее быстрые устройства: память, дисплей, дисковые накопители при этом обслуживание сравнительно медленных устройств - мышь, модем, принтер и другое - производится системной шиной типа ISA (EISA).

Такая конструкция получила название локальной шины (Local Bus).

Отсутствие стандарта сдерживало распространение локальных шин, поэтому ассоциация VESA (Video Electronic Standard Association), представляющая более 100 компаний, предложила в августе 1992 года свою спецификацию локальной шины.

Локальная шина VESA (VL-bus)

Исторически появилась первой и была создана специально для лучшего микропроцессора того времени 480DX/2. В зависимости от используемого центрального процессора тактовая частота шины может составлять от 20 до 66 МГц.

Стандарт шины VL 1.0 поддерживает 32-разрядный тракт данных, но его можно использовать и в 16-разрядных устройствах. Стандарт 2.0 рассчитан на 64-битовую шину в соответствии с новыми процессорами. Спецификация 1.0 ограничена частотой 40 МГц, а 2.0 - 50 МГц. В спецификации 2.0 шина поддерживает до 10 устройств, 1.0 - только три. Устойчивая скорость передачи составляет до 106 Мбайт/с (для 64-разрядной шины - до 260 Мбайт/с).

Шина VL-bus явилась шагом вперед по сравнению с ISA как по производительности, так и по дизайну. Однако и эта шина не была лишена недостатков, главными из которых являлись следующие:

• ориентация на 486-й процессор. VL-bus жестко привязана к шине процессора 80486, которая отличается от шин Pentium и Pentium Pro/Pentium 2;
• ограниченное быстродействие. Как уже было сказано, реальная частота VL-bus не больше 50 МГц. Причем при использовании процессоров с множителем частоты шина использует основную частоту (так, для 486DX2-66 частота шины составит 33 МГц);
• схемотехнические ограничения. К качеству сигналов, передаваемых по шине процессора, предъявляются очень жесткие требования, соблюсти которые можно только при определенных параметрах нагрузки каждой линии шины;
• ограничение количества плат, вытекающее из необходимости соблюдения ограничений на нагрузку каждой линии.

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus)

Разработка шины PCI закончилась в июне 1992 года как внутренний проект корпорации Intel. Основные возможности шины следующие:

• синхронный 32- или 64-разрядный обмен данными (64-разрядная шина в настоящее время используется только в Alpha-системах и серверах на базе процессоров Intel Xeon). При этом для уменьшения числа контактов (и стоимости) используется мультиплексирование, то есть адрес и данные передаются по одним и тем же линиям;
• частота работы шины 33 или 66 МГц (в версии 2.1) позволяет обеспечить широкий диапазон пропускных способностей (с использованием пакетного режима);
• полная поддержка многих активных устройств (например, несколько контроллеров жестких дисков могут одновременно работать на шине);
• спецификация шины позволяет комбинировать до восьми функций на одной карте (например, видео, звук и так далее).

• а - разъем 32-разрядной шины с напряжением питания 5 В;
• б - то же с напряжением питания 3.3 В;
• в - типичное PCI-устройство.

Известны также более поздние разновидности - РС1-Х и PCI-Express, кроме того, к данному типу относится и PCMCIA - стандарт на шину для ноутбуков. Она позволяет подключать расширители памяти, модемы, контроллеры дисков и стримеров, SCSI-адаптеры, сетевые адаптеры и другие.

PCI-X

PCI-X не только увеличивает скорость PCI-шины, но также и число высокоскоростных слотов. В обычной шине РС1-слоты работают на 33 МГц, а один слот может работать при 66 МГц. PCI-X удваивает производительность стандарта PCI, поддерживая один 64-битовый слот на частоте 133 МГц, а общую производительность увеличивает до 1 Гбайт/с. Новая спецификация также предлагает расширенный протокол для увеличения эффективности передачи данных и снизить требования к электропитанию.

PCI Express (PCX)

Стандарт PCX определяет гибкий, масштабируемый, высокоскоростной, последовательный, «горячего подключения» интерфейс, программно-совместимый с PCI. В отличие от предшественника, PCX поддерживает систему связи «точка-точка», подобную ГиперТранспорту AMD, а не многоточечную схему, используемую в параллельной шинной архитектуре. Это устраняет потребность в шинном арбитраже, обеспечивает низкое время ожидания и упрощает «горячее» подключение-отключение системных устройств.

Ожидается, что одним из последствий этого будет сокращение площади платы на 50%. Топология шины PCX содержит главный мост (Host Bridge) и несколько оконечных пунктов (устройств ввода-вывода). Многократные соединения «точка-точка» вводят новый элемент - переключатель (ключ, switch) в топологию системы ввода-вывода.

Интерфейс PCX включает пары проводов - каналы (lane), и единственная пара (PCX-lane) представляет собой интерфейс РСХ 1х (800 Мбайт/с). Каналы могут быть соединены параллельно, и максимум (32 канала - PCX 32х) обеспечивает полную пропускную способность 16 Гбайт/с, достаточную, чтобы поддерживать требования систем связи в обозримом будущем.

Одним из направлений развития PCX является замена AGP. Действительно, 8 Гбайт/с двунаправленной пропускной способности достаточно для поддержки телевидения высокого разрешения (HDT). При этом данные технологии характеризуются следующими особенностями:

• AGP - разделение полос пропускания для записи и чтения; общая полоса пропускания - 2 Гбайт/с; оптимизировано для однозадачного режима.
• PCI Express - выделенные полосы для ввода и вывода; общая полоса пропускания до 8 Гбайт/с; оптимизировано для многозадачного режима.

• а - с использование AGP;
• б - на основе PCI Express.

Предполагается также, что PCI Express в дальнейшем сможет заменить в чипсетах контроллер внешних устройств «Southbridge», но это не повлияет на функции контроллера оперативной памяти «Northbridge».

Интерфейс PCMCIA

С появлением портативных компьютеров возникла проблема универсального и компактного интерфейса для подключения внешних устройств. В качестве такого интерфейса стандартом де-факто стал интерфейс PCMCIA, поддерживаемый Ассоциацией PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association), объединяющей компании, разрабатывающие периферийные устройства для портативных компьютеров. Аббревиатура PCMCIA вызывала много нареканий своей труднопроизносимостью. Существует даже шутливая интерпретация PCMCIA как «People Can`t Memorize Computer Industry Acronyms», что переводится как «Люди не в состоянии запомнить компьютерные аббревиатуры». В результате для PCMCIA сегодня принято использовать более благозвучный термин PC Card.

Устройства PC Card размером с обычную кредитную карточку являются альтернативой обычным платам расширения, подключаемым к шине ISA. В этом стандарте выпускаются модули памяти, модемы и факс-модемы, SCSI-адаптеры, сетевые карты, звуковые карты, винчестеры (IBM Microdrive), интерфейсы CD-ROM и так далее.

• а - карта PCMCIA;
• б - включение в ноутбук;
• в - адаптер X-Drive для сопряжения с USB .

Первая версия стандарта PC Card для связи между картой и соответствующим устройством (адаптером или портом) компьютера определяет 68-контактный механический соединитель. На нем выделены 16 разрядов под данные и 26 разрядов под адрес, что позволяет непосредственно адресовать 64 Мбайта памяти. На стороне модуля PC Card расположен соединитель-розетка, а на стороне компьютера соединитель-вилка. Кроме того, стандарт определяет три различные длины контактов соединителя-вилки. Поскольку подключение и отключение PC Card может происходить при работающем компьютере (так называемое «горячее»), то для того, чтобы на модуль сначала подавалось напряжение питания, а лишь затем напряжение сигнальных линий, соответствующие контакты выполнены более длинными.

Вторая версия спецификации PC Card предусматривает три разновидности.

Таблица размеров карт второй версии PC Card

AGP (Accelerated graphics port)

Несмотря на разрядность и скорость шины PCI, оставалась проблема, которая превышала ее возможности - выдача графической информации. Если адаптер CGA (4=2 2 цвета, экран 320 х 200 точек, частота 60 Гц) требует пропускную способность 2 х 320 х 200 х 60=7 680 000 бит/с=960 Кбайт/с, адаптер XGA (2 16 цветов, экран 1024 x 768 пикселей, частота 75 Гц) требует 16 x 1024 x 758 x 75=9 433 718 400 бит/с ~ 118 Мбайт/с. В то же время пиковая пропускная способность РС1 составляла до 132 Мбайт/с.

Фирмой Intel было предложено решение в виде AGP - Accelerated graphics port (порт ускоренного графического вывода). Появление шины AGP в начале 1998 года было своеобразным прорывом в области графических работ. При частоте шины в 66 МГц она была способна передавать два блока данных за один такт. Пропускная способность шины составляет 500 Мбайт/с (V2.0) при двух режимах работы: DMA и Execute. Основным же преимуществом AGP является возможность хранения текстур в оперативной памяти. При этом скорости работы шины AGP хватает для их своевременной передачи в видеопамять (работа в режиме DMA). В режиме Execute оперативная и видеопамять воспринимаются как равноправные. Текстуры выбираются блоками 4 Кбайт из общей памяти с помощью таблицы GART (Graphic Adress Re-mapping Table) и передаются, минуя локальную память видеокарты. На сегодняшний день существует стандарт (поддерживаемый новыми чипсетами Intel и Via) AGP4x, позволяющий повысить пропускную способность до 1 Гбайт/с.

Схемы AGP взаимодействуют непосредственно с четырьмя источниками информации (Quadra port acceleration):

• процессором (кэш память 2-го уровня);
• оперативной памятью;
• графической картой AGP;
• шиной PCI.

AGP функционирует на скорости процессорной шины (FSB). При тактовой частоте 66 МГц, например, это в 2 раза выше, чем скорость PCI, и позволяет достигать пиковой пропускной способности в 264 Мбай/с. В графических картах, специально спроектированных для AGP, передача происходит как по переднему, так и по заднему фронту тактовых импульсов центрального процессора, что позволяет при частоте 133 МГц осуществлять передачу со скоростью до 528 Мбайт/с (это называется «2-х графика»). В дальнейшем была выпущена версия AGP 2.0, которая поддерживала «4-х графику» или четырехкратную передачу данных за один такт центрального процессора.

Контроллер HyperTransport

Фирмой AMD была (процессор Hammer) предложена архитектура ГиперТранспорт (HyperTransport), обеспечивающая внутреннее соединение процессоров и элементов чипсета для организации многопроцессорных систем и повышения скорости передачи данных более чем в 20 раз.

В традиционной архитектуре с северным и южным мостами транзакции памяти должны проходить через микросхему «Северного моста», что вызывает дополнительные задержки и снижает потенциальную производительность. Чтобы избавиться от этого «узкого места» производительности, корпорация AMD интегрировала контроллер памяти в процессоры AMD64. Прямой доступ к памяти позволил существенно уменьшить задержки при обращении процессора к памяти. С увеличением тактовой частоты процессоров задержки станут еще меньше.

В основу шины HyperTransport - универсальной шины межчипового соединения - положено две концепции: универсальность и масштабируемость. Универсальность шины HyperTransport заключается в том, что она позволяет связывать между собой не только процессоры, но и другие компоненты материнской платы. Масштабируемость шины состоит в том, что она дает возможность наращивать пропускную способность в зависимости от конкретных нужд пользователя.

Устройства, связываемые по шине HyperTransport, соединяются по принципу «точка-точка» (peer-to-peer), что подразумевает возможность связывания в цепочку множества устройств без использования специализированных коммутаторов. Передача и прием данных могут происходить в асинхронном режиме, причем передача Данных организована в виде пакетов длиной до 64 байт. Масштабируемость шины HyperTransport обеспечивается посредством магистрали шириной 2.4, 8.16 и 32 бит в каждом направлении. Кроме того, предусматривается возможность работы на различных тактовых частотах (от 200 до 800 МГц). При этом передача данных происходит по обоим фронтам тактового импульса. Таким образом, пропускная способность шины HyperTransport меняется от 200 Мбайт/с при использовании частоты 200 МГц и двух двухбитовых каналов до 12.8 Гбайт/с при использовании тактовой частоты 800 МГц и двух 32-битовых каналов.

Демонстрирует, насколько разводка для ГиперТранспорта экономичнее, чем для традиционных шин - достаточно сравнить площади, занимаемые на системной плате шиной AGP 8х с пропускной способностью 2 Гбайт/с и ГиперТранспорт (до 6.4 Гбайт/с).