Компьютердің ішкі интерфейстері

Мазмұны

Кіріспе

Интерфейс (ағылшынша interface- бөлiмнiң бетi, қалқа) - жүйе элементтерінiң арасындағы өзара әрекеттесулердің әдіс, ережелері мен құралдарының жиынтығы.

Бұл ұғым, контекстке байланысты, жеке элементке де (элементтiң интерфейсi), элементтер жиынтығына да (элементтер түйiндесiнiң интерфейсi) бірдей қолданылуы мүмкін.

Курстық жобамның бірінші бөлімінде мен компьютердің сыртқы интерфейстеріне, сонымен қоса интерфейстердің әрбіреуіне жеке сипаттама келтірдім. Интерфейс - кең мағынада алғанда, стандарттармен белгіленген өзара жұмыс iстейтін және тәуелсiз объекттердiң арасындағы шекара. Интерфейс параметрлерді, процедураларды және объекттердiң өзара әрекеттесулерiнің мiнездемесін белгілейді. Интерфейстер қазiргi ақпараттық жүйелердің өзара әрекеттесулерінің негізі болып табылады. Егер кез-келген бір объекттің (дербес компьютер, бағдарламалар, функциялар) интерфейсы өзгермесе, ол объекттің басқа объекттермен әрекеттесу принциптерін өзгертпей, оны модификациялауға мүмкіндік береді.

Екінші бөлімде компьютердің ішкі интерфейстері, сонымен қоса оның түрлері жайында толық ақпарат көрсеттім. Оған қоса ішкі және сыртқы интерфейстердің өзара айырмашылығын аштым.

Ал, үшінші бөлімде мен өзімнің жобамды Delphi тілінде жүзеге асырдым. Яғни, Drag-and-Drop орын ауыстыру интерфейсі арқылы программа құрастырдым.

1 Компьютердiң сыртқы интерфейстерi

1. Интерфейстердiң негiзгi түрлерiнiң мiнездемесi

Интерфейс барлық жаңа ақпараттық жүйелердің әрекеттесуінің негізі және бұл “шекарада” әр түрлі элементтер әрекеттеседі .

Интерфейстің негізгі түрлері:

- Командалық интерфейс. Командалық интерфейс деп аталу себебі интерфейстің бұл түрінде адам компьютерге "команда" береді, ал компьютер оны орындап, нәтижесін адамға береді. Командалық интерфейс пакетті технология мен командалық жол технологиясы түрінде іске асырылған.

- WIMP - интерфейс (Window - әйнек, Image - бейне, Menu - меню, Pointer - көрсеткіш) . Бұл интерфейстің мінездемелі ерекшелігі диалогты пайдаланушымен команда арқылы емес, тек графикалық бейнелердің - меню, әйнек, және тағы басқа элементтердің көмегімен басқарылуы. Бұл интерфейсте де команда мащинаға беріледі, бірақ ол графикалық бейне арқылы жүзеге асырылады. . Бұл интерфейс екі технологияда, жай графикалық интерфейс және ”таза” WIMP - интерфейс түрінде іске асырылады.

- SILK - интерфейс (Speech - сөйлеу, Image - бейне, Language - тіл, Knowlege - білім) . Бұл интерфейстің түрі әдеттегі, адамдар қатынасының түріне жақын. Бұл интерфейс бойында әдеттегі адам мен компьютер арасындағы "әңгіме" жүреді. Сондай-ақ ол командалардың орындалу нәтижесін адамға мәлімді түрде қайта құрайды. Бұл интерфейстің түрі көбінесе компьютер ақпараттық қорларына қажеттірек, сондықтан оны әскери мақсаттарда қолданады.

Есептеу жүйесінде өзара әрекеттесу қолданбалы, программалық және аппаратты деңгейлерде iске аса алады. Осы классификациямен сәйкес ерекше атап көрсетуге болады:

1. Қолданушы интерфейсі:

• қолданушы әр түрлі құрылғылармен қатынасатын құралдардың жиынтығы.
• командалық жолдың интерфейсi: компьютерге нұсқаулар клавиатураның көмегімен енгізілетін мәтiндiк жолдар (командалар) арқылы беріледі.

- қолданушының графикалық интерфейсі: программалық функциялар экранның графикалық элементі түрінде беріледі.

2) Сұхбаттік (диалогтік) интерфейс:

- табиғи-тілдік (естественно-языковой) интерфейс: қолданушы бағдар-ламамен өзінің туған тілінде «сөйлеседі».

3) Бағдарламалаудағы интерфейстер:

• функциялар интерфейсі.
• қосымшаларды бағдарламалау интерфейсі (API) : бағдарламашы басқа бағдарламаның функционалдықтарына рұқсат алу үшiн қолдана алатын, стандартты кітапханалық әдістер жиынтығы.
• алысталған (удаленные) процедураларды шақыру.
• COM- интерфейсі.
• интерфейс(ООП)

4) Физикалық интерфейс:

Физикалық құрылғылардың өзара әрекеттесу әдісі. Көп жағдайда компьютер порттарында қолданылады.

• жүйелік интерфейс
• шлюз (телекоммуникация) - жергілікті жүйені одан ірі жүйемен, мысалы интернетпен, жалғастыратын құрылғы.
• шина (компьютер)
• нейро-компьютерлік интерфейс (ағылшынша brain-computer interface) : арнайы имплантация жасалған электродтар көмегімен нейрондар мен электронды құрылғылар арасындағы айырбасты қамтамассыз етеді. RS-232C интерфейсінің мінездемесі

RS-232C протоколының спецификациясымен сәйкес, мәлімет алмасу дәйекті түрде, асинхрондық берілу әдісімен жүреді. Сонымен бiрге әр байт ал-дында стартбит (әрқашанда «0» логикалық мәніне ие болады) болады. Ол қабылдағышқа пакеттің басталғаны туралы сигнал береді. Содан кейін мәлі-меттер биттері мен жұптық биттер (әр дайым емес) болады. Жіберілуді стоп-бит аяқтайды, ол пакеттер арасындағы үзілістің басталғаны туралы сигнал береді. Асинхронды режимда бірнеше стандартты алмасу жылдамдығы бар. Қазіргі кезде көкейкесті деп 9600, 19200, 38400, 57600 және 115200 бит/с жылдамдықтарын айтуға болады. Сонымен бұл жылдамдықтар, RS-232С интерфейсында жүзеге асырылған, компьютердің тізбектік (последователь-ный) портына стандартты болып есептеледі.

Интерфейс симметриалы емес хабарлағыштар (передатчик) мен қабылда-ғыштарды қолданады, яғни сигнал ортақ өткізгіш арқылы жіберіледі, жоғарғы деңгей логикалық «0» мәніне, ал төменгі деңгей логикалық «1» мәніне сәйкес келеді. Компьютерлік жүйелерде, регистрлар деңгейінде 16550А түріне сәйкес келетін, әмбебап асинхронды қабылдаушы-таратушыларды (UART - Universal Asynchronous Receiver -Transmitter) қолданады. UART 16550А микросхемасы сыйымдылығы 16 байт енгізу-шығару буферлеріне (FIFO), жадтарға тiкелей ену (DMA) режимына, мәлімет алмасудың барлық стандартты жылдамдықтарына қолдау көрсетеді.

Компьютердің тізбектік порттары UART микросхемасында жасалған және корпустың артқы қабырғасына шығарылуға тиіс DB-25P немесе DB-9P стандартты тіркеуіштері (разъем) болады. АТХ спецификациясымен жүйелік платаның артқы жағында СОМ-портының тіркеуіші ескерілген. Тізбектік портқа әр түрлі манипуляторлар (тышқан, трекбол), сыртқы модемдер, басып шығаратын кұрылғылар (принтер, плоттер), инфрақызыл қабылдаушы-таратушылар, басқа компьютермен байланысуға арналған «нуль-модемды» деп аталатын кңабель, электронды кілттер, өлшегіш құралдар және т. б. қосылуы мүмкін. Компьютерде 4 тізбектік порт болады (COM1-COM4), олардың әр жұбына өзінің үзулерге сұрау салу торабы бөлінеді. СОМ1/COM3 үшін IRQ 4, COM2/COM4 үшін IRQ 3 торабы. Егер порттардың біріне тышқан қосылып тұрса, үзулерге сұрау салу торабын қайта тағайындауға болмайды, себебі ол құрылғы драйверінде қатаң белгіленген.

Тізбектік порттарды кескіндеу, аппараттық деңгейде- жүйелік платаның BIOS құралдарымен, ал бағдарламалық деңгейде динамикалық, тиісті қосымшалармен жүзеге асырылады. Анықталу мерзімінде BIOS стандартты адрестар бойынша порттардың болуын тексереді және олардың логикалық аттарын тағайындайды (СОМ1-СОМ4) . Содан кейін табылған порттарға үзулерге сұрау салу тораптары тағайындалады. (1. 1 кесте)

Кесте 1. 1 - Шығарулардың функционалдық тағайындаулары

1. 3 IEEE1284 интерфейсінің сипаттамасы

IEEE1284 егжей-тегжейі мәліметтерді компьютердің сыртқы құрылғыларымен алмасудың параллельді параметрлерін анықтайды. Соңғы уақытқа дейін параллельді интерфейсі бар тәжірибелі түрде жалғыз кең таралған сыртқы құрылғы болып принтер табылды. Басқа бөлшектер (мысалы: «электронды кілттер», стримерлер, сканерлер, ZIP диск енгізгіші) шын мәнінде IEEE1284 үшін «туған емес» және жағымсыз жұмыс істейтінін айта кеткен жөн. Көбінде «электронды кілт» LPT портында бағдарламалық тәсілдермен жеңіл майшыттанады, ал ZIP диск енгізгіші пайдаланушының қартаюға үлгеретіндей ұзақ жазады. Сол себепті әрі қарай біз IEEE1284 принтерлерге қатысты параметрлерін қарастыратын боламыз.

Принтерлерді қосуға арналған бір бағыттағы параллельді интерфейс Centronics деген атауға ие болды. Ол дыбыстар параметрлерінің егжей-тегжейін, өзара әрекеттесу хаттамаларын және қолданылатын ажыратқыштарды біріктіреді. Centronics интерфейсі қазіргі кездегі компьютерлерде SPP (Standard Parallel Port - стандартты параллельді порт) ретінде жұмыс істейді. Ажыратқыш ретінде әдетте жеке жұқа тайтайшада орналасатын DB-25S қолданылады. Параллельді интерфейс бақылаушысы мәліметтердің 8-биттік шинасын, жай-күй дыбысының 5-биттік шинасын және басқарушы дыбыстардың 4-биттік шинасын жасайды. Әдетте енгізу-шығару кеңістігінде үш 8-биттік көрсеткішті және үзу сұранысының бір сызығын жасайды.

LPT портының схе-мотехникасы TTL-қисынға негізделеді. Алмасу жылдамдығы процессордың мағыналы жүктелуі кезінде 150 Кбайт/с көп емес. Баспаның қазіргі кездегі құрылғылары үшін мұндай жылдамдық мүлдем жеткіліксіз екені анық. 1994 ж. SPP, ЕРР және ЕСР порттарының егжей-тегжейін анықтаған IEEE1284 стандарты қабылданды. ЕРР (Enhanced Parallel Port - жақсартылған параллельді порт) және ЕСР (Extended Capability Port - кеңейтілген мүмкіндіктері бар порт) қосымша режимдері мәліметтерді аппаратты қысумен, FIFO буферлерін және DMA каналдарын пайдаланумен екі бағыттағы алмасуды қолдауды енгізуге мүмкіндік берді. (1. 2 кесте)

Кесте 1. 2 - Шығарулардың атауы және функционалдық белгіленуі

1. 4 USB интерфейстерінің сипаттамасы

Сыртқы интерфейстердің негізгі топтары болып СОМ-портының RS-232C жойылған терминалдан келген және принтерлерді қосу алдынан ертеде қалыптасқан кезекті интерфейсі табылады. Нәтижесінде, принтерлік интерфейстерден кезекті RS-232C неғұрлым өнімді, LPT-порты арқылы жүзеге асатын параллельді Centronics интерфейсі ығыстырылды.

Принтерлердің рұқсат етуші тәсілдерінің, номенклатура кеңейтілуінің және кірістіру құрылғыларының(сканерлер, дигитайзерлер) талап етуі және ауысудың екібағытты мінездемесіне( сыртқы дисктер, жылдам модемдер) өсу өлшеміне қарай көрсетілген интерфейстерді жасау жеткіліксіз болып шықты. Мұнымен қоса, сыртқы интерфейстердің өнімділігін келесі көпсымды кабельдерді жасаудың және сигналды ұстаудың көптеген нормалы параметрлерімен қосқыштардың жағдайын шешетін интерфейске көшу арқылы көтеруге болаты белгілі болды. Бұл алдын ала жіберулер USB және FireWire, компьтерлік шалғайларды қосудың жағдайын шешетін кезекті шиналарының пайда болуына әкелді:

• өнімділіктің шектеуінен алыс қалу;
• қосылуды қысқарту- қосылыс кабельдерінің ассортименттері мен санының минималдануы;
• ЭЕМ ресурстарын үнемдеу- порт адрестерін, ДМА каналдарын және дәстүрлі адаптердің қосылуы үшін қажетті үзіліс сұраныстарының сызықтары;
• Plug and Play технологияларын толық қолдау.

USB (Universal Serial Bus) - ақпаратты екіжақты қамтамасыз ететін орташа тезорындалу құрылғыларының(пернетеқтаны, тышқанды және басқа құрылғыларды қосқанда) тез қосылуына арналған кезекті шина. Екісымды интерфейс жіберудің 1. 5 или 12 Мбит/с жылдамдығымен қамтамасыз етеді. Құрылғыхабы-разветвителиді пайдаланып, ағаштың топологиясы арқылы пайдаланылады.

USB-дің жеткіліксіз өндірілуінің нәтижесінде жаңа цифрлік тірі видеобейнені жіберу үшін оның базасында FireWire (IEEE 1394) жоғарыөнімді кезекті шина пайда болды. Бұл интерфейс 100 Мбит/с-тен және одан жоғары өнімділігімен( 1, 6 Гбит/с-қа дейін) дисктерді, стриммерлерді, сканерледі, цифрлік видеоқұрылғыларды және т. б қосуға арналған.

SCSI (Small Computer System Interface, «скази» деп оқылады) - ANSI стандартталған жүйелік дәреже интерфейсі. SCSI-шина сыртқы және ішкі құрылғылардың 8 қосуын жіберетін кабелді шлейф түрінде жүзеге асырылады. Шинаға ішкі және сыртқы дисктік жинақтауышта(винчестерлер, ауыстыру винчестерлері, CD-ROM, магнотоопты дискілер және т. б), стриммерлер, сканерлер және басқа да мәліметтермен интенсивті түрде ауысуды талап ететін құрылғы қосылуы мүмкін.

Ойын адаптерінің интерфейсі (GAME-порты) жоғарыда суреттелгендерден айырмашылығы - дискретті сигналдарды (4 бит) енгізуден басқа, аналогты (кедергінің үлкендігі 4 регистр) сигналдарды енгізу үшін пайдаланылады. Бастапқыда порт джойстикті және басқа басқа ойындық кірісқұрылғыларын ажырату үшін жасалынған, бірақ басқа бергіштерді қосу үшін.

Ақпараттар тасымалдау тәсілдеріне қарай параллель және тізбекті болып бөлінеді. Параллельді интерфейсте тасымалданатын сөздің барлық биттері (әдетте байттары) бірнеше ЛС бойынша бір уақытта тасымалданады(Centronics - LPT-порт инетерфкйсі) . Тізбекті интерфейсте биттер бірінен соң бірі әдетте бір ЛС арқылы (ЭЕМ-нің RS-232C - СОМ-порт интерфейсі ) тасымалданады. (1. 3 кесте)

Кесте 1. 3 - сыртқы интерфейстердің негізгі сипаттамалары

Интерфестердің маңызды параметрі болып тасымалданушы ақпараттың көлемінің өсуімен шартталған өткізгіш қабілеттілігі табылады. Қабылдауыш-жөнелткіштік тізбектер мен ЛС -тің өткізгіштік мүмкіндігінің ақпаратты тасымалдау жылдамдығы бірдей болғанда параллель интерфейс тізбектіге өгеру керектігі белгілі. Бірақ тактілік жиілікті көтеру арқылы өнімділікті арттыру тілемді нәтиже бермейді, өйткені параллель интерфейстердің жағдайында сигналдың «қиғыштық», сигнал деңгейінің қисаюы деген сияқты және т. б кемшіліктері пайда болады.

Екі құрылғыны қосатын интерфейстер үшін алмасу режимінің үш түрін бөледі- дуплексный (қосқабатты), полудуплексный (жартылай қабатты) және симплексный(бірбағытты) . Бірқабатты режим бір байланыс арнасы арқылы ақпаратты екі бағытта тасымалдауға мүмкіндік береді. Жартылай қабатты режим ақпаратты қарама-қарсы бағытты кезекпен тасымалдауға мүмкіндік береді. Бірқабатты режим ақпаратты тасудың тек қана бір режимін қарастырады.

Интерфейстің басқа аз мағыналы емес параметрі болып қосылатын құрылғылардың жою рұқсаттары есептеледі. Ол кабельдің жиілік қасиеті, сондай-ақ интерфейстің мехоқорғанысы ретінде шектеледі ретінде. Паралель интерфейстер көбінесе бұл мысалға бұдан қатаң шектеуліктер қояды, мысалы, RS-232C бірлік метрмен шектелген болған кезде де он метрлік ұзындықты кабельді пайдалануға мүмкіндік береді. Ереже бойынша, қосушы кабель неғұрлым ұзын болса, оның өткізгіштігі төмен болады, дұрсы, егер ұзын кабельде тасымалдауға байланысты қиындықтар пайда болса, онда кабельді сапасы жағынан жақсысына, әлде қысқа кабельге ауыстыру керек немесе ауысудың физикалық жылдамдығын азайту керек.

USB және FireWire пайда болғаннан интерфейстің мінездемесі ретінде қосудың топологиясы алға шықты. RS-232C және Centronics интерфейстері үшін практикалық негізде PC -құрылғының екінүктелі топологиясы қолданылды. USB және FireWire бұтақтар тәрізді ішкі құрылғылары тармақталған және аяқталған бола алатын топологияны іске асырады. Бұл топология USB немесе FireWire порттарының біріне көптеген құрылғыларды қосуға мүмкіндік береді.

2 Компьютердің ішкі интерфейстері

2. 1 PCI ішкі интерфейсінің сипаты

PCI (Peripheral Component Interconnect) - ішкі бөлшектердің бірігуі. PCI интерфейсінің «бітелуі» 1991 жылы көктемде Intel корпорациясының қойнауында өтті. 80486 және Pentium болашағы зор процессорлар жаңа ұйымның перифериялы бөлшектермен өзара әрекеттесуін талап етті. Intel инженерлері «нөлден» бастауға шешім қабылдады және нәтижесінде тікелей жүйелімен байланыспаған шинаны ойлап тапты.

Осылайша интерфейстің процессордың нақты түріне бағынбауын және оның PCI бірнеше құрылғыларымен қатарлап жұмыс істеуін қамтамасыз етуге қол жеткізілді.

PCI 32-биттік (84 байланыс) шинасының ажыратылуы конструктивті түрде секциялардың келесідей екі қатарынан тұрады. Екінші секцияның ішінде карталардың бұрыс орналасуын алдын алу үшін көлденең аралық (кілт) бар. Оның ажыратылуы мен карталары белгілер деңгейін не 5В, не 3, 3В немесе екі деңгейде (әмбебап) ұстап тұрады. Бірінші екі жағдайда карталар ажырату белгісінің деңгейіне сәйкес келуі керек, әмбебап карталар кез келген ажыратуға қойылады.

Интерфейс Bus Mastering режимін ұстап тұруды және орнату кезінде бөлшектердің автоматты кескін үйлесімін (Plug-and-Play) қамтамасыз етеді. PCI барлық бөліктері аналық үстіртте сегментке жинақталған, сегментте ажыратулар саны төртпен шектелінген. Егер сегменттер бірнеше болса, олар көпірлер деп аталатындар (bridge) арқылы біріктіріледі. Қазіргі кезде PCI ең кең таралған интерфейс болып табылады. Оның көмегімен аналық үстіртке кеңейту құрылғыларын қосады: дыбыс карталары, SCSI бақылаушылары, модемдер, видео басылым карталары, желілік карталар және басқа бөлшектер.

PCI ұзақ уақыт бойғы атақтылығы оның алдындағылармен салыстырғандағы интерфейспен берілетін бірнеше артықшылықтарымен түсіндіріледі.

Біріншіден, 32 немесе 64 бит көлеміндегі мәліметтермен синхрондық алмасуды ұстап тұрады. Бұл кезде мультиплексиялау әдісі (бір желі бойынша кезекпен мекен-жайлар мен мәліметтерді беру) қолданылады, бұл ажыратулардағы байланыстар санын төмендетуге мүмкіндік берді. Екіншіден, 5В немесе 3, 3В деңгейдегі белгілердің бөлшектерін орнату қарастырылған. Ажыратулардағы «кілттер» (пластмассалық қосқыш) үстірттерді «бөтен» бөлікке орнатуды жоққа шығарады.

Шинаның 33 МГц немесе 66 МГц жиліктегі мәліметтердің дәрежелігі бар амалдары шинаның өткізгіштік қабілетін таңдау үшін жеткілікті түрде кең диапазон береді. 66 МГц жиілік кезінде белгінің тек 3, 3В деңгейіне ғана жол берілетініне көңіл аударайық (33 МГц жиіліктегі құрылғылар қатардан жоғарырақ деңгейде шыға алады) .

РСІ бақылаушысының бір каналы кеңейтудің төрт бөлігіне дейін ұстай алады. Олардың санын есейлету үшін бақылаушылар жұбы арасында көпір қолданылады. Шина бойынша мәліметтерді беру әдісін Linear Burst (сызықтық пакеттер әдісі) деп атайды. Яғни, мәліметтер жазу-оқу кезінде бірегей пакет ерітнде кетеді, себебі мекен-жай әрбір келесі байт үшін автоматты түрде бір бірлікке көбейеді. Осылайша секен-жай блогын беру қажеттілігі жойылады. Беруді тездету үшін кэштеу қолданылады: жазудың кейінге қалдырылған «write-back» және толассыз «write-through» әдістері қолданылады.

РСІ интерфейсінің маңызды ерекшелігі болып Plug-and-Play (PnP) хаттамысн қолдау табылады. Басы дайындаушы, құрылғы класы туралы ақпараттан және басқа қызметтік мәліметтерден тұрады.

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс