Тема 3.1. Понятие интерфейса
Лекция 5
Тема 2.3. Специфические особенности систем автоматизации на базе Web-технологий
2.3.1. Ключевые компоненты для построения систем. Программное обеспечение Web-автоматизации. Advantech Studio(для самостоятельного изучения)
Раздел 3. Стандартный интерфейс в системах
Выполнение достаточно противоречивых требований к системам автоматизации измерений возможно только при использовании современных средств вычислительной техники и магистрально-модульного принципа построения систем.
Магистрально-модульный принцип построения систем обеспечивает следующие их достоинства.
1. Реализация модульного принципа построения как аппаратных, так и программных средств системы позволяет широко применять унификацию и экономить средства на производство и эксплуатацию системы.
2. Системы имеют гибкую программно-управляемую структуру, позволяющую создавать виртуальные модули и со значительной степенью свободы изменять алгоритмы переработки информации.
3. Решение разнородных задач возможно при использовании оборудования с минимальной избыточностью.
4. Сопряжение экспериментальных установок и объектов исследования с ЭВМ достигается достаточно простыми и универсальными средствами, а включение ее в сеть ЭВМ позволяет использовать вычислительные ресурсы всей сети.
5. Достаточно легко обеспечивается развитие системы разработкой новых аппаратных и программных модулей, что гарантирует "живучесть" системы при изменяющихся целях и условиях эксперимента.
Великое разнообразие информационно-измерительных, информационно-вычислительных, измерительно-вычислительных и других систем достигается сегодня благодаря использованию магистрально-модульного принципа на основе компоновки различных устройств посредством интерфейса.
В течение последних 10-15 лет образовалась новая специализация в компьютерных технологиях - компоновка, составление систем.
В связи с этим с 1993 года в США выходит даже специализированный журнал System Integration.
Инженер, создающий систему, изучает генеральную задачу и характеристики отдельных доступных устройств, чтобы выбрать подходящие интерфейсы и режимы их работы для оптимального решения задачи.
При этом главной областью персональных знаний инженера-интегратора являются интерфейсы.
Интерфейсы прошли длительный путь развития - от примитивных нестандартизованных соединений элементарных схем в первом цифровом компьютере ЭНИАК в 1944 году до комплекса стандартов на базе современного Scalable Coherent Interface (SCI), охватывающего все области информационно-вычислительных технологий наших дней.
Успехи электроники побуждали инженеров совершенствовать интерфейсы: увеличивать их быстродействие, расширять разрядность магистралей и усложнять логический протокол.
В свою очередь, новый интерфейс воплощался не только в новых СБИС, но и влиял на структуру микропроцессоров и памятей.
В последние годы такое взаимовлияние особенно проявилось в разработках комплекса SCI.
Стандарты на интерфейсы, однажды широко распространившись, живут долго.
Интерфейсы MIL -1553B и HP-IB, зародившись в 60-х годах, применяются в усовершенствованном виде и в 2000 году.
Интерфейсы модульных систем еще более живучи - примером является система VME, корни которой прослеживаются в середине 70-х годов, однако и в настоящее время объем производства модулей не спадает.
Слово interface в английском языке обозначает слой или заполненный промежуток, который разделяет (или соединяет) две разные среды, поверхности, грани.
В вычислительной технике интерфейс - это промежуточная логическая или физическая структура, соединяющая устройства с разными логическими протоколами или конструкциями и служащая для передачи информации между устройствами, нередко разнородными.
Еще одно определение интерфейса: "Совокупность средств, обеспечивающих взаимодействие компонентов системы или сети".
Фундаментальным в иерархии понятий по интерфейсу является понятие сопряжения.
Сопряжение (не путать с устройствами сопряжения) не является частью аппаратных средств, а представляет собой сечение (границу) между элементами систем, на котором строго определены сигналы и процедуры обмена.
Сущность сопряжения состоит в точном определении того, какие сигналы могут пересекать это сечение и каков их смысл.
Сопряжение должно обеспечивать независимый от устройства метод передачи данных от одного устройства к другому; оно относится исключительно к передаче сигналов через сечение между устройствами.
Важно, чтобы сопряжение хорошо обеспечивало прозрачность, т.е. позволяло передавать любую последовательность команд и сообщений.
Правильно определенное содержание сопряжения является необходимым условием успешной разработки интерфейса.
Однако часто трудно (а иногда и невозможно) сразу определить его точное и детальное содержание и, как правило, по мере накопления опыта разработки и использования интерфейса содержание сопряжения претерпевает эволюцию.