Аппаратные, програмные и пользовательские интерфейсы информационных систем

     Содержание 

Введение 

Аппаратный  интерфейс

Понятие интерфейса пользователя 

Виды интерфейсов 

Командный интерфейс 

Графический интерфейс 

Простой графический интерфейс 

WIMP - интерфейс 

Речевая технология 

Биометрическая технология 

Семантический (общественный) интерфейс 

Типы интерфейсов 

Методы и средства разработки пользовательского интерфейса 

Стандартизация пользовательского интерфейса 

Список литературы 

 

      Введение

 

     Как известно, процесс проникновения  информационных технологий практически  во все сферы человеческой деятельности продолжает развиваться и углубляться. Помимо уже привычных и широко распространенных персональных компьютеров, общее число которых достигло многих сотен миллионов, становится все больше и встроенных средств вычислительной техники. Пользователей всей этой разнообразной вычислительной техники становится все больше, причем наблюдается развитие двух вроде бы противоположных тенденций. С одной стороны, информационные технологии все усложняются, и для их применения, и тем более дальнейшего развития, требуется иметь очень глубокие познания. С другой стороны, упрощаются интерфейсы взаимодействия пользователей с компьютерами. Компьютеры и информационные системы становятся все более дружественными и понятными даже для человека, не являющегося специалистом в области информатики и вычислительной техники. Это стало возможным прежде всего потому, что пользователи и их программы взаимодействуют с вычислительной техникой посредством специального (системного) программного обеспечения - через операционную систему. Операционная система предоставляет интерфейсы и для выполняющихся приложений, и для пользователей.

 

      Аппаратный  интерфейс

     В компьютерной системе два участника  – программное и аппаратное обеспечение. Программное обеспечение – это  все программы, установленные на компьютере, а аппаратное обеспечение  – узлы и оборудование, которые  находятся внутри системного блока  или подключены снаружи.

     Взаимосвязь между участниками компьютерной системы называют интерфейсом. Взаимодействие между различными узлами – это  аппаратный интерфейс, взаимодействие между программами – программный  интерфейс, а взаимодействие между  аппаратурой и программами –  аппаратно-программный интерфейс.

     В компьютере аппаратный интерфейс обеспечивают изготовители оборудования. Они следят за тем, чтобы все узлы имели одинаковые разъемы и работали с одинаковыми  напряжениями. Согласование между программным  и аппаратным обеспечением выполняет  операционная система.

     Аппаратный порт — специализированный разъём в компьютере, предназначенный для подключения оборудования определённого типа. Обычно портами называют разъёмы, предназначенные для работы периферийного оборудования, существенно разделённого от архитектуры компьютера (например, сетевые разъёмы не называют портами, так же, как не называют портами разъёмы PCI/ISA/AGP/VLB/PCI-E-шин, разъёмы для оперативной памяти и процессора). К аппаратным портам относят:

     Параллельный порт

     Последовательный порт

     USB-порт

     PATA/SATA

     IEEE 1394 (FireWire)

     PS/2

     Параллельный порт

     IEEE 1284 (порт принтера, параллельный порт, англ. Line Print Terminal, LPT) — международный стандартпараллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера.

     В основном используется для подключения  к компьютерупринтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления).

     В основе данного стандарта лежит  интерфейс Centronics и его расширенные  версии (ECP, EPP).

     Название  «LPT» образовано от наименования стандартного устройства принтера «LPT1» (Line Printer Terminal или Line PrinTer) в операционных системах семейства MS-DOS.

     Интерфейс Centronics и стандарт IEEE 1284

     Параллельный  порт Centronics — порт, используемый с 1981 года в персональных компьютерах фирмы IBM для подключения печатающих устройств, разработан фирмой Centronics Data Computer Corporation; уже давно стал стандартом де-факто, хотя в действительности официально на данный момент он не стандартизирован.

     Изначально  этот порт был разработан только для  симплексной (однонаправленной) передачи данных, так как предполагалось, что порт Centronics должен использоваться только для работы с принтером. Впоследствии разными фирмами были разработаны дуплексные расширения интерфейса (byte mode, EPP, ECP). Затем был принят международный стандарт IEEE 1284, описывающий как базовый интерфейс Centronics, так и все его расширения. 

     Разъемы

     Порт  на стороне управляющего устройства (компьютера) имеет 25-контактный 2-рядный разъём DB-25-female («мама») (IEEE 1284-A). Не путать с аналогичным male-разъёмом («папа»), который устанавливался на старых компьютерах  и представляет собой 25-пиновый COM-порт. На периферийных устройствах обычно используется 36-контактный микроразъем ленточного типаCentronics (IEEE 1284-B), поэтому кабели для подключения периферийных устройств к компьютеру по параллельному порту обычно выполняются с 25-контактным разъёмом DB-25-male на одной стороне и 36-контактным IEEE 1284-B на другой (AB-кабель). Изредка применяется AC-кабель с 36-контактным разъемом MiniCentronics (IEEE 1284-C).

     Существуют  также CC-кабели с разъёмами MiniCentronics на обоих концах, предназначенные  для подключения приборов в стандарте IEEE 1284-II, который применяется редко.

     Длина соединительного кабеля не должна превышать 3 метров. Конструкция кабеля: витые  пары в общем экране, либо витые  пары в индивидуальных экранах. Изредка  используются ленточные кабели.

     Для подключения сканера, и некоторых  других устройств используется кабель, у которого вместо разъема (IEEE 1284-B) установлен разъем DB-25-male. Обычно сканер оснащается вторым интерфейсом с разъемом DB-25-female (IEEE 1284-A) для подключения принтера (поскольку обычно компьютер оснащается только одним интерфейсом IEEE 1284). Схемотехника сканера построена таким образом, чтобы при работе с принтером  сканер прозрачно передавал данные с одного интерфейса на другой.

     Физический  интерфейс

     Базовый интерфейс Centronics является однонаправленным параллельным интерфейсом, содержит характерные для такого интерфейса сигнальные линии (8 для передачи данных, строб, линии состояния устройства).

     Данные  передаются в одну сторону: от компьютера к внешнему устройству. Но полностью  однонаправленным его назвать нельзя. Так, 4 обратные линии используются для контроля за состоянием устройства. Centronics позволяет подключать одно устройство, поэтому для совместного очерёдного использования нескольких устройств  требуется дополнительно применять  селектор.

     Скорость  передачи данных может варьироваться  и достигать 1,2 Мбит/с. 

     Фирменные расширения

     Большинство фирменных расширений первоначального  интерфейса впоследствии было стандартизировано  индустрией, каковой процесс завершился принятием серии стандартов IEEE-1284.

     Однако, следует отметить, что полного  соответствия между этим стандартом и предшествующими ему фирменными расширениями нет. Наиболее известными фирменными расширениями являются оные от фирмы Hewlett-Packard. Это Bitronics, обеспечивающий двустороннюю передачу информации (применяется прежде всего для снятия расширенной информации о состоянии принтера) и протокол мультиплексирования шины от HP, предназначенный для того, чтобы подключать к одному LPT-порту множество устройств по схеме «цепочка». На основе этого протокола были разработаны стандарты 1284.3-2000 и 1284.4-2000, но полной совместимости достигнуто не было.

     В результате некоторые очень старые устройства от HP могут не вполне корректно работать с портами, сконфигурированными в режим IEEE-1284. Подавляющее большинство современной техники не испытывает такой проблемы. 
 
 

     Режимы  работы

     Стандарт  позволяет использовать интерфейс  в нескольких режимах:

     SPP (Standard Parallel Port) — однонаправленный порт, полностью совместим с интерфейсом Centronics.

     Nibble Mode — позволяет организовать двунаправленный обмен данными в режиме SPP путём использования управляющих линий (4 бит) для передачи данных от периферийного устройства к контроллеру. Исторически это был единственный способ использовать Centronics для двустороннего обмена данными.

     Byte Mode — редко используемый режим двустороннего обмена данными. Использовался в некоторых старых контроллерах до принятия стандарта IEEE 1284.

     EPP (Enhanced Parallel Port) — разработан компаниями Intel, Xircom и Zenith Data Systems — двунаправленный порт, со скоростью передачи данных до 2МБайт/сек.(1991)

     ЕСР (Extended Capabilities Port) — разработан компаниями Hewlett-Packard и Microsoft — в дополнение появились такие возможности, как наличие аппаратного сжатия данных, наличие буфера и возможность работы в режиме DMA.

     Стандарт  IEEE-1284

     Стал  результатом длительной борьбы за обеспечение  совместимости. Он включает в себя формальное описание всех вышеперечисленных режимов  работы (до его принятия не было никакого формального документа, позволяющего при соблюдении его рассчитывать на корректную работу устройства во всех возможных конфигурациях). 

     Стандарт  включает в себя следующие документы:

     IEEE 1284—1994: Standard Signaling Method for a Bi-directional Parallel Peripheral Interface for Personal Computers — двунаправленная передача данных