Понятие интерфейса и его компоненты. Системная шина и шины расширения. Их назначение?

Графические пользовательские интерфейсы (ГПИ) поддерживаются ОС Windows, Apple Macintosh, OS/2 и т.д. В рамках указанных ОС для таких ГПИ разработаны наборы стандартных компонентов взаимодействия с пользователем. Эти наборы не идентичны, как и основные приемы работы с интерфейсами различных ОС. ГПИ большинства современных программ строятся по технологии WIMP: W - Windows (окна), I - Icons (пиктограммы), M - Mouse (мышь), P - Pop-up (всплывающие или выпадающие меню). Основными элементами ГПИ являются: окна, пиктограммы, компоненты ввода-вывода и мышь, которую используют в качестве указывающего устройства и устройства прямого манипулирования объектами на экране.

Окна. Окно - обычно прямоугольная, ограниченная рамкой область физического экрана. Окно может менять размеры и местоположение в пределах экрана. Все окна можно разделить на 5 категорий:

1) основные окна (окна приложений);

2) дочерние или подчиненные окна;

3) окна диалога;

4) информационные окна;

5) окна меню.

Окно приложения обычно содержит: рамку, ограничивающую рабочую область окна, строку заголовка с кнопкой системного меню и кнопками выбора представления окна и выхода, строку меню, пиктографическое меню (панель инструментов), горизонтальные и вертикальные прокрутки и строку состояния.

Дочернее окно используют в многодокументных программных интерфейсах (MDI), предполагающих, что ПО должно работать с несколькими документами одновременно. В отличие от окна приложения дочернее окно не содержит меню. В строке заголовка - специальное имя, идентифицирующее

Пиктограммы. Пиктограмма представляет собой небольшое окно с графическим изображением, отражающим содержимое буфера, с которым она связана. Различают:

-программные пиктограммы;

-пиктограммы дочерних окон;

-пиктограммы панели инструментов;

-пиктограммы объектов.

Программными пиктограммами, которые связаны с соответствующей программой, управляет ОС. Так, можно «свернуть» окно приложения в пиктограмму на панели задач Windows или «развернуть» его обратно «на рабочий стол».

Аналогично многодокументная программная система управляет пиктограммами дочерних окон, обеспечивающими доступ к различным документа, одновременно обрабатываемым программной системой.

Пиктограммы панели инструментов обычно дублируют доступ к соответствующим функциям через меню, обеспечивая их быстрый вызов.

Пиктограммы объектов используют для прямого манипулирования этими объектами.

Как правило, все пиктограммы можно перемещать мышью. Для облегчения работы с пиктограммами обычно использую «всплывающие» подсказки, которые появляются, если пользователь в течение некоторого времени удерживает мышь над пиктограммой панели инструментов.

Прямое манипулирование изображением. Прямое манипулирование изображением - это возможность замены команды воздействия на некоторый объект физическим действием в интерфейсе, осуществляемым с помощью мыши. При этом любая область экрана рассматривается как адресат, который может быть активизирован при подведении курсора и нажатии клавиши мыши. По реакции на воздействие различают следующие типы адресатов:

-указание и выбор (развертывание пиктограмм, определение активного окна и т.п.);

-буксировка и «резиновая нить» (перенос объекта или его границ);

-экранные кнопки и «скользящие» барьеры (выполнение дискретных или циклически повторяемых действий, например, выполнение некоторой операции или рисование, подразумеваемых при активизации определенной области экрана - кнопки).

Не последняя роль в графических интерфейсах отводится динамическим визуальным сигналам, которые представляют собой изменение изображения на экране. Основная цель этих сигналов заключается в предоставлении пользователям дополнительной информации. Простейшим примером такого сигнала является изменение изображения курсора мыши при выполнении конкретных операций, например, изображение его в форме песочных часов во время обработки. Другой пример - изменение изображения кнопки при нажатии на нее. Хотя в отличие от анимационных интерфейсов прямого манипулирования эти визуальные сигналы играют в ГПИ вспомогательную роль, обеспечивая более реалистическую картинку.

Компоненты ввода-вывода. Как уже упоминалось, в окнах приложения могут размещаться специальные компоненты, используемые для ввода-вывода информации. Интерфейс практически любого современною ПО включает несколько меню: основное или «ниспадающее» иерархическое меню, пиктографические меню (панели инструментов) и контекстные меню для разных ситуаций. Любое из указанных меню представляет собой компонент ввода-вывода, реализующий диалог с пользователем, используя табличную форму.

Иерархические меню используют, чтобы организовать выполняемые ПО операции, программным обеспечением операции, если их число превышает 5-8 (6 в соответствии с рекомендациями фирмы IBM), и обеспечить пользователю их обзор. Панели инструментов и контекстные меню применяют, для обеспече­ния быстрого доступа к часто используемым командам, обеспечивая, пользователю возможность относительно свободной навигации.

Кроме меню в интерфейсе используют и другие компоненты ввода-вы­вода, которые можно разделить на три группы в соответствии с тем, какую форму диалога они реализуют: фразовую, табличную или смешанную. Ди­рективная форма диалога обычно предполагает ввод комбинаций клавиш или перемещение пиктограмм, а потому не требует использования компо­нентов ввода-вывода. На рис. приведены основные компоненты WINP-интерфейса Windows и даны рекомендации по их использованию.

Системная шина — это «паутина», соединяющая между собой все устройства и отвечающая за передачу информации между ними. Расположена она на материнской плате и внешне не видна. Системная шина — это набор проводников (металлизированных дорожек на материнской плате), по которым передается информация в виде электрических сигналов.

Чем выше тактовая частота системной шины, тем быстрее будет осуществляться передача информации между устройствами и, как следствие, увеличится общая производительность компьютера, т. е. повысится скорость компьютера.

В персональных компьютерах используются системные шины стандартов ISA, EISA, VESA, VLB и PCI. ISA, EISA, VESA и VLB, которые в настоящее время являются устаревшими и не выпускаются на современных материнских платах. Сегодня самой распространенной является шина PCI.

Существуют и специализированные шины, например внутренние шины процессоров или шина для подключения видеоадаптеров — AGP.

Все стандарты различаются как по числу и использованию сигналов, так и по протоколам их обслуживания.

Шина входит в состав материнской платы, на которой располагаются ее проводники и разъемы (слоты) для подключения плат адаптеров устройств (видеокарты, звуковые карты, внутренние модемы, накопители информации, устройства ввода/вывода и т. д.) и расширений базовой конфигурации (дополнительные пустующие разъемы).

Существуют 16- и 32-разрядные, высокопроизводительные (VESA, VLB, AGP и PCI с тактовой частотой более 16 МГц) и низкопроизводительные (ISA и EISA с тактовой частотой 8 и 16 МГц) системные шины. Также шины, разработанные по современным стандартам (VESA, VLB и PCI), допускают подключение нескольких одинаковых устройств, например нескольких жестких дисков, а шина PCI обеспечивает самоконфигурируемость периферийного (дополнительного) оборудования — поддержку стандарта Plug and Play, исключающего ручную конфигурацию аппаратных параметров периферийного оборудования при его изменении или наращивании. Операционная система, поддерживающая этот стандарт, сама настраивает оборудование, подключенное по шине PCI, без вмешательства пользователя.

Имеются как 64-разрядные расширения шины PCI, так и 32-разрядные, работающие на частоте 66 МГц.

Шина расширения

Шина расширения — компьютерная шина, которая используется на системной карте компьютеров или промышленных контроллеров, для добавления устройств (плат) в компьютер. Есть несколько видов:

Персональные компьютеры

· ISA — 8 и 16 разрядная, использовалась в первых персональных компьютерах

· VL-bus — шина, разработанная на смену шине ISA, в противовес MCA

· MCA — микроканальная архитектура, разработана IBM, для своего компьютера IBM PS/2

· PCI — шина, разработанная Intel, для процессоров Pentium

· AGP — вариант PCI, использовавшийся для видеокарт

· PCI Express — современная шина, которая пришла на смену PCI

Промышленные компьютеры

· ISA

o PC/104

· STD

· CompactPCI

o PC/104+

· VMEbus

o VME32

o VME64

8.Шина расширения (рисунок,таблица)

Шина	Пропускная способность, Мбайт/с*		Bus- Master	ACFG**	Разрядность данных	Разрядность адреса	Частота, МГц
DMA
БД-8			-	-		20 (1 Мбайт)
БД-16	8Д16)		+	-		24 (16 Мбайт)	8/(16)
ЕБД	33,3		+	+		32 (4 Гбайт)	8.33
МСД-16		-	+	+		24 (16 Мбайт)
МСД-32		-	+	+		32 (4 Гбайт)
VLB		-	(+)	-	32/64	32 (4 Гбайт)	33-50(66)
pa	132/264	-	-	+	32/64	32 (4 Гбайт)	33(66)
гсмад	-	-	-	+		26 (64 Мбайт)

Порты ввода-вывода.

Ввод-вывод через порты (англ. I/O ports) — схемотехническое решение, организующее взаимодействие процессора и устройств ввода-вывода. Противоположность вводу-выводу через память.

Во многих моделях процессоров ввод-вывод организуется теми же функциями, что и чтение-запись в память — так называемый «ввод-вывод через память». Соответственно, схемотехнически устройства ввода-вывода располагаются на шине памяти, и часть адресов памяти направляются на ввод-вывод. В процессорахIntel, микроконтроллерах AVR и некоторых других существуют отдельные команды для ввода-вывода — IN и OUT — и, соответственно, отдельное адресное пространство: в процессорах Intel — от 0000₁₆ до FFFF₁₆.

Порты ввода-вывода создаются в системном оборудовании, которое циклически декодирует управляющие, адресные и контакты данных процессора. Затем порты настраиваются для обеспечения связи с периферийными устройствами ввода-вывода.

Одни порты используются для передачи данных (например, приём данных от клавиатуры или чтение времени системных часов), другие — для управления периферийными устройствами (команда чтения данных с диска). Исходя из этого порт ввода-вывода может быть портом только для ввода, только вывода, а также двунаправленным портом.

Ввод-вывод через память никак не связан с прямым доступом к памяти; ПДП — отдельное схемное решение, связывающее шину ввода-вывода с контроллером памяти и разгружающее процессор на крупных операциях ввода-вывода. В машине с ПДП, чтобы записать блок памяти, например, на диск, надо сформировать этот блок в памяти, а затем операциями ввода-вывода (либо через порт, либо через специальный адрес памяти, в зависимости от архитектуры) отправить команду «Начать запись». Когда запись будет закончена, устройство каким-то образом предупредит процессор об этом (например, прерыванием). В частности, известные любому знакомому с DOS три параметра SoundBlaster — порт, DMA и IRQ — указывают, как передавать звуковой плате команды, как она будет брать звуковую волну из памяти и как плата сообщит процессору, что отрезок волны проигран.