ИНТЕРФЕЙС [interface]

Интерфейс - это, Что такое интерфейс, Определение термина интерфейс, внешний интерфейс, внутренний интерфейс, интеллектуальный интерфейс, интерфейс пользователя, графический пользовательский интерфейс, WIUP, интерфейс ввода-вывода, интерфейс RS232, интерфейс Centronics, стандартный интерфейс, АТА, АТА-2, АТА-3, АТАPI, Ultra АТА, Serial АТА, Small Computer System Interface, Стандарт ASPI, Стандарт САН, Стандарт SCART, HDMI, Serial Storage Architecture, Fibre Channel Arbirate Loop, Advance Configuration and Power Interface, Advanced Power Management, Desktop Management Interface, Telephony API, SMART

1. Совокупность технических, программных средств и правил, обеспечивающих взаимодействие различных устройств, входящих в состав вычислительной системы и/или программ;
2. Устройство или программа, обеспечивающие взаимодействие между двумя различными элементами оборудования или программами;
3. То же, что и адаптер;
4. Граница раздела двух систем, подсистем, устройств или программ;
5. Совокупность описаний и соглашений о процедуре передачи управления в подпрограмму и возврате в исходную программу.
EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics)
Наименование вида интерфейса (адаптера), предназначенного для подключения к РС жестких дисков и других периферийных устройств (например сканеров). Является развитием более ранней версии интерфейса подобного назначения—IDE (Integrated Drive Electronics), разработанного фирмой Western Digital (США) в 1980 гг. Интерфейс состоит из аппаратной и программной частей. Для интерфейсов IDE и EIDE по мере их развития (в том числе увеличения быстродействия, количества и видов подключаемых периферийных устройств и т. п.) Национальным институтом стандартизации США —ANSI (American National Standards Institute) разработана и принята серия стандартов АТА, в том числе: АТА-1, АТА-2, АТА-3, ATAPI, ASPI и др. Названия указанных стандартов часто используются как синонимы наименований интерфейсов IDE и EIDE. В аналогичном смысле используются также термины: IDE/АТА и ATA/IDE. Конкурирующей с EIDE версией интерфейсов аналогичного назначения являются интерфейсы SCSI.
Интерфейсы различаются по ряду оснований:
 - внешний интерфейс [front-end interface] —средства и правила взаимодействия подсистемы с внешними объектами (пользователями, вычислительной сетью и т.п.) в отличие от ее взаимодействия с остальными (внутренними) компонентами системы;
 - внутренний интерфейс [back-end interface] —средства и правила взаимодействия с внутренними компонентами системы (например, сопроцессора с центральным процессором, главной ЭВМ со спецпроцессором и т. п.);
 - интеллектуальный интерфейс [intelligent interface] — совокупность технических и программных средств, обеспечивающих взаимодействие пользователей с системой на естественном языке ("языке пользователя")]
 - интерфейс пользователя, пользовательский интерфейс, человеко-машинный интерфейс [user interface, man-machine interface]:
1) комплекс программных средств, обеспечивающий взаимодействие пользователей с системой,
2) средства связи между системой и пользователями;
 - графический интерфейс пользователя, графический пользовательский интерфейс [GUI, Graphical User Interface]— тип интерфейса пользователя, организованный таким образом, что для облегчения его работы сведения о программах, файлах, режимах работы (опциях) и т.п. отображаются на экране монитора в виде графических символов (пиктограмм), а также связанных с ними всплывающих меню. Выбор и активизация необходимого варианта обычно осуществляются манипулятором мышь. Данные при этом отображаются в прямоугольных зонах экрана (окнах), которыми оператор может манипулировать различным образом. Концепция графического п о л ьзо вате л ьс ко го интерфейса в настоящее время применяется в операционной среде Windows для IBM-сов-местимых ПК, хотя разработана она была еще в 1970-х гг. корпорацией Xerox и широко использовалась в компьютерах Макинтош фирмы Apple, начиная с 1980-х гг.
 - WIUP (Windows, Icon, Menus, Pointing device) —аббревиатура, обозначающая разновидность графического интерфейса пользователя;
 - интерфейс ввода-вывода [input-output interface] — стандартное сопряжение средств управления внешними устройствами и каналами ввода-вывода;
 - интерфейс RS232 [RS232 interface]— стандартный интерфейс, предназначенный для подключения к ПЭВМ внешних устройств (внешних модемов, манипуляторов мышь, мониторов, плоттеров) через последовательный порт;
 - интерфейс Centronics [Centronics interface] — стандартный интерфейс, предназначенный для соединения ПЭВМ с устройствами параллельной обработки (через параллельный порт), в частности, с принтерами;
 - стандартный интерфейс [standard interface]:
1) унифицированный интерфейс, используемый для стандартного подключения внешних устройств к каналам ввода-вывода;
2) средство сопряжения двух систем или их частей, в котором все параметры отвечают нормативным соглашениям и широко используются в других устройствах и др.
Основные характеристики интерфейсов и поддерживающих их протоколов указанного вида:
 - АТА (AT Attachment), АТА-1 —интерфейс, предназначенный только для поддержки жестких дисков (двух на одноу канале) и оптических дисководов. Основные режимы РЮ: modes 0, 1 и 2 (до 8,3 Мбайт/с), Singleword DMA modes 0, 1 и 2 (до 8,3 Мбайт/с) и Multiword DMA mode 0 (до 4,2 Мбайт/с). Для повышения быстродействия интерфейс АТА предусматривает реализацию параллельного принципа их передачи данных. С указанной целью в нем используется 40- или 80-проводной ленточный кабель, подключаемый к 40-контактным интерфейсным разъемам (непосредственно передача данных осуществляется 26 проводниками);
 - АТА-2, Fast АТА-2 — стандарт интерфейса, который поддерживает более ускоренные режимы РЮ: modes 3 и 4 (до 16,6 Мбайт/с), Multiword DMA modes 1 и 2 (до 16,6 Мбайт/с), а также режимы Block Transfer для повышения производительности (данный режим позволяет передавать несколько команд чтения/записи за одно прерывание). Введены и другие усовершенствования;
 - АТА-3 —является развитием стандарта АТА-2 и отличается от него повышенной надежностью при использовании высокоскоростных режимов (применяются специальные схемы контроля и коррекции ошибок и поддерживается технология SMART). Спецификация АТА-3 не утверждена ANSI и является не официальным стандартом;
 - ATAPI (AT Attachment Packet Interface, AT Attachment Packet Interface) — позволяет подключать к ПК другие периферийные устройства при помощи стандартного шлейфа IDE (в частности — дисководы CD-ROM, внешние архивирующие устройства). При этом передача данных производится с использованием стандартных режимов РЮ и DMA (Direct Memory Access), а реализация поддержки этих режимов существенно зависит от типа подключенного устройства. Название "пакетный" (packet) этот протокол получил в связи с тем, что команды подключенному устройству передаются группами или "пакетами";
 - Ultra АТА, Ultra АТА/33, Ultra DMA, DMA/33 — различные варианты наименования интерфейса семейства АТА/IDE. Разработан совместно фирмами Intel и Quantum. Отличается от АТА-3 использованием режима Ultra DMA mode 2, обеспечивающего скорость передачи данных по шине до 33,3 Мбайт/с. ATA/IDE совместим со стандартами АТА и АТА-2. Стандарт на интерфейс является неофициальным;
 - UltraATA/66, Ultra DMA/66 — интерфейс, разработанный фирмой Quantum. Позволяет производить передачу данных со скоростью 66,6 Мбайт/с в режиме Ultra DMA mode 4. Стандарт на интерфейс является неофициальным;
 - ATA/ATAPI-4 — единый стандарт на протоколы АТА и ATAPI. Является стандартизованной версией Ultra АТА, поэтому он ориентирован на поддержку режима Ultra DMA mode 2, обеспечивающего скорость передачи данных по шине до 33,3 Мбайт/с;
 - ATA/ATAPI-5 — следующая версия стандарта на протоколы АТА и ATAPI; находится в стадии разработки. Будет поддерживать режимы Ultra DMA mode 3 и 4 со скоростями передачи данных соответственно до 44,4 и 66,6 Мбайт/с и иметь улучшенные алгоритмы коррекции ошибок на основе вычисления контрольных сумм. В стандарт также включена новая спецификация 80-жильного кабеля, который должен использоваться при работе в указанных режимах. Последние на 2001 г. модификации АТА обеспечивают скорость передачи данных до 133 Мбайт/с, которая считается предельной для его конструкции;
 - Serial АТА, SATA (Serialized AT Attachment) —принципиальное отличие данного интерфейса от предыдущих является использование последовательной передачи данных. Это дает возможность существенно сократить число проводников в соединительном кабеле (с 40-80 до четырех) и напряжение в сигнальной цепи. Соответственно широкие ленточные соединительные кабели, используемые для подключения различных устройств, меняются на более гибкие и компактные провода круглого сечения, улучшается доступ к памяти в корпусе системного блока, облегчается подключение и коммутация устройств, повышается помехозащищенность от электромагнитных наводок и т.д. Предусмотрено обеспечение совместимости со старыми версиями АТА-устройств. Первая спецификация Serial АТА 1.0 была распространена на форуме разработчиков Intel 29 августа 2001 г. С этого времени начата разработка винчестеров, оснащенных интерфейсом Serial АТА 1.0. В этом стандарте предусмотрена максимальная пропускная способность в 155 Мбайт/с, включая дальнейшую возможность ее удвоения (сначала до 300, а затем 600 Мбайт/с). Поскольку технология SATA предусматривает работу с высокой тактовой частотой, для передачи данных и управления используется метод низковольтного дифференциала (Low Voltage Differential, LVD). С конца 2002 г. устройства с интерфейсом Serial АТА начали доминировать на мировом рынке вычислительной техники. 25 февраля 2002 г. на Форуме разработчиков Intel официально объявлено о создании инициативной группы для разработки спецификации Serial АТА II, ориентированной на пропускную способность 300 Мбайт/с. Основные нововведения в этом стандарте связаны с реализацией двух новых технологий: "Технологии изменения очередности команд" [Native Command Queuing] и "Технологии умножения портов". Указанные технологии обеспечили значительный прирост производительности операций ввода-вывода и подключение к одному каналу вместо одного до 15-ти устройств.
 - SCSI (Small Computer System Interface)
1. Наименование вида интерфейса (адаптера, шины), предназначенного для подключения к ПК жестких дисков и других периферийных устройств (в том числе — сканеров, оптических накопителей, дисководов CD-ROM, принтеров, а также других ПК). Разработан в начале 1980-х гг. для компьютеров фирмы Apple. В настоящее время используется в мощных микроЭВМ разных типов (преимущественно в файл-серверах) и (реже) в рабочих станциях. Конкурирует с адаптером типа EIDE.
2. Стандарт на интерфейс с аналогичным наименованием, предназначенный для подключения к ПК жестких дисков, планшетных сканеров и других периферийных устройств. Версии этого стандарта SCSI-2 (иногда называемого Fast SCSI) поддерживает скорость передачи данных 10 или 20 Мбайт/с в зависимости от разрядности шины; Ultra SCSI обеспечивает скорость 20 Мбайт/с. Версия интерфейса SCSI-3 (он же —Apple FireWire и IEEE Р1394) предназначена для современных модификаций ЭВМ Power Macintosh, используется, в частности, для разработки средств (в том числе микросхем), обеспечивающих создание и работу различных мультимедийных комплексов.
 - SAS (Serial Attached SCSI) — "Последовательно подсоединяемый SCSI": стандарт последовательной передачи данных для SCSI-дисков, имеющий целью обеспечить подключение до 128 жестких дисков, полнодуплексный режим работы, использование кабеля длиной до 6 м (последнее предполагает возможность построения внешних дисковых систем с высокой плотностью монтажа), а также расширение пропускной способности до 300 и 600 Мбайт/с. Стандарт разработан представителями 30 компаний, производящих жесткие диски, дисковые контроллеры, компоненты серверов и систем хранения. Утвержден ANSI в 2003 г. Его применение имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными SCSI-устрой-ствами, в частности: поддерживается режим "горячего" подключения устройств (как в SATA), используются более компактные коннекторы и тонкие кабели, все устройства снабжаются уникальным идентификационным кодом. Это позволяет при подключении не устанавливать вручную идентификаторы этих устройств и т.д.
Другие стандарты и спецификации на интерфейсы и адаптеры:
 - SCAM (SCSI Configured AutoMatically) — спецификация, определяющая автоматическое конфигурирование периферийных SCSI-устройств на шине SCSI, благодаря чему пользователю нет необходимости разбираться с адресами SCSI и перемычками;
 - Стандарт ASPI (Advanced SCSI Programming Interface) — стандарт программного интерфейса для SCSI-адаптеров. Большинство ASPI-совместимых адаптеров являются также CAM-совместимыми;
 - Стандарт САН (Common Access Method) — стандарт программного интерфейса для SCSI-адаптеров. Стандарт САМ старше, чем SCSI;
 - Стандарт SCART (от франц. Syndicat des constructeurs d’appareils radio recepteurs et televiseurs) — Европейский универсальный стандарт коммутации, получивший наименование, принявшей его в начале 1980 гг. "Ассоциации радиотехнической и телевизионной промышленности". Разъемы, соответствующие этому стандарту, имеют 21 контакт. Они широко используются в бытовой видеоаппаратуре для подключения телевизора с принтером в системе "Видео-текст’, клавиатуры в системе "Телетекст’, видеомагнитофонов, видеопроигрывателей, домашних ПК и др. В частности, через SCART на телевизор можно передавать изображения любого стандарта, звук и т.д. Разъемы SCART находят применение во всех приборах европейского производства и большинстве японских приборах. Назначение выводов в разных SCART-разъемах могут быть различными. В некоторых случаях характер сигналов на выводах разъема определяется программно, через меню ресивера. В вычислительной технике используется только часть контактов входа/выхода полного 21-штырькового SCART-разъема;
 - HDMI (High Definition Multimedia Interface) — "Мультимедийный интерфейс широкого разрешения": универсальный цифровой интерфейс для бытовой аппаратуры, позволяющий передавать несжатый видеосигнал и многоканальное аудио высокого качества по одному кабелю. Полоса пропускания канала HDMI составляет 5 Гбит/с. HDMI позволяет управлять всеми соединенными устройствами с одного пульта. Спецификация HDMI 1.0 в 2002 г. утверждена рядом ведущих мировых фирм-производителей вычислительной и видео техники (Hitachi, Panasonic, Royal Philips Electronics, Sony Corp., Thomson и др.).
 - SSA (Serial Storage Architecture) —"Архитектура последовательной памяти": стандарт на интерфейс, а также технологию построения дисковых систем, который является альтернативным SCSI. Предложен фирмой IBM в августе 1995 г. Несмотря на использование последовательного протокола, он обеспечивает увеличение быстродействия, а также возможность работы до 126 устройств на одном шлейфе (типа "кольцо"). Скорость передачи данных между устройствами составляет 20 Мбит/с, при двунаправленной передаче данных —до 40 Мбит/с. Коренным отличием стандарта SSA является независимость работы каждого устройства, передающего и принимающего информацию. В результате любое количество узлов может одновременно и непосредственно связываться друг с другом (согласно с архитектурой SCSI в каждый момент времени могут взаимодействовать только два устройства, одно из которых —контроллер). Имеющиеся реализации SSA снабжаются встроенными средствами отказоустойчивости (в частности, обеспечивается горячая замена вышедших из строя устройств) и автоматической настройки; они позволяют передавать данные на расстояния большие, чем SCSI.
 - FC-AL (Fibre Channel Arbirate Loop) —стандарт на организацию и технологию последовательного доступа к периферийным устройствам с помощью оптического кабеля. Практическая его реализация началась в 1996 г. FC-AL представляет собой вариант последовательного SCSI, но только с очень высокой пропускной способностью (до 100 Мбит/с) и большими расстояниями между узлами (до 2 км). Использует двухшлейфовую (типа "кольцо") схему подсоединения узлов и однонаправленный режим передачи данных в пределах каждого кольца.
 - ACPI (Advance Configuration and Power Interface) —"Усовершенствованный интерфейс управления конфигурацией и энергоснабжением": спецификация интерфейса системных плат новейшего поколения ПК, работающих на ОС Windows 98. Обеспечивает функции управления потреблением питания ПК, например, в паузах его работы монитор и процессор переводятся в режим "ожидания". С использованием ACPI становится возможным производство ПК, которые будут включаться нажатием клавиши клавиатуры;
 - АРМ (Advanced Power Management) — разработанная фирмами Microsoft и Intel версия "Интерфейса прикладного программирования" (API), которая выполняет функции "прослойки" между аппаратной частью ПК и операционной системой, а конкретно: между программным обеспечением, управляющим электропитанием аппаратной части ПК (например находящимся в BIOS системы), и драйвером операционной системы, отвечающим за управление питанием компьютера. Предполагается, что после внедрения стандарта ACPI необходимость в использовании АРМ отпадет;
 - DMI (Desktop Management Interface) — версия "Интерфейса прикладного программирования" (API), которая позволяет программному обеспечению собирать данные о характеристиках компьютера. Спецификация DMI разработана консорциумом Desktop DMTF (Management Task Force), возглавляемом фирмой Intel. В версии 2.0 этого стандарта предусмотрена также возможность дистанционно конфигурировать ПК с удаленной машины. Персональные компьютеры, удовлетворяющие требованиям DMI 2.0, иногда называют также управляемыми ПК [managed PC];
 - TAPI (Telephony API) —спецификация и "Интерфейс прикладного программирования" корпораций Microsoft и Intel, ориентированные на приложения в телефонии для платформ на базе Windows. Интерфейс позволяет управлять телефонным оборудованием и расширить функции учрежденческой автоматической телефонной станции (УАТС), созданной на базе Windows NT, за счет программирования с помощью API. Текущими версиями являются TAPI 2.0 и TAPI 3.0.
 - Self-Monitoring Analysis Reporting Technology, SMART, S.M.A.R.T., Predic tive Failure Analysis, PFA — технология изготовления программно-аппаратных средств и их комплексов, обеспечивающая автоматическое предсказание возможных сбоев в их работе и выдачу соответствующих сообщений в систему. Для использования этой технологии необходимо, чтобы ее поддерживал как BIOS компьютера, так и соответствующих технических средств, например жестких дисков. В последней версии стандарта — SMART II —предусмотрена функция внутренней диагностики и самоконтроля, основанная на проведении серии автономных внутренних тестов. Последние можно запустить стандартными АТА-командами. В винчестерах это позволяет постоянно диагностировать состояния механизмов накопителя, поверхности дисков и ряд других параметров.