Понятие интерфейса


Рассматривая ЭВМ, как класс устройств, мы пришли к такому выводу, что наша ЭВМ изначально содержит, помимо той упрощенной схемы, которую мы рассматривали раньше, еще некие дополнительные устройства. Первоначально схема была следующей:

Первоначальная схема интерфейса

Рис. 1. 2. Первоначальная схема интерфейса

Имеется устройство обработки данных (УОД) или процессор. Процессор обращается к основной памяти, которая представляется в виде ОЗУ или ПЗУ или программируемого ЗУ, главное чтобы эти устройства имели линейную организацию памяти. Основная память (ОП) – это память, где хранятся команды и данные для устройства обработки данных, а ОЗУ — это узел этой памяти. Нам потребуется класс устройств, называемых периферийные устройства (ПУ), которые позволяют нам подготовить программу и данные, необходимые для работы процессора. ПУ являются интерфейсом между ОП и теми объектами, для которых предназначены данные, получи в результате счета. ПУ в свою очередь разделяются на 2 части:

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) — служат для долговременного хранения программ и данных.

Устройства ввода-вывода (УВВ) — служат для связи человека и управляемого объекта с вычислительным устройством.

Основой для обработки данных является ОП и УОД. Это машина Тьюринга. Но на ленту машины Тьюринга надо что-то записать, а потом данные как-то прочитать. Прочитать мы не умеем непосредственно из памяти, и записывать туда мы тоже не умеем (у нас нет магнитных органов или электрических органов, которые позволяют туда что-то записать с такой точностью). Поэтому к совокупности ОП и УОД добавляются ПУ. Причем внешним интерфейсом являются УВВ. Поэтому под ЭВМ будем понимать следующую схему:

Схема ЭВМ

Рис. 1. 3. Схема ЭВМ

Возникают следующие проблемы: это устройство универсально-моделирующее, называемое ЭВМ. Мы его декомпозировали на 3 части, в результате чего у нас есть связи разнородных объектов и ясно, что в результате декомпозиции архитектурной мы должны сказать об интерфейсе, то есть, как нам подключать эти устройства. Понятно, что для каждого типа устройств можно было разработать различные схемы такого рода связи. Хотелось бы это каким-то образом унифицировать, чтобы была некая взаимозаменяемость. Неважно, каковы характеристики ВЗУ и какова его модель, важно, что он вставляется в соответствующий разъем или подключается к соответствующей ЭВМ независимо от того, кем изготовлен, когда изготовлен, как изготовлен. Это хорошее архитектурное решение, к которому надо стремиться. Исходя из таких представлений, нам необходимо унифицировать интерфейс и это унифицирование осуществляется на различных уровнях по-разному. Есть унифицированные интерфейсы для взаимосвязи ПУ-ОП-УОД, которые называются системными интерфейсами, а есть унифицированные интерфейсы для подключения ВЗУ и УВВ, называемые интерфейсы ПУ.

Почему мы подключили ПУ к ОП? К УОД мы ПУ подключить не можем, потому что процессор работает только с ОП. Значит УОД каким-то образом и будет работать с ПУ, но только через ОП, а более точно через линейное адресное пространство, которое для УОД является его ОП.

Существует проблема обеспечения взаимодействия функциональных (структурных) элементов сложной системы (ЭВМ), заключающаяся в необходимости обеспечения локального дистанционного взаимодействия элементов и унификации принципов взаимодействия с целью повышения эффективности.