Интерфейс передачи данных и протокол связи: что понимается под этими терминами

Содержание
  1. Что такое интерфейс
  2. Основные определения
  3. Требования
  4. Виды интерфейсов
  5. Командная строка
  6. Графический и текстовый
  7. Жестовый, голосовой, тактильный и нейронный
  8. Программный, аппаратный, аппаратно-программный
  9. Пользовательский интерфейс
  10. Веб, игровой сайт
  11. Материальный
  12. Интерфейс в телефонах
  13. Интерфейс программ
  14. Интерфейс программ с машинами
  15. Каким должен быть интерфейс
  16. Что значит язык интерфейса
  17. Модель пользовательского интерфейса: реальный мир и ментальная модель пользователя
  18. Элементы пользовательского интерфейса, синтаксис и другие особенности
  19. Интерфейс командной строки (Command Line Interface или CLI)
  20. Текстовый интерфейс пользователя (Text User Interface или TUI)
  21. Графический пользовательский интерфейс (Graphical User Interface или GUI)
  22. Графический пользовательский интерфейс — реальный мир как модель
  23. Графический пользовательский интерфейс — инструкции и правила
  24. Пользовательский аудио-интерфейс (VUI или voice user interface)
  25. Тактильные интерфейсы пользователя (TUI или tangible user interface)
  26. Натуральный пользовательский интерфейс (NUI или natural user interface)
  27. Перцептивный пользовательский интерфейс (PUI или perceptual user interface)
  28. Интерфейс мозг-компьютер (BCI и brain-computer interface)
  29. Этапы разработки пользовательского интерфейса — как проработать UI
  30. Правила и принципы разработки хорошего интерфейса
  31. Ценность оптимизации под поисковые системы
  32. Что представляют собой протоколы связи?
  33. Классификация протоколов компьютерной связи
  34. Прикладной уровень сетевых протоколов
  35. Представительский уровень сетевых протоколов
  36. Сеансовый уровень протоколов связи
  37. Транспортный уровень протоколов связи
  38. Сетевой уровень протоколов
  39. Канальный уровень протоколов
  40. Физический уровень протоколов
  41. Что представляет собой протокол PPP?
  42. Что представляет собой протокол HTTP?
  43. Что представляет собой протокол Modbus?
  44. Что представляет собой протокол PROFIBUS-FDL?
  45. Что такое интерфейс передачи данных
  46. Параллельные и последовательные интерфейсы
  47. Синхронные и асинхронные интерфейсы
  48. Дифференциальные интерфейсы
  49. Режим работы
  50. Свойство шины
  51. Сравнение некоторых интерфейсов
  52. Интерфейс Ethernet
  53. Интерфейс USB
  54. Интерфейс IrDA
  55. Интерфейс HDMI
  56. Интерфейс Bluetooth
  57. Интерфейс Wi-Fi
  58. История развития интерфейсов систем хранения данных
  59. Тенденции развития интерфейсов
  60. Fibre Channel
  61. 32Gbps FC (32GFC)
  62. 64Gbps FC (64GFC), 256Gbps FC (256GFC)
  63. FC как интерфейс SAN
  64. FC как дисковый интерфейс
  65. Fibre Channel over Ethernet
  66. FCoE (FC-BB-6)
  67. 40Gbps и 100Gbps
  68. InfiniBand
  69. Ethernet
  70. SAS
  71. 12Gbps SAS
  72. 24Gbps SAS
  73. SCSI Express
  74. Возможности подключения SAS
  75. SATA Express
  76. Новые возможности SATA
  77. Thunderbolt
  78. USB
  79. USB 3.1
  80. Питание USB
  81. Кабель USB Type-C

Что такое интерфейс

Интерфейс — это «проводник» между человеком и программой, операционной системой, техническим устройством или способом взаимодействия приложений друг с другом. Человек отдает команды с помощью интерфейса, устройство их анализирует и отвечает. Основные задачи, для которых он предназначен:

  • ввод и отображение информации (звук, изображение);

  • индивидуальное управление приложениями;

  • обмен данными с другими устройствами;

  • взаимодействие с операционной системой.

Интерфейс подразумевает взаимодействие не только человека и техники, но и компьютера-программы, программы-программы, компьютера-устройства. Например, при подключении устройств к системному блоку компьютера в качестве способа взаимодействия используется разъем.

Основные определения

Сразу дадим научное определение слова интерфейс.

Интерфейс (от англ слова — интерфейс) — набор средств и правил, устанавливающих взаимодействие между двумя функциональными объектами.

Проще говоря, интерфейс — это мост, который помогает двум элементам взаимодействовать. Кроме того, это не обязательно пара «человек-компьютер». Это могут быть пары компьютер-компьютер, пары компьютер-устройство (например, модем или принтер) и т д

С помощью различных интерфейсов решаются следующие задачи:

  1. Вводить и отправлять команды;
  2. Обеспечить контроль ошибок;
  3. Облегчить взаимодействие между пользователем и устройствами (или программами);
  4. Гарантия обмена информацией между различными элементами.

интерфейс

Требования

В зависимости от решаемой задачи к интерфейсам предъявляются определенные требования. Например, для взаимодействия пользователя с телефонным приложением интерфейс должен быть:

  1. Интуитивно понятный
    У пользователя не должно возникать вопросов о том, для чего нужен тот или иной компонент и что будет, если нажать ту или иную кнопку. Это должно быть понятно из опыта использования предыдущих приложений или программ, иначе пользователь будет разочарован.
  2. Дружелюбный
    Важно, чтобы человек научился взаимодействовать с приложением в кратчайшие сроки, не тратя ресурсы на изучение дополнительной информации (например, документации).
  3. Иметь оптимальное количество графических элементов
    Графических элементов должно быть столько, сколько необходимо для решения задач пользователя. Они не должны создавать ненужную информационную нагрузку.
  4. Научитесь прощать ошибки
    Это необходимо для того, чтобы человек мог исправить свои неправильные действия. Например, должна быть возможность отменить операцию.

Виды интерфейсов

Некоторые виды взаимодействия позволяют получить больший контроль над компьютером или смартфоном, но требуют дополнительных навыков. Другие более удобны, но предлагают меньше возможностей. Каждый тип имеет свои особенности.

Командная строка

Через командную строку можно выполнять максимальное количество операций — это прямой способ связи с операционной системой. Для написания команды нужно ввести текст на языке компьютера и нажать Enter, компьютер запустится.

Недостатком этого метода является то, что он подходит только для опытных пользователей. В командной строке нет вспомогательных графических элементов, для взаимодействия придется владеть языком, а чтобы команды работали, нельзя ошибаться.

Графический и текстовый

Графика упрощает взаимодействие с компьютером, с ней намного проще и комфортнее работать, чем с текстом. В качестве графического интерфейса действуют следующие элементы:

  • иконки;

  • меню;

  • лиза;

  • чертежи и схемы;

  • другие графические элементы.

Например, при взаимодействии с Windows используются иконки и окна, а для ввода подключается мышь. На смартфоне устройство ввода представляет собой сенсорный экран.

В текстовом интерфейсе изображения не используются: команды подаются с помощью текста, а информация предоставляется в текстовом виде.

Жестовый, голосовой, тактильный и нейронный

Взаимодействие с помощью жестов позволяет отдавать команды движениями пальцев. Используется при работе с сенсорным экраном смартфона. Например, жест вверх вызывает появление всплывающего окна.

Голосовой интерфейс — это голосовое управление. Гаджет распознает и выполняет звуковые команды.

Тактильное относится к взаимодействию через прикосновение: чувствительность к вибрации или давлению.

Нейронный интерфейс передает команды напрямую от мозга к компьютеру, вживляя электроды в мозг. Его используют в медицине: чтобы парализованный человек мог общаться с внешним миром.

Программный, аппаратный, аппаратно-программный

Взаимодействие программ друг с другом обеспечивает программный интерфейс. Программы отправляют друг другу запросы и получают ответы. Например, для постоянного отображения текущей погоды в виджете или на компьютере одна программа постоянно отправляет запрос другой, и та предоставляет новые данные.

Аппаратное обеспечение предназначено для организации связи между физическими устройствами через разъемы и слоты. А когда компьютер считывает информацию с жесткого диска, это совместная работа программы и физического устройства, то есть программно-аппаратный интерфейс.

Пользовательский интерфейс

Все, с чем взаимодействует обычный пользователь, когда включает компьютер, заходит на сайт или в приложение, все, что человек видит на экране, — это пользовательский интерфейс.

Веб, игровой сайт

Веб-интерфейс позволяет работать через браузер. Это взаимодействие программ в Интернете. Например, вы можете зайти на сайт магазина и оплатить покупки там. Браузер в данном случае будет веб-интерфейсом, через который взаимодействуют страницы.

Игра — это то, как пользователь может взаимодействовать с игрой, какие команды можно отдавать, в каком виде представлена ​​игровая информация и как игра будет реагировать на действия.

Материальный

Это тактильный контакт с приборами. Включает касания сенсорного экрана, действия мыши или джойстика.

Интерфейс в телефонах

Смартфоны используют сенсорный экран, который включает жесты и сенсорный интерфейс. Пользователь прикасается к элементам, операционная система или приложение получает от него команды и выполняет их.

Интерфейс программ

API (интерфейс прикладного программирования) или интерфейс прикладного программирования. Это инструменты для взаимодействия компьютерных программ друг с другом. Функции и структуры программных объектов записываются по специальным алгоритмам.

Он часто реализуется как независимая от операционной системы библиотека данных, которая используется в интернет-протоколах для описания структур приложений. API описывает абстракцию функциональных возможностей программных объектов и, в зависимости от модели реализации, аналогичен протоколу.

API — это программный компонент, который помогает разработчикам вставлять вызовы исполняемого кода программы в код других объектов. Эта технология позволяет взаимодействовать программам, созданным разными разработчиками. Общий стандарт API помогает алгоритмам, написанным на разных языках программирования, обмениваться сообщениями, командами и другими сигналами. Это может происходить как в пределах одного ПК, так и в пределах компьютерной сети.

Интерфейс программ с машинами

Взаимодействие между программами и компьютерами, компьютерами и другими машинами осуществляется операционными системами. Они контролируют работу исполняемых кодов программ и драйверов, передавая команды центральному процессору машин.

Например, смартфон. На него установлено множество приложений: обмен мгновенными сообщениями, игры, почта, погода и многие другие. Все они взаимодействуют с телефоном через операционную систему Android или iOS. Если бы не было операционной системы, приложение не могло бы быть установлено на устройство.

Каким должен быть интерфейс

Важно, чтобы интерфейс соответствовал назначению и контексту. Если это взаимодействие специалиста с компьютером, то главное — это возможность подачи информации и выполнения задач. Для обычного пользователя он имеет не только техническое, но и эстетическое значение — работа с ним должна быть удобной и понятной.

Что значит язык интерфейса

Не путайте его с языками, которые устанавливаются при написании текстовых материалов.

Язык интерфейса — это язык, используемый при загрузке операционной системы, в меню, в диалогах программы, окнах ошибок и помощи. Его можно изменить, если к основному языку установлен хотя бы 1 дополнительный язык.

Простой способ узнать, какой язык Windows установлен на вашем ПК:

  • откройте «Панель управления”;
  • вкладка «Язык”;
  • выделил основной язык, который используется в настоящее время. Вы можете изменить его или добавить новый.

Модель пользовательского интерфейса: реальный мир и ментальная модель пользователя

Программные продукты предназначены для расширения наших возможностей в реальном мире. Каждый продукт как супергерой, его задача помочь нам в чем-то: суперпамяти, общении на любом расстоянии, максимальном развлечении и т.д. Мы получаем доступ ко всем этим свойствам через интерфейсы.

Мы открываем каждое приложение в определенном контексте. Контекст подразумевает определенные ожидания относительно того, как все должно работать. Ожидания основаны на прошлом опыте. Когда мы знакомимся с новым продуктом, мы бессознательно переносим на него сформированные ожидания и привычки, которые были выстроены в прошлом вокруг другого аналогичного продукта (или способа решения аналогичной проблемы).

Ментальная модель — это схема в нашей памяти с логикой «объект → принцип взаимодействия → результат». В то же время мы ожидаем аналогичного поведения и результатов от всех подобных объектов.

«Ментальная модель основана на убеждениях, а не на фактах. Это означает принятие того, что пользователи уже знают (или думают, что знают) о том, как работает ваш продукт. И возьми на работу».

Каждый интерфейс под капотом имеет определенную модель системы, которая призвана помочь пользователю достичь определенных целей.

Например, модель покупки дорогих автомобилей для постоянных клиентов автосалона в мобильном приложении может включать 4 шага: наполнение корзины, оформление заказа, подтверждение заказа и оплата.

Модель и интерфейс тесно связаны. Чтобы понять разницу между моделью и интерфейсом, задайте себе вопрос: Откуда взялась тележка? Добавляют ли покупатели автомобили в корзину партиями, как в супермаркете? Или вам все-таки нужна модель не корзина/тележка из супермаркета, а тест-драйв в автосалоне?

Те вместо корзины, при выборе автомобиля, мы можем предложить Вам записаться на тест-драйв или начать совершать покупку (даже в кредит) в приложении. Теперь задайте вопрос: как часто покупатели дорогого автомобиля готовы сменить машину и соответствует ли мобильное приложение их жизненному контексту?

Получается, что за любым объектом в реальном мире стоит модель, которая находится в нашем сознании: это наши представления о том, как эта вещь должна работать перед нами. И эти идеи возникают еще до того, как мы к ним прикоснулись.

Элементы пользовательского интерфейса, синтаксис и другие особенности

Элементы интерфейса в GUI реализованы на основе метафор. Метафоры должны быть уже знакомы пользователям или вписываться в их культурный контекст (тогда их можно научить).

Метафоры в интерфейсах на основе ментальных моделей
Все элементы интерфейса вместе составляют единую концепцию дизайна (метафору). Например, Trello (система управления задачами) визуально напоминает доску управления проектами SCRUM (метафорически), также можно перетаскивать стикеры из одной колонки в другую. Изначально Trello был придуман программистами, которым очень близка концепция SCRUM.


Примеры элементов пользовательского интерфейса, синтаксиса и других функциональных возможностей.

Популярные элементы интерфейса:
Кнопка, ссылка, значок, вкладка, флажок, переключатель, переключатель, раскрывающийся список, ползунок, поле ввода, таблицы, меню.

Интерфейсы спроектированы в соответствии с принципами атомарного дизайна
Атомарный дизайн — это подход к разделению системы любой сложности на части, причем малыми элементами являются атомы. Атомы можно повторно использовать и комбинировать друг с другом.

атомы. Мельчайшие частицы, из которых состоит интерфейс: кнопки, поля ввода, флажки, радиокнопки, стили для типографики.


Атомный уровень.

Молекулы (группы атомов). Если взять два атома и соединить их вместе, получится молекула. Например, кнопка и поле ввода.


Молекулярный уровень.

Организмы. Если объединить несколько молекул, получится организм, большая часть интерфейса. Например, перекрестная навигация в шапке или сайдбаре сайта.


Уровень организма.

Шаблоны. Если объединить организмы между собой и создать шаблон, то получится интерфейс, предназначенный для решения типовых задач.


Уровень шаблона.

Интерфейс командной строки (Command Line Interface или CLI)

Среди областей применения интерфейса командной строки можно выделить DOS-компьютеры. Взаимодействие происходит через ввод команд. Компьютер обрабатывает эти команды и выводит на экран следующую строку. Этот тип пользовательского интерфейса уже давно считается устаревшим. Большинство CLI были заменены графическими интерфейсами.

Текстовый интерфейс пользователя (Text User Interface или TUI)

Этот тип пользовательского интерфейса предназначен для работы с символами. Выполнение происходит в аппаратном текстовом режиме, но также часто используется экран. В этом случае у программиста есть 256 символов для каждого шрифта. Навигация осуществляется с помощью клавиатуры, а не мыши. Примеры включают Norton Commander или Turbo Pascal. Этот интерфейс также используется в загрузчиках ОС и программах BIOS. Этот тип интерфейса также используется для установки операционных систем.

Графический пользовательский интерфейс (Graphical User Interface или GUI)

Графический пользовательский интерфейс является наиболее популярным пользовательским интерфейсом. Это окно, которое содержит различные элементы управления. Взаимодействие пользователя с программой с помощью мыши и клавиатуры.

Также можно использовать кнопки и разделы меню, расположенные внутри самого приложения. Это окно похоже на шлюз между пользователем и программой. В графическом пользовательском интерфейсе распространены типичные элементы управления. Они позволяют стандартизировать процесс взаимодействия с различными программами на разных операционных системах.

Графический пользовательский интерфейс — реальный мир как модель

СТО — что это?

При разработке первого графического пользовательского интерфейса за основу были взяты элементы из реального мира: мусорная корзина, папка, изображение дискеты в качестве кнопки сохранения. Сегодня многие значки считаются устаревшими, но все еще используются.

Даже при использовании современных изображений и иконок дизайнеры стараются хотя бы минимально отразить их назначение. Это облегчает интуитивное взаимодействие с интерфейсом. Цель графического интерфейса состоит в том, чтобы люди могли легко определить назначение каждой кнопки. Благодаря этому нам не нужно запоминать все команды, как это было в случае с командной строкой.

Графический пользовательский интерфейс — инструкции и правила

При разработке графического интерфейса применяются определенные наборы правил, которые упрощают использование программ. Одним из примеров являются «8 золотых правил» Бена Шнайдермана. Вот несколько примечаний к этим правилам:

  • Последовательность: взаимодействие всегда должно происходить одинаковым образом. То есть следует избегать использования панелей управления с такими опциями, как «копировать выделение», «снять выделение», «добавить выделение». Этот пример показывает отсутствие единообразия в графическом интерфейсе, которого следует избегать;
  • Информативность обратной связи: все действия пользователя должны быть подкреплены обратной связью. Например, если двойным кликом открывается программа, то человеку приходится ждать пару секунд, прежде чем он сможет пользоваться этой программой. Чтобы пользователь знал, что его действия дали результат, необходимо сообщить ему об этом. Это можно сделать, изменив курсор. Один из самых старых и наиболее известных примеров — курсор в виде песочных часов в Windows;
  • Не перегружайте память пользователей: пользователи не могут запомнить все сразу. В длинных сегментах взаимодействия, когда пользователь вынужден перемещаться по нескольким окнам, информация всегда должна отображаться в одной и той же области. Менее релевантную информацию, которая была показана в начале, следует скрыть.

Пользовательский аудио-интерфейс (VUI или voice user interface)

Что такое IPv6?

В этом типе пользовательских интерфейсов взаимодействие между пользователем и компьютером осуществляется с помощью голоса. Например, пользователь может устно выбрать человека из заранее составленного списка контактов и совершить звонок. Программы для преобразования речи в текст и распознавания речи также используют аудиоинтерфейсы.

Преимущество такой формы взаимодействия в том, что пользователям не нужно ничего, кроме голоса. Ввод текста на устройствах часто затруднен из-за маленьких клавиатур (смартфоны с маленькими экранами), и многим часто проще надиктовать текст сообщения.

Примеры включают голосовой помощник Apple, Siri, S-Voice от Samsung или голосовой поиск Google. Одной из основных задач при проектировании этих пользовательских интерфейсов (аудиоинтерфейсов) является обеспечение аудитории комфортной среды для взаимодействия. То есть при использовании синтезаторов речи в техподдержке важно не перегружать клиентов длинными сообщениями.

Тактильные интерфейсы пользователя (TUI или tangible user interface)

В них взаимодействие происходит посредством использования мячей или других физических объектов. Сегодня этот тип интерфейса редко используется в повседневной жизни. Если рабочий компьютер всегда находится на одном столе, использование сенсорных интерфейсов приобретает новый смысл, но чаще всего они просто неприменимы в повседневной жизни. Музеи и выставки — отличный пример охвата TUI.

Физическое взаимодействие запоминается лучше, чем любое другое. Кроме того, сенсорные интерфейсы позволяют реализовать объекты: форму, текстуру, цвет. От песочницы с деревянными блоками до увеличительного стекла для изображений — возможно практически все.

Натуральный пользовательский интерфейс (NUI или natural user interface)

Что такое IP-адрес?

Естественный пользовательский интерфейс разработан, чтобы предоставить пользователю естественный и интуитивно понятный опыт взаимодействия с устройством или программным обеспечением. При этом сам интерфейс будет виден, например, на сенсорном экране. В NUI пользовательские команды вводятся с помощью жестов и касаний.

Этот тип пользовательского интерфейса также можно комбинировать с VUI. Благодаря прямой обратной связи с устройством взаимодействие становится более естественным, чем набор текста с помощью мыши или клавиатуры. Помимо сенсорных устройств, NUI можно использовать и на игровых консолях.

Например, Nintendo Wii позволяет повторять действия на экране, перемещая контроллер рукой. Другие примеры включают подключаемый модуль Kinect для Xbox, позволяющий управлять игровым персонажем на экране собственными движениями тела. Что делает общение более естественным.

Перцептивный пользовательский интерфейс (PUI или perceptual user interface)

Перцепционный пользовательский интерфейс — это интерфейс, управляемый человеческим восприятием. На сегодняшний день он все еще находится в разработке. Теоретически PUI должен сочетать в себе возможности GUI и VUI, а также уметь распознавать жесты для взаимодействия с компьютером. Интеграция визуального и слухового восприятия жестов и звуков должна позволить PUI предоставить пользователям высочайший уровень восприятия и естественности.

Интерфейс мозг-компьютер (BCI и brain-computer interface)

Этот пользовательский интерфейс использует человеческий мозг в качестве источника команд. На сегодняшний день эта технология достигла высокого уровня развития. Электроды используются для измерения мозговых волн, после чего полученная информация расшифровывается с помощью различных алгоритмов. Это позволяет ему управлять роботизированными конечностями. Такой вид взаимодействия является большим преимуществом для людей с ограниченными возможностями.

Этапы разработки пользовательского интерфейса — как проработать UI

В международной практике подход к дизайну интерфейсов уже стал стандартом. Процесс проектирования интерфейса включает следующие ключевые этапы. В этом блоке я опираюсь на материалы от UX Mastery, партнера Interaction Design Foundation, крупнейшего в мире сообщества по обучению UX-дизайну.

  • Стратегия (стратегия бренда и стратегия UX): определяет полезное действие, ценности бренда и видение будущего. Стратегия естественным образом влияет на цели проекта дизайна интерфейса, критерии достижения целей и приоритет проекта в общей картине организации.
  • Исследование (исследование UX) — это фаза открытия. Комплексные проекты включают в себя обширную работу по исследованию пользователей (исследование UX) и анализу конкурентов (бенчмаркинг). Небольшие организации или стартапы могут подойти к исследованию в упрощенном формате и обосновать идею, построенную на принципах Minimum Viable (минимально жизнеспособной) посредством интервью, опросов и юзабилити-тестов. Именно на этапе исследования в соответствии с принципами дизайн-мышления происходит погружение пользователей в образ жизни, пристрастия, цели и барьеры).
  • Аналитика (UX-аналитика). Цель аналитики — сделать выводы из данных и дать преимущество в создании концепций дизайна. Выводы призваны помочь понять суть происходящего и приступить к проектированию интерфейса.
  • Дизайн интерфейса и прототипирование: на этапе проектирования пользователи создают прототипы интерфейса, тестируют их и корректируют на основе отзывов. На этом этапе более распространено прототипирование с низкой точностью, поскольку пользователи сосредотачиваются только на функциях и не отвлекаются на брендинг (уникальный графический образ) и другие визуальные детали.
  • Дизайн и разработка интерфейса: На этом этапе создается детальный дизайн, пишется подробный контент, создается вся уникальная графика и начинается совместная работа с программистами.

Правила и принципы разработки хорошего интерфейса

Основные принципы восходят к 24 годам исследований интерфейсов с 1987 по 2009 год. Эти принципы применяются и сегодня.

Рекомендации по дизайну интерфейса. Шнейдерман (1987) и Плейзент (2009):

  • Стремитесь к согласованности: элементы дизайна должны быть легко узнаваемы, даже если пользователь впервые узнает о вашем приложении. Сделайте пользовательские интерфейсы приложений интуитивно понятными. Например, не красьте кнопку «Домой» красным, если на большинстве сайтов она зеленого цвета.
  • Обеспечьте одинаковое удобство использования: например, в приложении и на сайте элементы пользовательского интерфейса (меню и списки) должны работать одинаково на каждой странице.
  • Обеспечьте информативную обратную связь — интуитивно понятный интерфейс мгновенно реагирует на действия пользователя. Приложение должно четко отображать текущий статус на экране: ожидается ли оплата, принял ли менеджер заявку в работу, доставлено ли сообщение.
  • Работа в закрытых потоках устранения неполадок: пользователи должны четко понимать, когда они начали определенный процесс и когда завершили его. Этот принцип хорош в сочетании с визуальными состояниями.
  • Избегайте ошибок: идеальный интерфейс состоит из туннелей, по которым пользователи могут мгновенно добраться до цели. Стремитесь к точке, где пользователи не могут даже ошибиться на пути к цели. Иногда даже простые шаги и состояния могут очень помочь.
  • Упростите отмену: каким бы умным ни был интерфейс, все пользователи — люди, они беспокоятся и совершают ошибки по разным причинам. Тщательно готовьте сообщения на случай, если что-то пойдет не по плану. Или просто дайте возможность гарантированной отмены акции. Такой подход поможет сэкономить внимание, деньги, время и лояльность клиентов.
  • Дайте пользователям почувствовать контроль: интуитивно понятный пользовательский интерфейс похож на ложку. Вы всегда знаете, чего ожидать. Пользователи понимают, что интерфейс — это машина, и поэтому ожидают полного контроля.
  • Минимизируйте нагрузку на кратковременную память — создайте ощущение, что «все под рукой». Тогда пользователи не будут чувствовать, что что-то потеряли, и у них не будет причин беспокоиться о том, что ценную информацию или результаты работы нужно где-то сохранить или запомнить.

Ценность оптимизации под поисковые системы

Существуют сходства и различия в разработке графического пользовательского интерфейса (GUI) и веб-сайта. Например, посетитель просматривает сайт. Выберите определенный путь в структуре страницы. В графическом интерфейсе разработчик может контролировать, какие элементы будут доступны пользователю в любой момент времени. Если функция недоступна, разработчик может скрыть эту опцию.

В случае веб-сайта у пользователя всегда есть возможность вернуться на страницу. Поэтому при создании сайта необходимо учитывать и навигацию. Иерархия страниц должна быть максимально прозрачной и продуманной. Если ваш сайт имеет несколько уровней, имеет смысл использовать навигационную цепочку”.

Люди пользуются программами уже довольно давно. Следовательно, мы уже привыкли к большинству стандартных элементов любого графического интерфейса. Сайты появились сравнительно недавно.

Веб-дизайнеры должны стараться думать о пользовательском опыте на самом высоком уровне и руководствоваться при этом проверенными практиками. Например, меню навигации лучше разместить в левом верхнем углу. Как веб-мастер, вы должны убедиться, что все элементы легко доступны для любого посетителя. Это сделает ваш сайт удобным в использовании.

Что представляют собой протоколы связи?

Коммуникационный протокол — это список унифицированных инструкций, которые устанавливают, как определенные программные или аппаратные интерфейсы должны обеспечивать передачу данных, например, потоков текста, графики, аудио и видео. Соответствующие протоколы созданы в основном для облегчения масштабирования различных компьютерных сетей. Например, внедрение протокола TCP/IP позволило унифицировать передачу данных почти во всем мире, что позволило подключить компьютеры к глобальной сети Интернет.

На современном рынке информационных технологий протоколы каналов связи используются на различных уровнях реализации коммуникационных интерфейсов. Они постоянно совершенствуются и обновляются. Периодически разрабатываются новые протоколы, отражающие специфику развития рынка связи. Различные протоколы связи могут использоваться как в домашних, так и в промышленных сетях, реализованных на базе инфраструктуры исследовательских центров и т д. Среди наиболее распространенных стандартов соответствующего типа — Ethernet, CAN, HART.

Использование протоколов связи также осуществляется в сфере услуг мобильной связи. Среди них 3G, 4G, GPRS.

Протокол связи прерван

Эти протоколы в сетях мобильных операторов различаются, в частности:

— в зависимости от скорости передачи данных между абонентом и оператором связи;

— по диапазонам частот;

— по максимальному удалению от устройства связи до базовой станции.

Что касается классификации протоколов компьютерной связи, то она характеризуется достаточно высоким уровнем сложности. Рассмотрим его детали подробнее.

Протокол PPP был прерван соединением

Классификация протоколов компьютерной связи

Классификация соответствующих протоколов может быть осуществлена ​​с использованием достаточно большого количества подходов. Общим является то, что стандарты связи могут быть подразделены на более низкие и более высокие уровни. Между ними:

— применяемый;

— представитель;

— сеанс;

— транспорт;

— сеть;

— канал;

— физ.

Изучим их подробнее.

Прикладной уровень сетевых протоколов

Рассматриваемый уровень, в рамках которого можно классифицировать тот или иной протокол связи, в основном относится к приложениям. То есть он обеспечивает связь между сетевой инфраструктурой и конкретными пользовательскими программами. Здесь используются такие протоколы, как HTTP, Telnet, DNS, IRC, BitTorrent и многие другие, посредством которых предлагаются современные онлайн-сервисы.

Представительский уровень сетевых протоколов

На соответствующем уровне протокол связи предполагает представление определенных данных. Здесь могут выполняться процедуры преобразования одного протокола в другой, шифрования, сжатия файлов, управления различными запросами.

Конкретные приложения делают определенные запросы к сети, после чего они переводятся на язык, понятный серверу. Затем запрос обрабатывается. Затем ответ сервера, в свою очередь, преобразуется в язык, понятный приложению. Среди популярных протоколов соответствующего типа — ASN, FTP, SMTP. Также можно отнести в какой-то мере к таковым и HTTP, и FTP.

Протоколы системы связи

Сеансовый уровень протоколов связи

На этом уровне протокол связи используется для выполнения определенной операции, такой как синхронизация определенных задач, создание сеанса связи, отправка или получение файла. Общие протоколы, используемые для таких целей, включают ASP, DLC, SOCKS.

Транспортный уровень протоколов связи

Соответствующие стандарты типов используются для прямой доставки определенных типов данных от одного сетевого объекта к другому. Во многих случаях файлы здесь разделены на отдельные элементы, чтобы облегчить их передачу. Протоколы соответствующего типа включают TCP, UDP, RMTP.

Сетевой уровень протоколов

Следующим типом стандартов, с которыми может работать система связи, являются протоколы сетевого уровня. Они в первую очередь отвечают за методы передачи данных, трансляцию адресов, коммутацию и контроль качества работы инфраструктуры. К таким протоколам относятся, в частности, те же TCP/IP, ICMP. DHCP.

Канальный уровень протоколов

Эти стандарты применяются для обеспечения работы ключевых компонентов сетевого оборудования. Соответствующие протоколы позволяют системе сначала проверять данные, поступающие с физического уровня, на наличие ошибок. При необходимости они также корректируются. К числу таких стандартов относятся распространенный протокол связи PPP, такие алгоритмы, как SLIP, L2F, PROFIBUS. В принципе, к канальным протоколам можно отнести и Ethernet.

Физический уровень протоколов

Следующим уровнем выполнения рассматриваемых стандартов является физический. Здесь коммуникационный протокол — это инструмент, с помощью которого поток цифровых данных передается напрямую, путем отправки сигнала по кабелю или по радиоканалу.

В случае передачи по кабелю могут использоваться такие стандарты, как RS-232, xDSL, 100BASE-T. Распространенные протоколы беспроводной связи, в частности, реализуемые маршрутизаторами Wi-Fi, то есть те, которые относятся к типу IEEE 802.11.

Классификацию изучаемых нами норм можно считать весьма условной. Так, внутри него бывает очень проблематично отнести тот или иной протокол к определенной категории: часто бывает, что стандарт применяется сразу на нескольких уровнях. Было бы полезно более подробно рассмотреть детали наиболее популярных протоколов на современном рынке информационных технологий. Как, например, протокол управления PPP (связь: именно на нее влияют алгоритмы, предусмотренные соответствующим стандартом).

Что представляет собой протокол PPP?

Рассматриваемый протокол относится, как мы отмечали выше, к стандартам, которые призваны обеспечить работу сетевой инфраструктуры на канальном уровне. Он универсален: с помощью соответствующего протокола можно реализовать аутентификацию устройства, использовать механизм шифрования данных и, при необходимости, сжатие файлов.

Протокол связи PPP

Рассматриваемый протокол гарантирует работу сетей на основе общих ресурсов связи, таких как телефонные линии, каналы сотовой связи. Если в той или иной программе появляется надпись о том, что связь по протоколу PPP прервана, то, скорее всего, пользователь не сможет получить реальный доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым его провайдером.

Существует несколько разновидностей соответствующего стандарта, например, PPPoE, PPPoA. При этом в структуру рассматриваемого протокола входит несколько стандартов: LCP, NCP, PAP, CHAP, MLPPP. Еще одним распространенным протоколом на современном ИТ-рынке является HTTP.

Что представляет собой протокол HTTP?

Соответствующий стандарт используется для обеспечения работы инфраструктуры обмена гипертекстовыми данными, в общем случае, между компьютерами и серверами в сети Интернет. Он относится к фундаментальным протоколам, обеспечивающим работу Всемирной паутины. Он поддерживается по умолчанию большинством современных программных средств связи в распространенных операционных системах. Он стабилен: сложно представить ситуацию, когда на экране пользователя появляется сообщение HTTP-программы типа «протокол был прерван соединением PPP». В крайнем случае, если по какой-то причине у вас нет инструментов для включения стандарта HTTP, вы можете использовать, например, протокол FTP для передачи файлов в режиме онлайн.

Протоколы связи в сетях

Рассматриваемый стандарт предполагает передачу данных от программно-аппаратного объекта в состоянии клиента к серверу и наоборот. Первый отправляет запросы второму, а последний отвечает на них по установленному алгоритму. Существует несколько разновидностей рассматриваемого протокола: например, HTTPS, HTTP-NG. Основные преимущества, которые делают протокол связи HTTP одним из самых популярных:

— универсальность;

— простота реализации;

— возможность расширения;

— наличие широкой поддержки со стороны производителей программного обеспечения.

Он также имеет ряд недостатков, отмеченных экспертами:

— достаточно большое количество отдельных сообщений;

— невозможность распределенных вычислений;

— невозможность навигации по ресурсам, размещенным на сервере.

Ранее мы отмечали, что рассматриваемый стандарт связи поддерживается всеми основными пользовательскими операционными системами, а также распространенными программными продуктами. Однако область применения этого протокола намного шире, чем реализация алгоритмов связи в рамках пользовательских решений. Стандарт HTTP также применим в промышленности, системах видеонаблюдения и инфраструктуре SCADA.

Рассматривая различные сетевые коммуникационные протоколы как базовые для построения коммуникационной инфраструктуры, большое количество производителей выбирают HTTP как функциональный и надежный инструмент для организации доступа к различным интернет-ресурсам, настройки объектов и управления различными устройствами.

Если говорить конкретно об отрасли, то Modbus можно отнести к числу самых популярных протоколов в соответствующем сегменте рынка.

Протокол связи

Что представляет собой протокол Modbus?

Соответствующий стандарт в первую очередь используется для обеспечения взаимодействия между различными элементами инфраструктуры автоматизации на производстве. Соответствующий протокол представлен в тех разновидностях, которые адаптированы к передаче данных по конкретному типу канала связи — проводному, беспроводному (к ресурсам первого типа, в свою очередь, могут относиться медные провода, оптоволокно — и для них отдельные модификации был разработан протокол, который относится к речи).

Существуют версии Mobdus, адаптированные для передачи данных по протоколу TCP/IP. Еще одним популярным решением среди промышленных компаний является PROFIBUS-FDL.

Что представляет собой протокол PROFIBUS-FDL?

Рассматриваемый протокол работает в сети PROFIBUS, получившей широкое распространение среди европейских промышленных компаний. Его прототип был разработан специалистами Siemens и должен был использоваться в производственных областях, где задействованы контроллеры.

Впоследствии на основе разработок немецкой корпорации была сформирована сетевая инфраструктура, в которой объединились различные технологические и функциональные особенности последовательной связи, относящиеся к полевому уровню. Рассматриваемый сетевой протокол позволил интегрировать различные типы устройств автоматизации в рамках единой производственной системы. Следует отметить, что протокол PROFIBUS-FDL не единственный, который работает в данной промышленной сети. Однако он един с точки зрения применимости для организации доступа к основной шине.

Так или иначе, рассматриваемый протокол связи дополнен следующими стандартами:

-ДП;

— АП;

— ФМС.

Протокол PROFIBUS DP используется для организации обмена данными между основными промышленными устройствами типа DP, а также устройствами, в которых ввод-вывод реализован по распределенной схеме. В то же время этот протокол позволяет организовать высокоскоростной обмен данными. Он также характеризуется относительно низкой стоимостью внедрения, что может сделать его популярным даже в малом бизнесе.

Стандарт PROFIBUS PA обеспечивает обмен данными между инфраструктурой, состоящей из оборудования, относящегося к полевому уровню. Этот протокол оптимизирован для подключения различных датчиков и механизмов к общей линейной или кольцевой шине.

Стандарт PROFIBUS FMS отличается своей универсальностью. Он в первую очередь предназначен для организации обмена данными между высокотехнологичными компонентами промышленной инфраструктуры: компьютерами, программаторами, контроллерами.

К сильным сторонам протоколов, работающих в сети PROFIBUS, относятся открытость (то есть их может использовать любая заинтересованная промышленная компания), генерализация (что облегчает масштабирование промышленной инфраструктуры за счет расширения рынков, открытия новых производств).

Что такое интерфейс передачи данных

Как следует из официального определения, интерфейс передачи данных — это некая граница между двумя объектами или узлами, регламентируемая специальным принятым стандартом и реализуемая с использованием установленных методов, инструментов и правил.

Говоря простым языком, это тип адаптера между узлами, который знает, как передавать данные, что использовать и что ожидать взамен.

Параллельные и последовательные интерфейсы

Допустим, нам нужно отправить 1 байт (8 бит) информации. Как это сделать? Можно на каждый бит назначить по одной ножке МК (линии), тогда на передачу потребуется 8 ножек, плюс одна, которая сообщит принимающей стороне, что передача окончена и что входной сигнал должен быть прочитан. Такой интерфейс называется параллельным: группа битов передается одновременно в одном временном интервале. Эти интерфейсы включают PCI (32 линии) и могут быть найдены на ЖК-дисплеях генератора символов (например, WINSATR).

Можно поступить иначе и передавать данные по одной линии, кодируя, например, 1 как высокий уровень сигнала (3,3 В) и 0 как низкий уровень сигнала (0 В). В этом случае потребуется только одна секция МК для передачи и другая для информирования о том, когда этот сигнал должен быть прочитан. Эти интерфейсы называются последовательными: N бит передаются по одному за N временных интервалов. Примером последовательного интерфейса является USART.

Параллельный интерфейс, как нетрудно догадаться, в N раз быстрее, но требует в N раз больше строк. В микроконтроллерах чаще всего есть только последовательные интерфейсы (периферийные устройства, которые все делают автоматически), к ним относятся SPI, I2C, I2S, CAN, USART и USB. В этом курсе мы рассмотрим некоторые из них более подробно.

Синхронные и асинхронные интерфейсы

Примеры, которые мы привели ранее, были синхронными, названными так потому, что они используют отдельный вывод, который сообщает принимающей стороне, когда считывать данные. К ним относятся SPI и USART. Однако USART (универсальный синхронный/асинхронный приемник/передатчик), как нетрудно догадаться, может работать и в асинхронном режиме. Если время передачи бита известно, то нет необходимости точно говорить, когда считать бит. Однако необходимо как-то различать полученные байты. Для этого в последовательность высокого и низкого уровня шины вводятся задержки (стартовый и стоповый биты). Они отличаются по длительности от обычных 0 и 1, поэтому всегда можно определить, где начало и конец пакета. Асинхронная версия USART называется UART.

Битовое кодирование может выполняться не только как 1 — высокий уровень, так и 0 — низкий уровень. На интерфейсе 1-wire 1 и 0 кодируются одновременно высоким и низким уровнем, отличается только заполнение таймслота. Вы увидите это позже в курсе, когда мы будем иметь дело с датчиком температуры.

С другой стороны, на интерфейсе SPI сигнал считывается только по команде тактовой линии.

У вас наверняка возник философский вопрос: «Зачем есть капусту, когда есть картошка?» Может показаться, что линия с тактовым сигналом избыточна да. Но это не всегда так. Синхронизированная линия делает интерфейс независимым от стабильности систем часов узла. Если ошибка слишком велика, устройства с асинхронным интерфейсом могут не совпадать. В случае с синхронным тактовый сигнал задается передающим устройством (не совсем правильно, но пока так), поэтому после первого бита линия может зависнуть, условно, на полчаса без каких-либо проблемных последствий и продолжить трансляцию после этого.

Дифференциальные интерфейсы

USB — дифференциальный последовательный интерфейс. При этом он довольно требователен к стабильности частоты, и именно поэтому в нашем устройстве нет возможности подключить часы к компьютеру на физическом уровне; необходим внешний высокочастотный кварцевый резонатор 1 .

Дифференциальным он называется потому, что сигнал передается одновременно по двум линиям, и если одна линия установлена ​​в 1, то на второй она должна быть установлена ​​в 0 и наоборот.

Опять же, вопрос, зачем два кабеля, когда можно использовать один? UART вроде нормально работал на одной линии… Не совсем. UART отлично работает на низких скоростях. С увеличением частоты передачи начинают сказываться паразитные емкости и индуктивности и сигнал просто теряется. Дифф-пара позволяет снизить напряжение, уменьшить электромагнитное излучение, уменьшить потребление и повысить стабильность приема сигнала.

Разумеется, выбирать дифференциальную пару необходимо не только в тех случаях, когда требуется высокая скорость передачи, но и при наличии «шумной» обстановки. Автомобильная электроника использует другой интерфейс, который называется CAN. Скорость передачи данных там невысокая, но почему-то обеспечивает хороший прием в неблагоприятных условиях эксплуатации.

Кстати, кабельный интернет (Ethernet) тоже основан на дифференциальной паре.

Режим работы

Одни интерфейсы могут поддерживать несколько режимов работы, а другие, наоборот, способны работать только в одном конкретном.

Если устройство использует два канала, один для приема и один для передачи, и обмен данными может осуществляться одновременно, то такой режим работы называется полным дуплексом. Ваш мобильный телефон работает так: вы можете одновременно слушать человека и что-то ему говорить. Если используются два канала, но передавать и принимать одновременно может только одно устройство, то такой режим работы называется полудуплексным. И, наконец, если используется канал, поэтому связь может происходить только раздельно во времени, то такой режим называется симплексным).

Свойство шины

У каждого интерфейса свои требования к шине данных. В таких интерфейсах, как UART, может быть только два устройства (получатель и отправитель). При этом с точки зрения иерархии разницы нет, оба устройства равноценны. Устройств на SPI-интерфейсе может быть несколько, но только одно (не всегда, собственно, но это исключение) является основным, то есть лидером или мастером (англ master). Все остальные устройства являются ведомыми или ведомыми. В то же время SPI требует, чтобы линия выбора микросхемы была подключена к каждому устройству. Связь осуществляется только с тем устройством, на линии которого есть триггерный сигнал.

Все выводы вышеперечисленных интерфейсов настроены как двухтактные выходы. Но не все интерфейсы можно использовать таким образом. В интерфейсах 1-Wire и I2C вместо строки выбора используется специальная команда с адресом устройства. Выгода очевидна: на линию можно навесить сколько угодно устройств (есть ограничения) без введения новых линий. Однако что произойдет, если два устройства захотят использовать шину одновременно? Обязательно будет ситуация, когда одно устройство будет тянуть линию на землю, а другое на питание. Такое поведение, мягко говоря, нежелательно и называется коротким замыканием).

Чтобы избежать таких ситуаций, интерфейс требует, чтобы: линия была подтянута внешним резистором к питанию, а устройства были сконфигурированы как вход с открытым стоком. Когда устройству нужно отправить 1, оно ничего не делает с линией, а когда ему нужно отправить 0, оно соединяет линию с землей. В этом случае, если произойдет столкновение и два устройства начнут работать с линией одновременно, волшебный дым останется внутри фишек.

Сравнение некоторых интерфейсов

НаименованиеКоличество линий, штДлина линии, мСкорость, бит/с
1 провод Симплекс до 300м 15,4 кбит/с, максимум 125 кбит/с
СПИ Дуплекс до 5 метров > 100 МГц
I2C Симплекс 425 КБ/с
UART Дуплекс 5 метров > 11 520 байт/с
МОГУ Симплекс до 5000 10кбит/с — 1Мбит/с
USB2.0 Дуплекс пять 60 МБ/с

Все данные в таблице ориентировочные, многое зависит от скорости передачи, напряжения, среды распространения и т.д.

Назад | Содержание | Дальше

1 Стандарт USB требует стабильности 0,25 % (2500 частей на миллион), а точность внутренней RC-цепи (HSI) при 25 °C составляет от -1,1 % до +1,8 % от номинального значения. См техпаспорт, таблица 24. Характеристики генератора HSI↩

Интерфейс Ethernet

Ethernet
Ethernet

Его нашли почти все пользователи. Его первоначальная цель — связь между офисными устройствами. Для реализации первых соединений использовалась линейная топология и простой коаксиальный кабель. На данный момент такой подход уже устарел, и, наверное, большинство пользователей удивляются, как компьютеры можно соединять друг с другом коаксиальным кабелем, а раньше таких сетевых карт не существовало. Сейчас сеть построена по топологии «звезда», реализована и разделена на части маршрутизаторами и коммутаторами. Возможна передача информации через интерфейс Ethernet на скорости 10, 100, 1000 Мбит/с.Одной из особенностей этого интерфейса является наличие MAC-адреса, который зашит в аппаратную часть вашей сетевой карты, примерно как IMEI сотового телефона. С его помощью распознается узел, отправивший и принявший данные. Каждый MAC-адрес уникален, это достигается тем, что разработчики устройств разделяют между собой общий набор значений. Производитель присваивается трем старшим байтам MAC-адреса.

Интерфейс USB

USB
USB

Также популярный последовательный интерфейс данных USB (Universal Serial Bus). Все современные устройства оснащены этим интерфейсом, его главная особенность в том, что используется технология Plung and Play. Это означает, что любое устройство с интерфейсом USB можно подключить и использовать, в большинстве случаев избегая установки дополнительных драйверов. Например: флешки, портативные винчестеры, клавиатуры, мышки и т.д. Одним из существенных преимуществ USB является подача питания на один из контактов, что в свою очередь позволяет исключить дополнительную подачу питания при подключении оборудования.

Интерфейс IrDA

ИК-интерфейс
ИК-интерфейс

Этот тип интерфейса почти устарел и многие его даже не вспомнят. А ведь в недавнем прошлом без него было практически невозможно подключить к компьютеру первые сотовые телефоны. Их задачей было подключение того или иного оборудования с помощью инфракрасного излучения. Скорость передачи была очень низкой, всего 2400 — 115 200 бит/с, и ограничение нельзя было использовать на больших расстояниях. Как было сказано выше, этот интерфейс в основном использовался в сотовых телефонах, но и компьютерная техника не исключение. На сегодняшний день эта технология используется в пультах дистанционного управления для различных устройств, таких как телевизоры, аудио- и видеотехника и т.д.

Интерфейс HDMI

Интерфейс HDMI
Интерфейс HDMI

Этот интерфейс позволяет передавать мультимедийные данные. В отличие от старого интерфейса VGA он позволяет передавать видео со звуком. Он имеет высокую пропускную способность и позволяет передавать потоковое видео высокой четкости. Аббревиатура HDMI расшифровывается как мультимедийный интерфейс высокой четкости.

Интерфейс Bluetooth

Блютуз интерфейс
Блютуз интерфейс

Он заменил IrDA и сейчас активно используется многими устройствами для создания связи между ними. Например: мыши, телефоны, ноутбуки, внешние динамики и т д. Производители заявляют о дальности 100 метров, но на практике добиться таких показателей очень сложно, как правило, это около 10 метров. Средняя скорость передачи данных составляет 3 Мбит/с.

Интерфейс Wi-Fi

Wi-Fi интерфейс
Wi-Fi интерфейс

Достаточно новый тип интерфейса, но уже покоривший сердца многих пользователей. Его главное преимущество – беспроводное соединение. Он используется практически во всех электронных устройствах, от компьютеров, телевизоров до лампочек и умных розеток. Технические характеристики постоянно совершенствуются и совершенствуются. Средняя скорость передачи составляет от 450 до 1300 Мбит/с.

История развития интерфейсов систем хранения данных

Интерфейсы данных развиваются так быстро, что производителям систем хранения данных трудно за ними угнаться. С каждым годом появляются интерфейсы, позволяющие добиться скоростей передачи данных во много раз превышающих существующие устройства. Сетевые коммутаторы и адаптеры начинают поддерживать новейшие высокоскоростные интерфейсы задолго до того, как они станут доступны в системах хранения.

В следующей таблице показано изменение производительности интерфейсов подключения к системе хранения с течением времени.

Тенденции развития интерфейсов

Ниже приведены расчетные годы новых скоростей передачи данных для различных интерфейсов, основанные на отраслевых исследованиях. История показывает, что для многих интерфейсов цикл разработки новых стандартов составляет 3-4 года.

Следует отметить, что с момента утверждения спецификации нового интерфейса до появления на рынке продуктов, поддерживающих его, обычно проходит несколько месяцев. Широкое внедрение нового стандарта может занять несколько лет.

Кроме того, ведутся работы по разработке версий существующих интерфейсов с пониженным энергопотреблением.

Fibre Channel

32Gbps FC (32GFC)

Работа над стандартом 32GFC, FC-PI-6, началась в начале 2010 года. В декабре 2013 года отраслевая ассоциация Fibre Channel (FCIA) объявила о завершении спецификации. Ожидается, что продукты, поддерживающие этот интерфейс, появятся на рынке в 2015 или 2016 году. 32GFC будет использовать разъем 25/28G SFP.

Многоканальный интерфейс FC 128Gb, ​​известный как 128FCp (quad parallel), основан на технологии FC 32Gb и был добавлен в официальную дорожную карту для стандарта FC. Комитет Т11 назвал проект FC-PI-6P. Завершение спецификации запланировано на конец 2014 года; в начале 2015 года продукты будут доступны в 2015 или 2016 году. 128GFCp, вероятно, будет использовать разъемы QSFP+, также возможна поддержка разъемов CFP2 или CFP4.

Некоторые поставщики называют 32GFC и 128GFC Fibre Channel «Gen 6», поскольку эта версия поддерживает 2 разные скорости передачи данных в 2 разных конфигурациях (последовательная и параллельная).

64Gbps FC (64GFC), 256Gbps FC (256GFC)

Разработка стандартов 64GFC и 256GFC началась в проекте FC-PI-7. Техническая стабильность ожидается в 2017 году. Каждая версия FC обратно совместима как минимум с двумя поколениями.

FC как интерфейс SAN

Похоже, что Fibre Channel останется основной технологией для построения SAN в обозримом будущем. За прошедшие годы были сделаны значительные инвестиции (миллиарды долларов США) в инфраструктуру ТЦ, в первую очередь в дата-центры, которые будут работать еще долгие годы.

FC как дисковый интерфейс

Fibre Channel как интерфейс дисков уходит в прошлое, поскольку поставщики дисков корпоративного класса переходят на SAS 6 Гбит/с и SAS 12 Гбит/с. Из-за относительно большого объема 3,5-дюймовых дисков FC, используемых в корпоративных дисковых подсистемах, ожидается, что FC в течение некоторого времени будет использоваться для их поддержки. Среди 2,5-дюймовых накопителей интерфейс Fibre Channel, скорее всего, будет доступен на очень небольшом количестве устройств.

Fibre Channel over Ethernet

FCoE (FC-BB-6)

T11 завершил работу над стандартом FC-BB-6 в августе 2014 года. FC-BB-6 стандартизирует архитектуру VN2VB и улучшает масштабируемость Domain_ID.

VN2VN — это способ прямого подключения конечных узлов FCoE (Virtual N_Ports) без необходимости использования коммутаторов FC или FCoE (серверов пересылки FC), что позволяет упростить настройку в небольших развертываниях. Эту идею иногда называют FCoE «только Ethernet». Эти сети не требуют зонирования, что снижает сложность и затраты.

Масштабируемость Domain_ID позволяет фабрикам FCoE масштабироваться до более крупных SAN.

40Gbps и 100Gbps

40 Гбит/с FCoE появится через год или два. Возможно, интерфейс появится одновременно с 32Gb FC. Стандарты Ethernet IEEE 802.3ba 40 Гбит/с и 100 Гбит/с были ратифицированы в июне 2010 года. Со временем должны появиться новые продукты.

40 Гбит/с и 100 Гбит/с FCoE, основанные на стандартах Ethernet 2010, скорее всего, первоначально будут использоваться для ядер ISL, а 10 Гбит FCoE останется в основном для конечных точек. Ожидается, что будущие версии кабелей и разъемов 100GFCoE будут доступны в конфигурациях 10×10 и более поздних конфигурациях 4×25.

InfiniBand

Продукты, использующие Infiniband EDR (улучшенная скорость передачи данных) 100 Гбит/с, уже поступили в продажу. EDR использует разъемы 25/28G SFP+, а также интерфейсы Ethernet и Fibre Channel.

Ожидается, что InfiniBand High Data Rate (HDR), поддерживающий вдвое большую скорость, чем EDR, будет доступен в 2017 или 2018 году. Для хост-адаптеров HDR могут потребоваться слоты PCIe 4.0.

Ethernet

В июле 2014 года две разные отраслевые группы, Консорциум Ethernet 20G/50G и Исследовательская группа Ethernet IEEE 802.3 25 Гбит/с, объявили о начале новой работы над спецификацией Ethernet, чтобы использовать преимущества Ethernet PHY. Результатом стала спецификация однополосного соединения, аналогичная существующей технологии 10GbE, но в 2,5 раза быстрее. Продукты, использующие эти технологии, уже доступны. Также планируется разработать стандарт 50GbE с использованием двух линий 25GbE. Завершение спецификации запланировано на 2018-2020 годы.

В настоящее время разрабатываются стандарты 2.5GbE и 5GbE, позволяющие экономически эффективно увеличить пропускную способность сети с помощью кабелей категории 5e. Альянс NBASE-T выпустил версию 1.1 спецификации NBASE-T, в которой описывается реализация физического уровня. Техническая рабочая группа работает над спецификацией системного интерфейса PHY-MAC, магнитных характеристик и характеристик канала. Кроме того, сотрудники 25 компаний участвуют в разработке стандартов IEEE 802.3bz 2.5/5GBASE-T. На рынке уже появляются продукты, совместимые с 2,5 GbE и 5 GbE.

SAS

12Gbps SAS

Спецификация SAS 3, которая включает SAS 12 Гбит/с, была представлена ​​в INCITS в четвертом квартале 2013 года. Продукты SAS 12 Гбит/с для конечных пользователей начали появляться во второй половине 2013 года, включая твердотельные накопители, сетевые адаптеры (SAS HBA) и RAID контроллеры. SAS 12 Гбит/с позволяет в полной мере использовать шину PCIe 3.0.

24Gbps SAS

Спецификация интерфейса SAS 24 Гбит/с в настоящее время находится в стадии разработки. Ожидается, что первые компоненты, использующие SAS 24 Гбит/с, появятся в 2016 или 2017 году, а первые потребительские продукты появятся в 2018 году. SAS 24 Гбит/с полностью совместим с SAS 12 Гбит/с и 6 Гбит/с. Возможно, используется другая схема кодирования.

Прототипы интерфейсов SAS 24 Гбит/с будут использовать технологию PCIe 3.x, однако конечные продукты, скорее всего, будут использовать технологию PCIe 4.x.

SCSI Express

SCSI Express реализует популярный протокол SCSI через интерфейс PCI Express, уменьшая задержку за счет использования PCIe. Он разрабатывается, чтобы соответствовать повышенной скорости SSD-накопителей. SCSI Express использует протоколы SCSI over PCIe (SOP) и PCIe Queuing Interface (PQI), создавая протокол SOP-PQI. Контроллеры подключаются к устройствам с помощью разъема SFF-8639, который поддерживает несколько протоколов и интерфейсов, включая PCIe, SAS и SATA. SCSI Express поддерживает устройства PCIe, использующие до 4 линий.

SCSI Express был впервые предложен в 2011 году и принят в качестве официального проекта в 2012 году, но не разрабатывался до 2015 года. Пока неизвестно, когда на рынок будут выпущены первые продукты SCSI Express.

Возможности подключения SAS

Новые возможности подключения SAS позволяют передавать данные на большие расстояния с помощью активных медных патч-кордов и оптоволоконных кабелей. Разъем Mini SAS HD (SFF-8644) можно использовать для SAS 6 Гбит/с и SAS 12 Гбит/с.

В будущем ожидаются такие функции, как поддержка Zoned Block Commands (ZBC) и технология Shingled Magnetic Recording (SMR) для больших дисков).

SATA Express

Спецификация SATA Express включена в SATA Revision 3.2. SATA Express обеспечивает сосуществование клиентских решений SATA и PCIe. SATA Express обеспечивает скорость передачи до 2 линий PCIe (2 Гбит/с для PCIe 3.0 и 1 Гбит/с для PCIe 2.0) по сравнению с существующей технологией SATA (0,6 Гбит/с). Эта скорость подходит для SSD и SSHD, в то время как обычные HDD могут использовать существующий интерфейс SATA. Каждое устройство может использовать либо разъем PCIe, либо разъем SATA, но не оба одновременно. Отдельный сигнал, генерируемый устройством, сообщает хосту, является ли устройство SATA или PCI Express. По состоянию на середину 2015 года SATA Express поддерживается очень небольшим количеством материнских плат. Пока неясно, примет ли рынок SATA Express, не стоит ожидать большого количества продуктов в ближайшем будущем.

Новые возможности SATA

Новые функции, запланированные на будущее, включают параметры корпоративного уровня, такие как удаленное отключение питания, улучшенное восстановление массива и оптимизация для флэш-устройств NAND. Также планируется поддержка технологии SMR (Tile Magnetic Recording).

Thunderbolt

Thunderbolt 2 был представлен в конце 2013 года, и в настоящее время многие устройства производятся с этим интерфейсом. Скорость передачи Thunderbolt 2 составляет 20 Гбит/с.

Thunderbolt 3 (40 Гбит/с) был анонсирован в июне 2015 года. Он использует кабель USB Type-C, совместимый с USB 3.1 (10 Гбит/с), Display Port (два дисплея 4k), 4 линии PCI Express 3.0 и более ранние версии Thunderbolt. Кроме того, он обеспечивает 15 Вт для питания подключенных устройств и поддерживает питание USB для зарядки ноутбуков мощностью до 100 Вт. Активные медные и оптоволоконные кабели поддерживают скорость передачи данных до 40 Гбит/с. Менее дорогие пассивные медные кабели поддерживают скорость до 20 Гбит/с. Ожидается, что первые продукты, использующие Thunderbolt 3, появятся в конце 2015 года. В 2016 году будет доступно гораздо больше устройств.

USB

USB 3.1

В июле 2013 года группа защиты USB 3.0 объявила о создании спецификации USB 3.1. Новый интерфейс позволяет работать на скорости 10 Гбит/с и полностью обратно совместим с USB. USB 3.1 использует схему кодирования 128b/132b, в которой 4 бита используются для управления протоколом и информации о кабеле. Устройства, использующие USB 3.1 с новым кабелем Type-C, уже представлены на рынке.

Питание USB

USB — это интерфейс с возможностью питания подключенных устройств, и все больше и больше устройств заряжаются или питаются от USB. Версия 1.0 спецификации USB Power Delivery (PD) была выпущена в июле 2012 года. Было предложено увеличить мощность блока питания с 7,5 Вт до 100 Вт в зависимости от типа кабеля и разъема. Устройства должны договариваться друг с другом, чтобы определить напряжение и ток для передачи электроэнергии, а энергия может передаваться в любом направлении. Устройства могут регулировать подачу питания во время передачи информации. Прототипы устройств USB PD начали появляться в конце 2013 года. Спецификация USB PD включена в спецификацию USB 3.1.

Кабель USB Type-C

Спецификация нового кабеля и разъема была завершена в августе 2014 года. Этот кабель имеет существенно другую конструкцию с уменьшенным размером разъема, который можно легко использовать с различными устройствами. Согласно новой спецификации, кабель и разъем можно использовать в любом положении, независимо от ориентации разъема и направления кабеля. Кабель имеет одинаковый тип разъема с обеих сторон. Первые кабели USB Type-C представляют собой пассивные медные кабели длиной до 1 м, в ближайшее время ожидаются активные медные и оптоволоконные кабели.

Оцените статью
Блог о практической электронике