Стандарт RS-232-C Американской промышленной ассоциации был опубликован в 1969 г. и до начала 80-х годов оставался единственным стандартом на последовательный интерфейс для подключения ЭВМ и терминалов (аппаратуры терминалов данных- DTE) к системам связи через модемы (аппаратуру передачи данных), а также для непосредственного подключения терминалов к машинам.

Типовым разъемом, соответствующим стандарту RS-232-C, является 25-контактный разъем типа D, вилка которого размещается на DTE (аппаратура терминала данных), а розетка - на модеме. Такие периферийные устройства, как принтеры, обычно снабжаются розетками.

Максимальная скорость передачи, устанавливаемая стандартом RS-232-C, равна 20К бит/с, а максимальная длина кабеля составляет 6,1 м. Уровни электрических сигналов в RS-232-C не сбалансированы, т. е. измеряются по отношению к опорной сигнальной земле. Положительное напряжение, превышающее 3В, интерпретируется как «включенное» состояние для управляющих схем и как двоичный 0 (или пробел) для цепей прохождения данных, а отрицательное напряжение с амплитудой больше 3В считается «выключенным» состоянием или двоичной 1 (меткой). Последовательные данные передаются в виде символьного кода либо синхронно (с использованием синхросигналов тактирования сигнального элемента передатчика), либо асинхронно.

Последовательные асинхронные данные передаются в форме кадров, каждый из которых содержит стартовый бит, до восьми бит данных, бит четности и один или два стоповых бита. В соответствии с принятым правилом при синхронной передаче используется контроль на нечетность (при котором биту четности придается такое значение, чтобы количество битов в данных и контрольном поле было нечетным), а

Типичный кадр асинхронной передачи.

при асинхронной передаче применяется контроль на четность. Стартовый бит используется для синхронизации приемника с передающим устройством путем запуска находящегося в приемнике источника синхросигналов, который работает примерно с такой скоростью, как генератор синхросигналов в передающем устройстве.

В начале 70-х годов были разработаны новые последовательные интерфейсы, предназначенные для снятия ограничений по скорости и длине кабеля, присущие интерфейсу RS-232-C. RS-422 определяет электрические характеристики симметричных цепей цифрового интерфейса, a RS-423 - электрические характеристики несимметричных цепей цифрового интерфейса.

В симметричном интерфейсе для представления сигнала метки используется разность уровней напряжения на двух линиях, а для представления пробела изменяется полярность этой разности. Благодаря тому что при этом отсутствует потребность в опорных напряжениях, симметричные интерфейсы устойчивы по отношению к ошибкам, возникающим из различия опорных напряжений, а вследствие того, что электрические помехи одинаково воздействуют на обе линии, обеспечивается повышенная устойчивость интерфейса к этим шумам.

Для реализации интерфейсов RS-422 и RS-423 могут быть использованы по-разному соединяемые ИС формирователей и приемников. При соответствующих уровнях напряжения интерфейс RS-423 может быть соединен с интерфейсом RS-232-C. Появившийся позднее интерфейс RS-485 позволяет использовать формирователи, имеющие выходы с тремя состояниями, для работы с многоточечными и секционированными шинами, обслуживающими до 32 пар формирователь/приемник. В остальных аспектах стандарт RS-485 аналогичен стандарту RS-422, допускающему скорость пересылок до 10 Мбит/с, а большинство ИС формирователей, соответствующих стандарту RS-485, совместимо по контактам с формирователями, отвечающими более раннему стандарту RS-422, что облегчает совершенствование характеристик интерфейсов.

USB (Universal Serial Bus) - Универсальная Последовательная Шина - распространенная на ПК шина для внешних устройств. В высокоскоростном варианте скорость составляет 12 Мб/с, в низкоскоростном - 1.5 Мб/с. При использовании высокоскоростного варианта максимальная длина кабеля - 5 метров, 3 метра - при низкоскоростном.

Один USB канал поддерживает 127 устройств, используя USB-хабы. USB использует контроллер «master», так что любой сигнал от одного устройства другому, например, от USB жесткого диска до USB CD-R, должен пройти через контроллер на компьютере, а затем до необходимого устройства. Это значительно уменьшает скорость. Кроме того, через USB не может быть подключено более одного компьютера, хотя два компьютера могут быть связаны через специальное устройство - USB-мост.

Со временем была выпущена спецификация USB 2.0, которая подняла максимальную пропускную способность шины до 480 Мбит/с (что в 40 раз больше, чем у USB 1.X). USB 2.0 была спроектирована с поддержкой как обратной, так и прямой совместимости, т.е. устройства USB 2.0 будут работать на машинах с USB 1.1 и наоборот. Конечно, устройства USB 1.1 не получат никакого прироста скорости на USB 2.0. А устройства USB 2.0 будут ограничены 12mbps на системах USB 2.0. А так все кабели и разъемы - одинаковые.

IEEE 1394 или Firewire - это последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.

Fireware - великолепный вариант для подключения жестких дисков и устройств обработки аудио- и видеоинформации. Эта шина также идеально подходит для работы мультимедийных приложений в реальном времени.

Данные с компакт-дисков и цифровых магнитофонов смогут передаваться без искажений, потому что в настоящее время эти данные сначала конвертируются в аналоговый сигнал, а затем обратно оцифровываются устройством-получателем сигнала. Кабельное телевидение, радиовещание и видео CD передают данные также в цифровом формате.

Стандарт поддерживает пропускную способность шины на уровнях 100, 200 и 400 Мбит/с. В зависимости от возможностей подключенных устройств одна пара устройств может обмениваться сигналами на скорости 100 Мбит/с, в то время как другая на той же шине - на скорости 400 Мбит/с. Такие высокие показатели пропускной способности последовательной шины практически исключают необходимость использования параллельных шин, основной задачей которых станет передача потоков данных, например несжатых видеосигналов, внутри компьютера.

Шина IEEE 1394 может использоваться с: Компьютерами; Аудио и видео мультимедийными устройствами; Принтерами и сканерами; Жесткими дисками, массивами RAID; Цифровыми видеокамерами и видеомагнитофонами.

Интерфейс позволяет осуществлять два типа передачи данных: синхронный и асинхронный. При асинхронном методе получатель подтверждает получение данных, а синхронная передача гарантирует доставку данных в необходимом объеме, что особенно важно для мультимедийных приложений.

Протокол IEEE 1394 реализует три нижних уровня эталонной модели Международной организации по стандартизации OSI: физический, канальный и сетевой. Кроме того, существует "менеджер шины", которому доступны все три уровня. На физическом уровне обеспечивается электрическое и механическое соединение с коннектором, на других уровнях - соединение с прикладной программой.

База знаний содержит факты и правила. Факты - это фразы без условий, они содержат утверждения, которые всегда абсолютно верны. Правила содержат утверждения, истинность которых зависит от некоторых условий, образующих тело правила.

Факты содержат краткосрочную информацию в том смысле, что они могут меняться, например, в ходе консультации.

Правила представляют собой долговременную информацию о том, как порождать новые факты или гипотезы из того, что сейчас известно.

Основное различие состоит в том, что БЗ обладает большими «творческими» возможностями.

Факты в БД обычно пассивны: они там либо там есть, либо их нет.

БЗ, с другой стороны, активно пытается пополнить недостающую информацию.

Необходимые условия представления знаний

Одной из основных проблем, характерных для СОЗ, является проблема представления знаний. Это объясняется тем, что форма представления знаний оказывает существенное влияние на характеристики и свойства системы.

Представление знаний изображено на рис. 2.2.

Для возможности оперирования знаниями из реального мира с помощью ПК, необходимо осуществить их моделирование (по аналогии с построением концептуальных и логических моделей БД). При этом необходимо отличать знания, предназначенные для обработки компьютером от знаний, используемых человеком.

При проектировании модели представления знаний следует учитывать такие факторы, как:

однородность представления и

простота понимания

Однородность представления приводит к упрощению механизма управления логическим выводом и управлением знаниями.

Простота понимания предполагает доступность понимания представления знаний и экспертам, и пользователем системы. В противном случае затрудняется приобретение знаний и их оценка.

Однако выполнить эти требования в равной степени, как для простых, так и сложных задач довольно трудно. В настоящее время для представления знаний используют следующие виды моделей:

модель на базе логики;

продукционная модель;

модель семантической сети;

модель, основанная на использовании фреймов и др.

Иллюстрацией логической модели является приведенный выше пример.

Основная идея логического подхода состоит в том, чтобы рассматривать всю систему знаний необходимую для решения прикладных задач, как совокупность фактов (утверждений).

Факты представляются как формулы в некоторой логике (первого или высшего порядка, многозначной, нечеткой или др.) Система знаний отображается совокупностью таких формул и, представленная в ЭВМ, она образует БЗ.

Формулы неделимы и при модификации БЗ могут лишь добавляться или удаляться.

Логические методы обеспечивают развитый аппарат вывода новых фактов из тех, которые явно представлены в БЗ.

Основным примитивом манипуляции знаниями является операция вывода.

Рис. 2.2. Представление знаний

Модель ЖЦ ПО - структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении ЖЦ. В рамках модели ЖЦ выделяют совокупности упорядоченных во времени, взаимосвязанных и объединенных в стадии работ.

Стадия - часть процесса создания ПО, ограниченная некоторыми временными рамками и заканчивающаяся выпуском конкретного продукта (моделей ПО, программных компонентов, документации). Стадии создания ПО выделяются по соображениям рационального планирования и организации работ, заканчивающихся заданными результатами.

В состав жизненного цикла ПО обычно включаются следующие стадии:

Стадия формирования требований к ПО. Данная стадия включает следующие этапы: 1)Планирование работ; 2)Проведение обследования деятельности автоматизируемого объекта (организации); 3)Построение моделей деятельности организации. Обычно формируются 2 модели: модели «AS-IS» («как есть»); модели «ТО-ВЕ» («как должно быть»).

Каждая из моделей включает в себя полную функциональную и информационную модель деятельности организации, а также, в случае необходимости, модель, описывающую динамику поведения организации. Прорабатывается процесс перехода от модели «AS-IS» к модели «ТО-ВЕ».

Стадия проектирования (разработка системного проекта). На этом этапе определяются архитектура системы, ее функции, внешние условия функционирования, интерфейсы и распределение функций между пользователями и системой, требования к программным и информационным компонентам, состав исполнителей и сроки разработки. Основу системного проекта составляют модели «ТО-ВЕ».

Стадия разработки технического проекта. На основе системного проекта осуществляется собственно проектирование системы, включающее проектирование архитектуры системы и детальную проработку компонентов до требуемого уровня.

Стадия тестирования и все последующие стадии включают соответствующие процессы из ЖЦ.

Основные модели ЖЦ ПО

1Каскадная модель

Каскадная модель подразумевает ступенчатое выполнение стадий ЖЦ, следующая стадия наступает после полного завершения предыдущей стадии рис. 3.

Данная модель очевидна, последовательность этапов логична. Модель позволяет планировать объем работ при наличии данных о выполненных стадиях аналогичной системы.

Данный подход позволяет детально прорабатывать элементы системы при проектировании сложной вычислительной системы. Однако он не обеспечивает возможность доработки системы за счет возврата к предшествующему этапу, что характерно при разработке сложных систем с большим количеством задач. Поэтому при разработке многих систем нарушаются плановые сроки выполнения отдельных этапов, неверно планируются требуемые финансовые ресурсы. При использовании данного подхода срок выполнения работ системы значителен, при этом требования, предъявляемые к системе, могут изменяться.

Для преодоления перечисленных проблем была разработана спиральная модель.

2Спиральная модель

Прикладное ПО создается не сразу, а по частям с использованием метода прототипирования. Создание прототипов осуществляется в несколько итераций, или витков спирали рис. 4.

Прототип - действующий программный компонент или набор, реализующий отдельные функции и внешние интерфейсы разрабатываемого ПО.

При использовании данного подхода возможно не только наращивание прототипов, но и изменение прототипов нижнего уровня.

Главное требование - преемственность прототипов, т.е. прототипы более высокого уровня должны наследовать основные функциональные и интерфейсные характеристики. На каждой итерации производится тщательная оценка риска превышения сроков и стоимости проекта, чтобы определить необходимость выполнения еще одной итерации, степень полноты и точности понимания требований к системе, а также целесообразность прекращения проекта.

Рис. 3. Каскадная схема разработки ПО

Рис. 4. Спиральная модель ЖЦ ПО

При разработке прототипа каждого уровня выполняются однотипные группы действий.

Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующую стадию. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждую из стадий жизненного цикла. Переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. План составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.

Принципы разработки приложений MSF - это набор моделей, принципов и методов, которые помогают организации более эффективно создавать и использовать ИТ для решения проблем бизнеса. Обеспечивая ощутимый прогресс и четкое руководство, MSF позволяет сделать приложение гибким и способным реагировать на изменяющиеся потребности организации.

Ядро этой системы составляют шесть основных моделей: 1) модель производственной архитектуры;2) модель проектной группы; 3)модель приложения. 4)модель процесса разработки ПО; 5)модель управления рисками; 6)модель процесса проектирования.

Эта модель предлагает набор принципов, обеспечивающих быстрое создание производственной архитектуры посредством выпуска версий. При этом информационные технологии приводятся в соответствие с требованиями бизнеса с четырех точек зрения: бизнеса, приложения, информации и технологии. Использование этой модели позволяет сократить затраты времени на разработку производственной архитектуры.

Эта модель относится к группе, работающей над проектом: описывает роли, обязанности каждого участника, распределение ответственности и порядок работы. Гибкость позволяет привести модель в соответствие с характером проекта, размером группы и квалификацией участников. Использование этой модели и ее основных принципов помогает сформировать неравнодушную, энергичную и эффективную команду.

Эта модель описывает организационную структуру процесса разработки и руководство им в течение всего времени выполнения проекта. Отличительные особенности модели - поэтапность, итеративность и гибкость. Она описывает фазы, этапы, виды деятельности и результаты процесса разработки приложения и их связь с моделью проектной группы MSF. Использование этой модели обеспечивает контроль за ходом разработки проекта, минимизацию рисков, повышение качества и сокращение сроков выполнения проекта.

Эта модель предлагает организованный путь активного управления рисками проекта. Она описывает порядок и условия реализации упреждающих решений и мер для постоянного выявления потенциальных проблем, позволяет обнаружить наиболее существенные риски и реализовать стратегии их устранения. Использование этой модели и ее основных принципов помогает команде сосредоточиться на наиболее важных моментах, принимать верные решения и лучше подготовиться к тому времени, когда будущее откроет свои тайны.

Эта модель описывает трехфазный, ориентированный на конечного пользователя, непрерывный процесс разработки, характеризующийся параллельными итерационным выполнением проекта и таким образом способствующий его эффективности и гибкости. Три фазы разработки - концептуальное, логическое и физическое проектирование - реализуют точку зрения на проект трех аудиторий: конечных пользователей, проектной группы и разработчиков, Продвижение от концептуального проекта к физическому превращает набор сценариев использования в совокупность компонентов и сервисов, образующих приложение, реализующее требования заказчика и пользователей. Таким образом, приложение разрабатывается не ради демонстрации технологических возможностей, а для решения насущных проблем бизнеса и пользователей.

Эта модель реализует логичный, трехуровневый, ориентированный на сервисы метод проектирования и разработки программного обеспечения. Применение пользовательских сервисов, бизнес-сервисов и сервисов данных позволяет реализовать параллельную разработку, обеспечивает оптимальное использование технологии, облегчает эксплуатацию и сопровождение и обеспечивает максимальную гибкость развертывания, поскольку сервисы, составляющие приложение, могут располагаться и на единственном персональном компьютере, и на различных серверах и клиентах, установленных в разных странах.