CC BY
32
УДК 681.513
ЛИНГВИСТИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕЙС СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ МИКРОСХЕМ ПАМЯТИ
КХАНМ.Х.
Приводятся основные принципы построения лингвистического интерфейса системы диагностирования микросхем оперативной памяти. Применение интерфейса сокращает трудоемкость разработки программ испытаний за счет использования интерактивного режима работы.
1. Системный анализ процесса диагностирования цифровых модулей
Эффективное использование современных диагностических систем, управляемых ЭВМ, возможно только благодаря оптимальному распределению функций между ЭВМ и человеком. При анализе неудовлетворенности пользователей вычислительных систем установлено, что проблема часто объясняется отсутствием единого, комплексного подхода к проектированию систем диалогового взаимодействия, которые используют специализированные лингвистические интерфейсы [1, 2].
Диалог — это последовательность запросов между пользователем и ЭВМ: запрос пользователя, ответ и запрос ЭВМ, окончательное действие ЭВМ.
В то время как пользователь и ЭВМ обмениваются сообщениями, диалог под контролем оператора движется по одному из путей, обеспечиваемых приложением. Диалоговые действия не обязательно требуют от ЭВМ обработки информации; они могут лишь послужить причиной перехода от одной панели к другой или от одного приложения к другому, если работает более чем одно приложение. Диалоговые действия также контролируют, что происходит с информацией, которую пользователи печатают на конкретной панели; следует ли ее сохранить или запомнить, когда пользователь решает перейти к другой панели приложения.
В задачах диагностирования модулей цифровых систем все операции можно условно разделить на пять классов:
а) полностью автоматические операции, выполняемые программно-техническим комплексом диагностической системы без участия человека и связанные с выдачей тестовых воздействий на входы объекта диагностирования и сравнением полученных результатов с их эталонными значениями;
б) интерактивные операции, выполняемые челове-ком-оператором непосредственно за экраном ЭВМ во время выбора последовательности контрольно-диагностических операций;
в) ручные операции, связанные с коммутацией модулей, с устройством тестового диагностирования, а также операции, выполняемые оператором при устранении неисправностей в изделиях и их сортировке;
г) операции поддержки принятия решений челове-ком-оператором при помощи ЭВМ;
д) операции указания действий ЭВМ человеком-оператором.
Ручные операции, связанные с решением задач творческого характера, требуют применения в качестве обслуживающего персонала инженеров-на-ладчиков, обладающих большими интеллектуальными способностями.
В целях уменьшения инженерного труда и сокращения производственных затрат необходимо увеличить количество выполняемых интерактивных операций. Обеспечить требуемое взаимодействие инженеров-наладчиков с программно-техническим комплексом можно путем создания лингвистического интерфейса, необходимого для общения в диалоговом режиме на ограниченном естественном языке.
Большое разнообразие параметров диагностирования вызывает значительные трудности при синтезе программ, особенно если это выполняется для изделий, подлежащих испытаниям впервые. Игнорирование одного или нескольких параметров или их неверное указание может привести к забракованию всей партии изделий [3].
При проектировании интерфейса используется системный подход, обеспечивающий комплексное, взаимосвязанное, пропорциональное рассмотрение всех факторов, путей и методов решения сложной многофакторной и многовариантной задачи. В отличие от классического инженерно-технического проектирования при использовании системного подхода учитываются все факторы проектируемой системы: функциональные, психологические, социальные и даже эстетические.
Имеются два аспекта диалогового взаимодействия инженера-наладчика и диагностического комплекса:
1) информационный, связанный с выводом на экран видеомонитора информации, необходимой для контроля процесса выполнения тестов и получения результатов диагностирования,
2) операционный, обеспечивающий координацию действий участников диалога.
Операционное взаимодействие комплекса и инженера-наладчика должно обеспечивать выбор необходимых тестов, параметров диагностических процедур, а также режимов технических испытаний.
2. Принципы проектирования лингвистического интерфейса
Пользовательский интерфейс — это средства общения между человеком и ЭВМ. Во многих определениях интерфейс отождествляется с диалогом, который подобен диалогу (или взаимодействию) между двумя людьми. И как наука и культура нуждаются в правилах общения людей и взаимодействия их друг с другом в диалоге, человекомашинный диалог также нуждается в правилах. Для решения данной проблемы предлагается особый подход, сущность которого заключается в применении Общего Пользовательского Доступа (ОПД)
РИ, 2000, № 3
81
для реализации основных компонентов лингвистического интерфейса.
Общий Пользовательский Доступ — это правила, которые объясняют диалог в терминах общих элементов, таких как правила представления информации на экране, правила интерактивной технологии, правила реагирования человека-операто -ра на то, что представлено на экране.
На практическом уровне интерфейс — это набор стандартных средств и приемов взаимодействия с техникой.
На теоретическом уровне интерфейс имеет три основные компоненты:
— способ общения машины с человеком-операто-ром,
— способ общения человека-оператора с машиной,
— способ пользовательского представления интерфейса.
Способ общения ЭВМ с пользователем (язык представления) определяется машинным приложением (прикладной программной системой). Программная система управляет доступом к информации, ее обработкой, представлением информации в понятном для пользователя виде.
При способе общения человека с ЭВМ пользователь должен распознать информацию, которую представляет ЭВМ, понять (проанализировать) ее, и переходить к ответу. Ответ реализуется через интерактивную технологию, элементами которой могут быть такие действия как выбор объекта при помощи клавиши или мыши. Все это составляет вторую часть интерфейса, а именно язык действий (процедур).
Первым двум компонентам интерфейса соответствуют правила ОПД для проектирования панели и интерактивных действий. Третью часть интер-
фейса составляет комплекс представлений пользователя о приложении в целом, что называется пользовательской концептуальной моделью.
В ОПД входят такие концепции дизайна, как концепция пошаговой подсказки, визуальной реплики и интерактивной техники. Однако опытные пользователи могут и не потребовать такого уровня простоты в эксплуатации. Они могут потребовать более прямого взаимодействия с приложением. Для таких пользователей ОПД также содержит быстрые интерактивные технологии, приведенные на рис. 1.
С помощью нескольких направлений хода диалога оператору предоставляется возможность альтернативного продвижения в своих решениях, включая такие общие диалоговые действия, как вход, отмена и выход. Общие диалоговые действия представляют собой набор таких действий, определенных в ОПД, которые имеют общее значение во всех приложениях. С помощью некоторых из этих действий пользователь может продвигаться:
— вперед на один шаг (действие входа);
— назад на один шаг (действие отмены);
— назад на конкретную точку приложения (действие функционального выхода);
— покинуть приложение (режим выхода из приложения).
Действия входа и отмены, как шаги диалога, обычно представляют оператору новую панель или могут представлять ту же самую панель, но со значительными изменениями.
В то время как пользователь выполняет навигацию приложения, что-то должно происходить с информацией, изменяемой на панели. Она может удерживаться на уровне панели или может быть сохранена.
Удерживаемая информация принадлежит к информации на панельном уровне приложения. Когда
Общий доступ
Рис.1. Общий пользовательский доступ
82
РИ, 2000, № 3
пользователь возвращается в диалог через отмену панели, приложение аннулирует или сохраняет любые изменения информации на панели. Удерживаемая информация может быть экранирована в виде значений по умолчанию, когда пользователь будет просматривать эту панель в следующий раз.
Каждое приложение решает удерживать или сохранять подобную информацию. Сохранение информации означает помещение ее в область памяти, задаваемой оператором. Действия навигации, ведущие пользователя по приложению, не сохраняют информацию до тех пор, пока пользователь не укажет точно, что эти действия должны заканчиваться сохранением информации.
Если действия пользователя могут привести к потере определенной информации, ОПД рекомендует потребовать от пользователя подтверждения, что он не хочет сохранять информацию, или разрешить ему сохранить информацию, или аннулировать последний запрос и вернуться на один шаг назад.
3. Обеспечение условий согласованности интерфейса
Задача создания эффективного интерфейса заключается в быстром, насколько это возможно, развитии у операторов простой концептуальной модели интерфейса. Общий Пользовательский Доступ осуществляет это через согласованность. Концепция согласованности состоит в том, что при работе с ЭВМ у пользователя формируется система ожидания одинаковых реакций на одинаковые действия, что постоянно подкрепляет пользовательскую модель интерфейса. Согласованность, обеспечивая диалог между ЭВМ и человеком-оператором, может снизить количество времени, требуемого для изучения интерфейса, а также для того, чтобы использовать его для выполнения работы.
Согласованность является свойством интерфейса по усилению пользовательских представлений. Другой составляющей интерфейса является свойство его конкретности и наглядности. Это осуществляется применением плана панели, использованием цветов и другой выразительной техники. Идеи и концепции затем обретают физическое выражение на экране, с которым непосредственно общается пользователь.
Интерфейс должен быть согласован с тремя широкими категориями или размерностями: физической, синтаксической и семантической.
Физическая согласованность относится к аппаратному обеспечению: схемы клавиатуры, расположения клавиш, использованию мыши. Например, будет иметь место физическая согласованность для клавиши F3, если она всегда находится в одном и том же месте независимо от использования системы. Аналогично, будет физически согласованным выбор кнопки на мышке, если она всегда будет располагаться под указательным пальцем.
Синтаксическая согласованность относится к последовательности и порядку появления элементов на экране (язык представлений) и последовательности запросов действий требований (язык дей-
ствий). Например: будет иметь место синтаксическая согласованность, если заголовок панели всегда размещать в центре и наверху панели.
Семантическая согласованность относится к значению элементов, которые составляют интерфейс. Например, что означает «Выход»? Где пользователи делают «Выход» и что затем происходит?
ОПД содержит определения всех элементов и интерактивной технологии. Но эти определения могут быть выполнены по-разному из-за техничес -ких возможностей специфических систем. Итак, общий интерфейс не может быть идентичным для всех систем.
Согласованность составных систем является балансом между согласованностью физической, синтаксической, семантической и стремлением получить преимущества оптимальных возможностей системы.
Согласованный интерфейс приносит пользователям и разработчикам экономию времени и средств. Пользователь выигрывает от того, что ему понадо -бится меньше времени, чтобы научиться использовать приложения, а затем при функционировании потребуется меньше времени для выполнения работы.
Согласованный интерфейс сокращает уровень ошибок пользователя, повышает их чувство удовлетворенности от выполнения задачи и способствует тому, чтобы пользователь чувствовал себя более комфортно с системой.
Хотя пользовательский интерфейс устанавливает правила для элементов интерфейса и интерактивной технологии, он допускает довольно высокую степень гибкости. Например, для интерфейса определены пять типов панелей, но допускается, что могут быть использованы панели специфического применения.
Имеются три основные части разработки интерфейса: проектирование панели, проектирование диалога и представление окон. Для Общего Пользовательского Доступа также должны учитываться условия применения Архитектуры Прикладных Систем. Существуют также другие условия: являются ли входные устройства на терминалах клавишными или указательными и будут ли являться приложения символьными или графическими.
Установим основные термины, относящиеся к разработке панели.
Экран — это поверхность компьютерной рабочей станции или терминала, на которой располагается информация, предназначенная для пользователя.
Панель — это предопределенная группированная информация, которая структурирована специфическим способом и расположена на экране.
Основным управляющим элементом программы является Меню Действий, возникающее вверху панели. Это дает пользователю доступ к группе действий, которые поддерживает приложение. Меню действий содержит в себе список выбора возможных действий. Когда пользователь делает выбор, в форме спускающегося меню появляется на экране
РИ, 2000, № 3
83
список возможных действий. Спускающееся меню является расширением меню действий.
Слово «действия» в «меню действий» не подразумевает, что все команды должны быть глаголами. Существительные также допустимы. Значение действия в термине «меню действий» происходит от того факта, что выбор элемента меню действий выполняется приложением через действия пользователей. Меню действий и нисходящее меню обеспечивают два замечательных преимущества для пользователя.
Первое преимущество состоит в том, что эти действия становятся для пользователя видимыми и могут быть затребованы на выполнение посредством простой интерактивной техники. «Запрос» означает инициацию действия. Способ, с помощью которого человек-оператор инициирует действие, состоит в нажатии функциональной клавиши, в выполнении выбора в нисходящем меню или печати (вводе) команды. Меню действий и нисходящее меню обеспечивают визуальность, что помогает пользователю находить требуемые действия без необходимости запоминания и печати имени действия.
Второе преимущество заключается в том, что выбор в меню действий приводит к вызову нисходящего меню, т.е. они никогда не служат причиной немедленного действия. Пользователь видит, что реализация таких действий не приводит к неисправимым последствиям, и у него не возникает страх от неправильного действия.
Меню действий и нисходящее меню обеспечивают двухуровневую иерархию действий. Можно обеспечить дополнительный уровень, используя всплывающие окна, которые появляются, когда оператор делает выбор в нисходящем меню. Затем, когда оператор делает выбор во всплывающем окне, может появиться серия всплывающих окон по мере выполнения действий. ОПД рекомендует ограничить число уровней всплывающих окон до трех, поскольку многие пользователи испытывают трудности в понимании иерархии меню, имеющего много уровней.
Тело панели находится под меню действий и над областью функциональных клавиш. Каждая панель, которую можно создать, будет иметь тело, которое может быть разделено на несколько областей, если приложению необходимо показать пользователю больше, чем одну группу информации одновременно, или пользователю разрешается вводить или обновлять более чем одну группу информации в один и тот же момент времени.
Тело панели может содержать также командную область, в которой пользователь печатает прикладные или системные команды, и область сообщений, где они появляются.
Командная область это средство предоставления пользователю командного интерфейса, который является альтернативой запросам действий через меню действий и нисходящее меню. Область сообщений дает место для размещения сообщений на экране, иное, чем для окон, так как важно, чтобы сообщения не сталкивались с информацией на панели или с запросом действий.
Панельные элементы являются наименьшими частями панельного дизайна. Некоторые элементы относятся исключительно к определенным областям панели, тогда как другие могут быть использованы в разных областях.
ОПД обеспечивает определенное количество символов и визуальных обозначений, таких как псевдокнопки и контактные кнопки, которые пользователь может применять для указания, с какими из полей выбора или действий он работает.
Пользователь работает с элементами панели с помощью курсора выбора, одной из форм выделения которого является цветовая полоска, используемая для высвечивания полей выбора и полей ввода. Курсор выбора показывает, где и с чем пользователь собирается работать. Пользователь передвигает курсор по панели с помощью клавиатуры или мышки.
4. Реализация директив процесса диагностирования модулей памяти
Директивы лингвистического интерфейса образуют контекстно-связанную последовательность запросов, которая должна выдаться на экран дисплея и позволить инженеру-регулировщику составить или отредактировать программу испытаний модулей памяти в диалоговом режиме [4].
Параметры, определяющие процесса диагностирования модулей полупроводниковой памяти, образуют множество:
Р = < Рт, Ps, Pe, Pr>,
где Рт — временные параметры; Ps — особенности структуры модуля памяти; Pe — энергетические особенности; Pr—особенности режима регенерации.
Временные параметры определяют время цикла обращения (То), время выборки (Тв) и параметры синхросигналов (Ci, , Ck), определяющих временную диаграмму изделия и время Tref , необходимое для регенерации данных:
Рт = < То, Тв, Ci, , Ck, Tref >.
Структура изделия задается емкостью применяемых микросхем (Вт) и всего модуля памяти (Bb), количеством информационных разрядов данных (I), числом строк, по которым осуществляется регенерация данных (SREF), и особенностями мультиплексирования шин адреса и данных. Наиболее часто применяется мультиплексирование младших и старших шин адреса (Mxy), входных и выходных шин данных (Mdd), шин данных и адреса (Mda):
Ps = < Вть Bb ^ S REF , Mxy V Mdd V Mda >.
Энергетические особенности устанавливают значения напряжений источников электропитания (Ei), последовательность их включения и отключения (Eion V Eioff ), а также паузу (D), обеспечивающую достижение установившегося значения напряжений электропитания: Pe = < Е1, Е2, , En, Eion V E1off,
E2on V E2ofb ..., Enon V Enoff D >.
Особенности регенерации данных определяет множество:
Pr = < S* ^ Ron V Z t >
84
РИ, 2000, № 3
где Sr — число строк регенерации; Rx — тип регенерации (пакетная или распределенная); Ron и Raff—определяют последовательность включения и отключения регенерации; Zt — определяет количество тренировачных циклов записи.
Учитывая изложенные выше требования, в качестве главного элемента управления выбран элемент типа “Главное Меню”, который располагается в верхней части основной экранной формы. Все остальные элементы располагаются ниже. С левой стороны формы находится окно текста программы, а с правой — окно быстрого выбора диагностических тестов с помощью мыши.
Укажем предназначение всех пронумерованных на рис. 2 элементов: 1 — заголовок окна, в котором дается название программы и имя редактируемого файла; 2 — главное меню программы; 3 — окно комментария к программе; 4 — окно вывода текста программы, которое состоит из двух колонок: колонки операторов и колонки операндов; 5 — строка подсказки к вводу. Служит кратким приглашением; 6 — элемент, указывающий заголовок текущей редактируемой команды; 7 — кнопка возврата к началу ввода программы; 8 — кнопка перехода к предыдущей директиве; 9 — кнопка перехода к следующей директиве; 10 — кнопка очистки текущей директивы; 11 — кнопка очистки текста всей программы; 12 — стандартные элементы управления окном Windows; 13 — окно подробной информации о команде; 14 — кнопка перехода к предыдущей директиве; 15 — кнопка перехода к следующей директиве; 16 — панель выбора вариантов команды; 17 — кнопка записи числового значения в командную строку; 18 — выбранное
числовое значение; 19 — полоса прокрутки для быстрого выбора числового значения; 20 — описание формата команды; 21 — командная строка для ввода параметров.
Инструментальные средства интерфейса позволяют создавать новый файл, открывать, редактировать и сохранять существующие файлы и выходить из диалогового режима. Предусмотрена возможность задания значений параметров и выбора тестов, обеспечивающих выпуск заданного количества модулей памяти высокого качества .
Разработанный лингвистический интерфейс системы тестового диагностирования модулей полупроводниковой памяти позволяет обеспечить увеличе -ние производительности труда инженеров-налад-чиков путем улучшения их взаимодействия с ЭВМ.
Литература: 1. Автоматизация проектирования вычислительных систем. Языки моделирования и базы данных / Под ред. М. Брейена. М.: Мир, 1979. 2. Кнопка Р. Создание оригинальных компонент в среде Delphi. К.: НИПФ “ДиаСофт Лтд.”, 1996. 512 с. 3. Лебедев О.Н. Применение микросхем памяти в электронных устройствах: Справочное пособие. М.: Радио и связь, 1994. 216с. 4. Тимченко АА., Рябцев В.Г., ЛизогубР.А, Салиу Дж Имитационное моделирование устройств диагностирования микросхем оперативной памяти//Проблемы управления и информатики. 1996. №4. С. 120-126.
Поступила в редколлегию 10.05.2000
Рецензент: д-р техн. наук Тимченко А.А.
Кхан Масуд, аспирант Черкасского инженерно-технологического института. Научные интересы: техническая диагностика изделий полупроводниковой памяти. Увлечения: путешествия, рыбалка. Адрес: Украина, 18006, Черкассы-6, а/я 1129, тел. (0472)-43-56-28
9 10
Рис. 2. Общий вид интерфейса
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20 21
РИ, 2000, № 3
85
