Здесь рассматривается взаимодействие пользователя с ОС вне программы - через команды, вводимые с клавиатуры терминала в интерактивных системах или поступающие во вводном потоке в пакетных системах. В первом случае, как правило, новая команда вводится после выполнения предыдущей и сама новая команда или ее параметры могут выбираться в зависимости от результатов этого выполнения. Во втором случае задается сразу целая последовательность команд и возможные отклонения от последовательного их выполнения должны задаваться явным образом. Из таких различий в технологии взаимодействия пользователей с системой вытекают естественные различия в интерактивных и пакетных командных языках, но по мере расширения командных языков они имеют тенденцию к сближению: в интерактивные командные языки включаются возможности задания последовательностей команд, а в пакетные - более гибкие средства управления последовательностью выполнения.
Командный язык и командный процессор
Команды представляют собой инструкции, сообщающие ОС, что нужно делать. Команды могут восприниматься и выполняться либо модулями ядра ОС, либо отдельным процессом, в последнем случае такой процесс называется командным интерпретатором или оболочкой - shell). Набор допустимых команд ОС и правил их записи образует командный язык (CL - control language).
Большинство запросов пользователя к ОС состоят из двух компонент: какую операцию следует выполнить и в каком окружении (environment) должно происходить выполнение операции. Могут различаться внутренние и внешние операции-команды. Выполнение внутренних операций производится самим командным интерпретатором, выполнение внешних требует вызова программ-утилит. Вызов и выполнение программ-утилит ничем не отличаются от вызова и выполнения приложений. Командный интерпретатор порождает процессы-потомки и выполняет в них заданные программы, используя для этого те же самые системные вызовы, которые может использовать и прикладная программа.
Окружением или средой называется то, что отличает одно выполнение программы от другого. Окружение конкретного выполнения может формироваться одним из следующих способов или их комбинациями:
командами установки локального окружения;
параметрами программы;
командами установки глобального окружения.
Окружение может быть локальным или глобальным. В первом случае параметры окружения устанавливаются только для данного конкретного выполнения данной конкретной программы-процесса и теряются по окончании выполнения. Во втором случае параметры окружения сохраняются и действуют все время до их явной отмены или переустановки.
Переменные окружения могут быть системными или пользовательскими. Системные имеют зарезервированные символьные имена и интерпретируются командным интерпретатором либо другими системными утилитами. Пользовательские переменные создаются, изменяются и интерпретируются пользователями и приложениями. Чтобы окружение могло быть использовано, в системе должны быть средства доступа к нему. На уровне команд - это должна быть команда типа, выводящая на терминал имена и значения всех переменных глобального окружения, на уровне API - системный вызов, возвращающий адрес блока глобального окружения.
В ОС, позволяющих легко порождать новые процессы, предполагается выполнение сложных действий как результата совместной (последовательной или параллельной) работы нескольких простых процессов. Поэтому командный язык таких ОС включает в себя средства интеграции процессов. К числу таких средств относятся:
командные списки - простое перечисление в одной командной строке нескольких команд, которые будут выполняться последовательно;
переадресация системного ввода-вывода - переадресация ввода дает возможность использовать в качестве входных данных программы данные, заранее записанные в файл, причем программа вводит и интерпретирует эти данные как введенные с клавиатуры; переадресация вывода сохраняет данные, которые должны выводиться на экран, в файле;
конвейеризация - сочетание командного списка с переадресацией ввода-вывода; выходные данные программы 1 направляются не на экран, а сохраняются и затем используются, как входные для программы 2;
параллельное выполнение - специальный признак в командной строке применяется в качестве указания командному интерпретатору вводить и выполнять следующую команду, не дожидаясь окончания выполнения предыдущей.
Командные файлы и язык процедур
Соображения удобства пользователя диктуют необходимость короткого обращения к часто выполняемым последовательностям команд. Простым и эффективным решением этой задачи является запись такой последовательности в текстовый файл и обращение к ней в дальнейшем по имени файла. Такие файлы называются командными файлами. В интерактивных системах их иногда также называют пакетными файлами, а в пакетных - файлами процедур. Командный интерпретатор должен при вводе команды-обращения к такому файлу распознать тип файла и далее считывать и интерпретировать команды из файла.
В простейшем случае командный файл содержит неизменяемую последовательность команд и является просто аббревиатурой этой последовательности. Несколько более сложные средства позволяют управлять последовательностью выполнения команд в командном сценарии. Простейшим вариантом такого управления является включение в команду условия ее выполнения, более сложный и гибкий вариант - условный переход на ту или иную команду. В условии выполнения или перехода должен анализироваться код завершения одной или нескольких предыдущих команд.
Развитые же командные языки обладают всеми наборами свойств алгоритмических языков и позволяют писать целые программы в командных файлах, включающие в себя как обращения к командам системы, так и обработку их результатов. Наиболее развитыми из таких языков являются shell (ОС Unix и ее клоны) и REXX (все ОС фирмы IBM).
Полноэкранный интерфейс
Интерфейс командной строки на сегодняшний день используется только системными программистами и администраторами. Программируемые видеотерминалы дают возможность выводить информацию в любую позицию экрана и, следовательно, использовать все пространство экрана для организации взаимодействия между ОС и пользователем.
Полноэкранный интерфейс строится на основе принципа согласованности, который состоит в том, что у пользователя формируется система ожидания одинаковых реакций на одинаковые действия. Общие принципы панельного интерфейса в основном не зависят от типа применяемых терминалов. Однако, сочетание графических видеоадаптеров с высокой разрешающей способностью с общим увеличением вычислительной мощности персональных вычислительных систем позволяет существенно изменить общий облик экрана. Основные направления этих изменений: многооконность, объемность, иконика. Приоритет в разработке графических интерфейсов (в том числе и объектно-ориентированных) принадлежит фирме Apple, но повсеместное распространение интерфейсная графика получила, прежде всего, в ОС Windows фирмы Microsoft.
Даже на чисто текстовых видеотерминалах имелась возможность вывода на экран нескольких окон одновременно, но для графического режима эта возможность значительно расширилась. В многооконном интерфейсе значительно увеличивается роль мыши, как средства выбора окна и как средства целеуказания внутри выбранного окна. Высокая разрешающая способность графических дисплеев позволяет также имитировать объемные панели. На "объемной" панели применяются также дополнительные графические элементы - органы управления.
Главное изменение в облике интерфейса - иконика - представление объектов (файлов) в виде миниатюрных графических изображений - пиктограмм (icon). Помимо чисто внешних изменений иконика породила возможность манипулировать объектами через манипулирование их изображениями. Широкое распространение получила техника перемещения/копирования файлов, именуемая транспортировкой. Дальнейшее развитие графика интерфейсов получает в объектно-ориентированном интерфейсе.
Объектно-ориентированный интерфейс
В противовес обычному интерфейсу, который представляет пользователю практически единственный тип объекта - файл, единицу хранения информации в ОС, объектно-ориентированный (ОО) интерфейс представляет объекты различных типов. Файлы могут быть разными типами объектов - в зависимости от типа информации в них хранящейся и способов ее обработки. Кроме того, объектами могут быть устройства, сетевые ресурсы и т.д. В ОО программировании под объектом понимается абстрактный тип данных, включающий в себя как сами данные, так и процедуры их обработки. Аналогично объекты понимаются и в ОО интерфейсе. Среди свойств, присущих объекту, имеется и указание на способ его обработки - в том числе и на приложение, обрабатывающее данные этого типа. Выполнение некоторых действий над объектом включает в себя автоматический запуск приложений, которые эти действия выполняют.
В современных ОС ОО интерфейс пользователя основывается на концепции рабочего стола - оболочки ОС, представляющей экран в виде ровной поверхности, на которой расположены объекты и папки. Сам рабочий стол также является объектом, имеющим определенный набор свойств и возможных операций. Папкой называется объект, в котором содержатся другие объекты и/или папки. Объекты и папки представляются пиктограммами, для них целеуказателем является мышь, для задания практически всех необходимых действий используются клавиши мыши. Операции копирования, перемещения и т.п. выполняются с применением техники транспортирования. Определенное действие пользователя (нажатие кнопки мыши) вызывает появление меню действий - списка операций, возможных для объекта данного типа. Меню действий будут различными для разных типов объектов. Многие действия, названия которых общие для всех объектов, выполняются, однако, по-разному, и требуют вызова разных приложений. Одним из действий, общим для всех объектов является чтение/установка свойств объекта. При выборе этого действия на экран выводится список свойств, специфицированных для объекта выбранного типа, и их значений для данного объекта.
Большинство пользователей легко оперирует терминами, не особо задумываясь над их значением. Даже то, что одно слово употребляется в разном контексте, уже не удивляет, хотя этому аспекту стоило бы уделить внимание. Что такое интерфейс - взаимодействие между людьми и техникой, что в наши дни проявляется во многих сферах.
Интерфейс - что это?
Часто это слово мелькает в компьютерной терминологии, хотя частый гость и в совершенно ином контексте. В инженерной психологии термин объясняется, как разные методы общения между пользователем и оргтехникой. Обозначение «интерфейс» пришло от англичан, в переводе означает «между лицами». В области интернет-технологий этот термин охватывает унифицированные системы связи, гарантирующие обмен данными между объектами. Самый распространенный термин – «интерфейс пользователя» - набор способов, помогающих человеку управляться с аппаратурой.
Специалисты выделяют два вида:
- Логический тип интерфейса. Комплекс установленных алгоритмов и договоров по обмену данными между элементами.
- Физический тип интерфейса. Соединение автоматических, физиологических и многофункциональных данных, с поддержкой каковых связь реализуется.
Свою классификацию имеет этот термин в определении набора программных и технических средств, которые образовывают взаимосвязь устройств:
- Внутримашинный интерфейс – объединение проводов, схемы сопряжения с элементами ПК и алгоритмы передачи сигналов. Различают односвязные и многосвязные.
- Внешний интерфейс – концепция взаимосвязи ПК с удаленными приборами. Есть интерфейс периферийных устройств и сетевой.
Что такое интуитивный интерфейс?
Что такое интерфейс пользователя - это такой вид, где одну позицию представляет человек, а противоположную – устройство. Словосочетание нередко упоминают айтишники, но уже в трактовке комплекта способов и законов взаимодействия системы:
- меню телевизора и дистанционка;
- экран часов и его настройки;
- доска приборов и рычаги управления.
Если рассматривать интерфейс системы, как общение между пользователем и оргтехникой, то можно его охарактеризовать, как диалог. Юзер посылает оргтехнике запросы данных или просит помощи, а в ответ получает нужные комментарии или руководство к действию. Интерфейс юзабилити – характеристика того, насколько он удобен, эргономичен, и каких усилий требует, чтобы получить максимально высокий результат.
Что такое интерфейс сайта?
Если интерфейс - это совокупность технических и программных средств, гарантирующее взаимодействие устройств, то интернет сайта – вмонтированный механизм общения юзера с системой. Пользователь может:
- пользоваться сервисами;
- делать заказы и заявки;
- заполнять анкеты.
Что такое «интерфейс дружественный»? Термин означает, что внешний вид ресурса нравится, механизм его работы понятен, система четко дает рекомендации. Основные требования к интерфейсу сайтов:
- естественность;
- непротиворечивость;
- прямой доступ к системе помощи;
- логичность.
Что такое интерфейс в компьютере?
Очень важную роль играет и пользовательский интерфейс приложения, потому что по этим показателям оценивается сама программа. Разработчики отмечают такие основные положения:
- Ориентир на устройство, для которого приложение делается.
- Иконка обязана отражать главную идею.
- Область нажатия сенсорного дисплея должна иметь существенную погрешность.
Интерфейс операционной системы
Различают еще такой термин, как «интерфейс операционной системы» – набор средств, которые передают управляющие команды. Далее идет разбивка на подвиды:
- Интерфейс командной строки – вид текстового общения между юзером и ПК, когда фразы набираются на клавиатуре вручную.
- Программный интерфейс – запросы передают программы. Разработана серия утилит ОС, из которой нужную выбирает пользователь.
Что такое интерфейс программы?
Интерфейс программы – набор руководящих составляющих программы, которые помогают юзеру совершать ряд действий: клавиши и окошки на мониторе. Чтобы увидеть кино, задействуют программу-медиаплеер, а уже регулируется изображение и звук кнопками и движками. Интерфейс системы гарантирует нужные данные в программах, выделяют два типа интерфейсных страниц:
- Запросов, где внедрен подход, ориентированный на меню.
- Итогов поиска.
Интерфейс игры
Что такое графический интерфейс - это вид пользовательского интерфейса, в котором меню и кнопки представлены на экране в виде графических изображений. Он предоставляет возможность любителям онлайн-игр управлять героями и общаться с другими игроками. Благодаря этой программе, юзеры вводят любые действия фигурок, пользуясь мышкой или клавиатурой. Этот вид создавался для удобств в работе технических специалистов, но со временем стал изобретением, сформировавшим рынок ПК.
Для удобства решил перевести её на великий и могучий. Первёл не дословно, но смысла не искривил. Стоит только отметить, что оригинал уж очень блещет восторженными возгласами в адрес Windows, MacOS и угрюмо плюётся в сторону Gnome и KDE. Начнём.
Графический интерфейс (GUI, если коротко) позволяет пользователю взаимодействовать с компьютерным «железом» наиболее дружественным путём. За годы GUI были разработаны для целого множества операционных системы, таких как OS/2, Macintosh, Windows, Amiga, Linux, Symbian OS, и т.д.
Мы рассмотрим эволюцию внешнего вида интерфейсов основных операционных систем с 80-х годов .
Хочу обратить ваше внимание, что данная статья показывает существенные продвижения только во внешнем виде ОС (а не самих ОС) и в ней рассматриваются далеко не все интерфейсы и операционные системы, существующие на данный момент.
Первый графический интерфейс был разработан в Xerox Palo Alto Research Center (PARC) в 70-х годах. Это событие открыло целую эпоху инноваций в компьютерной графике.
Первым компьютером, который использовал новый пользоветельский интерфейс, был Xerox Alto, разработанный в 1973 году. Этот компьютер никогда не поступал в продажу и предназначался, в основном, для университетских исследований.
Xerox 8010 Star (1981 год)
Это первая система, которая позиционировалась как полностью интегрированная, с приложениями и графическим интерфейсом. Она была известна как «The Xerox Star», позже была названа «ViewPoint» и ещё позже переименована в «GlobalView».
Система также известна как Lisa OS, причём OS в данном случае являлось сокращением от Office System. Она была разработана компанией Apple с целью использовать рабочую станцию для работы с документами.
К сожалению, система не состоялась и была задавлена более дешёвой ОС Apple’s Macintosh.
Были обновления до Lisa OS, Lisa OS 2 в 1983 году и Lisa OS 7/7 3.1 в 1984, они обновляли саму систему, но не графический интерфейс.
Visi On - первая система с графическим интефейсом, разработанная для IBM PC. Система предназначалась для больших корпораций и имела высокую стоимость. Графический интерфейс подразумевал использование мыши, система имела встроенный инсталлятор, систему справки и не использовала иконки.
System 1.0 - первая система с графическим интерфейсом, разработанная для Макинтошей от Apple. GUI имел ряд признаков современной системы и основывался на окнах с иконками. Окна можно было двигать мышью, а файлы и папками копировались перетаскиванием в место назначения.
В момент выпуска Amiga опережала своё время. GUI включал в себя такие вещи, как цветную графику (четыре цвета: чёрный, белый, синий, оранжевый), своего рода многозадачность, стереозвук и иконки с видом состояния (выбраны или не выбраны).
В этот год Microsoft «догнала и перегнала» конкурентов в их увлечении GUI и выпустила Windows 1.0, первую операционную систему, целиком и полностью основанную на графическом интерфейсе (несмотря на то, что ранее никто не рисковал настолько, чтобы совместить одно с другим). Особенностью системы были иконки размером 32×32 пикселей и цветная графика. Наиболее интересной особенностью (от которой позже отказались) была иконка с анимированными аналоговыми часами.
GEM (Graphical Environment Manager, Менеджер Графического Окружения) - GUI, созданный компанией Digital Research, Inc. (DRI). Изначально был создан для работы с операционной системой CP/M на микропроцессорах Intel 8088 и Motorola 68000, а позже был переработан для запуска и под DOS. Многие помнят GEM как GUI для компьютеров Atari ST, но он использовался и в ряде компьютеров, совместимых с Amstrad’s IBM, был основой Ventura Publisher и некоторых других программ под DOS. Этот графический интерфейс был портирован и на другие платформы, но там не достиг популярности.
IRIX 3 (1986 год, первый выпуск в 1984)
64-битная операционная система IRIX была создана для UNIX. Интересной особенностью её интерфейса являлась поддержка векторных иконок. И такая особенность была реализована в интерфейсе задолго до появления Mac OS X.
Операционная система GEOS (Graphic Environment Operating System, Операционная Система с Графическим Окружением) была разработана компанией Berkeley Softworks (позже GeoWorks). Изначально проектировалась для компьютеров Commodore 64 и включала в себя графический текстовый процессор geoWrite и программу для рисования geoPaint.
В этой версии управление окнами было значительно улучшено. Окна могли накладываться друг на друга, можно было изменять их размер, разворачивать на весь экран и сворачивать.
Разработчиками OS/2 изначально были IBM и Microsoft, но в 1991 году эти две компании разошлись, Microsoft использовала технологии для создания своего собственного Windows GUI, а IBM продолжила разработку OS/2. Графический интерфейс, используемый в OS/2, получил название «Presentation Manager». Эта версия GUI поддерживала только монохромные, фиксированные иконки.
Стив Джобс вышел на рынок с идеей создать совершенный исследовательский компьютер для университетов и исследовательских лабораторий. Позже идея была объявлена начинанием, названным NeXT Computer Inc.
Первый компьютер NeXT был выпущен в 1988 году, однако значительный прорыв был сделан в 1989 году с выпуском NeXTSTEP 1.0 GUI, который позже был выделен в OPENSTEP.
Иконки интерфейса были больше (48×48)и содержали больше цветов. Изначально пользовательский интерфейс был монохромным, но версия 1.0 начала поддерживать и цветные мониторы. Снимок экрана ниже даст представление о том, как выглядел обновлённый GUI.
Следующее небольшое обновление GUI показало незначительные улучшения, но во многом. Иконки выглядели симпатичнее, а окна более сглаженными.
Этой версией Microsoft реализовала настоящие возможности графических интерфейсов и начала значительно их улучшать.
Сама операционная система поддерживала стандартный и расширенный режим, который позволял ей использовать больше 640 КБ памяти и пространство жёсткого диска, что, в свою очередь, позволяло использовать большее разрешение экрана и лучшую графику, такую как SVGA 800×600 и 1024×768.
Также, Microsoft нанял Сюзан Кэйр (Susan Kare) для разработки иконок для Windows 3.0 и придания общего стиля всему графическому интерфейсу.
Amiga Workbench 2.04 (1991 год)
Для этой версии GUI было сделано много улучшений. Была изменена цветовая схема и представлен 3D-вид. Рабочий стол мог быть разделён вертикально в экранах с разным разрешением и цветопередачей, что с современных позиций кажется несколько диким. По умолчанию использовалось разрешение экрана 640×256, но «железо» поддерживало и большие разрешения.
Mac OS версии 7.0 - первый GUI в семействе Mac OS, поддерживающий цвета. В иконки были добавлены едва различимые тени серого, синего и жёлтого.
Данная версия Windows включала в себя предустановленные шрифты семейства TrueType. Это впервые сделало Windows функциональной платформой для подготовки публикаций.
До этого была ровно одна возможность добиться такой функциональности от Windows 3.0, а именно использовать систему шрифтов от Adobe - Adobe Type Manager (ATM). Вдобавок эта версия содержала цветовую схему Hotdog Stand, с яркостью оттенков красного, жёлтого и чёрного. Эта цветовая схема помогала людям с разной степенью дальтонизма легче воспринимать текст и графику с экрана.
Первый GUI, который получил международное признание, практичность и проверку на удобство. Весь GUI был разработан с использованием объектно-ориентированного подхода. Каждый файл и папка являлись объектами, которые можно было ассоциирован с другими файлами, папками и приложениями. Также графический интерфейс поддерживал перетаскивания мышью и шаблоны.
С версии 3.х пользовательский интерфейс был полностью переработан. Первая версия Windows, в которой в каждое окно была добавлена маленькая кнопка закрытия. Команда дизайнеров добавила состояния (активно, неактивно, выделено, выбрано ит.д.) иконок и других графических элементов. Первый раз появилась знаменитая кнопка Пуск . Это был огромный шаг вперёд для Microsoft, как в плане самой операционной системы, так и в плане унифицирования GUI.
OS/2 Warp 4 (1996 год)
Компания IBM выпустила OS/2 Warp 4 со значительными внешними изменения рабочей области. Иконки были помещены на рабочий стол, там же можно было создавать другие файлы и папки. Появился шредер, по аналогии с корзиной Windows или Mac OS, с той разницей, что файлы удалялись напрямую, без возможности восстановления.
По умолчанию в данной версии пользовательского интерфейса были 256-цветные иконки. Mac OS 8 была одной из первых ОСей, которая использовала изометрические иконки, также называемые псевдо 3D иконками. Платиновая серая тема, используемая здесь, стала торговой маркой для будущих версий графических интерфейсов.
Стиль иконок в новой версии ОС был практически таким же, как и в Windows 95, но в целом для отображения GUI мог использовать больше, чем 256 цветов. Windows Explorer изменился почти полностью и первый раз появился «Active Desktop».
Вот как команда разработчиков KDE описывала проект в предверии выпуска версии 1.0: «KDE это удобное для работы в сети, современное окружение рабочего стола для рабочих станций Unix. KDE стремится заполнить образовавшуюся нишу удобных интерфейсов для рабочих станций Unix, таких как окружения рабочих столов MacOS или Window95/NT. Полностью свободная и открытая вычислительная платформа, доступная всем, в том числе и для модифицирования исходного кода».
Операционная система BeOS была разработана для персональных компьютеров. Изначально написана Би Ином (Be In) в 1991 году, для работы на оборудовании BeBox. Позже разработка была продолжена для совместимости с более новыми технологиями и оборудованием, а именно, была введена симметрическая мультиобработка, использующая модульную полосу пропускания ввода/вывода, распространяющаяся многопоточность, преимущественная многозадачность и своя 64-битная журналируемая файловая система, известная как BFS. Графический интерфейс BeOS разрабатывался по принципам чистоты и ясности, нешумного внешнего вида.
Рабочий стол GNOME разрабатывался, в основном, для Red Hat Linux, а позже был сделан и для других дистрибутивов Linux.
Mac OS X (2001 год)
Ранее, в 2000 году Apple анонсировала новый интерфейс Aqua и в 2001 году компания выпустила его со своей новой операционной системой Mac OS X. Обычные иконки 32x32 и 48x48 пикселей были изменены на большие, 128x128 пикселей, сглаженные и полупрозрачные иконки. После выхода данного GUI последовало много критики. Видимо, пользователи были не до конца готовы к таким большим изменениям, но очень скоро они привыкли к новому стилю и сегодня этот интерфейс является основой всех операционных систем Mac OS X
Тенденция Microsoft - полностью менять GUI с выходом каждой новой операционной системы, и Windows XP не была исключением. Сам интерфейс поддерживал смену тем оформления, пользователи могли сами менять внешний вид системы. Иконки по умолчанию имели размер 48x48 и поддерживали миллионы цветов.
"Кеды" были значительно улучшены с версии 1.0. Была отшлифована вся графика и иконки и учтены все пожелания пользователей.
Windows Vista (2007 год)
Это ответ Microsoft на соревнование интерфейсов. В GUI включено очень много 3D и анимации. Со времён Windows 98, Microsoft всегда пыталасьулучшить рабочий стол. С Windows Vista были реализованы виджеты и несколько улучшенная замена активного рабочего стола.
В шестом поколении Mac OS X Apple в очередной раз улучшила графический интерфейс. В основе GUI всё ещё лежала Aqua c привлекательными полосками прокрутки и платиновым серым и синим цветами. Новые особенности GUI - это больше псевдо-3D объектов, трёхмерного вида панель, намного больше анимации и интерактивности.
Разработчики GNOME приложили много усилий, создавая темы и другую графику для версии 2.24, так как целью является «сделать компьютер привлекательным». Был проведён конкурс для отбора наиболее успешных фонов рабочего стола, которые предоставили сторонники для версии 2.24.
В четвёртой версии K Desktop Environment сделано большое количество новых улучшений GUI, таких как анимация, сглаживание, рациональное управление окнами и поддержка виджетов рабочего стола. Размер иконок регулируется проще, да и практически все элементы внешнего вида стало проще конфигурировать. В несколько самых достойных внимания изменений входят новые иконки, темы и звуки, предоставленные Oxygen Project. Иконки более фотореалистичны. Это определённо самое большое улучшение по сравнению с предыдущими версиями KDE. Теперь KDE может быть запущен на платформах Windows и Mac OS X.
Такая вот занимательная статейка для общего развития.
← Понравился материал? Читайте нас в Facebook
Функции ОС, интерфейс пользователя.
Операционная система , ОС (англ. operating system) - базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.
Операционная система – это комплект программ, правил и специальных данных, которые совместно управляют ресурсами ЭВМ и процессами, использующими эти ресурсы в своей работе.
Операционная система (ОС)
1. это набор программ, обеспечивающих совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляющий доступ к его ресурсам
*.sys - системные файлы
*.bak - страховочный файл
Независимо от версий, работу DOS обеспечивают следующие 3 компонента:
1. базовая система ввода-вывода (BIOS) (или RIOS). Записанная в ПЗУ программа поставляется производителями ЭВМ и выполняет функцию обеспечения нормального функционирования: проверка комплектности, тестирование различных устройств ПК, инициализация загрузки DOS и ряд других функций. Эта программа не является файлом и фактически не входит в состав QOS;
2. ядро DOS содержит в виде скрытых файлов: блок первоначальной загрузки (bootstrap), располагаемый в первом секторе системного диска (считываемый с помощью BIOS) и обеспечивающий загрузку в память машины операционной системы - IO. SYS (или IBM), так называемую базовую систему ввода-вывода с программным обслуживанием периферийных устройств (расширение и исправление BIOS), а также файл MS DOS. SYS (IBM), содержащий программы управления файлами, памятью, запуском программ и т. д. Этот файл иногда называется модулем управления прерываниями, поскольку обращение к программным средствам (функциям DOS) из программы пользователя осуществляется с помощью программных прерываний;
3. файл, или командный процессор (интерпретатор), в функции которого входит прием, проверка команд, вводимых пользователем с клавиатуры, и их выполнение. Существует 3 категории команд DOS - резидентные или внутренние, постоянно находящиеся в ОП, полурезидентные, которые могут (по мере необходимости) «затираться» прикладными программами, и внешние, вызываемые по мере необходимости из внешней памяти.
Команды MS DOS бывают двух типов:
Внутренние команды, их выполняет командый процессор (например, dir, copy). Внешние команды - программы, поставляемые вместе с ОС в виде отдельных файлов. Они размещаются на диске и выполняют действия обслуживающего характера (например, форматирование диска, очистка экрана, проверка диска).
Команды состоят из имени команды и, возможно, параметров, разделенных пробелами. Скобками будут отмечены необязательные элементы команд.
Работа с файлами
Создание текстовых файлов copy con имя_файла . После ввода этой команды нужно будет поочередно вводить строки файла. В конце каждой строки надо щелкать клавишей Enter. А после ввода последней - одновременно нажать Ctrl и Z, а затем Enter.
Удаление файлов del (путь) имя_файла. Путь прописывается только тогда, когда удаляемый файл находится в другом каталоге.
Переименование файлов ren (путь)имя_файла1 имя_файла2. Имя_файла1 - имя файла, который вы хотите переименовать, имя_файла2 - новое имя файла, которое будет ему присвоено после выполнения команды.
Копирование файлов copy имя_файла (путь)имя_файла1.
Copy games. txt games копировать файл games. txt в подкаталог GAMES текущего диска.
Работа с каталогами
Команда смены текущего диска A: - переход на диск А.
Просмотр каталога dir (путь) (имя_файла) (/p) (/w).
Если не введены путь и имя файла, то на экран выведется информация о содержимом каталога (имена файлов, их размер и дата последнего изменения).
Параметр /p задает вывод информации в поэкранном режиме, с задержкой до тех пор, пока пользователь не щелкнет по какой-либо клавише. Это удобно для больших каталогов, /w - задает вывод информации только об именах файлов в каталоге по пять имен в строке.
Изменение текущего каталога cd путь.
Создание каталога md путь.
Удаление каталога rd путь.
Примеры:
dir
- вывести оглавление текущего каталога;
dir*.exe
- вывести сведения о всех файлах с расширением. exe из текущего каталога;
dir a:
- вывести оглавление корневого каталога диска а:.
cd games
- переход в каталог GAMES текущего диска;
cd..
- переход в предыдущий каталог;
cd
- переход в корневой каталог текущего диска.
rd games -
удаление подкаталога GAMES в текущем каталоге;
ВНИМАНИЕ! УДАЛИТЬ МОЖНО ТОЛЬКО ПУСТОЙ КАТАЛОГ!
Командная строка
Это строка, которую вы увидите на экране после загрузки MS DOS. Она называется еще приглашением DOS и имеет вид, например, такой
C:\> ,
здесь C: - имя диска; > - символ приглашения, после которого мерцает курсор, указывая место, куда надо ввести команду.
Другие команды.
Date
- вывод информации о дате с возможностью настройки.
Time
- вывод информации о времени с возможностью настройки.
Verify on
- включить режим проверки записи на диск.
Verify of
- выключить режим проверки записи на диск.
Verify
- вывести информацию о том, включен ли режим проверки записи на диск.
Path
- определяет порядок поиска наиболее часто запускаемых программ.
Ver
- показывает версию операционной системы.
Cls
- производит очистку экрана.
Label
- выводит информацию о метке диска с возможностью её изменения.
Структура и общие принципы построения программы в Turbo Pascal. Алфавит. Константы. Переменные.
Общая структура программ на языке Паскаль
Программы на Паскале имеют такой общий вид:
Program Имя программы
Раздел описаний
Раздел операторов
Слова PROGRAM, BEGIN и END выделяют 2 части программы: раздел описаний и раздел операторов. Такая структура обязательна. Любой объект, используемый в программе, должен быть учтен в разделе описаний.
Программа, написанная по правилам стандартного языка Паскаль, должна иметь в своем полном варианте следующую структуру:
Program имя программы;
Uses Список используемых модулей
Label Список меток из основного блока программы
Const Определение констант программы
Type Описание типов
Var Описание переменных
Procedure Текст процедуры
Function Текст функции
Основной блок программы
(раздел операторов)
Синтаксис и семантика
Описание каждого элемента языка задается его синтаксисом и семантикой. Синтаксические определения устанавливают правила построения элементов языка. Семантика определяет смысл и правила использования тех элементов языка, для которых были даны синтаксические определения.
Алфавит языка
Алфавит - это совокупность допустимых в языке символов. Алфавит Турбо Паскаль включает следующий набор основных символов:
- строчные и прописные латинские буквы: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z; a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z; пробел подчеркивание: _ арабские цифры: 8 9 знаки операций: + - * / = <> < > <= >= := @ ограничители: . , " () { } (* *) .. : ; спецификаторы: ^ # $ служебные (зарезервированные) слова:
· ABSOLUTE EXPORTS LIBRARY SET
· ASSEMBLER EXTERNAL MOD SHL
· AND FAR NAME SHR
· ARRAY FILE NIL STRING
· ASM FOR NEAR THEN
· ASSEMBLER FORWARD NOT TO
· BEGIN FUNCTION OBJECT TYPE
· CASE GOTO OF UNIT
· CONST IF OR UNTIL
· CONSTRUCTOR IMPLEMENTATION PACKED USES
· DESTRUCTOR IN PRIVATE VAR
· DIV INDEX PROCEDURE VIRTUAL
· DO INHERITED PROGRAM WHILE
· DOWNTO INLINE PUBLIC WITH
· ELSE INTERFACE RECORD XOR
· END INTERRUPT REPEAT
· EXPORT LABEL RESIDENT
Элементарные конструкции
Элементарные конструкции языка Паскаль включают в себя имена, числа и строки.
Имена (идентификаторы) называют элементы языка - константы, метки, типы, переменные, процедуры, функции, модули, объекты.
Идентификатор в Турбо Паскале может включать в себя:
3. символ подчеркивания.
Строчные и прописные буквы не. Цифра не может стоять на первом месте в идентификаторе, а символ подчеркивания может находиться в любой позиции (например, name1 и name2item являются допустимыми идентификаторами, а 5name - нет; _name, name_, name_item - тоже допустимые названия). Длина идентификатора может быть любой, но значимыми являются только первые 63 символа. В качестве имен не допускается использовать служебные слова.
Для отделения друг от друга идентификаторов, чисел, зарезервированных слов используются разделители. В качестве них можно использовать:
1. пробел и табуляцию;
2. перевод строки;
3. комментарий.
В любом месте программы, где можно поместить один разделитель, их можно поместить любое количество и в любом сочетании, что позволяет наглядно представить структуру программы.
40. Основные принципы построения операционных систем
Архитектура системы - ее структура и основные принципы построения.
Основные принципы построения ОС:
1. Принцип модульности
ОС строится из множества программных модулей. Под модулем в общем случае понимают функционально законченный элемент системы, выполненный в соответствии с принятыми межмодульными интерфейсами. Модуль может быть легко заменен другим при наличии заданных интерфейсов.
Особо важное значение имеют привилегированные, повторно входимые и реентерабельные модули.
Во всех операционных системах можно выделить:
1) часть наиболее важных управляющих модулей, которые должны постоянно находиться в оперативной памяти вместе с некоторыми системными структурами данных, необходимыми для функционирования операционной системы, они образуют ядро операционной системы. В его состав, как правило, входят модули по управлению системой прерываний, средства по переводу программ из состояния счета в состояние ожидания, готовности и обратно, средства по распределению основных ресурсов, таких как оперативная память и процессор;
2)много других системных программных модулей, которые называют транзитными (диск-резидентными). Загружаются в оперативную память только при необходимости и в случае отсутствия свободного пространства могут быть замещены другими транзитными модулями.
2. Принцип особого режима работы Ядро операционной системы и низкоуровневые драйверы, управляющие работой каналов и устройств ввода-вывода, должны работать в специальном режиме работы процессора (привилегированном).
Это необходимо по причинам:
1) позволяет существенно повысить надежность выполнения вычислений.
2) ряд функций должен выполняться централизованно, под управлением операционной системы (прежде всего, функции, связанные с управлением процессами ввода-вывода данных).
3. Принцип виртуализации
Сейчас используется практически в любой операционной системе.
Виртуализация ресурсов позволяет:
Организовать разделение тех ресурсов между вычислительными процессами, которые не должны разделяться;
Абстрагироваться от конкретных ресурсов, обобщить их свойства и работать с некоторой абстракцией.
Проявления концепции виртуальности:
1) понятие виртуальной машины. Любая операционная система скрывает от пользователя и его приложений реальные аппаратные и иные ресурсы, заменяя их некоторой абстракцией. В результате пользователи видят и используют виртуальную машину в составе:
Единообразная по логике работы память достаточного для выполнения приложений объема.
Произвольное количество процессоров, способных работать параллельно и взаимодействовать во время работы.
Произвольное количество внешних устройств, способных работать с памятью виртуальной машины параллельно или последовательно, асинхронно или синхронно по отношению к работе того или иного виртуального процессора, которые инициируют работу этих устройств.
2) возможность организации выполнения в операционной системе приложений, разработанных для другой операционной системы, имеющей совсем другой интерфейс прикладного программирования. Т.е. организация нескольких операционных сред;
3) независимость программ от внешних устройств – связь программ с конкретными устройствами производится не в процессе создания программы, а в период планирования ее исполнения. Этот принцип позволяет одинаково осуществлять операции управления внешними устройствами независимо от их конкретных физических характеристик.
4. Принцип мобильности
Мобильность, или переносимость, означает возможность и легкость переноса операционной системы на другую аппаратную платформу. Мобильная операционная система обычно разрабатывается с помощью специального языка высокого уровня, предназначенного для создания системного программного обеспечения. Одним из таких языков является язык С, а также C++ .
Сложности:
1) архитектуры разных процессоров могут сильно различаться.
2) для ОС важной является не только архитектура центрального процессора, но и архитектура компьютера в целом.
Для обеспечения мобильности был создан стандарт на интерфейс прикладного программирования, названный POSIX (Portable Operating System Interface for Computer Environments - интерфейс прикладного программирования для переносимых операционных систем). ? Платой за универсальность, прежде всего, является потеря производительности, поэтому ряд разработчиков идут на отказ от принципа мобильности, поскольку не всегда следование этому принципу экономически оправдано.
5. Принцип совместимости
Одним из аспектов совместимости – способность операционной системы выполнять программы, написанные для других систем или для более ранних версий данной операционной системы, а также для другой аппаратной платформы.
Необходимо разделять вопросы двоичной совместимости и совместимости на уровне исходных текстов приложений.
Двоичная совместимость достигается в том случае, когда можно взять исполняемую программу и запустить ее на выполнение на другой операционной системе.
Совместимость на уровне исходных текстов требует наличия соответствующего транслятора в составе системного программного обеспечения, а также совместимости на уровне библиотек и системных вызовов.
Гораздо сложнее достичь двоичной совместимости между процессорами, основанными на разных архитектурах. Для того чтобы один компьютер выполнял программы другого, он должен работать с машинными командами, которые ему изначально непонятны. Выходом является использование так называемых прикладных сред, или эмуляторов.
Поскольку основную часть программы, как правило, составляют вызовы библиотечных функций, прикладная среда имитирует библиотечные функции целиком, используя заранее написанную библиотеку функций аналогичного назначения, а остальные команды эмулирует каждую по отдельности.
6. Принцип генерируемоемости
Исходное представление центральной системной управляющей части операционной системы должно обеспечивать возможность настройки, исходя из конкретной конфигурации конкретного вычислительного комплекса и круга решаемых задач.
Под генерацией операционной системы понимается ее сборка (компоновка) из отдельных программных модулей. В результате генерации получают скомпонованные двоичные коды операционной системы и построенные системные таблицы, отражающие конкретную конфигурацию компьютера.
Процесс генерации осуществляется с помощью специальной программы-генератора и соответствующего входного языка для этой программы. В результате генерации получается полная версия операционной системы.
7. Принцип открытости
Открытая операционная система доступна для анализа как пользователям, так и системным специалистам, обслуживающим вычислительную систему. Необходимо, чтобы можно было легко внести дополнения и изменения, если это потребуется, не нарушая целостности системы.
Этот принцип иногда трактуют как расширяемость системы.
К открытым операционным системам прежде всего следует отнести UNIX-системы.
8. Принцип обеспечения безопасности вычислений
Правила безопасности определяют свойства:
Защита ресурсов одного пользователя от других,
Установление квот по ресурсам для предотвращения захвата одним пользователем всех системных ресурсов. ? Для обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа чаще всего используется механизм учетных записей. Он предполагает проведение аутентификации и aвторизации пользователя.
Во многих современных операционных системах гарантируется степень безопасности данных, соответствующая уровню С2 в системе стандартов США.
Основы стандартов в области безопасности были заложены «Критериями оценки надежных компьютерных систем» (Оранжевая Книга).
Иерархия уровней безопасности, приведенная в Оранжевой Книге, помечает низший уровень безопасности как D, а высший – как А:
В класс D попадают системы, оценка которых выявила их несоответствие требованиям всех других классов.
Основные свойства С-систем: наличие подсистемы учета событий, связанных с безопасностью, и избирательный контроль доступа.
Системы уровня В основаны на помеченных данных и распределении пользователей по категориям, то есть реализуют мандатный контроль доступа.
Уровень А требует в дополнение ко всем требованиям уровня В выполнения доказательства соответствия системы требованиям безопасности.
42. Микроядерные и макроядерные операционные системы
В микроядерных операционных системах можно выделить центральный компактный модуль, относящийся к супервизорной части системы. Этот модуль имеет очень небольшие размеры и выполняет относительно небольшое количество управляющих функций, но позволяет передать управление на другие управляющие модули, которые и выполнят затребованную функцию.
Микроядро – это минимальная главная часть операционной системы, служащая основой модульных и переносимых расширений.
Микроядро само является модулем системного программного обеспечения, работающим в наиболее приоритетном состоянии компьютера и поддерживающим связи с остальной частью операционной системы, которая рассматривается как набор серверных приложений (служб).
Основная идея технологии микроядра – создать необходимую среду верхнего уровня иерархии, из которой можно легко получить доступ ко всем функциональным возможностям уровня аппаратного обеспечения. При этом микроядро является стартовой точкой для создания всех остальных модулей системы.
В микроядре содержится и исполняется минимальное количество кода, необходимое для реализации основных системных вызовов.
Для большинства микроядерных операционных систем основой архитектуры выступает технология микроядра Mach.
Микроядро обеспечивает только пять типов сервисов:
Управление виртуальной памятью;
Поддержка заданий и потоков;
Взаимодействие между процессами;
Управление поддержкой ввода-вывода и прерываниями;
Сервисы хоста и процессора.
Наиболее ярким представителем микроядерных операционных систем является ОС реального времени QNX. ? В макроядерных, или монолитных, операционных системах ядро, состоящее из множества управляющих модулей и структур данных, не разделено на центральную часть и периферийные модули. Ядро получается монолитным, неделимым. В этом смысле макроядерные операционные системы являются прямой противоположностью микроядерным.
Проблемы монолитных операционных систем:
Опасность возникновения конфликта между различными частями ядра;
Сложность подключения к ядру новых драйверов.
Очень плодотворным оказался подход, основанный на модели клиент-сервер.
Микроядерные операционные системы в полной мере используют модель клиент-сервер.
Микроядерные операционные системы сегодня разрабатываются чаще монолитных. Однако использование технологии клиент-сервер - это еще не гарантия того, что операционная система станет микроядерной.
43. Требования к операционным системам реального времени
Требования к системе реального времени (СРВ):
Ограничение времени отклика;
Одновременность обработки.
Различают системы «мягкого» и «жесткого» реального времени.
Система считается жесткой, если «нарушение временных ограничений недопустимо», и мягкой, если «нарушение времени ограничений нежелательно».
43.Основные требования к ОСРВ:
1. Мультипрограммность и мультизадачность
ОС должна быть мультипрограммной и мультизадачной, активно использовать прерывания для диспетчеризации, быть предсказуемой. Т.е. ОС должна быть многопоточной на принципе абсолютного приоритета (прерываемой).
2. Приоритеты задач
Должно существовать понятие приоритета потока (задачи). Сложно определить, какой задаче ресурс требуется больше всего. Операционных систем, построенных по этому принципу, практически нет, т.к. он сложен для реализации. Поэтому разработчиками ОС вводится понятие уровня приоритета для задачи, и временные ограничения сводятся к приоритетам.
3. Наследование приоритетов
Комбинация приоритетов потоков и разделение ресурсов между ними приводит проблеме инверсии приоритетов.
Время, необходимое для завершения потока высшего приоритета, зависит от нижних уровней приоритетов - это и есть инверсия приоритетов.
Чтобы устранить такие инверсии, ОСРВ должна допускать наследование, приоритета, то есть повышение уровня приоритета потока до уровня потока, который его вызывает.
4. Сихронизация процессов и задач
ОС должна обеспечивать мощные, надежны удобные механизмы синхронизации задач. Необходимы механизмы, гарантированно предоставляющие возможность оперативно обменяться сообщениями и синхросигналами между параллельно выполняющимися задачами и процессами.
5. Предсказуемость
Поведение операционной системы должно быть известно и достаточно точно прогнозируемо. Создатель ОСРВ должен приводить характеристики:
Время от момента прерывания до момента запуска задачи;
Максимальное время выполнения каждого системного вызова;
Максимальное время маскирования прерываний драйверами и супервизорными модулями операционной системы. 44. Интерфейсы операционных систем
Под интерфейсами операционных систем понимают специальные интерфейсы системного и прикладного программирования (API), предназначенные для выполнения следующих задач.
Управление процессами:
Запуск, приостанов и снятие задачи с выполнения;
Задание или изменение приоритета задачи;
Взаимодействие задач между собой;
Вызов удаленных процедур (RPC).
Управление памятью:
Запрос на выделение блока памяти;
Освобождение памяти;
Изменение параметров блока памяти;
Отображение файлов на память (имеется не во всех системах).
Управление вводом-выводом:
Запрос на управление виртуальными устройствами;
Файловые операции.
Интерфейс пользователя с операционной системой реализуется с помощью специальных программных модулей – интерпретаторов команд, которые принимают его команды на соответствующем языке (возможно, с использованием графического интерфейса) и транслируют их в обычные вызовы в соответствии с основным интерфейсом системы.
Получив от пользователя команду, такой модуль после лексического и синтаксического анализа или сам выполняет действие, или (чаще), обращается к другим модулям ОС, используя механизм API.
В последние годы большую популярность получили графические интерфейсы (GUI), в которых задействованы соответствующие манипуляторы типа мышь или трекбол. Указание курсором на объект и щелчок или двойной щелчок на соответствующей кнопке мыши приводит к каким-либо действиям. Такая интерфейсная подсистема транслирует «команды» пользователя в обращения к операционной системе.
Управление GUI является частным случаем задачи управления вводом-выводом и не относится к функциям ядра операционной системы.
Интерфейс прикладного программирования API разделяют на следующие направления:
API как интерфейс высокого уровня, принадлежащий к библиотекам RTL;
API прикладных и системных программ, входящих в поставку операционной системы;
Прочие интерфейсы API.
Интерфейс прикладного программирования, предназначен для использования прикладными программами системных ресурсов компьютера и реализуемых операционной системой разнообразных системных функций. API описывает совокупность функций и процедур, принадлежащих ядру или надстройкам операционной системы.
API - это набор функций, предоставляемых системой программирования разработчику прикладной программы и ориентированных на организацию взаимодействия результирующей прикладной программы с целевой вычислительной системой.
Функции API позволяют разработчику строить результирующую прикладную программу так, чтобы использовать средства целевой вычислительной системы для выполнения типовых операций. При этом разработчик программы избавлен от необходимости создавать исходный код для выполнения этих операций.
Варианты реализации API:
Реализация на уровне модулей операционной системы;
Реализация на уровне системы программирования;
Реализация на уровне внешней библиотеки процедур и функций.
Интерфейс POSIX ? POSIX- это стандарт, описывающий системные интерфейсы для открытых операционных систем, в том числе оболочки, утилиты и инструментарии.
Кроме того, согласно POSIX, стандартизированными являются задачи обеспечения безопасности, задачи реального времени, процессы администрирования, сетевые функции и обработка транзакций. Стандарт базируется на UNIX-системах, но допускает реализацию и в других операционных системах.
Этот стандарт подробно описывает систему виртуальной памяти, многозадачность и технологию переноса операционных систем.
POSIX представляет собой множество стандартов POSIX.1 – POSIX.12.
