По типу пользовательского интерфейса различают текстовые (линейные), графические и речевые операционные системы.
Пользовательским интерфейсом называется набор приемов взаимодействия пользователя с приложением. Пользовательский интерфейс включает общение пользователя с приложением и язык общения.
Текстовые ОС
Линейные операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в них является клавиатура. Команда набирается на клавиатуре и отображается на экране дисплея. Окончанием ввода команды служит нажатие клавиши Enter. Для работы с операционными системами, имеющими текстовый интерфейс, необходимо овладеть командным языком данной среды, т.е. совокупностью команд, структура которых определяется синтаксисом этого языка.
Первые настоящие операционные системы имели текстовый интерфейс. В настоящее время он также используется на серверах и компьютерах пользователей.
Графические ОС
Такие операционные системы реализуют интерфейс, основанный на взаимодействии активных и пассивных графических экранных элементов управления. Устройствами управления в данном случае являются клавиатура и мышь. Активным элементом управления является указатель мыши - графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши. Пассивные элементы управления - это графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и т.д.).
Примером исключительно графических ОС являются операционные системы семейства Windows. Стартовый экран подобных ОС представляет собой системный объект, называемый рабочим столом. Рабочий стол - это графическая среда, на которой отображаются объекты (файлы и каталоги) и элементы управления.
В графических операционных системах большинство операций можно выполнять многими различными способами, например через строку меню, через панель инструментов, через систему окон и др. Поскольку операции выполняются над объектом, предварительно он должен быть выбран (выделен).
Основу графического интерфейса пользователя составляет организованная система окон и других графических объектов, при создании которой разработчики стремятся к максимальной стандартизации всех элементов и приемов работы.
Окно - это обрамленная прямоугольная область на экране монитора, в которой отображаются приложения, документ, сообщение. Окно является активным, если с ним в данный момент работает пользователь. Все операции, выполняемые в графических ОС, происходят либо на Рабочем столе, либо в каком-либо окне.
Речевые ОС
В случае SILK-интерфейса (от англ. speech – речь, image – образ, language – язык, knowledge – знание) – на экране по речевой команде происходит перемещение от одних поисковых образов к другим.
Предполагается, что при использовании общественного интерфейса не нужно будет разбираться в меню. Экранные образы однозначно укажут дальнейший путь перемещения от одних поисковых образов к другим по смысловым семантическим связям.
В области информационных технологий имеется несколько фундаментальных понятий. Одно из них – "интерфейс". Отметим, что оно может трактоваться с различных точек зрения. В предыдущей главе описано понятие "Интерфейс системных вызовов". Если искать такой термин в "Словарях" Yandex, то будет получено более десятка определений термина, большая часть которых дана в сочетаниях с другими терминами, например: "Интерфейс передачи данных", "Программный интерфейс", "Прикладной интерфейс". В словаре "Естественные науки" на ГЛОССАРИЙ.RU дается следующее определение фундаментальному понятию.
Интерфейс в широком смысле – определенная стандартами граница между взаимодействующими независимыми объектами. Интерфейс задает параметры, процедуры и характеристики взаимодействия объектов.
В "Издательском словаре-справочнике" [61 ] есть такое определение основному термину "интерфейс". Это:
Система связей и взаимодействия устройств компьютера.
Средства взаимодействия пользователей с операционной системой компьютера, или пользовательской программой. Различают графический интерфейс пользователя (взаимодействие с компьютером организуется с помощью пиктограмм, меню, диалоговых окон и пр.) и интеллектуальный интерфейс (средства взаимодействия пользователя с компьютером на естественном языке пользователя).
Как видим, здесь этот термин имеет два значения. Но мы кратко остановимся на втором – "интерфейс пользователя". На уже упомянутом нами источнике ГЛОССАРИЙ.RU он определяется так: "Интерфейс пользователя – это элементы и компоненты программы, которые способны оказывать влияние на взаимодействие пользователя с программным обеспечением, в том числе:
средства отображения информации, отображаемая информация, форматы и коды;
командные режимы, язык пользователь-интерфейс;
устройства и технологии ввода данных;
диалоги, взаимодействие и транзакции между пользователем и компьютером;
обратная связь с пользователем;
поддержка принятия решений в конкретной предметной области;
порядок использования программы и документация на нее".
По мере развития вычислительной техники методы и средства взаимодействия пользователя с операционной системой менялись. Широкое распространение цифровых вычислительных машин привело к режиму общения между человеком и ЭВМ на специальном языке. Сначала, в период пакетной обработки заданий, это реализовалось с применением специальных носителей информации (например, перфокарт, на которые наносились задания для компьютера). Но в дальнейшем, с широким распространением терминалов и клавиатуры, основным стал командный режим работы пользователя, при котором взаимодействие строилось на основе системы встроенных команд. В свободной энциклопедии "Википедия" он определен так.
Интерфейс командной строки (англ. Command line interface, CLI) – разновидность текстового интерфейса (CUI) между человеком и компьютером, в котором инструкции компьютеру даются в основном путем ввода с клавиатуры текстовых строк (команд), в UNIX-системах возможно применение мыши. Также известен под названием "консоль".
Приведем приблизительный фрагмент экрана, который появляется в режиме командной строки (рис. 4.1 ).
Рис. 4.1.
Слева в строке появляется приглашение (), после него можно набрать команду, результаты которой выводятся далее. Приведем пример выполнения команды date в системе Linux (рис. 4.2 ).
Рис. 4.2.
Первые операционные системы фирмы Microsoft для персональных компьютеров IBM PC (они назывались MS DOS) также поддерживали командный режим, схожий с другими системами. Строка, в которой набирались команды, была схожей с приведенными выше. Сегодня командный режим операционных систем обеспечивается эмуляторами cmd.exe (для 32-х разрядного режима) или command.com (для 16-х разрядного режима). В графическом режиме семейства UNIX/Linux командная строка эмулируется программой Терминал (xterm).
Отметим, что для компьютеров с операционной системой MS DOS удачным дополнением реализации такого интерфейса пользователя стала легендарная программа Norton Commander. Она минимизировала действия по набору текста в командной строке, позволяя оперировать, прежде всего, выбором подходящей команды из меню. В этой программе также активно используются функциональные клавиши компьютера. Википедия эту систему описывает следующим образом:
"Norton Commander (NC) – популярный файловый менеджер для DOS, первоначально разработанный американским программистом John Socha (некоторые дополнительные компоненты были полностью или частично написаны другими людьми: Linda Dudinyak – Commander Mail, вьюеры; Peter Bradeen – Commander Mail; Keith Ermel, Brian Yoder – вьюеры). Программа была выпущена компанией Peter Norton Computing (глава – Питер Нортон), которая позже была приобретена корпорацией Symantec".
Приведем пример снимка экрана этого файлового менеджера (рис. 4.3 ).
Рис. 4.3. Легендарный файловый менеджер Norton Commander
Популярность программы была настолько велика, что появились многочисленные клоны, которые более или менее точно копировали нортоновский интерфейс. К примеру, DOS Navigator, визуально схожий с Norton Commander-ом, предоставлял даже большие возможности. Для операционной системы Microsoft Windows появились Volkov Commander, FAR Manager, Total Commander и другие аналогичные программы. Впоследствии клоны появились и на других операционных системах: BSD, GNU/Linux – Midnight Commander, Krusader.
Norton Commander не только спровоцировал целую серию собственных клонов и реплик, но и внес в русский язык пару новых слов – "нортон" и "коммандер" стали в жаргоне пользователей ПК синонимами словосочетания "файловый менеджер".
Введенная программой парадигма работы с файлами (2 одинаковые панели, между которыми происходят операции; большинство команд выполняется по "горячим клавишам") до сих пор применяется в подавляющем большинстве файловых менеджеров.
Norton Commander также стал персонажем серий притч и анекдотов. Первая серия была написана Александром Голубевым, несколько последующих выпускались и дополнялись различными авторами, имена которых постепенно были утеряны, после чего эти рассказики перешли в состояние фольклора.
Также имеется музыкальная группа Nord"n"Commander.
В разных версиях Linux используется аналог такой программы, называемой Midnight Commander. Приведем ее вид (рис. 4.4 ), когда она вызвана в режиме эмуляции командной строки.
увеличить изображение Рис. 4.4. Программа Midnight Commander, выполненная в Терминале
Но идея разделений окна на две части, в которых представлено содержимое каталогов, осталась привлекательной и при появлении операционной системы только с графическим интерфейсом – Windows 95. Аналоги Norton Commander для этой и последующих версий многочисленны. В интегрированной графической среде UNIX аналогом NC является GNOME Commander. Приводим вид (рис. 4.5 ) файлового менеджера Total Commander (ранее известного как Windows Commander) операционной системы Windows XP [62 ].
увеличить изображение Рис. 4.5. Файловый менеджер Total Commander
Но сегодня командный режим уходит в прошлое, уступая место другим. Кроме командного, определяются еще два современных вида интерфейса: WIMP и SILK.
WIMP-интерфейс (Window – окно, Image – образ, Menu – меню, Pointer – указатель). Характерной особенностью этого вида интерфейса является то, что диалог с пользователем ведется не с помощью команд, а с помощью графических образов – меню, окон, других элементов. Хотя и в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается "опосредованно", через графические образы. Этот вид интерфейса реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и "чистый" WIMP-интерфейс.
SILK-интерфейс (Speech – речь, Image – образ, Language – язык, Knowledge – знание). Этот вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. В рамках этого интерфейса идет обычный "разговор" человека и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму. Этот вид интерфейса наиболее требователен к аппаратным ресурсам компьютера, и поэтому его применяют в основном для военных целей.
Долгое время возможности компьютеров, их технические характеристики предписывали пользователям работу в командном режиме как в основном. Первые персональные компьютеры также использовали его. Но в последние годы такой режим вытеснен другим – графическим. Он потребовал от компьютера больших ресурсов, но привнес новое – удобство, разнообразный дизайн, многозадачность (правда последняя может быть реализована и в командном режиме). Для обозначения графического режима используют аббревиатуру GUI (Graphics User Interface), что дословно переводят как "графический интерфейс пользователя", но часто при переводе заменяют на "многооконный графический интерфейс".
Первое появление графического интерфейса (рис. 4.6 ) следует связывать с фирмой XEROX. В ее лаборатории PARC (Palo Alto Reseach Center) в 1973 году создавался компьютер Alto. Последний был оснащен мышью и хорошим монитором. Считают, что этот компьютер обладал GUI, но широкого распространения не получил. Xerox все-таки решается вдохнуть жизнь в экспериментальный Alto, выпустив на рынок его полноценного коммерческого преемника – компьютер Star.
Рис. 4.6. Первый графический интерфейс от фирмы Xerox
Приведем высказывание из статьи Олега Свиргстина [63 ]: "Alto был первым в мире компьютером, на котором были практически реализованы метафора "рабочего стола" и графический пользовательский интерфейс, прежде существовавшие только в теоретических разработках".
Для операционных систем семейства UNIX, как и многих других, долгое время командный режим работы был основным. Пожалуй, сегодня он используется в основном для администрирования, его потеснил режим графического интерфейса. Фирма Microsoft более 10 лет (с 1981 года) обеспечивала персональным компьютерам IBM PC только командный режим, в то время как у соперников уже в 1984 году был реализован GUI. Правда, эта компания стремилась реализовать последний режим работы, что и было достигнуто в середине 90-х.
Приведем рисунок, иллюстрирующий этапы работы операционных систем Microsoft и UNIX в командном и графическом режимах. Из него видно, что для операционных систем UNIX/Linux до настоящего времени графический режим является надстройкой над командным, а для Windows – командный режим как основной прекратил существование в 1995 году (рис. 4.7 ).
Рис. 4.7. Командный и графический интерфейс семейства UNIX/Linux и Windows
Отметим, что операционная система MS DOS последние свои годы снабжалась надстройкой, обеспечивающей пользователями GUI. Названия этих графических оболочек были Windows1, Windows2, Windows3.
Из других графических интерфейсов назовем OPENSTEP, реализованный на компьютерах фирмы NeXT. Его создавал Стивен Джобс, основатель фирмы Apple, в период, когда он покинул ее и пытался завоевать мир новой разработкой. Этот интерфейс в дальнейшем был перенесен и на другие компьютерные платформы (рис. 4.8 ).
Обратите внимание на его отличия от того, что в это время предлагала фирма Microsoft со своей Windows95 (пример рабочего стола приведен в главе 2, в части, посвященной операционным системам этой фирмы).
По адресу http://www.guidebookgallery.org/guis можно познакомиться с "галереей" графических интерфейсов пользователей на разных компьютерных платформах. Приведем два снимка экрана, на которых представлен перечень всех элементов галереи (рис. 4.9).
Рис. 4.8. Графический интерфейс OPENSTEP Jan 1997 платформы
Отдельно остановимся на списке из 5 элементов Desktop metaphor GUI (non monolitic). Они содержат ссылки на описание систем, обеспечивающих графический интерфейс пользователя UNIX. Здесь коротко упомянем только два, остальные подробно рассматриваются дальше.
Рис. 4.9а. Галерея графических интерфейсов на разной аппаратуре (часть 1)
На этих рисунках обратите внимание на более чем десяток типов рабочих столов (от Amiga OS до Xerox Star/View Point/Global View). Хотя рабочий стол Windows занимает одно из мест, но на сегодняшний день многие производители приняли его стандарты. В этом же ряду упомянуты системы, активно влиявшие на развитие операционных систем, но сегодня уже не существующие. Среди них:
OS/2 от IBM, долгое время являвшаяся конкурентом Windows;
BeOS, созданная корпорацией Ве Inc и обладавшая в момент своего выпуска многими пионерскими новинками. Это работа на 64-разрядной аппаратуре, удобный интерфейс пользователя и многое другое.
Рис. 4.9б. Галерея графических интерфейсов на разной аппаратуре (часть 2)
OPEN LOOK представляет собой спецификацию графического интерфейса пользователя рабочих станций UNIX. Была создана в конце 1980-х годов Sun Microsystems и AT&T при участии Xerox. Эта спецификация была основной для операционной системы на ранних стадиях реализации графического интерфейса. Впоследствии утеряла свое значение в связи с появлением графического интерфейса Motif от OSF. Common Desktop Environment (CDE) – среда рабочего стола, основанная на системе Motif. Она была создана The Open Group вместе с рядом фирм: Hewlett-Packard, IBM, Novell. Некоторое время она была промышленным стандартом для UNIX-систем.
Режим GUI используется в разных операционных системах. Многие его разработчики пытались найти свой, наиболее привлекательный для пользователей "стиль". Со временем они вынуждены были оглядываться на то, что делают другие фирмы, или даже объединяться для стандартизации составляющих графического интерфейса. Современное представление о графическом интерфейсе, на наш взгляд, объединяет все лучшее от разных производителей. Думается, поиски в этом направлении продолжатся и далее, хотя часто говорят о том, что с первых шагов становления графического интерфейса ничего принципиально не изменилось – все его основные элементы остаются прежними (рабочий стол, меню, иконки).
Пожалуй, следует отметить и еще одну тенденцию: последние варианты реализации графического интерфейса построены с "оглядкой" на то, что реализовано в операционных системах Windows. Это объясняется большой их долей (около 90%) на рынке персональных компьютеров.
Как уже говорилось выше, для систем UNIX долгое время – с начала 70-х годов и, пожалуй, до конца 80-х – единственным режимом был командный режим работы. Сегодня он уступил свое место графическому. В семействе операционных систем UNIX (напомним, работающих на разных аппаратных платформах) графический интерфейс пользователя поддерживается системой X Window System. Основной сайт с информацией о ней имеет адрес http://www.x.org . Последняя версия, представленная там, имеет имя X11R7.5.
Операционная система Windows ХР.
Windows ХР (eXPerience - опыт) - это последняя операционная система корпорации Microsoft для пользователей, которая вышла еще 25 октября 2001 г. (русифицированная версия появилась в ноябре того же года). Многие компании воздержались от быстрого приобретения новой операционной системы и продолжали работать на Windows 2000. Этому есть разумное объяснение - сначала Windows ХР должна была пройти всесторонние исследования. Однако уже в 2002 г. произошел массовый прорыв Windows ХР.
В основе новой операционной системы лежит ядро, используемое в Windows 2000 и Windows NT и имеющие ряд преимуществ:
· эффективная и гибкая технология операционной системы, включающая преимущества многозадачности, отказоустойчивости и защиты системной памяти, благодаря которым предотвращаются и устраняются возникающие в процессе работы неполадки и поддерживается устойчивость системы;
· возможность восстановления проделанной пользователем работы во многих случаях, когда сбой программы произошел до того; как было выполнено сохранение соответствующего документа;
· защита системной памяти, позволяющая предотвратить воздействие написанных с ошибками программ на устойчивость работы компьютера;
· во время установки нового программного обеспечения в большинстве случаев не потребуется перезапускать Windows ХР, как это было необходимо в более ранних версиях Windows.
Операционная система была разработана в трех вариантах, отвечающих практически любым запросам пользователей персональных компьютеров, применяемых на работе или в домашних условиях.
Windows ХР Ноте Edition является лучшей платформой для работы с цифровыми мультимедийными материалами и наиболее удачным выбором для пользователей домашних компьютеров и любителей компьютерных игр.
Предназначенная для корпоративных пользователей операционная система Windows ХР Professional обладает практически всеми преимуществами Windows ХР Home Edition. Кроме того, в нее включены дополнительные возможности удаленного доступа, обеспечения безопасности, быстродействия и управления, а также многоязычной поддержки, что делает ее прекрасной операционной системой для организаций с неоднородной языковой средой, а также для пользователей, стремящихся максимально эффективно использовать свой компьютер.
Кроме того, выпущена версия Windows ХР 64-bit Edition для специализированных технических рабочих станций, пользователям которых требуется высочайший уровень быстродействия и масштабируемости. Для продуктивной работы подобных станций требуется больший объем памяти и более высокое быстродействие, например, при выполнении вычислений, использующих переменные с плавающей точкой, необходимых в таких областях, как создание спецэффектов для кинофильмов и трехмерной анимации, а также разработка технических и научных приложений.
Процедура установки операционной системы значительно усложнена. Дело в том, что впервые применена технология Windows Product Activation, то есть активация в момент установки по телефону или сети Интернет. При активации считываются параметры компонентов компьютера, которые вместе с серийным номером составляют уникальный регистрируемый идентификационный номер.
В операционной системе Windows ХР упрощены процессы установки и использования новых устройств благодаря поддержке новейших технологических стандартов современного оборудования: IrDA, USB и Firewire.
Выводя на рынок операционную систему Windows ХР, ком-пания Microsoft изменила планы выпуска следующей операционной системы. Ранее планировался выход в 2002 г. системы под кодовым названием Blackcomb, которую Б. Гейтс называл самым кардинальным изменением интерфейса пользователя на основе реализации стратегии NET, обещавшей включение в систему информационного агента, осуществляющего автоматическое рас-познавание наиболее часто встречающихся фраз. Теперь же про-должать линейку продуктов будет следующая за Windows ХР операционная система под кодовым названием Longhorn.
В отличие от предыдущих версий (Windows 2000 и Windows ХР), основанных на разных версиях одного ядра и имевших практически идентичную драйверную модель, Longhorn сулит нам существенные перемены не только в интерфейсной части, но и в самом сердце системы (в ядре, архитектуре памяти и менеджмента ресурсов). Новая операционная система будет поддерживать две драйверные модели (два типа драйверов): одну, оставленную для совместимости со старыми драйверами (модель 2000/ХР), и вторую - новые драйверы, специально разработанные для Longhorn и последующих версий. Все принципиально новые графические возможности будут реализовываться с помощью новых драйверов, а построенные по старой модели драйверы смогут обеспечить только базовый (уже доступный в ХР) уровень аппаратной графической поддержки.
Интерфейс операционной системы Windows
Операционная система должна обеспечивать пользователям удобный интерфейс общения с устройствами компьютера. Интерфейс - это широкий Набор всевозможных средств взаимодействия пользователя с ПК. Операционные системы семейства Windows включают шесть основных элементов интерфейса: рабочий стол, панель задач, окна, меню, панели инструментов и пиктограммы.
После загрузки компьютера на экране появляется рабочий стол (desktop). Это своего рода титульный лист ОС, на котором могут располагаться любые другие элементы интерфейса: панель задач с главным меню системы, различные окна, панели инструментов и различные значки.
Важнейшим элементом интерфейса является петель задач (task panel) которая отображает список выполняемых в данный момент приложений и облегчает переключение между ними. Загрузка практически любой программы (кроме некоторых системных, например индикатора клавиатуры) приводит к ее появлению на панели задач в виде соответствующей кнопки, нажав на которую можно активизировать эту программу. По завершении работы приложения оно исчезает с панели задач.
Обычно панель задач серого цвета и располагается в нижней части рабочего стола (при стандартных настройках ОС). Однако легко можно изменить ее местоположение, нажав левую кнопку мыши на свободной области панели и потянув ее в левую, верхнюю или правую часть рабочего стола. Предварительно в настройках панели задач необходимо отключить опцию Закрепить панель задач.
Она практически всегда видима на экране, что позволило существенно упростить контроль за активными в настоящий момент программами и облегчить переключение между ними. Однако при необходимости можно спрятать панель задач, для чего необходимо включить опцию Автоматически скрывать панель задач. Тогда для ее отображения на экране необходимо подвести мышь к той стороне рабочего стола, за которой она спрятана.
Кроме панели задач, на рабочем столе может быть одно или несколько окон, которые можно расположить в определенном порядке (мозаикой) либо «набросать» друг на друга (каскадом). Окно (window) - это основной элемент интерфейса, представляющий собой специальным образом оформленную и обрамленную прямоугольную область на экране, которая предназначена для размещения объектов и выполнения операций над ними. Окна можно открывать, закрывать, сворачивать, распахивать, перемещать и масштабировать.
Операционная система Windows поддерживает окна трех типов:
· окна приложений (программ), которые содержат четыре стандартных элемента: заголовок, меню программы, одну или несколько панелей инструментов и строку состояния. Windows позволяет одновременно запускать несколько приложений и попеременно работать с ними, переключаясь от одной программы к другой. Активное окно всегда находится поверх остальных окон, именно оно воспринимает команды пользователя;
· окна документов (объектов обработки программ) обязательно содержат заголовок;
· диалоговые окна (инструментов обработки) имеют названия, которые обычно совпадают с названиями открывших их команд.
Некоторые окна содержат дополнительные элементы интер-фейса: линейки, полосы прокрутки, строки состояния, командные кнопки или списки.
Многие приложения Windows, например текстовый редактор Microsoft Word, являются многооконными, то есть могут содер-жать несколько вложенных окон.
Обычно окна приложений и документов имеют три варианта представления:
· полноэкранный (окно занимает весь экран);
· обычный (окно занимает часть экрана);
· свернутый (окно свернуто в кнопку на панели задач).
Верхняя часть окна содержит заголовок, в котором обычно
присутствует имя программы и открытого в ней документа. Нажав левую кнопку мыши в области заголовка и потянув ее, можно перемещать окно по рабочему столу.
В правом углу заголовка имеются три управляющие кнопки. Левая кнопка (Свернуть) сворачивает окно в панель задач. Средняя кнопка служит для разворачивания окна до полного размера экрана (Развернуть) и для восстановления первоначального размера (Восстановить). В зависимости от состояния окна ее внешний вид меняется. Правая кнопка (Закрыть) закрывает активное окно.
Диалоговые окна обычно имеют только одну управляющую кнопку (Закрыть).
Рамка окна приложения Windows позволяет изменять размеры окна.
Под заголовком окна обычно расположено меню. Меню (menu)-это важный элемент интерфейса, который обычно имеет несколько уровней и может содержать объекты, недоступные для выбора в данный момент.
В ОС Windows используется четыре вида меню:
· главное меню системы, доступное при нажатии левой кнопкой мыши кнопки Пуск па панели задач или специальной клавиши WL (клавиша с логотипом Windows, расположенная между левыми клавишами Ctrl и Alt). Обычно оно содержит семь пунктов (при стандартных настройках ОС):
Программы, Документы, Настройка, Поиск (Найти), Справка, Выполнить, Завершение работы (Выключить компьютер). Главное меню позволяет, соответственно, запустить программу, открыть документ, изменить настройки системы, найти нужный объект, получить справочные сведения и завершить работу Windows;
· меню программ расположены в каждом выполняемом приложении. Обычно такое меню занимает вторую строку окна программы ниже его заголовка. Часто некоторые пункты меню программ также имеют свои подчиненные меню, раскрываемые при их выборе. В каждом приложении, работающем с документами, есть меню Файл (обычно крайнее слева). Многие приложения, работающие сданными, имеют меню Правка (Редактирование). Доступ к справочной системе осуществляется посредством меню Справка, которое всегда последнее. Многие команды меню можно вызывать клавишами, например, любую программу можно завершить комбинацией клавиш Alt+F4\
· контекстные меню объектов доступны при нажатии правой кнопки мыши практически во всех приложениях Windows. Такие меню содержат лишь те команды, которые могут быть применены к активному объекту;
· управляющие меню окоп приложений и документов (системные меню) доступны при нажатии левой кнопки мыши по значку в левом верхнем углу окна или комбинации клавиш Alt+Пробел. Эти меню позволяют управлять окнами и дублируют управляющие кнопки окон (свернуть, развернуть/восстановить, закрыть). Двойной щелчок мыши по значку системного меню закрывает активное окно.
Окна приложений могут содержать одну или несколько пане-лей инструментов (instrument panel), каждая из которых имеет набор кнопок, соответствующих некоторым функциям программы. Например, панель инструментов Обычная программы «Проводник» содержит кнопки для выполнения стандартных операций перехода по папкам, копирования и перемещения, поиска и удаления объектов. В прикладных программах панель инструментов Стандартная предназначена для выполнения команд общего характера: создать, открыть, сохранить, распечатать документ и т. п.
В графической операционной системе все объекты имеют свои иконки (значки, пиктограммы), которые представляют собой квадратные картинки стандартного размера (обычно 32x32 пикселя). По значку часто можно определить тип объекта: папка, программа, документ, ярлык и т. д.
Папка (аналог каталога в MS DOS) - это логическая емкость, в которой можно располагать любые элементы: другие папки, файлы и ярлыки. Существуют пользовательские папки и системные папки, которые создаются и обслуживаются самой операционной системой.
На рабочем столе обязательно присутствуют (при стандартной настройке ОС) четыре системные папки:
· Мой компьютер содержит все устройства персонального компьютера и с помощью соответствующей универсальной программы «Проводник» обеспечивает быстрый доступ ко всем его ресурсам;
· Мои документы содержит все хранящиеся на компьютере документы при условии, что пользователь не хранит их в каком-либо ином (скрытом) месте;
· Сетевое окружение содержит значки всех доступных сетевых ресурсов: серверов, рабочих станций, принтеров и другого оборудования в сети;
· Корзина - это ограниченная область (минимум 1 %) памяти на жестком диске, которая хранит удаленные объекты и позволяет их восстанавливать. Для этого система запоминает имя, тип, размер, исходное местоположение и дату удаления файлов и папок. При переполнении корзины самые старые файлы безвозвратно удаляются.
Ярлык (link) - это специальный файл, содержащий указатель на некоторый объект: папку, программу, документ или устройство. Сам объект может быть далеко от пользователя, поэтому ярлык обеспечивает удобный доступ к нему. Наличие ярлыка не изменяет местоположение объекта, а лишь упрощает доступ к нему.
Особенности операционных систем Windows
Прежде всего, Windows - это графическая операционная система, в основе которой лежит оконный интерфейс (от английского windows-окна). Каждой выполняемой программе отводится окно, которое может занимать весь экран или его часть.
В отличие от устаревшей операционной системы MS DOS, в которой все управление работой компьютера осуществлялось с клавиатуры, в Windows для выполнения операций над объектами преимущественно используется мышь. Несмотря на удобство управления ресурсами ПК с помощью мыши, основным обязательным устройством ввода информации в компьютер остается клавиатура.
В операционной системе Windows впервые был применен принцип WYSIWYG (What You See Is What You Get - что вы видите, то вы и получаете), позволивший установить полное соответствие изображения на экране последующему изображению на бумаге.
Начиная с первых выпусков операционных систем Windows, был стандартизирован их интерфейс. Это позволило создавать в дальнейшем новое программное обеспечение с однотипными меню и панелями инструментов.
Операционная система Windows обеспечивает совместную работу нескольких программ при подготовке одного документа и позволяет создавать комплексные документы, содержащие различные типы данных путем переноса и копирования объектов между приложениями. Для этого система располагает специальными средствами интеграции.
Наиболее часто используется буфер обмена (clipboard) - специальная область памяти, которая необходима для пересылки данных между приложениями и документами. Можно выделить какой-либо объект, поместить его для хранения в буфер обмена, а затем вставить его в другое место того же документа или в другой документ как того же, так и совсем иного приложения.
Технология OLE позволяет объединить в одном документе объекты абсолютно разного происхождения, например текст, фотографии и музыку. Такие объекты можно внедрять через буфер обмена или командой меню Вставка Объект.
Немаловажное значение в работе имеет заложенная возможность операционной системы осуществлять динамический обмен данными (Dynamic Data Exchange - DDE), который позволяет оперативно обмениваться информацией между различными программами, функционирующими в среде Windows согласно разработанному набору специальных соглашений (протоколов).
Также операционная система позволяет конвертировать файлы, то есть изменять формат документов. Для этого многие
приложения содержат специальные фильтры импорта/экспорта, пересылающие по определенным соглашениям данные из одного документа в другой. Например, текстовый файл преобразуется в документ Word - и наоборот.
В отличие от устаревшей операционной системы MS DOS, в которой полное имя файла не превышало 11 символов (8+3), в Windows можно использовать длинные имена файлов и каталогов (до 255 символов). Кроме того, в именах можно использовать русские буквы, пробелы и спецсимволы. Несмотря на это, полностью сохранилась совместимость с 16-битными приложениями (для MS DOS), которые воспринимают такие имена усеченными до 8 символов с соответствующим расширением (до 3 символов).
Все операционные системы семейства Windows являются многопотоковыми с вытесняющей многозадачностью. А сетевые ОС, конечно же, многопользовательские. Хотя последние разработки обычных систем (Windows ME, Windows ХР) также являются многопользовательскими.
При создании Windows изначально было задумано разделить операционную систему на две части: основную (ядро) и дополнительную. При этом само ядро Windows состоит из трех модулей:
· Kernel-низкоуровневая часть, управляющая процессами, распределением памяти, файловым вводом-выводом и др.;
· User - пользовательская часть, управляющая работой с клавиатурой, мышью, таймером и портами;
· GDI (Graphic Devices Interface) - графический интерфейс устройств, управляющий работой с дисплеем и принтером.
Остальные компоненты (дополнительная часть) подгружаются по мере необходимости из специальной динамически загружаемой библиотеки (Dynamic Link Library - DLL).
Виды интерфейсов пользователя операционных систем
По типу пользовательского интерфейса различают текстовые (линейные), графические и речевые операционные системы.
Пользовательским интерфейсом называется набор приемов взаимодействия пользователя с приложением. Пользовательский интерфейс включает общение пользователя с приложением и язык общения.
Текстовые ОС
Линейные операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в них является клавиатура. Команда набирается на клавиатуре и отображается на экране дисплея. Окончанием ввода команды служит нажатие клавиши Enter. Для работы с операционными системами, имеющими текстовый интерфейс, необходимо овладеть командным языком данной среды, т.е. совокупностью команд, структура которых определяется синтаксисом этого языка.
Первые настоящие операционные системы имели текстовый интерфейс. В настоящее время он также используется на серверах и компьютерах пользователей.
Графические ОС
Такие операционные системы реализуют интерфейс, основанный на взаимодействии активных и пассивных графических экранных элементов управления. Устройствами управления в данном случае являются клавиатура и мышь. Активным элементом управления является указатель мыши - графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши. Пассивные элементы управления - это графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и т.д.).
Примером исключительно графических ОС являются операционные системы семейства Windows. Стартовый экран подобных ОС представляет собой системный объект, называемый рабочим столом. Рабочий стол - это графическая среда, на которой отображаются объекты (файлы и каталоги) и элементы управления.
В графических операционных системах большинство операций можно выполнять многими различными способами, например через строку меню, через панель инструментов, через систему окон и др. Поскольку операции выполняются над объектом, предварительно он должен быть выбран (выделен).
Основу графического интерфейса пользователя составляет организованная система окон и других графических объектов, при создании которой разработчики стремятся к максимальной стандартизации всех элементов и приемов работы.
Окно - это обрамленная прямоугольная область на экране монитора, в которой отображаются приложения, документ, сообщение. Окно является активным, если с ним в данный момент работает пользователь. Все операции, выполняемые в графических ОС, происходят либо на Рабочем столе, либо в каком-либо окне.
Речевые ОС
В случае SILK-интерфейса (от англ. speech – речь, image – образ, language – язык, knowledge – знание) – на экране по речевой команде происходит перемещение от одних поисковых образов к другим.
Предполагается, что при использовании общественного интерфейса не нужно будет разбираться в меню. Экранные образы однозначно укажут дальнейший путь перемещения от одних поисковых образов к другим по смысловым семантическим связям.
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА Место проведения урока: кабинет информатики.
Учебный предмет: Информатика.
Тема урока: Понятие операционной системы. Интерфейс операционной
Цель урока: познакомить учащихся с назначением операционных систем. Задачи:
Обучающие :
рассмотреть понятия операционной системы, интерфейса
операционной системы; а также понятия аутентификации и авторизации пользователей;
® выделить основные функции операционной системы;
рассмотреть классификацию операционных систем по
назначению;
* рассмотреть классификацию операционных систем по режиму обработки задач;
® рассмотреть классификацию операционных систем по
способу взаимодействия с системой;
рассмотреть поколения операционных систем;
Развивающая: развить логическое мышление;
Воспитательная: воспитать познавательный интерес к предмету.
Тип урока: лекция. Материально-техническое
обеспечение урока:
компьютер,
План урока:
Г) Организационный
момент (приветствие
и проверка
отсутствующих).
Изучение нового материала.
Подведение итогов урока.
Ход урока
I. Организационный момент
Преподаватель приветствует учащихся, проверяет отсутствующих, сообщает тему урока и цель урока.
II. Изучение нового материала
Содержание лекции
Операционная система. (ОС) представляет собой комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой стороны, предназначены для наиболее эффективного расходования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений. (СЛАЙД 2)
Перечислим основные функции операционных систем. (СЛАЙД 3-5)
Прием от пользователя заданий или команд, сформулированных на соответствующем языке, и их обработка. Задания могут передаваться в виде текстовых директив (команд) оператора или в форме указаний, выполняемых с помощью манипулятора (например, с помощью мыши). Эти команды связаны, прежде всего, с запуском (приостановкой, остановкой) программ, с операциями над файлами (получить перечень файлов в текущем каталоге, создать, переименовать, скопировать, переместить тот или иной файл и др.), хотя имеются и иные команды.
Распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти.
Запуск программы (передача ей управления, в результате чего процессор исполняет программу).
Идентификация всех программ: и данных.
Прием и исполнение различных запросов от выполняющихся приложений.
Обслуживание всех операций ввода-вывода.
Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами.
Защита одной программы от влияния другой, обеспечение сохранности данных, защита самой операционной системы от исполняющихся на компьютере приложений.
Аутентификация пользователей. Под аутентификацией понимается процедура проверки имени пользователя и его пароля на соответствие тем значениям, которые хранятся в его учетной записи. Очевидно, что если входное имя (login ^) пользователя и его пароль совпадают, то, скорее всего, это и будет тот самый пользователь.
Авторизация пользователей. Термин авторизация означает, что в соответствии с учетной записью пользователя, который прошел аутентификацию, ему (и всем запросам, которые будут идти к операционной системе от его имени) назначаются определенные права (привилегии), определяющие, что он может, а что не может делать на компьютере.
Обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы.
Рассмотрим
Классификации операционных систем
Вариантов классификации может быть очень много, все будет зависеть от выбранного признака, по которому один объект мы будем отличать от другого. Однако, что касается ОС, здесь уже давно сформировалось относительно небольшое количество классификаций: по назначению, по режиму обработки задач, по способу взаимодействия с системой и по способам построения (архитектурным особенностям системы).
По назначению . (СЛАЙД 6) Различают ОС общего и специального назначения.
По режиму обработки зад ач (СЛАЙД 7) различают ОС, обеспечивающие однопрограммный и мультипрограммный режимы. К однопрограммным ОС относится, например, всем известная, хотя сегодня уже практически и не используемая MS DOS .
Под мультипрограммированием понимается способ организации вычислений, когда на однопроцессорной вычислительной системе создается
видимость одновременного выполнения нескольких программ. Люб задержка в решении программы (например, для осуществления операций ввода-вывода данных) используется для выполнения других (таких же либо менее важных) программ.
По способу взаимодействия с компьютером (СЛАЙД 8) различают диалоговые системы и системы пакетной обработки . При организации работы с вычислительной системой в диалоговом режиме можно говорить об однопользовательских (однотерминальных) и мультитерминальных ОС. В мультитерминальных ОС с одной вычислительной системой одновременно могут работать несколько пользователей, каждый со своего терминала. Пои этом у пользователей возникает иллюзия, что у каждого из них имеется собственная вычислительная система. Для организации мультитерминального доступа к вычислительной системе необходимо обеспечить мультипрограммный режим работы. В качестве одного из примеров мультитерминальных операционных систем для персональных компьютеров можно назвать Linux . Некая имитация мультитерминальных возможностей имеется и в системе Windows ХР. В этой операционной системе каждый пользователь после регистрации (входа в систему) получает свою виртуальную машину. Если необходимо временно предоставить компьютер другому пользователю, вычислительные процессы первого можно не завершать, а просто для этого другого пользователя система создает новую виртуальную машину. В результате компьютер будет выполнять задачи и первого, и второго пользователя. Количество параллельно работающих виртуальных машин определяется имеющимися ресурсами.
Поколения операционных систем (СЛАЙД 9-11)
Операционные системы на пути своего развития прошли через ряд радикальных изменений, так называемых поколений.
Нулевое поколение (40-е год ы)
В первых вычислительных машинах операционных систем не было.
Пользователи имели полный доступ к машинному языку, и все программы писали непосредственно в машинных командах.
Первое поколение (50-е годы)
Операционные системы 50-х годов были разработаны с целью ускорения и упрощения перехода с задачи на задачу. До создания этих операционных систем много машинного времени терялось в промежутках между завершением выполнения одной задачи и вводом в решение следующей. Это было начало систем пакетной обработки , которые предусматривали объединение отдельных задач в группы, или пакеты. Запущенная в решение задача получала в свое полное распоряжение все ресурсы машины. После завершения каждой задачи (либо нормального, либо аварийного) управление ресурсами возвращалось операционной системе, которая обеспечивала запуск следующей задачи.
Второе поколение (начало 60-х годов) (СЛАЙД 10)
Характерной особенностью операционных систем второго поколения было то, что они создавались как системы коллективного пользования с мультипрограммным режимом работы и как первые системы мультипроцессорного типа.
Третье поколение (середина 60-х - середина 70-х годов)
Третье поколение операционных систем фактически появилось с представлением фирмой IBM в 1964 году семейства компьютеров System /360. Эти компьютеры были разработаны как машины общего назначения. Они были громоздкие, как правило, неэффективные, но предназначались для решения любых задач из любых областей приложения.
Четвертое поколение (от середины 70-х годов до настоящего времени) (СЛАЙД 11)
К системам этого поколения применимы следующие термины дружественная. удобная для пользователя, ориентированная на неподготовленного пользователя, т.е. современные системы предоставляют пользователям со средним уровнем квалификации простой доступ к вычислительным ресурсам. Широко распространяется концепция виртуальных машин. Пользователь получил возможность более не задумываться о физических деталях построения вычислительных машин (или
сетей), с которыми он работает. Вместо этого пользователь имеет дело с функциональным эквивалентом компьютера, создаваемым для него операционной системой и называемым виртуальной машиной.
Интерфейс операционных систем: (СЛАЙД 12)
Интерфейс операционных систем - специальные интерфейсы
системного и прикладного программирования, предназначенные для выполнения следующих задач:
* управление процессами (запуск, приостановка и снятие задачи с
выполнения);
управление памятью;
управление вводом/выводом;
* файловые операции.
Пользовательский интерфейс ОС реализуется с помощью специальных программных модулей, которые принимают его команды на
соответствующем языке и транслируют их в обычные вызовы в соответствии с основным интерфейсом системы. Обычно эти модули называются интерпретатором команд.
Эволюция интерфейсов операционных систем (СЛАЙД 13-18)
(см. ПРЕЗЕНТАЦИЮ)
III . Подведение итогов урока.
Преподаватель подводит итоги:
Сегодня на занятии мы рассмотрели понятия операционной системы,
интерфейса операционной системы; а также понятия аутентификации и авторизации пользователей; выделили основные функции операционной системы, рассмотрели различные классификации, а также поколения операционных систем.
