Виды интерфейсов операционных систем

Виды интерфейсов пользователя

Неграфические операционные системы и оболочки данных операционных систем работают в текстовом режиме. В текстовом режиме все элементы, выводимые на экран, ограничены определенными наборами букв, цифрами и псевдографическими символами. При помощи этих символов можно, например, строить таблицы. Неграфические операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в данном случае является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их можно и редактировать (команда машинной программы или машинная коман­да – элементарная инструкция машине, выполняемая ею автоматически без каких-либо дополнительных указаний и пояснений). Исполнение команды начинается после ее утверждения, например, нажатием клавиши ENTER. Для компьютеров платформы IBM PC интерфейс командной строки обеспечивается семейством операционных систем под общим названием MS-DOS (версии от MS-DOS 1.0 до MS-DOS 6.2).

Для облегчения работы пользователя с операционной системой были созданы специальные программы, получившие название программ-оболочек, например, Norton Commander. Эти программы предоставляют пользователю табличный или менюпо­добный интерфейс. Пользователь нажимает одну из клавиш, назначение которой описано в меню, а программа-оболочка формирует соответствующую управляющую команду и передает ее операционной системе для исполнения.

В графическом режиме изображение на экране строится при помощи точек, что позволяет создавать любые изображения, в том числе различные шрифты, рисунки или фотографии.

Для того чтобы сделать работу с компьютером более приятной, создатели операционных систем начали разработку графи­ческих операционных систем.

Корпорация Microsoft вначале выпустила графическую оболочку для DOS, которую назвала Windows. С версии 1.0 до версии 3.11 Windows оставалась графической оболочкой и работала под управлением DOS. Начиная с версии Windows 95, MS Windows стала полноценной операционной системой со своим собственным операционным ядром.

Графические операционные системы реализуют более сложный тип интерфейса – графический, в котором в качестве органа управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления.

В качестве активного элемента управления выступает указатель мыши – графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши.

В качестве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и многие другие).

Характер взаимодействия между активными и пассивными элементами управления выбирает сам пользователь. В его распоряжении приемы наведения указателя мыши на элемент управления, щелчки кнопками мыши и другие средства.

Одним из важных объектов графической системы является окно. Идею окна (WINDOW) предложил Дуглас Энгельбарт в 1968 г. Реализация оконного интерфейса заключается в том, что программа выводит информацию не на весь экран, а только на его часть. Эта часть экрана, имеющая четкие границы, и называется окном.

В графических операционных системах появилась многозадачность – способность выполнять одновременно несколько пользовательских программ.

Здесь надо отметить, что многозадачность не является свойством графической операционной системы, просто по времени совпало, что многозадачность для персональных компьютеров была реализована именно в этих системах.

Каждая программа многозадачной системы выполняется как бы на отдельном экране – в окне. Окна имеют стандартный набор инструментов управления ими. Для ограничения информации, находящейся в окне, от другой информации на дисплее окно имеет границу – четко выраженные линии по его краям.

В настоящее время все новые операционные системы являются графическими и используют идею окна.

4.3. Основные функции операционных систем
и их классификация

Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. Она играет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в оперативной памяти. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:

– осуществление диалога с пользователем;

– ввод-вывод и управление данными;

– планирование и организация процесса обработки программ;

– распределение ресурсов (оперативной памяти и кэш-памяти, процессора, внешних устройств);

– запуск программ на выполнение;

– всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

– передача информации между различными внутренними устройствами;

– программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.

Ниже приведена классификация ОС по нескольким основным признакам:

1. По числу процессов, которые могут одновременно выполняться под управлением, ОС операционные системы делятся на однозадачные (например MS-DOS) и многозадачные (OS/2, UNIX, Windows).

Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов: невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x) и вытесняющая многозадачность (семейство Windows 9x и выше, OS/2, UNIX).

Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в опе­рационной системе, а во втором – распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.

2.Поколичеству пользователей, одновременно обслуживаемых системой, различают однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, Windows 98/ME, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, Windows NT/2000/XP).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.

3. По типу доступа пользователя к ЭВМ операционные системы делятся на:

– системы с пакетной обработкой, когда из программ, подлежащих выполнению, формируется пакет, который предъявляется ЭВМ.

В этом случае пользователи непосредственно с ОС не взаимодействуют. Данный тип ОС предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов ЭВМ;

– системы разделения времени, обеспечивающие одновременный диалоговый (интерактивный) доступ к ЭВМ нескольких пользователей через терминалы. Ресурсы ЭВМ выделяются при этом каждому пользователю «по очереди» в соответствии с той или иной дисциплиной обслуживания. Этот тип ОС предназначен для обеспечения удобства работы группы пользователей;

– системы реального времени, которые должны обеспечивать гарантированное время ответа на внешние события. Такие ОС служат для управления внешними по отношению к ЭВМ процессами и объектами.

4. По типу средств вычислительной техники операционные системы делятся на однопроцессорные, многопроцессорные, сетевыеираспределенные.

В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.

5. Поразрядности:16-разрядные операционные системы (DOS, Windows 3.x) ушли в прошлое с появлением 32-разрядных Windows 98/2000/XP. 64-разрядные ОС пока используются только на серверах.

6. Поспециализации: универсальных операционных систем не существует. Одна более пригодна для работы в сети, другую выберут программисты, третью – домашние пользователи. В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.

Понятие прерывания в ОС

Обычно считают, что если ОС может решать несколько задач одновременно, то она является многозадачной, в противном случае – однозадачной. Так ли это? Попробуем разобраться. Мы уже знаем, что ПК состоит из различных подсистем и устройств, причем как внутренних, так и внешних, и всеми ими необходимо управлять, чем, собственно, и занимается операционная система.

В однопроцессорных ПК в соответствии с принципом программного управления в данную единицу времени может выполняться только одна команда. Получается, что ОС в принципе не может выполнять несколько задач одновременно, то есть не может быть многозадачной! Но, работая на компьютере, мы одновременно можем пользоваться клавиатурой, мышью, монитором, принтером и т. д.

Все дело в том, что современные ПК выполняют сотни миллионов операций в секунду, и, хотя ОС обращается к каждому из вышеперечисленных устройств последовательно, в силу быстротечности этих операций мы их не замечаем, и кажется, что все происходит одновременно. Хотя в действительности можно говорить только о квазиод­новременном выполнении действий, т. е. реализации режима временнго разделения выполнения различных операций.

Операционная система начинает работать с каким-либо устройством (программой), в какой-то момент времени работа с ним приостанавливается (прерывается), и ОС обращается к следующему устройству (программе) и т. д., затем ОС возвращается к работе с первым устройством, причем работа с ним возобновляется именно с того места, в котором была приостановлена, и весь цикл повторяется.

Фактически работа любой ОС представляет собой последовательность прерываний. Но в одних ОС пользователь не может вмешиваться в процесс прерываний (MS-DOS), а в других (Windows) – ему специально предоставляется возможность управлять прерываниями отдельных (прикладных) программ.

Для выполнения одновременно нескольких программ в памяти используется так называемый механизм прерываний. Процесс прерывания состоит в том, что текущая работа процессора может быть приостановлена на короткое время одним из сигналов (прерыванием), который указывает на возникновение ситуации, требующей немедленной обработки.

Прерывание – это реакция системы на событие, происходящее на аппаратном или программном уровне, требующее использования специальной программы.

Если прерывание вызвано событием, произошедшим в самой программе (например, обращение к программам DOS, обслуживающим периферийные устройства), то такое прерывание называется программным.

Если обслуживания требует какое-либо устройство (аппаратная часть, например, таймер), то такое прерывание называетсяаппаратным.

Представим работу механизма прерываний графически (рис. 4.1). Предположим, что в момент времени t1 процессор получает сигнал прерывания. Он приостанавливает выполнение одной программы (Программа I), запоминает адрес ее последней команды и активизирует находящуюся в памяти программу обработки прерываний. После того как эта программа выполнит свою задачу, в момент времени t2 управление возвращается Программе I, и ее выполнение продолжается с того адреса, на котором выполнение было прервано в момент времени t1.

В единицу времени выполняется небольшая последовательность команд каждой программы, передача управления осуществляется автоматически, и пользователь не замечает, когда останавливается одна программа и начинает работать другая, поскольку время его реакции значительно больше того времени, которое затрачивается на выполнение группы команд каж­дой программы.

Таким образом, даже в так называемой однозадачной системе могут работать несколько программ, но все эти программы, кроме одной, – системные и обычный пользователь напрямую с ними не работает.

Чем же отличается работа такой системы от прерываний многозадачной ОС? Принципиально ничем. С системными программами многозадачная ОС работает точно так же, как и одно

задачная, не предоставляя пользователю права вмешиваться в процесс прерываний.

Однако одно обстоятельство существенно отличает работу многозадачной системы от однозадачной: при работе с несколькими пользовательскими программами система позволяет вводить информацию попеременно то в одну, то в другую программу и отслеживать сообщения, поступающие от различных программ. При этом операционная система подразделяет программы (задачи) на активные и пассивные.

Активные – задачи, которые в данный момент запрашивают ввод с клавиатуры или производят вывод информации пользователю.

Пассивные – задачи, работа которых с устройствами ввода-вывода информации в данный момент блокирована полностью или частично.

Пользователь с использованием механизма (особых действий с устройствами ввода-вывода) осуществляет указание активной программы, и ОС передает ей управление устройствами ввода-вывода почти полностью. «Почти» означает, что некоторые ресурсы ОС оставляет за собой для слежения за действиями пользователя по переключению от одной программы к другой.

Таким образом, правильнее будет называть многозадачными операционные системы, в которых может функционировать несколько пользовательских программ, а, соответственно, однозадачными – системы, в которых может функционировать только одна пользовательская программа.

Рекомендуемые страницы:

Виды интерфейсов

Интерфейс — это, прежде всего, набор правил. Как любые правила, их можно обобщить, собрать в «кодекс», сгруппировать по общему признаку. Таким образом, мы пришли к понятию «вид интерфейса» как объединение по схожести способов взаимодействия человека и компьютеров. Вкратце можно предложить следующую схематическую классификацию различных интерфейсов общения человека и компьютера.

Современными видами интерфейсов являются:

1) Командный интерфейс. Командный интерфейс называется так по тому, что в этом виде интерфейса человек подает «команды» компьютеру, а компьютер их выполняет и выдает результат человеку. Командный интерфейс реализован в виде пакетной технологии и технологии командной строки.

2) 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 «опосредственно», через графические образы. Этот вид интерфейса реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и «чистый» WIMP — интерфейс.

3) SILK — интерфейс (Speech — речь, Image — образ, Language — язык, Knowlege — 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.

Командный интерфейс

Пакетная технология. Исторически этот вид технологии появился первым. Она существовала уже на релейных машинах Зюса и Цюзе (Германия, 1937 год). Идея ее проста: на вход компьютера подается последовательность символов, в которых по определенным правилам указывается последовательность запущенных на выполнение программ. После выполнения очередной программы запускается следующая и т.д. Машина по определенным правилам находит для себя команды и данные. В качестве этой последовательности может выступать, например, перфолента, стопка перфокарт, последовательность нажатия клавиш электрической пишущей машинки (типа CONSUL). Машина также выдает свои сообщения на перфоратор, алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), ленту пишущей машинки. Такая машина представляет собой «черный ящик» (точнее «белый шкаф»), в который постоянно подается информация и которая также постоянно «информирует» мир о своем состоянии (см. рисунок 1) Человек здесь имеет малое влияние на работу машины — он может лишь приостановить работу машины, сменить программу и вновь запустить ЭВМ. Впоследствии, когда машины стали помощнее и могли обслуживать сразу нескольких пользователей, вечное ожидание пользователей типа: «Я послал данные машине. Жду, что она ответит. И ответит ли вообще? » — стало, мягко говоря, надоедать. К тому же вычислительные центры, вслед за газетами, стали вторым крупным «производителем» макулатуры. Поэтому с появлением алфавитно-цифровых дисплеев началась эра по-настоящему пользовательской технологии — командной строки.

Рис.2. Вид большой ЭВМ серии ЕС ЭВМ

Технология командной строки. При этой технологии в качестве единственного способа ввода информации от человека к компьютеру служит клавиатура, а компьютер выводит информацию человеку с помощью алфавитно-цифрового дисплея (монитора). Эту комбинацию (монитор + клавиатура) стали называть терминалом, или консолью. Команды набираются в командной строке. Командная строка представляет собой символ приглашения и мигающий прямоугольник — курсор. При нажатии клавиши на месте курсора появляются символы, а сам курсор смещается вправо. Это очень похоже на набор команды на пишущей машинке. Однако, в отличие от нее, буквы отображаются на дисплее, а не на бумаге, и неправильно набранный символ можно стереть. Команда заканчивается нажатием клавиши Enter (или Return) После этого осуществляется переход в начало следующей строки. Именно с этой позиции компьютер выдает на монитор результаты своей работы. Затем процесс повторяется. Технология командной строки уже работала на монохромных алфавитно-цифровых дисплеях. Поскольку вводить позволялось только буквы, цифры и знаки препинания, то технические характеристики дисплея были не существенны. В качестве монитора можно было использовать телевизионный приемник и даже трубку осциллографа.

Обе эти технологии реализуются в виде командного интерфейса — машине подаются на вход команды, а она как бы «отвечает» на них.

Преобладающим видом файлов при работе с командным интерфейсом стали текстовые файлы — их и только их можно было создать при помощи клавиатуры. На время наиболее широкого использования интерфейса командной строки приходится появление операционной системы UNIX и появление первых восьмиразрядных персональных компьютеров с многоплатформенной операционной системой CP / M.

Графический интерфейс

Как и когда появился графический интерфейс? Его идея зародилась в середине 70-х годов, когда в исследовательском центре Xerox Palo Alto Research Center (PARC) была разработана концепция визуального интерфейса. Предпосылкой графического интерфейса явилось уменьшение времени реакции компьютера на команду, увеличение объема оперативной памяти, а также развитие технической базы компьютеров. Аппаратным основанием концепции, конечно же, явилось появление алфавитно-цифровых дисплеев на компьютерах, причем на этих дисплеях уже имелись такие эффекты, как «мерцание» символов, инверсия цвета (смена начертания белых символов на черном фоне обратным, то есть черных символов на белом фоне), подчеркивание символов. Эти эффекты распространились не на весь экран, а только на один или более символов. Следующим шагом явилось создание цветного дисплея, позволяющего выводить, вместе с этими эффектами, символы в 16 цветах на фоне с палитрой (то есть цветовым набором) из 8 цветов. После появления графических дисплеев, с возможностью вывода любых графических изображений в виде множества точек на экране различного цвета, фантазии в использовании экрана вообще не стало границ! Первая система с графическим интерфейсом 8010 Star Information System группы PARC, таким образом, появилась за четыре месяца до выхода в свет первого компьютера фирмы IBM в 1981 году. Первоначально визуальный интерфейс использовался только в программах. Постепенно он стал переходить и на операционные системы, используемых сначала на компьютерах Atari и Apple Macintosh, а затем и на IBM — совместимых компьютерах.

С более раннего времени, и под влиянием также и этих концепций, проходил процесс по унификации в использовании клавиатуры и мыши прикладными программами. Слияние этих двух тенденций и привело к созданию того пользовательского интерфейса, с помощью которого, при минимальных затратах времени и средств на переучивание персонала, можно работать с любыми программным продуктом. Описание этого интерфейса, общего для всех приложений и операционных систем, и посвящена данная часть.

Простой графический интерфейс

На первом этапе графический интерфейс очень походил на технологию командной строки. Отличия от технологии командной строки заключались в следующим:

1. При отображении символов допускалось выделение части символов цветом, инверсным изображением, подчеркиванием и мерцанием. Благодаря этому повысилась выразительность изображения.

2. В зависимости от конкретной реализации графического интерфейса курсор может представляться не только мерцающим прямоугольником, но и некоторой областью, охватывающей несколько символов и даже часть экрана. Эта выделенная область отличается от других, невыделенных частей (обычно цветом).

3. Нажатие клавиши Enter не всегда приводит к выполнению команды и переходу к следующей строке. Реакция на нажатие любой клавиши во многом зависит от того, в какой части экрана находился курсор.

4. Кроме клавиши Enter, на клавиатуре все чаще стали использоваться «серые» клавиши управления курсором.

5. Уже в этой редакции графического интерфейса стали использоваться манипуляторы (типа мыши, трекбола и т.п. — см. рис.3) Они позволяли быстро выделять нужную часть экрана и перемещать курсор.

Рис.3. Манипуляторы

Подводя итоги, можно привести следующие отличительные особенности этого интерфейса.

1) Выделение областей экрана.

2) Переопределение клавиш клавиатуры в зависимости от контекста.

3) Использование манипуляторов и серых клавиш клавиатуры для управления курсором.

4) Широкое использование цветных мониторов.

Появление этого типа интерфейса совпадает с широким распространением операционной системы MS-DOS. Именно она внедрила этот интерфейс в массы, благодаря чему 80-е годы прошли под знаком совершенствования этого типа интерфейса, улучшения характеристик отображения символов и других параметров монитора.

Типичным примером использования этого вида интерфейса является файловая оболочка Nortron Commander (о файловых оболочках смотри ниже) и текстовый редактор Multi-Edit. А текстовые редакторы Лексикон, ChiWriter и текстовый процессор Microsoft Word for Dos являются примером, как этот интерфейс превзошел сам себя.

WIMP — интерфейс

Вторым этапом в развитии графического интерфейса стал «чистый» интерфейс WIMP, Этот подвид интерфейса характеризуется следующими особенностями.

Вся работа с программами, файлами и документами происходит в окнах — определенных очерченных рамкой частях экрана.

2. Все программы, файлы, документы, устройства и другие объекты представляются в виде значков — иконок. При открытии иконки превращаются в окна.

3. Все действия с объектами осуществляются с помощью меню. Хотя меню появилось на первом этапе становления графического интерфейса, оно не имело в нем главенствующего значения, а служило лишь дополнением к командной строке. В чистом WIMP — интерфейсе меню становится основным элементом управления.

4. Широкое использование манипуляторов для указания на объекты. Манипулятор перестает быть просто игрушкой — дополнением к клавиатуре, а становится основным элементом управления. С помощью манипулятора УКАЗЫВАЮТ на любую область экрана, окна или иконки, ВЫДЕЛЯЮТ ее, а уже потом через меню или с использованием других технологий осуществляют управление ими.

Следует отметить, что WIMP требует для своей реализации цветной растровый дисплей с высоким разрешением и манипулятор. Также программы, ориентированные на этот вид интерфейса, предъявляют повышенные требования к производительности компьютера, объему его памяти, пропускной способности шины и т.п. Однако этот вид интерфейса наиболее прост в усвоении и интуитивно понятен. Поэтому сейчас WIMP — интерфейс стал стандартом де-факто.

Ярким примером программ с графическим интерфейсом является операционная система Microsoft Windows.

Речевая технология

С середины 90-х годов, после появления недорогих звуковых карт и широкого распространения технологий распознавания речи, появился так называемый «речевая технология» SILK — интерфейса. При этой технологии команды подаются голосом путем произнесения специальных зарезервированных слов — команд. Основными такими командами (по правилам системы «Горыныч») являются:

«Проснись» — включение голосового интерфейса.

«Отдыхай» — выключение речевого интерфейса.

«Открыть» — переход в режим вызова той или иной программы. Имя программы называется в следующем слове.

«Буду диктовать» — переход из режима команд в режим набора текста голосом.

«Режим команд» — возврат в режим подачи команд голосом.

И некоторые другие.

Слова должны выговариваться четко, в одном темпе. Между словами обязательна пауза. Из-за неразвитости алгоритма распознавания речи такие системы требует индивидуальной предварительной настройки на каждого конкретного пользователя.

«Речевая» технология является простейшей реализацией SILK — интерфейса.

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.

Вопрос 24

Элеме́нт интерфе́йса — примитив графического интерфейса пользователя, имеющий стандартный внешний вид и выполняющий стандартные действия.

Основные элементы интерфейса Windows

Рабочий стол

Окна объектов

Меню и диалоговые окна

Панели инструментов

Пиктограммы

Строки состояния

Полосы прокрутки

Рабочий стол – вся поверхность экрана во время работы Windows

Окно — отображает приложение, документ или сообщение

Меню – список команд, из которых необходимо сделать выбор

Основные понятия

Файл – поименованная область на диске, в которой хранятся данные илит программы (имя)

Папка – группа файлов (имя)

Ярлык – указатель объекта, используется для быстрого доступа

Элементы управления окна

Свернуть

Развернуть

Восстановить

Закрыть

Нормальное окно- занимает часть экрана

Свернутое – представлено в виде значка на панели

Развернутое – занимает весь экран

Активное окно

Изменение размеров окна

Упорядочение окон

Вопрос 25

Работа с окнами

Окно представляет собой область экрана, ограниченную прямоугольной рамкой. В нем отображается содержимое папки, работающая программа или документ.

Различают три варианта отображения окна на экране:

окно стандартного размера занимает часть площади экрана. При желании можно переместить его или любую его границу в другое место экрана


окно, развернутое на весь экран, имеет максимальный размер

свернутое окно изображается в виде кнопки на панели задач..

В свернутом окне программа продолжает выполняться. Чтобы открыть свернутое окно или свернуть уже открытое, нажмите кнопку окна на панели задач.

Окна можно классифицировать по типу:

окно программы (окно папки)

окно документа

окно диалога

окно справки

Окна программ

Окна программ – это окна, в которых отображаются программы.

Операции над окнами:

Открыть и закрыть окно программы

Переместить

Изменить размеры окон

Осуществить поиск окна

Упорядочить окна на экране

Элементы окна программы:

строка заголовка (слева — системное меню, справа – кнопки переключения режимов отображения на экране)

строка меню

панель инструментов

рабочая область

полосы прокруток

строка состояния

Диалоговые окна

Диалоговые окна в Windows используется для задания параметров и настроек ОС, оборудования и программ.

Основные элементы окна диалога:

Вкладка

Кнопка

Переключатель

Текстовое поле

Список

Кнопка раскрытия списка

Флажок

Индикатор

Ползунок

Окна являются основой Windows. Windows в переводе с английского – окна. Каждая программа или документ находятся в отдельных окнах. Составные части (структура) и принципы работы со всеми окнами одинаковы.

Структура окна Windows.

1.Содержимое окна – может быть различным в зависимости от назначения программы.

2.Граница окна – чтобы изменить размер окна, нужно перетащить границу.

3.Заголовок окна – содержит название программы. Чтобы переместить окно нужно навести мышь на заголовок и перетащить.

4.Системная кнопка – открывает системное меню.

5.Системное меню – служит для работы с окном.

6.Кнопка Свернуть – сокращает размер окна до значка в панели задач. Чтобы восстановить окно, нужно щелкнуть по его значку в панели задач.

7.Кнопка Развернуть – разворачивает окно на весь экран.

8.Кнопка Восстановить – восстанавливает прежний размер и расположение окна.

9.Кнопка Закрыть – закрывает программу: окно исчезает, программа завершает свою работу и освобождает память компьютера.

10.Меню программы.

11.Панель инструментов.

12.Вертикальная полоса прокрутки – служит для перемещения информации в окне.

13.Горизонтальная полоса прокрутки – служит для перемещения информации в окне.

14.Бегунок.

15.Статус-строка – отражает параметры и режим работы.

Работа с окнами в windows

1. Строка заголовка. В верхней строке окошка Windows всегда обозначается имя программы. С помощью строки заголовка окна перемещаются по экрану. Для перемещения окошка Windows нужно установить указатель мыши на строку заголовка, затем нажать левую кнопку мыши и не отпуская ее перетащить окошко Windows в нужное место.

2. Кнопка свертывания с помощью этой кнопки сворачивается окошко Windows в панель задач Windows.

3. Кнопка развертывания с помощью этой кнопки окошко Windows разворачивается на весь экран, если нажать на нее повторно окошко примет исходный размер.

4. Кнопка закрытия служит для полного завершения работы и закрытием окошка Windows.

5. Строка главного меню. Главное меню располагается под строкой заголовка окошка Windows. Если сделать щелчок левой кнопкой мыши по одному из названий находящихся в нем, то будет раскрыто меню содержащие список команд.

6. Скроллер. Если передвинуть скроллер вниз, то содержимое окошка Windows переместится вниз, а если переместить его вверх, то содержимое окошка Windows переместится вверх.

7. Границы окошка Windows. Стороны и углы окошка Windows можно использовать для изменения его размеров. Для того, чтобы изменить размер активного окошка Windows нужно поместить указатель над краем окошка Windows или над его углом, чтобы его указатель изменил свою форму на двойную стрелку.

Вопрос 26

Вступление

Для любого кто имеет дело с обслуживанием серверов необходимо базовое понимания сетевых технологий. Это поможет вам не только с легкостью публиковать свои услуги в интернет, но и также быстро находить и устранять проблемы связанные с сетевыми технологиями. Все, что я буду описывать, относится ко всем операционным системам и поможет в настройке различных сетевых служб на вашем сервере.

Глоссарий

Для начала перечислим основные сетевые термины, с которыми вы будете сталкиваться не только на протяжении этой статьи, но и в любой литературе связанной с сетевыми технологиями.

  • Соединение — в сетях это понятие относится к информации необходимой для передачи данных. То есть, прежде чем начать передачу данных, необходимо установить соединение (следуя определенному протоколу), а по завершению — разорвать его.
  • Пакет — в общих чертах, это минимальный набор данных, передаваемых по сети. По сути, пакеты — это своего рода конверты, в которых данные передаются из одного узла сети в другой.

Пакет включает в себя заголовок, в котором содержится информация о пакете, а именно исходная точка, пункт назначения, точка во времени, а также количество необходимых сетевых переходов и так далее. Основная доля пакета содержит в себе именно передаваемые данные. Обычно она называет телом пакета.

  • Сетевой интерфейс — это может быть как программный продукт, так и физическое устройство. Например, если в вашем компьютере установлены две сетевые карты, то вы можете отдельно контролировать оба этих сетевых интерфейса.

Сетевой интерфейс может быть как физическим, так и виртуальным. loopback — пример виртуального устройства, на локальном компьютере.

  • LAN — локальная сеть. Так называют участок сети, к которому запрещен доступ из внешних сетей. Домашняя и офисные сети — пример LAN.

  • WAN — глобальная сеть. Сеть, намного превосходящая по своим размерам LAN. Это довольно относительный термин, который, как правило, применяется для обозначения интернета как такового.

При подключении сетевого интерфейса к WAN, обычно, предполагают, что он доступен из сети интернет.

  • Протокол — набор правил и стандартов, которые определяют последовательность коммуникации между сетевыми устройствами. Существует довольно много их разновидностей, которые, как правило, находятся на разных уровнях в сетевой иерархии.

Примером низкоуровневых протоколов служат TCP, UDP, IP и ICMP. Наверняка, вы слышали про протоколы, построенные на их основе — HTTP, SSH, TLS/SSL, FTP.

  • Порт — адрес на одном компьютере, к которому привязан какой-то программный продукт. Это не физическое устройство или адрес, это, своего рода, способ использования одного интерфейса несколькими программами одновременно.
  • Firewall — программное обеспечение, отвечающее за соединения разрешение или запрет серверного трафика. Обычно, создаётся определенный набор правил, оговаривающих допустимый тип трафика на определенных портах. По сути, firewall блокирует все порты, за исключением оговоренных правилами.
  • NAT — преобразование сетевых адресов. То есть, это способ передавать входящие на роутер запросы соответствующим сетевым устройствам в пределах LAN. Таким образом, несколько машин могут работать в сети интернет используя один IP адрес.
  • VPN — виртуальная частная сеть. Способ соединения нескольких сетей LAN с соблюдением требований безопасности. При помощи VPN можно соединить удаленные сетевые сегменты, таким образом, для пользователя они будут выглядеть так, что все они находятся в одной сети.

Конечно, это не окончательный список терминов. По мере углубления мы будет рассматривать и другие термины. На данном этапе достаточно основного набора понятий, который позволит нам понять друг друга при обсуждении последующих тем.

Протоколы сетевого уровня

Хотя, обычно, сети обсуждаются на уровне топологии в горизонтальной плоскости, между узлами она выполнена в вертикальной манере.

То есть, существует целый ряд технологий, построенных поверх друг друга, что обеспечивает более понятную картину соединения. Каждая последующая технология добавляет свой уровень абстракции к исходным данным, что облегчает их использование в приложениях. Так же это позволяет отделить низкоуровневые технологии, что в свою очередь упрощает разработку приложений, работающих с определёнными типами трафика.

Язык, который мы используем для описания того или иного сетевого уровня может значительно отличаться в зависимости от используемой модели. Но путь, который проходят данные, не зависит от выбранной модели.

Данные, отправленные из одной точки, проходят через каждый сетевой уровень сверху вниз. Затем, на самом низком, уровне данные передаются от одного узла к другому. Как только данные поступили в пункт назначения, они поднимаются по уровням снизу вверх.

Каждый уровень добавляет свою “обертку” к данным, полученным от предыдущего уровня. Таким образом, за каждым уровнем закреплен определенный функционал.

Сетевая модель OSI

Исторически сложилось так, что модель OSI используется для описания сетевых уровней. OSI — базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем.

Модель содержит в себе 7 уровней:

  • Прикладной — с этим уровнем чаще всего сталкиваются пользователи.

    Здесь присутствуют такие понятия, как доступность ресурсов, узлов, с которыми возможно соединение и синхронизация данных.

  • Уровень представления — этот уровень отвечает за связку ресурсов и создание контекста. Он переводит данные в вид, который способны принять приложения.
  • Сеансовый — этот слой отвечает за создание и сброс сетевых соединений между узлами.
  • Транспортный — отвечает за надежность соединения, используемого вышестоящими уровнями. То есть он проверяет, что данные были полностью переданы другому сетевому узлу. На этом уровне данные могут быть отправлены повторно в случае возникновения ошибки.
  • Сетевой — отвечает за построение маршрута между узлами. Он применяет адреса, для определения пункта назначения. Так же на этом уровне, большие данные разделяются на части, отправляются и вновь объединяются в пункте назначения.
  • Канальный — данный уровень отвечает за установку надежных связей между разными узлами или устройствами в пределах сети при помощи физических соединений.
  • Физический — отвечает за физические устройства, необходимые для создания соединения. Он включает в себя как программные продукты для управления соединениями, так и физическое оборудование (например, Ethernet).

Как видите, существуют различные уровни, которые можно по-разному рассматривать в зависимости от самих данных и заключенного в них функционала.

Модель TCP/IP

TCP/IP — еще одна модель, которая, чаще всего, используется для описания протокола сети интернет. Она заключает в себе 4 уровня, которые иногда пересекаются с ровнями модели OSI.

  • Прикладной — отвечает за передачу пользовательских данных между приложениями, причем сами приложения могут находиться на удаленных узлах. Связь устанавливается между участниками.
  • Транспортный — уровень, отвечающий за связь между процессами. Это уровень использует порты для обращения к различным приложениям. В зависимости от вида протокола, этот уровень устанавливает как надежное, так и ненадежное соединения.
  • Сетевой — слой, передающий данные от одного узла к другому. В нем заключены конечные точки соединения, но отсутствует информация о соединении как таковом. IP адреса используются для задачи пункта назначения.
  • Канальный — данный уровень реализует фактическую топологию сети, которая позволяет использовать адресную систему сетевого уровня. На этом уровне устанавливается соединение между узлами для передачи данных.

Эта модель более абстрактна. Таким образом, она используется чаще всего для описания сетевых уровней.

Интерфейсы

Интерфейсы — сетевые точки для построения соединений. Каждый интерфейс закреплен за отдельным физическим или виртуальным устройством.

Чаще всего, на вашем сервере будет присутствовать отдельный сетевой интерфейс для каждого Ethernet или беспроводного устройства.

В дополнении ко всеми, у вас появится, интрефейс под названием “петля” (loopback). Он используется для построения связи между приложениями в пределах одной машины. Иногда он называется “lo” интерфейс.

Чаще всего, администраторы используют один интерфейс для связи с сетью интернет, а второй для работы с LAN сетями или VPN.

Протоколы

Сети работают таким образом, что накладывают друг на друга несколько протоколов. Благодаря этому один поток данных может быть передан при помощи нескольких протоколов. Мы обсудим часто используемые протоколы и рассмотрим, когда какой используется. Начнем с низкоуровневых протоколов и поднимемся вверх к более абстрактным уровням.

Уровень управления доступом к среде (Media Access Control)

Этот протокол отвечает за выделения отдельных сетевых устройств. Каждое сетевое устройство имеет свой уникальный адрес (MAC адрес), который задаётся при производстве. Вы можете обратиться к устройству по уникальному MAC адресу, даже если его имя было изменено ранее.

Это, наверное, именно тот протокол из канального уровня, с которым вам чаще всего придется столкнуться.

IP

Протокол IP является основополагающим в работе интернета. IP адреса уникальны для каждой сети и именно они позволяют машинам из одной сети общаться друг с другом. Этот протокол используется на сетевом уровне.

Существует несколько вариантов этого протокола. Сегодня, самый распространенный из них — IPv4, хотя, вполне возможно, его место в будущем займет IPv6 из-за нехватки адресов.

ICMP

Протокол межсетевых управляющих сообщений. Используется для передачи сообщений между устройствами, одновременно отображая доступность узлов или возникновение ошибок. Такие пакеты данных часто используются для диагностики сети, например, и . Обычно, ICMP пакеты передаются, в том случае, когда пакеты другого типа столкнулись с проблемами при передаче. По сути, это что-то вроде обратной связи для отладки соединений.

TCP

TCP — протокол управления передачей. Используется на транспортном уровне для установки надежных соединений.

Этот протокол размещает данные внутри пакета. Затем, средствами нижестоящих уровней, он передает эти данные удаленному узлу. На другом конце соединения, он проверят целостность данных, вновь собирает их воедино и отправляет на прикладной уровень.

Этот протокол устанавливает соединение перед передачей данных путем трехэтапного согласования. Это способ установки связи между узлами, при котором определяется метод определения целостности данных.

После передачи данных соединение разрывается путем четырехэтапного согласования. TCP протокол используется в основе WWW, FTP, SSH и email. Можно смело утверждать, что интернета не было бы без этого протокола.

UDP

Протокол пользовательских диаграмм. Этот протокол используется на транспортном уровне и часто соседствует с TCP.

Основное различие заключается в том, что UDP устанавливает ненадежное соединение. То есть данные не проверяются на целостность после передачи. Конечно, сначала, такой подход кажется не практичным, но иногда он очень помогает.

Так как проверка данных не требуется, этот протокол работает значительно быстрее. Он не устанавливает соединение, а просто отправляет данные удаленному узлу.

Часто этот протокол используется для получения списка доступных сетевых ресурсов. Так же он не контролирует состояние соединения, то есть довольно легко рассылать данные сразу нескольким клиентам. Он чаще всего используется в VOIP, играх и других приложениях, где скорость работы очень критична.

HTTP

Протокол передачи гипертекста. Он используется на прикладном уровне и определяет основу веб-соединений.

Он задает ряд функций для управления удаленным содержимым. Например, запросы, GET, POST и DELETE означают разные действия.

FTP

Протокол передачи файлов. Он также используется прикладным уровнем и предоставляет функционал для передачи файлов от одного узла другому.

Он является крайне небезопасным и его использование может быть оправдано только в качестве построения хранилищ данных только для чтения.

DNS

Система доменных имен. Протокол прикладного уровня, предназначенный для построения адресной системы, которую было бы проще воспринимать человеку, чем систему IP адресов. Этот протокол связывает IP адрес и доменное имя.

SSH

Безопасная оболочка. Кодированный протокол, используемый на прикладном уровне для обеспечения безопасной связи с удаленным сервером. Существует довольно много технологий построенных на его основе.

Конечно, мы обсудили далеко не все протоколы. Но, тем не менее, этого достаточно для общего понимания построения сетей.

Заключение

На данном этапе вы должны четко понимать основные сетевые термины и представлять, каким образом различные сетевые компоненты соотносятся друг с другом. Эти знания помогут вам понять статьи на сетевую тематику и документацию к вашему сетевому оборудованию.

Определение интерфейса.

В общем,интерфейс (interface) –этосовокупность логических и физических принципов взаимодействия компонентов технических средств вычислительной системы (ВС), т. е. совокупность правил алгоритмов и временных соглашений по обмену данными между компонентами ВС (логический интерфейс), а также совокупность физических, механических и функциональных характеристик средств подключения, реализующих такое взаимодействие (физический интерфейс).

Интерфейс нередко называют также технические и программные средства, реализующие сопряжение между устройствами и узлами ВС.

Интерфейс распространяется на все логические и физические средства взаимодействия вычислительной системы с внешней средой, например с операционной системой, с оператором и т.п.

Виды интерфейсов

Интерфейсы различают по таким характеристикам, как структура связей, способ подключения и передачи данных, принципы управления и синхронизации.

1. Внутримашинный интерфейс – система связи и средств сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой. Внутримашинный интерфейс представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.

Различают два варианта организации внутри машинного интерфейса:

— многосвязный интерфейс, при котором каждый блок ПК связан с другими блоками своими локальными проводами;

— односвязный интерфейс, в результате которого все блоки ПК связаны друг с другом через общую или системную шину.

Внешний интерфейс – система связи системного блока с периферийными устройствами ЭВМ или с другими ЭВМ

Здесь можно выделить также несколько типов внешнего интерфейса:

— интерфейс периферийных устройств, подключаемых с помощью шин ввода-вывода (ISA, EISA, VLB, PCI, AGP, USB IEEE 1384 SCSI и др.);

— сетевой интерфейс, типа одноранговой сети или сети клиент-сервер с топологиями типа звезда, кольцевая или шинная.

3. Интерфейс «человек-машина» или интерфейс «человек-компьютер» или пользовательский интерфейс – это способ, которым вы выполняете какую-либо задачу с помощью каких-либо средств (какой-либо программы), а именно совершаемые вами действия и то, что вы получаете в ответ.

Интерфейс является ориентированным на человека, если он отвечает нуждам человека и учитывает его слабости.

Машинная часть интерфейса – часть интерфейса, реализованная в машине (аппаратно-программной ее части) с использованием возможностей вычислительной техники.

Человеческая часть интерфейса – это часть интерфейса, реализуемая человеком с учетом его возможностей, слабостей, привычек, способности к обучению и других факторов.

Наиболее распространенные интерфейсы определены государственными и международными стандартами.

В дальнейшем изложении будет рассматриваться только интерфейс пользователя.

Типы интерфейсов

Интерфейсы

Пользователя

Рисунок 1 – Типы интерфейсов

Процедурно-ориентированные интерфейсы используют модель взаимодействия с пользователем, основанную на понятиях «процедура» и «операция». Программное обеспечение предоставляет пользователю возможность выполнения некоторых действий, для которых пользователь определяет соответствующие данные и следствием выполнения которых является получение желаемых результатов.

Объектно-ориентированные интерфейсы используют модель взаимодействия с пользователем, ориентированную на манипулирование объектами предметной области. Пользователю предоставляется возможность напрямую взаимодействовать с каждым объектом и инициировать выполнение операций, в процессе которых взаимодействуют несколько объектов. Задача пользователя формулируется как целенаправленное изменение некоторого объекта, имеющего внутреннюю структуру, определенное содержание и внешнее символьное или графическое представление. Например, модель реальной системы или процесса, база данных, текст и т.д. Элементы интерфейсов данного типа включены в пользовательский интерфейс Windows. Например, пользователь может «взять» файл и «переместить» его в другую папку. Таким образом, он инициирует выполнение операции перемещения файла.

Примитивным называют интерфейс, который организует взаимодействие с пользователем в консольном режиме. Такой интерфейс реализует конкретный сценарий работы программного обеспечения, например: ввод данных – решение задачи – вывод результата. Обычно используются при обучении программированию или когда программа реализует одну функцию.

Интерфейс-меню позволяет выбирать необходимые операции из специального списка, выводимого ему программой. Эти интерфейсы предполагают реализацию множества сценариев работы, последовательность действий в которых определяется пользователем. Различают одноуровневые и иерархические меню.

Интерфейсы со свободной навигацией называют графическими пользовательскими интерфейсами. Интерфейсы этого типа ориентированы на использование экрана в графическом режиме с высокой разрешающей способностью.

Графические интерфейсы поддерживают концепцию интерактивного взаимодействия с программным обеспечением, осуществляя визуальную обратную связь с пользователем и возможность прямого манипулирования объектами и информацией на экране.

В отличии от интерфейса-меню интерфейс со свободной навигацией обеспечивает возможность осуществления любых допустимых в конкретном состоянии операций, доступ к которым возможен через различные интерфейсные компоненты.

Например, окна программ, реализующих интерфейс Windows, обычно содержат:

— меню различных типов: ниспадающее, кнопочное, контекстное;

— разного рода компоненты ввода данных.

Причем выбор следующей операции в меню осуществляется как мышью, так и с помощью клавиатуры.

Особенность интерфейса со свободной навигацией — способность изменяться в процессе взаимодействия с пользователем, предлагая выбор только тех операций, которые имеют смысл в конкретной ситуации. Реализуют интерфейсы со свободной навигацией, используя событийное программирование и объектно-ориентированные библиотеки, что предполагает применение визуальных сред разработки программного обеспечения.

Интерфейс прямого манипулирования предполагает, что взаимодействие пользователя с программным обеспечением осуществляется посредством выбора и перемещения пиктограмм, соответствующих объектам предметной области. Для реализации таких интерфейсов также используют событийное программирование и объектно-ориентированные библиотеки.

Этапы разработки пользовательского интерфейса.Разработка пользовательского интерфейса включает те же основные этапы, что и разработка программного обеспечения:

— постановка задачи – определение типа интерфейса и общих требований к нему;

— анализ требований и определение спецификаций – определение сценариев использования и пользовательской модели интерфейса;

— проектирование – проектирование диалогов и их реализация в виде процессов ввода-вывода;

— реализация – программирование и тестирование интерфейсных процессов.

Добавить комментарий

Закрыть меню