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» Yandexўа, 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:
Пользовательский интерфейс и его разновидности | Информатика 7 класс #16 | Инфоурок
- 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».
ИНФОРМАТИКА 11 класс: Операционные системы | Видеоурок
Приведем приблизительный фрагмент экрана, который появляется в режиме командной строки (рис. 4.1).
Рис. 4.1.
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.
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 ].
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 https://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 ATстиль». 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 https://www.x.org. Последняя версия, представленная там, имеет имя X11R7.5.
4.2. Графический интерфейс пользователя в семействе UNIX/Linux
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Пользовательский и программный интерфейсы
Операционная система (ОС) в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом.
Операционная система – это комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами ЭВМ и процессами, которые используют эти ресурсы при вычислениях.
Операционные системы характеризуются признаками:
§ количество пользователей, одновременно обслуживаемых системой (однопользовательские и многопользовательские);
§ число одновременно выполняемых процессов (однозадачные и многозадачные);
§ тип используемой вычислительной системы (однопроцессорные, многопроцессорные, сетевые, распределённые).
Операционная система WindowsXP является многозадачной, ОС Linux – многопользовательской, MS-DOS однозадачной и, следовательно, однопользовательской. Операционные системы Windows NT и Linux могут поддерживать многопроцессорные ЭВМ с 16 процессорами. Операционная система Novell NetWare является сетевой, однако, встроенные сетевые средства имеют также Windows NT и Linux.
Структура ОС
Современные операционные системы, как правило, имеют многоуровневое строение.
Структура ОС Windows (см. рис.1). Непосредственно с аппаратурой работает ядро операционной системы. Ядро [kernel] – это программа или небольшой набор программ, с помощью которых осуществляется более эффективное управление ЭВМ конкретного типа (семейство ЭВМ, тип процессора, конкретные аппаратные компоненты ЭВМ и внешние устройства).
Архитектура операционных систем Windows XP и Windows Server 2003 является модульной. Структурно ее можно разделить на две части.
Первая часть работает в режиме ядра (kernel mode) и называется исполнительной системой Windows (Windows executive). Компоненты режима ядра обладают следующими функциональными возможностями:
· имеют доступ к оборудованию;
· имеют прямой доступ ко всем видам памяти компьютера;
· не выгружаются на жесткий диск в файл подкачки;
· имеют более высокий приоритет, нежели процессы режима пользователя.
Вторая часть работает в так называемом режиме пользователя (user mode) Эту часть составляют защищенные подсистемы ОС. Особенности процессов пользовательского режима:
- не имеют прямого доступа к оборудованию, все запросы на использование аппаратных ресурсов должны быть разрешены компонентом режима ядра;
- ограничены размерами выделенного адресного пространства, это ограничение устанавливается выделением процессу фиксированных адресов;
- могут быть выгружены из физической памяти в виртуальную на жестком диске;приоритет процессов данного типа ниже приоритета процессов режима ядра, это предохраняет ОС от снижения производительности или задержек, происходящих по вине приложений.
Структура ОС класса Linux (см. рис.2).
Рис. 2 Уровни операционной системы Linux.
Ядро определяет программный интерфейс. На втором уровне находятся стандартные программы операционной системы и оболочка, которые работают с ядром и предоставляют пользовательский интерфейс. Программы второго уровня стараются делать машинно-независимыми. В идеале замена ядра равнозначна замене версии операционной системы.
Функции ОС
ОС выполняют две по существу мало связанные друг с другом функции:
· обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать;
· и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
1. Рассмотрим первую функцию:
Предоставление пользователю-программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной машины, с которой удобнее работать.
Под виртуальной машиной понимается вычислительная система заданной конфигурации, моделируемая для пользователя программными и аппаратными средствами конкретного реально существующего компьютера. ОС является тем слоем программного обеспечения, которое преобразует реальную машину (аппаратную часть) в виртуальную.
Пример. Извечная компьютерная проблема – нехватка оперативной памяти, решается с помощью виртуальной (реально не существующей) памяти.
Под виртуальной памятью понимается расширение адресного пространства задачи, полученное за счет использования части внешней памяти – реально части жесткого диска.
Если оперативной памяти не хватает для обеспечения работа активного приложения, то приложение (либо данные) или его часть, которые не использует в данный момент микропроцессор, выгружается из оперативной памяти на жесткий диск. На их место в оперативную память загружается необходимый фрагмент активного приложения. Когда одному из выгруженных фрагментов приложения передается управление, он снова загружается в ОЗУ, а в это время может произойти выгрузка на диск другого, пассивного в данный момент приложения.
Таким образом, с использованием ресурса виртуальная память программы (приложения) циркулируют между диском и ОЗУ.
Именно поддержка виртуальной памяти позволяет на практике открывать большое количество приложений одновременно. При этом следует иметь в виду, что выгрузка на диск или загрузка с диска снижают производительность компьютера.
Используемая для этой цели часть внешней памяти называется файлом подкачки, а описанный процесс подкачки известен под названием свопинг. Объем файла подкачки может в несколько раз превышать объем оперативной памяти.
2. Рассмотрим вторую функцию:
Повышение эффективности использования компьютера за счет рационального управления его ресурсами.
Управление ОС ресурсом состоит из двух ее функций:
§ упрощение доступа к ресурсу;
§ распределение ресурсов между конкурирующими за них процессами.
Ресурс – это любой логический или аппаратный компонент ЭВМ. Основными ресурсами являются процессорное время и оперативная память. Ресурсы могут принадлежать одной или нескольким внешним ЭВМ, к которым операционная система обращается, используя вычислительную сеть.
Процесс – это последовательность действий, предписанных программой.
Для решения первой задачи операционные системы поддерживают пользовательский и программный интерфейсы.
Для решения второй операционные системы используют различные алгоритмы управления виртуальной памятью и процессором.
Пользовательский и программный интерфейсы
Для упрощения доступа к ресурсам ЭВМ операционные системы поддерживают пользовательский и программный интерфейсы.
Пользовательский интерфейс [user interface] – это набор команд и сервисных услуг, которые упрощают пользователю работу с ЭВМ.
Современные типы ОС Windows предоставляет пользователю графический интерфейс. Графический пользовательский интерфейс (с точки зрения пользователя) – набор правил для наглядного управления ЭВМ, с помощью которого эта работа представляет собой последовательность манипуляций с элементами управления, являющимися графическими объектами, реагирующими на положение курсора мыши и откликающимися на соответствующие события, вызванные действиями пользователя или самой ОС.
Программный интерфейс [program interface] – это набор процедур, которые упрощают для программиста управление ЭВМ.
Набор системных функций в Windows носит название API (Application Programming Interface). В этом наборе имеются более тысячи процедур для решения разных системных задач.
Еще одно определение ОС по рисунку 3.
ОС – часть ПО, выступающая в качестве интерфейса между программами, пользователями и аппаратурой компьютера.
Источник: poisk-ru.ru
Интерфейсы операционных систем
От того, как будет организовано общение машины с человеком, или, другими словами, интерфейс системы, зависит, насколько эффективно сможет пользователь воспользоваться ресурсами компьютера. Понятие «интерфейс» в информатике применяется в разных аспектах, поэтому каждый раз необходимо задавать его в определенных рамках.
Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие.
Пользовательский интерфейс — это совокупность правил и приемов, создаваемых программой, с помощью которых пользователь управляет ею. К примеру, программный интерфейс может имитировать изображение проигрывателей компакт-дисков или музыкальных файлов и позволяет управлять ими путем нажатия на соответствующие клавиши проигрывателя. Под нажатием подразумевается обычно указание на изображение клавиши курсором мышки и нажатие одной из ее клавиш.
Интерфейс пользователя с операционной системой реализуется с помощью специальных программных модулей, которые принимают его команды на соответствующем языке (возможно, с использованием графического интерфейса) и транслируют их в обычные вызовы в соответствии с основным интерфейсом системы. Так, например, функции такого интерпретатора в MS DOS выполняет модуль Command.com. получив от пользователя команду, такой модуль после лексического и синтаксического анализа либо сам выполняет действие, либо, что случается чаще, обращается к другим модулям операционной системы, используя механизм API (Application Program Interface – прикладной программный интерфейс).
Графический интерфейс — комплекс программных средств, позволяющий пользователю ориентироваться в программной среде Windows с использованием графических объектов. Взаимодействие человека с компьютером организовано в форме диалога с использованием ввода и вывода на экран дисплея графической информации, когда управление программами осуществляется с помощью кнопок, меню, окон, экранных панелей и других элементов управления, а также выделением цветом определенных частей изображения или текста.
Графические операционные системы реализуют более сложный тип интерфейса, 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.
Активные и пассивные элементы 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.
Интерфейс командной строки. По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы. 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.
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).
Аппаратно-программный интерфейс — интерфейс между программным и аппаратным обеспечением
Программный интерфейс — интерфейс между разными видами программного обеспечения
Даже для одной аппаратной платформы, например такой, как IBM PC, существует несколько операционных систем. Различия между ними рассматривают в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.
Источник: studfile.net