Общая характеристика и основные механизмы операционной системы Windows (многозадачность, многопоточность, OLE и т.д.)

 

Операционная среда Windows разработана фирмой Microsoft для IBM-совместимых компьютеров.

Windows выполняет следующие основные функции:

• Удобный, наглядный графический интерфейс пользователя.
• Многозадачная работа, т.е. выполнение одновременно нескольких программ.
• Унификация использования аппаратных ресурсов компьютера.

Особенности Windows:

• Правила написания программы. Для работы в среде Windows программа должна быть написана по определенным правилам, существенно отличающимся от принятых в MS-DOS.

Windows позволяет запускать и программы, написанные для MS DOS, но при этом программы не могут использовать преимущества Windows.

• Графический интерфейс пользователя в Windows основан на идее оконного интерфейса, принятого так же и в ряде других современных ОС (например, UNIX). Каждая программа имеет собственное окно, в котором и происходит обмен сообщений с пользователем. Для наглядности в Windows широко применяются иконки (пиктограммы), изображающие отдельные программы.

Кроме того, интерфейс Windows в значительной степени стандартизирован, что облегчает пользователям процесс освоения новых порограмм.

• Многозадачость. Многозадачный режим работы позволяет запускать одновременно несколько приложений, например, текстовый процессор, базу данных, игру и переключаться между ними.
• Обмен данными между приложениями. Кроме того возможен обмен данными между приложениями, что позволяет, например, информацию созданную в электронной таблице, перенести в текстовый документ через буфер обмена.

 

Многозада́чность (англ. multitasking) — свойство операционной системы или среды программирования обеспечивать возможность параллельной (или псевдопараллельной) обработки нескольких процессов. Истинная многозадачность операционной системы возможна только в распределённых вычислительных системах.

Существует 2 типа многозадачности^[1]:

• Процессная многозадачность (основанная на процессах — одновременно выполняющихся программах). Здесь программа — наименьший элемент кода, которым может управлять планировщик операционной системы. Более известна большинству пользователей (работа в текстовом редакторе и прослушивание музыки).
• Поточная многозадачность (основанная на потоках). Наименьший элемент управляемого кода — поток (одна программа может выполнять 2 и более задачи одновременно).

Многопоточность — специализированная форма многозадачности

 

Многопото́чность — свойство платформы (например, операционной системы, виртуальной машины и т. д.) или приложения, состоящее в том, что процесс, порождённый в операционной системе, может состоять из нескольких потоков, выполняющихся «параллельно», то есть без предписанного порядка во времени. При выполнении некоторых задач такое разделение может достичь более эффективного использования ресурсов вычислительной машины.

Такие потоки называют также потоками выполнения (от англ. thread of execution); иногда называют «нитями» (буквальный перевод англ. thread) или неформально «тредами».

Сутью многопоточности является квазимногозадачность на уровне одного исполняемого процесса, то есть все потоки выполняются в адресном пространстве процесса. Кроме этого, все потоки процесса имеют не только общее адресное пространство, но и общие дескрипторы файлов. Выполняющийся процесс имеет как минимум один (главный) поток.

К достоинствам многопоточности в программировании можно отнести следующее:

• Упрощение программы в некоторых случаях за счет использования общего адресного пространства.
• Меньшие относительно процесса временны́е затраты на создание потока.
• Повышение производительности процесса за счет распараллеливания процессорных вычислений и операций ввода/вывода.

OLE (англ. Object Linking and Embedding, произносится как oh-lay [олэй]) — технология связывания и внедрения объектов в другие документы и объекты, разработанная корпорацией Майкрософт.

OLE позволяет передавать часть работы от одной программы редактирования к другой и возвращать результаты назад. Например, установленная на персональном компьютере издательская система может послать некий текст на обработку в текстовый редактор, либо некоторое изображение в редактор изображений с помощью OLE-технологии.

Основное преимущество использования OLE (кроме уменьшения размера файла) в том, что она позволяет создать главный файл, картотеку функций, к которой обращается программа. Этот файл может оперировать данными из исходной программы, которые после обработки возвращаются в исходный документ.

OLE используется при обработке составных документов (англ. compound documents), может быть использована при передаче данных между различными несвязанными между собой системами посредством интерфейса переноса (англ. drag-and-drop), а также при выполнении операций с буфером обмена.

Основные механизмы среды Windows

Выделение

Выделение текстовых фрагментов.

Выделение графических объектов.

Выделение других структурных элементов документа

Метод “Drag-and-Drop” (Переместить и оставить)

Этим методом пользуются для копирования или перемещения выделенного фрагмента информации, значка, окна, метки-заполнителя, разделителя столбцов или строк в другое положение.

3. Буфер обмена (Clipboard)

Буфер обмена — это область памяти, которую Windows выделяет на время своей работы. Область предназначена для обмена текстовой и графической информацией между документами и приложениями.

Файлер

Файлер — это едва ли не основное диалоговое окно в интерфейсе Windows, — оно предназначено для указания системе адреса файла, который необходимо открыть, сохранить или как-то использовать

Шрифты среды Windows

Шрифт (font) — это полный набор отображаемых на печатной странице или на экране символов определенного рисунка.

Реликтовые” шрифты.

2. Растровые и векторные шрифты. По способуформирования рисунка символов шрифты делятся на растровые и векторные. Изображение растрового символа кодируется в явном виде (по точкам) в битовой карте (матрице), а затем без изменений отображается на экране или бумаге принтера. При создании векторного шрифта рисунок символа не кодируется явно по точкам, а описывается совокупностью геометрических фигур, которые и определяют контур рисунка.

Принцип “Plug-and-Play” (Включил и работай)

Принцип WYSIWYG

(What You See Is What You Get — что вы видите, то и получаете).

Шаблон документа (template)

1. Объектно-ориентированная технология Windows располагает рядом универсальных механизмов, которые используются во всех приложениях. Среди этих механизмов: 1) выделение; 2) метод “Drag-and-Drop” (переместить и оставить); 3 ) буфер обмена Windows и буфер обмена Microsoft Office; 4) диалоговое окно-файлер; 5) использование системного набора шрифтов; 6) принцип “Plug-and-Play” (включил и работай); 7) принцип WYSIWYG (What You See Is What You Get — что вы видите, то иполучаете); 8) шаблоны документа (template); 9) мастера (от слова “wizard” — волшебник); 10) Корзина (Recycle Bin); 11) Visual Basic for Application (VBA) — Visual Basic для приложений.

19. Стандартные приложения Windows: калькулятор, графический редактор Paint, текстовые редакторы WordPad и Блокнот. Компьютерная память.

Калькулятор

Программа эмулирует настоящий калькулятор. Имеет 2 режима работы - обычный и инженерный. Первый предоставляет простейший набор операций над числами. Второй же обладает различными математическими функциями. Вычисления могут проводиться в двоичной, восьмеричной, десятичной и шестнадцатеричной системах счисления. В десятичной системе счисления работает с градусами, радианами и градиентами. Калькулятор умеет вычислять тригонометрические функции, натуральный и десятичный логарифмы, факториал, любые степени. Присутствует статистика (Sta) вычислений, которая иногда может очень пригодиться. Конечно, имеется и обыкновенная память (M+, MR и др.). Может отображать на экране точное значение числа Пи (Pi). Имеются встроенные средства повышения точности. Таким образом, если разделить 1 на 3, а затем полученное число умножить на 3, то получится именно единица, а не 0,99999... Кроме того в калькулятор можно вводить 32-значные числа! Это вам не обыкновенный калькулятор с 10 - 18 знаками.

Блокнот

Про эту программу было уже написано много. Говорили то, что у нее нет многих необходимых функций, вроде подсветки синтаксиса языков программирования, перевода кодировок и др. Однако, до сих пор очень многие пользователи не сделали себе замену Блокнота. К сожалению, программа обладает очень ограниченными функциями, вроде переноса по словам, вставки времени работы (для этого надо в первой строке файла иметь запись.LOG или нажать F5) и... все. Программа может работать с файлами размером не более 64 Кбайт (в Windows, начиная с XP можно работать с файлами любого размера). Однако грузится даже на самых слабых машинах почти моментально, не требует установки.

Paint

Небольшой графический пакет в составе Windows, для обработки растровой графики. Программа создана для новичков. Имеет следующие инструменты: ластик, заливка, карандаш, кисть, распылитель, надпись, линия, кривая, прямоугольник, многоугольник, эллипс, скругленный прямоугольник. Фильтры отсутствуют. Может делать минимальные технические действия - растяжение, масштабирование, отражение, инвертирование цветов. При масштабе более 400% может отображать попиксельную сетку. Может накладывать надписи без особых эффектов. Для профессиональной работы программа непригодна. Для создания графики обычно используют Corel DRAW или Adobe Illustrator, а для обработки - Adobe Photoshop.

WordPad

WordPad представляет собой небольшой редактор, способный в отличии от Блокнота к небольшому форматированию текста, например, можно делать текст курсивным и полужирным, создавать списки, ставить выравнивание. Имеется возможность вставки объектов с помощью других программ (рисунки, звукозаписи и др.) Может обрабатывать файлы более 64 Кб. Главный большой минус этой программы - отсутствие таблиц. При наличии Microsoft Word пользователи редко используют WordPad.

Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

Задачей компьютерной памяти является хранение в своих ячейках состояния внешнего воздействия, запись информации.

20. Технологии обмена данными между приложениями Windows. Буфер промежуточного хранения данных, технологии DDE, OLE. Метод drag-and-drop.

Технологии обмена данными между приложениями Windows

Операционная система Windows изначально ориентирована на высокую степень интеграции ее компонентов, важнейшим элементом которой является возможность эффективного обмена данными между различными приложениями. Для этих целей реализовано несколько технологий, которые мы рассмотрим.

Буфер промежуточного хранения Clipboard

Уже в первых версиях Windows был реализован встроенный буфер промежуточного хранения данных Clipboard (буфер обмена), который постоянно активен и доступен всем Windows-приложениям.

Технология DDE

Для обмена данными между приложениями может использоваться технология DDE (Dynamic Data Exchange – динамический обмен данными). Суть технологии состоит в том, что вставляемый через буфер обмена объект сохраняет свою связь с оригиналом и при внесении в него изменений может автоматически обновляться. При этом 1) с одним оригиналом можно связать любое число документов; 2) возможно связывание по цепочке, когда источником является не оригинал, а ранее связанный объект; 3) установленная связь сохраняется и после закрытия приложений, т.е. внесенные в оригинал изменения автоматически вносятся во все документы, связанные с ним.

ТехнологияOLE

Технология связывания и внедрения объектов (Object Linking and Embedding) имеет больше функциональных возможностей, причем, если приложение поддерживаетOLE, то оно само выполняет обмен данными по этой технологии.

Операции связывания (Linking) и внедрения (Embedding), реализованные в рамках OLE, внешне напоминают технологию DDE и обмен данными через буфер обмена. При работе по технологии OLE выполняется та же последовательность действий. Документ со встроенными OLE-объектами выглядит аналогично документу с фрагментами, вставленными через буфер обмена. Однако в этом случае при двойном щелчке мыши в поле объекта он активизируется и запускается приложение, в котором создавался этот объект, и в него передается объект для редактирования или выполнения других операций. После окончания работы с объектом программа-источник закрывается, а измененный объект автоматически передается обратно в документ приложения-клиента.

В рамках технологии OLE объект представляет собой сочетание данных какого-либо вида (текст, графика, видео, звук и др.) во внутреннем формате приложения-сервера, представленном в одном из стандартных форматов Windows, и информации о создавшей его программе, размере, времени создания и т.п. Таким образом, объект является законченной структурой, переносимой из одного документа в другой и сохраняющей отличительные особенности независимо от типа документа, в котором в данный момент находится.

Drag-and-drop (в переводе с английского означает буквально тащи-и-бросай; Бери-и-Брось) — способ оперирования элементами интерфейса в интерфейсах пользователя (как графическим, так и текстовым, где элементы GUI реализованы при помощи псевдографики) при помощи манипулятора «мышь» или сенсорного экрана.

Способ реализуется путём «захвата» (нажатием и удержанием главной (первой, чаще левой) кнопки мыши) отображаемого на экране компьютера объекта, программно доступного для подобной операции, и перемещении его в другое место (для изменения расположения) либо «бросания» его на другой элемент (для вызова соответствующего, предусмотренного программой, действия). По отношению к окнам (также способным к перемещению подобным способом) данный термин обычно не употребляется.

Базовыми действиями и самыми простыми примерами drag-and-drop действий являются: перемещение объекта, перемещение объекта в из панели в панель, хотя в современных операционных системах drag-and-drop получил широкое применение и является одним из главных способов взаимодействия с компьютером в графическом интерфейсе пользователя.

21. Общая характеристика текстового процессора Microsoft Word. Технология создания текстовых документов. Создание таблиц, вставка рисунков, формул в текстовые документы.

Microsoft Word (часто — MS Word, WinWord или просто Word) — текстовый процессор, предназначенный для создания, просмотра и редактирования текстовых документов, с локальным применением простейших форм таблично-матричных алгоритмов.

22. Общая характеристика табличного процессора MS Excel. Технология разработки электронных документов средствами табличного процессора Excel. Деловая графика в среде MS Excel.

Microsoft Excel (также иногда называется Microsoft Office Excel ^[1]) — программа для работы с электронными таблицами, созданная корпорацией Microsoft для Microsoft Windows, Windows NT и Mac OS. Она предоставляет возможности экономико-статистических расчетов, графические инструменты и, за исключением Excel 2008 под Mac OS X, язык макропрограммирования VBA (Visual Basic for Application). Microsoft Excel входит в состав Microsoft Office и на сегодняшний день Excel является одним из наиболее популярных приложений в мире.

При создании электронных таблиц средствами табличного процессора пользователь производит ряд действий, характерных для этого вида работы. Эти действия составляют технологию создания электронной таблицы:

1. Проектирование и разработка форм выходных документов (на бумаге), а также алгоритмов получения расчетных данных.

2. Разработка электронной таблицы, т.е. создание заголовка, шапки, внесение формул в расчетные колонки.

3. Ввод данных и получение расчетных значений.

4. Сохранение таблицы на внешнем носителе.

5. Вывод таблицы на печать.

Деловая графика предназначена для наглядного представления числовых данных, отображения соотношения различных значений или динамики изменения показателей.

Она включает диаграммы (графики) различных видов. В Excel диаграмма может быть создана на отдельном листе диаграмм или как графический объект на рабочем листе.

Основными элементами диаграммы являются: область диаграммы, область построения диаграммы, ряды и маркеры данных, оси координат, заголовки, легенда, линии сетки, подписи данных. Диаграмма имеет определенный тип и состоит из серий (рядов) данных и оформительских элементов (заголовка, осей, меток, легенды, произвольного текста).

Серией называется ряд (строка или столбец) точек данных, которые отображаются на диаграмме. Диаграмма по умолчанию строится в предположении, что серии расположены по рядам: текст из первого столбца таблицы данных будет вставлен в легенду в виде имен серий, а текст первого ряда (имена категорий) – в виде меток засечек горизонтальной строки.

Данные строки (или столбца) отображаются в диаграмме в виде ряда данных. Если для ряда данных используются значения строки, то значение столбцов образуют категории. Вертикальная ось (ОY) используется для шкалы значений. Все другие обозначения представлены на диаграмме в так называемой легенде. Легенда служит для идентификации рядов данных (категорий). Каждый ряд данных на диаграмме представлен определенным цветом или узором.

В зависимости от вида графического представления данных диаграммы различаются по типу. Excel предлагает пользователю различные типыдиаграмм:

· Гистограмма (в т.ч. объемная):отдельные значения представлены вертикальнымистолбиками различной высоты.

· Линейчатая диаграмма (в т.ч. объемная):отдельные значения представлены полосами разной длины, расположенными горизонтально вдоль оси ОХ.

· Круговая диаграмма (в т.ч. объемная):сумма всех значений принимается за 100%, а процентное соотношение величины изображается в виде круга, разбитого на несколько секторов разного цвета. Допускается только один ряд данных.

· Кольцевая диаграмма: особая форма круговой диаграммы. Сумма всех значений принимается за 100%, а ряды данных представляют собой вложенные кольца, разделенные на сегменты в процентном соотношении.

· Диаграмма с областями: отдельные ряды данных представлены в виде закрашенных разными цветами областей.

· График (в т.ч. объемный):все отдельные значения будут соединены между собой линиями, полученными путем интерполяции.

· Радар: категории представлены лучами, исходящими из одной точки. Каждое значение ряда данных будет выделено на оси и соединено с другими замкнутой линией.

· XY (Точечная) диаграмма: отдельные значения таблицы представлены в декартовой системе координат.

· Объёмная поверхностная диаграмма: совокупность всех значений отображается на диаграмме в виде некоторой поверхности, области которой представляют собой ряды данных.

Диаграмма, вставленная в документ, динамически связана с таблицей данных, т.е. изменяется в соответствии со сделанными изменениями исходных данных.

23. Основные встроенные функции в табличном процессоре MS Excel. Массивы данных.

Функции в Microsoft Excel

В формулах Microsoft Excel можно использовать функции. Сам термин «функция» здесь используется в том же значении, что и «функция» в программировании. Функция представляет собой готовый блок (кода), предназначенный для решения каких-то задач.

Все функции в Excel характеризуются:

• Названием;
• Предназначением (что, собственно, она делает);
• Количеством аргументов (параметров);
• Типом аргументов (параметров);
• Типом возвращаемого значения.

• СУММ(минимум один, максимум 30 аргументов). Суммирует свои аргументы.

Полезный совет: Чтобы быстро узнать сумму значений в диапазоне, выделяем его и смотрим на строку состояния — там должна отображаться сумма;

• СРЗНАЧ(минимум один, максимум 30 аргументов). Находит среднее арифметическое аргументов;
• СЧЁТ(минимум один, максимум 30 аргументов). Подсчитывает количество чисел в списке аргументов (используется для подсчета количества ячеек с числами, пустые ячейки и текст игнорируются);
• МАКС(минимум один, максимум 30 аргументов). Возвращает максимальный аргумент;
• МИН(минимум один, максимум 30 аргументов). Возвращает минимальный аргумент.

· Массив данных - набор однотипных элементов. Размерность массива данных фиксируется при создании массива и остается неизменнной при выполнении различных операций над массивами данных.

· Массивы данных могут быть следующих типов:

· number

· массив действительных чисел

· color

· массив оттенков цвета

· string

· массив строк

· stroke

· массив элементов с параметрами штриховки, которые могут управлять
режимом штриховки элементов слоя графических объектов

· text

· массив многострочных текстовых элементов, содержащих подготовленную
к отображению текстовую информацию, которая может отображаться как

· подсказка или как элемент слоя типа text

· promt

· форматированный однострочный текст

· bitset

· массив битов (битовая шкала), которые могут управлять "видимостью"
и "активностью" элементов слоя графических объектов

· Массивы данных предназначены прежде всего для задания индивидуальных атрибутов отображения для элементов слоя.

24. Работа с таблицей как с базой данных в табличном процессоре Excel (создание и ведение списков, консолидация рабочих листов и сортировка данных).

Создание списка

1. Выделите диапазон данных, из которых необходимо создать список.

Примечание. Можно также выбрать диапазон ячеек, которые будут заданы в качестве списка, используя диалоговое окно Создание списка.

1. В меню Данные выберите пункт Список, а затем команду Создать список.
2. Если у выбранных данных есть заголовки, установите флажок Список с заголовками и нажмите кнопку OK.

Выбранный диапазон данных выделяется индикатором списка, а на панели инструментов Список становится доступной большая часть общих функциональных возможностей, связанных со списком.

Excel позволяет объединять в одной книге данные нескольких рабочих книг. Используйте команду Данные1* Консолидация (Data1* Consolidate) для объединения данных разных рабочих листов. Например, эту команду можно использовать для объединения проектов бюджета (составленных разными подразделениями компании) в проект общего бюджета компании. Применение единого шаблона для всех консолидируемых лисгов дает возможность Excel быстро выполнить операцию консолидации на основании общего расположения данных на разных листах. Однако, если данные находятся на листах совершенно разной структуры, необходимо использовать метки для описания областей данных в разных рабочих листах. В большинстве случаев при консолидации требуется сложить данные разных рабочих листов.

Сортировка данных — это средство, интегрированное в анализ данных. Может понадобиться расположить в алфавитном порядке фамилии в списке или составить перечень продуктов в порядке убывания их количества на складе. Сортировка данных помогает лучше осмысливать данные, организовывать и находить необходимые сведения и в результате принимать более эффективные решения.

Примечание. Для поиска верхних и нижних значений в столбце, например 10 верхних категорий или 5 нижних значений объемов продаж, используйте фильтр. Дополнительные сведения см. в статье Фильтрация данных в службах Excel.

1. Укажите столбец с буквенно-цифровыми данными.
2. Щелкните стрелку рядом с заголовком столбца.
3. Выполните одно из следующих действий:
• Для сортировки бувенно-цифровых символов по возрастанию выберите вариант Сортировка по возрастанию.
• Для сортировки буквенно-цифровых символов по убыванию выберите вариант Сортировка по убыванию.

25. Работа с таблицей как с базой данных в табличном процессоре Excel (использование фильтров для анализа списков, получение итогов, сводная таблица).

При работе с большими списками, бывает удобнее отображать не весь список, а только его часть, называемую подмножеством списка. Для того чтобы выбрать записи удовлетворяющие определенным условиям и временно скрыть остальные записи используется фильтр. Фильтр используется вводя условия фильтрации. Чтобы установить фильтр, нужно нажать на любую ячейку списка с данными и выполнить команду Данные/Фильтр/Автофильтр. После этого вид списка изменится. У каждого столбца появится дополнительная кнопка, нажатие которой приводит к открытию перечня условий фильтрования соответствующего поля. Эти условия представляют собой список названий полей в соответствующем столбце, а также ряд общих условий: Все, первые 10, и т.д. Применив одно из условий мы изменим вид списка. При использовании фильтра, все записи не входящие в подмножество, т.е. не удовлетворяющие условиям фильтра скрываются. В строке состояния программы отображается общее число записей и число записей удовлетворяющее условию.
При фильтрации нумерация строк не меняется, а номера отфильтрованных записей выделяются другим цветом. Кнопка у названия столбца также изменяет свой цвет, показывая что она используется в качестве условия для фильтра. Чтобы отменить применение фильтра нужно выбрать пункт Все в выпадающем списке. Программа позволяет создавать довольно сложные фильтры, используя пункт условие. Появляющийся при этом диалог содержит несколько выпадающих списков. Левый верхний список содержит логические операции, такие как: равно, больше, меньше и т.д., так и условие для поиска данных: содержащих или не содержащих данный текст. Полей для операции два, и они объединяются по правилу И или ИЛИ. Правые списки содержат значения условий из списка фильтрации. После завершения форматирования условия нажмите кнопку ОК. Чтобы завершить работу с автофильтром необходимо еще раз выполнить команду Данные/Фильтр/Автофильтр.