Операционных оболочках и средах

Операционнаясистема есть организованная совокупность программ (систем), которая действует как интерфейс между аппаратурой ЭВМ и пользователями. Она обеспечивает пользователей набором средств для облегчения проектирования, программирования, отладки и сопровождения программ и в то же время управляет распределением ресурсов для обеспечения эффективной работы.

 

Схематично роль ОС в организации вычислительного процесса представлена на рис. 1.1.

 

 

 

Рис. 1.1 ОС в организации вычислительного процесса

 

Таким образом, ОС рассматривается в двух взаимосвязанных аспектах:

§ как менеджер ресурсов при выполнении вычислительного процесса;

§ как абстрактная (виртуальная) машина, предоставляющая пользователю удобный интерфейс.

 

ОС как менеджер ресурсовдолжна:

§ обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память;

§ обеспечивать выполнение этих программ, организуя работу процессора;

§ обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д. (как правило, ОС управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные.);

§ предоставлять более или менее стандартный доступ к различным устройствам ввода/вывода, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства.

При этом в современных вычислительных системах должны быть реализованы следующие возможности:

§ параллельное (точнее, псевдопараллельное, если машина имеет только один процессор) исполнение нескольких задач;

§ распределение ресурсов компьютера между задачами;

§ организация взаимодействия задач друг с другом;

§ взаимодействие пользовательских программ с нестандартными внешними устройствами;

§ организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов;

§ защита системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей и их программ.

В итоге можно сказать, что функцией ОС как менеджера ресурсов является распределение процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы согласно выбранным критериям эффективности. Такими критериями могут быть, например, пропускная способность или реактивность (т. е. малое время отработки запроса к ОС на выполнение системного действия) системы.

ОС как виртуальная машина должна предоставлять некий интерфейс, избавляющий пользователя от непосредственной работы с аппаратурой и организации вычислительного процесса (в частности, распределения ресурсов и их защиты), но обеспечивающий доступ к системным средствам на необходимом уровне.

Здесь можно говорить о двух уровнях (или видах) интерфейса:

§ пользовательском, предназначенном для работы с готовыми приложениями; это все интерфейсные средства в диапазоне от командной строки до развитых графических оболочек;

§ программном, или интерфейсе прикладного программирования, представляющем собой средства для обращения к возможностям ОС при создании собственных приложений (системные функции, доступные разработчику).

Отметим, что ОС, занимая ведущее место в организации вычислительного процесса, определяет облик всей вычислительной системы в целом.

Для компьютеров типа IBM РC или совместимых с ними наиболее часто используются операционные системы фирмы Microsoft различных версий: Windows 95, Windows 98, Windows 2000, Windows ХР.

Операционная оболочка(operation shell) – комплекс программ, ориентированных на определенную операционную систему и предназначенный для облегчения диалога между пользователем и компьютером путем выполнения наиболее часто повторяющихся программ.

Операционные оболочки дополняют и расширяют пользовательский интерфейс операционной системы за счет наглядного представления объектов (файлов, каталогов, дисков), с которыми работает пользователь, использования систем меню и горячих клавиш. Повышение уровня пользовательского интерфейса достигается за счет удобства выполнения разнообразных функций.

Операционные оболочки обычно предоставляют следующие услуги:

§ работы с дисками (просмотр дерева каталогов, получение информации о состоянии диска, форматирование дисков);

§ работы с файлами и каталогами (создание, просмотр содержимого, копирование, перенос, переименование, удаление, изменение атрибутов файлов и каталогов; редактирование текстовых файлов; создание архивов);

§ дополнительных возможностей (подключение к сети, создание пользовательских меню, подключение внешних редакторов и др.).

В соответствии со способом представления объектов оболочки можно разделить на графические, где используются визуальные средства представления (иконки, пиктограммы) и технология манипулирования объектами путем «перетаскивания», и текстовые, где объекты представлены именами и обрабатываются посредством команд, систем меню и горячих клавиш. Это разделение не является жестким, поскольку в большей или меньшей степени средства одного класса присутствуют и в другом.

Виды операционных оболочек и формы их использования зависят прежде всего от основного назначения операционной системы и класса решаемых задач, определяющего требования к уровню профессионализма пользователя.

Так, для современных ОС Windows (настольных ОС общего назначения) графические оболочки являются «родными», т.е. неотделимы от ОС, тогда как оболочки другого класса устанавливаются как отдельные приложения.

Первые ориентированы на предоставление возможности работы с ОС пользователю с минимальным уровнем подготовки, ориентированы прежде всего на непрофессионала и не предполагают решения какого-либо специфического класса задач с помощью компьютера.

Вторые используются как правило профессионалами, поскольку в подавляющем большинстве реальных применений повышают надежность и эффективность (скорость и качество) работы с данными.

Классическим и наиболее известным представителем программ второго класса является Norton Commander – оболочка для ОС Ms Dos, принципы построения и функционирования которой легли в основу построения большинства последующих оболочек.

Один из первых файловых менеджеров, Norton Commander, оказался столь удачным, что породил целый класс аналогичных программ, названных Orthodox File Managers (OFMs) — “классические файловые менеджеры”. С развитием компьютерной техники их функции совершенствовались, но главная идея оставалась неизменной.

В настоящее время для ОС Windows создано очень большое количество оболочек. Они также создаются и для других операционных систем.

ОС Unix как профессиональная серверная система, напротив, исходно предполагает только интерфейс командной строки. Использование оболочек диктуется желанием повысить удобство работы. ОС Linux, базируясь на принципах Unix, но претендуя на ту же роль, что Windows, занимает некое промежуточное положение и предполагает использование оболочек, устанавливаемых как компоненты системы, хотя они и представляют собой отдельные приложения. Тем не менее подход к работе с операционными оболочками в этих системах один. Здесь из популярных текстовых оболочек можно назвать, например, Midnight Commander. Ее описание можно посмотреть в приложении.

Работа с графическими оболочками реализуется несколько иначе, чем в Windows. Подсистема графического интерфейса имеет два компонента. Первый представлен модулем X-server, входящим в ядро ОС. Второй компонент являет собой ряд приложений («менеджеров окон») под общим наименованием X-client; каждое из которых может взаимодействовать с X-server’ом по протоколу TCP/IP.

Совокупность «X-server + X-client» образует подсистему графического интерфейса, реализующую графическую оболочку. Вариант последней зависит от вида X-client’а; популярны, например, менеджеры KDE, Gnome, Afterstep и др. В приложении представлен список используемых файловых оболочек под эту систему.

Наиболее совершенной в плане предоставления пользователю удобств посредством операционных оболочек является операционная система MacOS, располагающая одновременно всеми видами оболочек. Так, система имеет встроенную поддержку графического интерфейса. Для удобства работы профессионалов в версии X имеется юниксоподобная консоль. Также имеется встроенная оболочка Finder, объединяющая в себе основные черты Norton-подобных оболочек и графический интерфейс и системы меню Windows.

Disk Order - файловый менеджер, аналогичный Windows Commander, для Mac OS X. Это продвинутый файловый менеджер, который позволяет создaвать, редактировать, просматривать и удалять файлы и папки, записывать CD. По отзывам пользователей, удобный и очень быстрый. Отлично подходит сисадминам, программистам и веб-мастерам. Может не только упорядочивать файлы, но и работать как мультимедиа-плеер - выводить картинки, проигрывать видео и музыку. Особенно полезен тем, кто пересел на Мак с PC.

Под операционной средой (operating environment) понимается комплекс средств, обеспечивающих разработку и выполнение прикладных программ и представляющих собой набор функций и сервисов операционной системы и правил обращения к ним. Это понятие отражает аспект рассмотрения операционной системы как виртуальной машины.

В общем случае операционная среда включает операционную систему, программное обеспечение, интерфейсы прикладных программ, сетевые службы, базы данных, языки программирования и другие средства выполнения работы на компьютере в зависимости от решаемых задач.

Очевидно, что операционные оболочки являются компонентами операционной среды.

В такой трактовке примерами операционных сред могут служить следующие:

§ ОС Windows +Bilder C++ (Delphi) + вспомогательные средства – операционная среда разработчика приложений;

§ ОС Windows + Adobe Photoshop + Adobe Illustrator + Macromedia Dreamweaver + Internet Explorer + вспомогательные средства – операционная среда WEB-разработчика;

§ ОС FreeBSD + WEB-сервер Apache + сервер СУБД MySQL + интерпретатор PHP + программы защиты + вспомогательные средства – операционная среда для создания приложений, работающих на стороне сервера.

Помимо сказанного, введение термина «операционная среда» объясняется еще и тем, что одна операционная система может поддерживать несколько операционных сред путем эмуляции функций соответствующих операционных систем. Такая поддержка на разных этапах развития ОС в зависимости от целей и класса ОС может быть более или менее целесообразной.

Так, для ОС Unix существует ряд приложений, например, WINE, которые позволяют в некоторой степени эмулировать интерфейс прикладного программирования WIN32API и, таким образом, позволяют запускать некоторые приложения, разработанные для ОС Windows.

Для ОС Windows в период с 1995 года и практически до настоящего времени имела место ситуация, когда 32-разрядные ОС путем эмуляции предшествующих, 16-разрядных, позволяли создать соответствующие операционные среды и, таким образом, работать с приложениями, написанными для старших ОС. Такая эмуляция более старого программного обеспечения (legacy) обеспечивает совместимость более ранних версий ОС с более поздними. Например, Windows 95/98 позволяли запускать программы для MS DOS.

Для Windows 2000/XP эта возможность тоже есть, но играет весьма незначительную роль, а с выходом обновления и дополнения Service Pack 2 к Windows XP при установке последнего она вообще убирается. Это объясняется появлением летом 2005 г. 64- разрядной ОС WINXP64E, в связи с чем все ныне функционирующее программное обеспечение переводится в статус legacy (Legacy – термин, используемый для обозначения программного обеспечения, которое объявляется устаревшим, но допустимым к эксплуатации без соответствующих на то гарантий), а предшествующее legacyдолжно прекратить существование.