ast-toi-uch-pos

2.2. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОС СЕМЕЙСТВА WINDOWS

1. 62-разрядная архитектура

Windows полностью обеспечивает работу 32-разрядных программ; 16-разрядные программы также успешно функционируют, но они не могут задействовать все ресурсы системы. 32-разрядные программы занимают больше оперативной дисковой памяти, чем 16-разрядные, но это компенсируется увеличением скорости работы и удешевлением всех видов памяти.

2. Многозадачность и многопоточность

Windows является многозадачной, т.е. способна “одновременно” выполнять несколько программ. Один микропроцессор может выполнять инструкции только одной программы, но операционная система настолько быстро реагирует на потребности той или иной программы, что создается впечатление одновременности их работы. Многозадачность может быть кооперативной и вытесняющей.

Кооперативная многозадачность. Операционная система не занимается распределением процессорного времени. Активная программа самостоятельно решает, отдавать ли процессор другой программе на момент обращения к системе за какой-либо услугой (ввод/вывод на внешнее устройство и т.п.). Фоновым задачам выделяется процессорное время при простое приоритетной задачи. Кооперативная многозадачность реализована в среде Windows 3.1.

Вытесняющая многозадачность. Распределением процессорного времени между программами занимается операционная сиcтема. Каждой задаче выделяется фиксированный квант времени процессора, по истечении которого система вновь получает управление. Если задача обращается к операционной системе до истечения ее кванта времени, — это также служит причиной переключения задач. Такой режим многозадачности Windows 95 реализует для 16-разрядных программ DOS и 32-разрядных приложений.

Многопоточность операционной системы означает, что работающие программы (процессы) могут разделяться на несколько частей, самостоятельно претендующих на процессорное время.

3. Графический пользовательский интерфейс

Интерфейс — совокупность средств и правил, которые обеспечивают взаимодействие

устройств, программ и человека.

Пользовательский интерфейс обеспечивает взаимодействие пользователя с персональным компьютером.

Символьный интерфейс используется обычно при работе видеосистемы в текстовом режиме, когда информация выводится на экран монитора посимвольно.

До появления Windows все операционные системы предоставляли пользователю символьный интерфейс. Он достаточно экономичен по потреблению ресурсов и способен

обеспечить вполне комфортную работу пользователя.

Графический интерфейс предполагает, что видеосистема может работать в графическом режиме, т. е. выводить на экран монитора информацию поточечно. Графический интерфейс по сравнению с символьным воспринимается как более понятный и интуитивно ясный.

При разработке Windows использовались графические средства: рисунки, специальные значки, цветовое оформление, разнообразные начертания шрифтов, дизайн экрана и др. «Дружественный» по отношению к человеку интерфейс не требует специальных программистских знаний. Графический интерфейс Windows позволяет более оперативно задавать команды операционной системе, запускать программы, выбирать файлы и параметры, указывая на соответствующие значки, кнопки, пункты меню, элементы списка, флажки и др. Принятая концепция графического пользовательского

90

интерфейса характерна для всех программных продуктов под Windows, что обеспечивает комфортную среду работы пользователя.

По реализации интерфейса пользователя операционные системы разделяются на графические и неграфические. В неграфических ОС реализован интерфейс командной строки.

Работа в графической ОС основана на взаимодействии активных (указатель мыши) и пассивных графических элементов управления (кнопки, флажки, переключатели, списки и т.п.).

4. Подключение периферийных устройств по технологии Plug and Play

В среде Windows система самостоятельно создает и изменяет файлы конфигурации, распознает конкретное техническое устройство и производит его автонастройку. Это технология Plug and Play — “включай и работай”. Дополнительные устройства подключаются специальными программами-мастерами. Если устройство не поддерживает эту технологию, программы-мастера запрашивают дополнительную информацию в удобной для пользователя форме, что заметно упрощает процесс подключения.

5. Использование виртуальной памяти

Проблема нехватки оперативной памяти решается в среде Windows с помощью виртуальной (реально не существующей) памяти, которая представляет расширение адресного пространства задачи, полученное за счет использования части внешней памяти. По умолчанию задан автоматический вариант настройки. Windows самостоятельно выбирает размер виртуальной памяти в зависимости от реальной потребности текущей задачи.

Часть виртуального пространства, выделяемого для решения задачи, всегда находится в оперативной памяти. Остальная часть располагается на дисковой памяти. Если оперативной памяти не хватает для работы текущего приложения, то приложение (или его часть), которое не использует в данный момент микропроцессор, выгружается (вытесняется) из оперативной памяти на диск. На освободившееся место загружается (подкачивается) необходимый фрагмент активного приложения. Таким образом, программы циркулируют между диском и оперативной памятью. Поддержка виртуальной памяти позволяет открыть большое количество приложений одновременно, но выгрузка на диск и загрузка с диска снижают производительность компьютера.

Файл подкачки — файл на жестком диске, используемый для организации виртуальной памяти. Объем файла подкачки может в несколько раз превышать объем оперативной памяти.

6. Совместимость с ранее созданными программными продуктами.

Программная совместимость — способность операционной системы исполнять

программные продукты, созданные в другой операционной системе.

В большинстве случаев Windows обеспечивает совместимость не только для программ ранних версий, но и для программ, созданных в среде MS DOS.

7. Наличие сетевых программных средств для организации

• передачи данных между двумя соединенными кабелями компьютерами;

• электронной почты в локальной и глобальной сети;

• факсимильной передачи;

• обмена файлами с удаленным компьютером.

8. Наличие средств мультимедиа

Windows обеспечивает интерактивную работу с высококачественным звуком и видео при помощи специальных аппаратных и программных средств; звуковая плата преобразует звук в компьютерную форму и обратно; видеоплата преобразует видеоинформацию в компьютерную форму и обратно.

Назначение стандартных приложений ОС Windows:

Paint — для создания, редактирования и просмотра растровых изображений. WordPad — для создания и редактирования текстовых документов. Проводник — для отображения файлов и папок.

91

2.3. ОКОННЫЙ ИНТЕРФЕЙС WINDOWS

Графический интерфейс Windows разработан на основе принципа WYSIWYG (What You See Is What You Get — что видишь, то и получишь). Это означает, что изображение документа на экране при его просмотре и редактировании и изображение документа на бумаге при его распечатке практически не отличаются.

Основу графического интерфейса Windows пользователя составляет хорошо организованная система окон и других графических объектов.

Окно — обрамленная прямоугольная область на экране монитора, в которой

отображаются приложение, документ, сообщение.

Окно активное (текущее), если с ним в данный момент работает пользователь.

Окно справочной системы является разновидностью диалогового окна с дополнительной возможностью использования гиперссылок для быстрого перехода к различным разделам справки.

Общая концепция Windows состоит в максимальной стандартизации всех элементарных приемов работы; структура окон максимально унифицирована и пользовательский интерфейс очень однообразен.

Стандартные элементы окон приложения и документа

•заголовок окна приложения отображает название приложения;

•кнопка системного меню вызывает команды изменения размеров окна

иего перемещения

•управляющее (основное) меню содержит имена ниспадающих меню;

•ниспадающее меню содержит группы команд, объединенных по функциональному назначению;

•кнопки Свернуть, Развернуть (Восстановить) и Закрыть; дублируют команды системного меню и служат для ускорения их вызова;

•панели инструментов представляют собой линейки кнопок для быстрого выбора наиболее часто используемых команд;

•заголовок окна документа отображает название документа, совпадающее с именем файла;

•кнопка системного меню и кнопки Свернуть, Развернуть (Восстановить) и Закрыть имеют то же значение, что и в окне приложения.

•строка состояния содержит информацию о режимах работы приложения. Окно документа всегда встроено в окно приложения. По своей структуре оно напоминает окно приложения, но существенно проще.

•рабочее поле, где располагаются создаваемые в этом приложении

документы;

•вертикальные и горизонтальные линейки прокрутки появляются в документах, занимающих места больше, чем площадь рабочего поля, и служат для просмотра документа по вертикали и горизонтали;

Если в данном приложении открыто несколько окон документов, то пользователь может работать в одном из этих окон. Это окно называется активным, его заголовок выделяется цветом. Остальные окна — пассивные.

Окно диалога служит для настройки параметров операционной системы или приложения; выводит необходимые в процессе работы сообщения.

Набор элементов управления окна диалога

•вкладки имеют вид окна диалога; расположены одна под другой, так что видны только их ярлычки;

•командные кнопки служат для выполнения написанных на них команд (ОК, ОТМЕНА, …);

92

•переключатели предназначены для выбора одного из нескольких возможных вариантов; выбранный вариант отмечается точкой внутри круга;

•флажки предназначены для включения/выключения режима; включенный режим отмечается галочкой внутри квадрата;

•поле списка служит для выбора одного варианта из предлагаемого перечня;

•поле ввода служит для ввода текста или числовых данных;

•счетчик служит для ввода числовых значений.

3 ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННАЯ МЕТОДОЛОГИЯ

3.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Алан Кэй — американский ученый в области информатики, лауреат премии Тьюринга 2003 г. за работу над объектно-ориентированным программированием, изобретатель первой в мире клиент-серверной системы, лазерного принтера, технологии Ethernet и графического

многооконного интерфейса, автор идеи ноутбука.

Современная технология разработки программных продуктов базируется на концепции объектно-ориентированного программирования, в которой выдерживается единый подход к данным и программам. В основе лежит понятие объекта, который объединяет в себе алгоритмы и данные, обрабатываемые этими алгоритмами.

Объект — это совокупность свойств, методов их обработки и событий, на которые данный объект может реагировать и которые, как правило, приводят к изменению свойств объекта.

Свойство — характеристика объекта, его параметр.

Метод — программа действий над объектом или его свойствами.

Событие — изменение состояния объекта.

Пользователю предоставляется возможность при работе в интерактивном режиме применять наглядные графические инструменты и различные подсказки.

Объектно-ориентированный подход базируется на объектной модели, включающей основные элементы:

Абстрагирование — выделение существенных характеристик объекта или процесса.

Инкапсуляция — процесс отделения друг от друга отдельных элементов объекта, определяющих его устройство и поведение; данные и процедуры объекта скрываются от внешнего пользователя.

Модульность — свойство системы, связанное с возможностью ее декомпозиции на ряд внутренне связанных, но слабо связанных между собой модулей.

Иерархия — это ранжированная или упорядоченная система абстракций, разделение их по уровням.

Декомпозиция сложных систем оперирует понятиями:

Объект — это абстракция множества предметов реального мира, обладающих общими характеристиками и законами поведения. Основной характеристикой объекта является состав его атрибутов (свойств). Атрибут — это специальные признаки, посредством которых можно задать правила описания свойств объектов.

Экземпляр объекта — это конкретный элемент данного множества.

Например, лицевой счет клиента банка — объект, конкретный номер счета — экземпляр объекта.

Класс — это множество предметов реального мира, связанных общностью структуры и поведением.

Экземпляр класса — это конкретный элемент данного множества. Объектно-ориентированное программирование определяет новое понимание

процесса вычисления, структурирования информации внутри компьютера.

93

Характеристики объектно-ориентированного программирования (Алан

Кэй):

•все в компьютерном мире является объектами;

•вычисление в компьютере — это обмен данными между объектами. Объекты взаимодействуют, посылая и получая сообщения — запрос на выполнение действия;

•каждый объект имеет независимую память;

•память объекта состоит из других объектов;

•каждый объект является представителем класса;

•каждый класс выражает свойства принадлежащих ему объектов;

•в классе задается поведение объекта, поэтому все объекты, принадлежащие к данному классу, могут выполнять одинаковые действия;

•все классы образуют структуру, отражающую иерархию наследования. Память и поведение, связанное с экземплярами определенного класса, могут использоваться любым классом, расположенным ниже в иерархической структуре.

Полиморфизм — способность объекта принадлежать более чем одному типу.

Наследование — возможность определения новых классов на основе существующих

свозможностью добавления и переопределения данных и методов.

Класс, от которого произошло наследование, называется базовым или родительским. Классы, которые произошли от базового, называются потомками, наследниками или производными классами.

Операционная система Windows создана на базе объектно-ориентированной методологии программирования.

Основные понятия рабочей среды: объект, его свойства и действия, которые объект

может выполнять в зависимости от запроса.

В объектно-ориентированной среде с любым объектом сопоставлена определенная совокупность действий.

Последовательность действий в среде Windows:

•выбрать объект (щелкнуть левой кнопкой мыши по изображению этого объекта на экране);

•выбрать необходимое действие, которое объект может выполнить;

•выполнить действие, выбрав соответствующую команду.

Объектно-ориентированная технология Windows предоставляет возможность пользователю создавать документы, фрагменты которых подготовлены в разных средах.

В текстовом редакторе можно формировать документ, который включает рисунки, созданные в графическом редакторе, а также таблицы, подготовленные в табличном процессоре.

3.2 ОБЪЕКТЫ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЫ

Файл — это логически связанная совокупность данных или программ, для

размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.

Файловая система обеспечивает:

•возможность доступа к конкретному файлу;

•поиск свободного места при записи нового файла;

•определение схемы записи информации, содержащейся в файлах, на физический диск.

Файлы на диске записываются в свободные кластеры, поэтому фрагменты одного

итого же файла могут находиться в разных местах диска. Производительность системы выше, если фрагменты файла занимают подряд идущие кластеры.

В среде Windows любой файл воспринимается как объект, имеющий уникальное имя. Рекомендуется давать файлу такое имя, которое отражает суть хранящейся в нем информации. В среде Windows имя может быть длиной до 255 символов и состоять из цифр, букв русского и латинского алфавитов, различных символов, включая точку. Над

94

файлом можно выполнить определенный набор действий, с которым можно познакомиться, вызвав контекстное меню.

3.3 ОБЪЕКТЫ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО УРОВНЯ

Программные продукты, предназначенные для работы пользователя: пакет

прикладных программ, комплекс прикладных программ, прикладные программы.

Разработчики Windows ввели еще один синоним — приложение (application) или Windowsприложение.

Приложение — комплекс взаимосвязанных программ для создания, модификации и управления объектами определенного типа.

Приложение Текстовый процессор Word состоит из комплекса взаимосвязанных файлов. Главный файл запуска содержит уникальный значок — логотип данной среды.

Объекты, создаваемые в среде приложения: тексты, таблицы, рисунки, звуки. В среде Windows такие объекты называются документами. Тип файла может задаваться самим приложением по умолчанию. Большинство приложений предлагают пользователю несколько вариантов типа документа. Документы одного типа имеют один и тот же значок, с помощью которого можно легко отличать одни документы от других и узнать приложение, обрабатывающее данный документ по умолчанию.

Термин «задача» тесно связан с термином «приложение». Приложение становится задачей после его запуска. Приложение можно запустить открыв файл запуска, либо открыв документ, созданный в этом приложении. Список задач можно получить, одновременно нажав клавиши <Ctrl><Alt><Del>. Приложения могут запускаться по инициативе пользователя и по инициативе Windows.

Задача — приложение, работающее в текущем сеансе и потребляющее ресурсы компьютера: оперативную память, процессорное время, доступ к внешним устройствам.

3.4 ПОНЯТИЕ ТЕХНОЛОГИИ OLE

Появление технологии OLE обусловлено необходимостью формирования документов из данных разного типа. Основное достоинство технологии OLE состоит в том, что она не имеет ограничений и позволяет организовать передачу данных практически между любыми приложениями.

Аббревиатура OLE означает Object Linking and Embedding переводится как связывание

ивнедрение объекта.

Технологию OLE полностью поддерживают Windows-приложения, которые предназначены для разработки составных документов. Одни приложения можно использовать только в качестве приемника, другие — только в качестве источника, третьи могут выступать в той и в другой роли.

Технология OLE дает пользователю возможность редактировать вставленный в составной документ объект средствами, которые предоставляет приложение-источник.

Варианты обмена данными

1.Внедрение объекта. В документ-приемник вставляется сам объект. Для отображения на экране или распечатки документа не используются средства приложенияисточника. При переносе составного документа на другой компьютер ОLE-объект будет отображаться нормально, даже если на этом компьютере нет соответствующего приложения-источника. Однако OLE-объект сохраняет связь с приложением-источником, которая позволяет обеспечить его редактирование внутри составного документа.

2.Связывание объекта. В документ-приемник помещается не сам объект, а лишь ссылка на документ-источник. В этом случае OLE-объект будет связан не с приложениемисточником, а с документом-источником, в котором находится этот объект. Эта связь

95

позволяет изменить представление объекта в документе-приемнике, как только этот объект будет изменен в документе-источнике.

Если один и тот же объект внедряется в несколько документов, то создаются его независимые копии (изменение одной копии не влияет на остальные).

Технологией связывания объекта целесообразно пользоваться в следующих случаях:

•объект вставляется в несколько разных документов, и необходимо, чтобы любые изменения этого объекта отражались в этих документах;

•объект занимает слишком много места и затрудняет работу с составным

документом;

•при недостатке внешней памяти.

3.5 ОБМЕН ДАННЫМИ В СРЕДЕ WINDOWS

Обмен данными — это передача информации от одного объекта к другому; процесс

ввода/вывода данных между оперативной памятью и периферийными устройствами.

В результате этого процесса объекты могут изменяться и могут создаваться новые объекты.

При создании документа часто возникает необходимость вставить в него фрагмент из документов, созданных в других программных средах. Такой фрагмент по отношению к документу, в который он вставляется, может иметь иной тип данных.

Операционная система Windows поддерживает механизмы обмена, с помощью которых любое приложение может включать в свои документы любые данные. Эту универсальность обеспечивает технология OLE.

Документ, содержащий разнотипные данные, получил название составного или интегрированного документа. В составном документе можно выделить главную часть, которая создавалась в одном приложении, и куда вставлялись объекты из других приложений. Составной документ вызывается из приложения, где создавалась его главная часть.

Источник (сервер) — приложение, откуда производится вставка фрагмента в составной документ.

Приемник (клиент, адресат) — приложение, где находится главная часть

составного документа, и куда вставляются объекты из других приложений (источников).

Во многих приложениях обмен данными может быть выполнен путем перетаскивания с помощью мыши (реализация операций копирования и перемещения), если источник находится недалеко от приемника.

Копирование осуществляется аналогично перемещению при одновременно нажатой клавише <Ctrl>. При этом перемещаемый объект будет обозначен дополнительно знаком "плюс".

Буфер обмена — часть виртуальной памяти, которая служит неким перевалочным

пунктом при обмене данными; обслуживается операционной системой.

При небольших объемах передаваемых данных для буфера обмена выделяется часть оперативной памяти.

Буфер обмена используют при:

•создании и редактировании простого или составного документа;

•перемещении или копировании объектов файловой системы;

•сохранении в файле выделенного фрагмента документа.

Свойства буфера обмена

•объект, помещенный в буфер обмена, хранится до тех пор, пока не будет помещен в него новый объект;

•буфер обмена доступен из любого приложения;

•буфер обмена очищается при перезагрузке операционной системы;

•объект в буфере обмена хранится в формате, определяемом источником;

96

• при вставке объекта в составной документ, предоставляется возможность его преобразования в другой формат.

Объект вставляется в составной документ как OLE-объект, сохраняющий связь с приложением-источником. Его можно редактировать непосредственно в составном документе, вызвав приложение-источник.

По технологии OLE 2.0 вызывается не само приложение-источник, а лишь необходимые инструменты редактирования.

Для изменения способа вставки объекта из буфера обмена, нужно использовать команду специальная вставка.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Какие рыночные требования предъявляются к современным ОС?

2.Что предусматривает изоляция процессора?

3.Назовите типы совместимости.

4.Какие уровни безопасности описаны в Оранжевой Книге?

5.Что такое файловая система?

6.Для чего предназначена система прерываний?

7.Дайте общую характеристику Windows.

8.Что составляет оконный интерфейс Windows?

9.Чем отличается многозадачность от многопоточности?

10.Что входит в пользовательский графический интерфейс?

11.Для чего нужна виртуальная память?

12.Какова сущность объектно-ориентированной технологии?

13.Как вы понимаете технологию OLE?

14.Какими свойствами обладает буфер обмена?

97

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ МОДУЛЯ ВЫ ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ:

Потенциальный и импульсный способы физического представления информации.

Сущность последовательного и параллельного кодов.

Сущность синхронной и асинхронной передачи.

Базовые понятия теории информации.

Чем определяются технические характеристики канала связи.

Что влияет на эффективность канала связи.

Чем отличаются дискретные каналы от непрерывных.

Какие существуют типы каналов в зависимости от направления передачи данных.

Типы помех в каналах связи.

В каких единицах измеряется скорость передачи информации.

В чем заключается процедура коммутации каналов.

Как осуществляется контроль передачи информации.

Основные характеристики кодов.

Методы кодирования информации.

Способы помехоустойчивого кодирования.

Какие существуют алгоритмы сжатия информации.

В каких случаях применяются алгоритмы сжатия информации с потерями.

РЕЗУЛЬТАТ:

Получение представления о методах кодирования данных и контроля их передачи.

Формирование начальной профессиональной базы для успешного овладения такими дисциплинами как «Организация ЭВМ и систем», «Программная и аппаратная поддержка вычислительных систем».

Пополнение профессионального словарного запаса.

98

1 СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО КАНАЛАМ СВЯЗИ

1.1 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ ФИЗИЧЕСКИМИ СИГНАЛАМИ

Так как информация представляется в двоичном алфавите, то физическими аналогами знаков 0 и 1 служат сигналы, способные принимать два хорошо различимых значения. Например, напряжение высокого и низкого уровней, отсутствие и наличие электрического импульса, и т.п.

В схемах цифровых устройств сигналы изменяются в дискретные моменты времени (0, 1, 2,...,).

Такт — временной интервал между двумя соседними моментами дискретного

времени.

Специальный блок вырабатывает синхронизирующие сигналы, которые отмечают моменты дискретного времени (границы тактов).

Применяют потенциальный и импульсный способы физического представления информации.

Потенциальный способ. Двум значениям переменной 1 и 0 соответствуют разные уровни напряжения — потенциальный код. Потенциальный сигнал сохраняет постоянный уровень в течение такта; его значение в переходные моменты не является определенным.

Импульсный способ. Двум значениям двоичной переменной 1 и 0 соответствует наличие и отсутствие электрического импульса либо разнополярные импульсы — импульсный код.

Общие характеристики импульсного и потенциального сигналов: амплитуда Um, продолжительность импульса по основанию tосн, длительность фронта tфр, длительность среза tср. Потенциальный сигнал характеризуется, кроме того, разностью Uc верхнего и нижнего уровней напряжения. Понятия фронта и среза у потенциального сигнала связаны с процессом перехода от

нижнего к верхнему и от верхнего к нижнему уровню напряжений соответственно.

По типам используемых сигналов для представления информации схемы цифровых устройств делятся на импульсные, потенциальные и импульсно-потенциальные.

Последовательный код. Каждый временной такт предназначен для отображения одного разряда кода слова. Все разряды слова фиксируются по очереди одним и тем же элементом и проходят через одну линию передачи информации.

Параллельный код. Все разряды кода слова представляются в одном временном такте, фиксируются отдельными элементами и проходят через отдельные линии. Каждая линия служит для передачи только одного разряда слова. Таким образом, код слова развертывается не во времени, а в пространстве, так как значения всех разрядов слова передаются по нескольким линиям одновременно.

В некоторых устройствах применяют последовательно-параллельный код, при котором слова разбиваются на части (слоги) и передача производится последовательно слог за слогом. При этом каждый слог представляется параллельным кодом.

1.2 МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Передача данных в канале связи может быть асинхронной и синхронной. При асинхронной передаче символы передаются в свободном темпе независимо друг от друга. Каждый символ передается со своими сигналами "Старт" и "Стоп", указывающими на начало и конец передачи символа. При синхронной передаче блок символов передается непрерывно в принудительном темпе. Синхронизация передающего и принимающего устройств достигается посылкой специальных кодовых комбинаций перед каждым блоком данных.

99