Лекции_операционные системы (Информатики)

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

Рис. 7.5. Индексные узлы прямой и косвенной адресации.

Эта схема используется в файловых системах ОС Unix, а

также в файловых системах HPFS, NTFS и др. Такой подход позволяет при фиксированном, относительно небольшом размере индексного узла, поддерживать работу с файлами, размер которых

101

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

может меняться от нескольких байт до нескольких гигабайт. Важно,

что для маленьких файлов используется только прямая адресация,

обеспечивающая максимальную производительность.

Контрольные вопросы:

1.Что такое файловая система с точек зрения пользователя,

программиста и операционной системы?

2.Каковы основные функции файловой системы?

3.Какова логическая организация файловых систем?

4.Чем объясняется многообразие файловых систем?

5.Что происходит при форматировании диска?

6.Какие типы разделов бывают на жестком диске? Каково максимальное число первичных разделов?

7.Для чего используется partition table? Где она располагается?

8.Какие методы выделения файлам дискового пространства используются? В чем особенность каждого метода?

ГЛАВА 8. ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Посредством интерфейса пользователя осуществляется диалог пользователя с компьютером. Пользовательский интерфейс дает возможность при помощи команд, меню, графической оболочки управлять работой программ и аппаратуры, и таким образом,

скрывает от пользователя сложные и ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой.

Изначально диалог пользователя с компьютером осуществлялся на машинном языке (в двоичных кодах). Вести такой диалог могли специалисты высокой квалификации. Неудобство ведения диалога на машинном языке очевидно, поэтому впоследствии был разработан более дружелюбный для человека

102

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

интерфейс – командный или интерфейс командной строки

(Command line interface, CLI) в котором диалог ведется при помощи команд, записываемых пользователем в командной строке. Строка, в

которой записываются команды, называется строкой-приглашением,

так как появление этой строки на экране показывает готовность операционной системы к диалогу с пользователем, приглашает его к диалогу. Вид строки-приглашения может отличаться в разных операционных системах, обычно в ней указывается имя текущего каталога. До сих пор в современных операционных системах остается возможность использования командного интерфейса.

Например, в Windows можно запустить командный интерпретатор

(Пуск – Программы – Стандартные – Командная строка или Пуск – Выполнить – набрать команду cmd). Введите в строку-приглашение команду help, чтобы вывести справку о командах Windows.

Рис. 8.1. Командный интерфейс.

103

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

В Linux в консольном режиме диалог пользователя с компьютером осуществляется при помощи команд. Но и в графическом режиме можно запустить приложение Терминал,

которое эмулирует консоль.

Командный интерпретатор операционной системы расшифровывает введенную пользователем команду, и выполняет.

Конечно, операционные системы отличаются и набором команд, и

синтаксисом записи этих команд. Можно выделить общий формат команды:

имя_команды [параметр_1][параметр_2][…]

Когда получили распространение персональные компьютеры и его широко стали использовать не только программисты, диалог с операционной системой при помощи команд многим пользователям казался сложным, требовалось разработать для них более дружелюбный интерфейс. В 1973 г. в исследовательском центре компании Xerox была разработана концепция графического интерфейса WIMP (Windows – окна, Icons – пиктограммы, Menus –

меню, Point-n-Click указатель и щелчок), которой до сих пор следуют разработчики современного графического интерфейса.

Графический интерфейс (graphical user interface, GUI) –

интерфейс, обеспечивающий диалог пользователя с компьютером при помощи графических объектов (пиктограмм, окон, меню и т.д.),

т.е. команда дается посредством манипуляций с графическими объектами.

104

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

Рис. 8.2 Графический интерфейс KDE в ОС Linux.

Появление сенсорных панелей и экранов в различных современных мобильных устройствах и планшетных компьютерах способствовало появлению так называемого тач (touch) интерфейса,

который также называют сенсорным или тактильным интерфейсом. При создании сенсорных экранов используются различные типы технологий, обеспечивающие чувствительность к прикосновению, нажатию или просто приближению к дисплейной поверхности пальцев рук или контактных указок (стилусов). По числу физически различимых одновременных контактов, которые оператор производит на сенсорной поверхности, различают одноконтактные (single point) и многоконтактные (multi touch)

устройства ввода. Диалог пользователя осуществляется при помощи определенных движений одного или сразу нескольких пальцев по сенсорному экрану, в зависимости от характера этих движений операционная система определяет запрашиваемую пользователем операцию. Правила сенсорного интерфейса отличаются в разных

105

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

операционных системах для мобильных устройств и планшетных компьютеров.

Рис. 8.3. Правила сенсорного интерфейса в Windows 8.

За последние несколько лет все большее распространение получает голосовой или речевой пользовательский интерфейс.

Голосовой интерфейс для взаимодействия с компьютером уже много лет присутствовал для поддержки людей с ограниченными возможностями в разных операционных системах, к примеру, в

дистрибутивах Windows, но пользоваться им было не слишком удобно. Сейчас технологии голосового взаимодействия с цифровыми устройствами, вышли на новый уровень своего развития. Активно в этом направлении работает компания Google,

которая разработала приложение Google Voice Actions для ОС

Android, установив которое пользователь получает возможность управлять своим мобильным устройством при помощи голосовых команд и более того управлять браузером, выполнять поисковые запросы в Google и переходы по заданному адресу и многое другое.

106

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

Эволюция пользовательского интерфейса связана с появлением более дружелюбного интерфейса, способного выполнять голосовые команды человека, реагировать на жесты и т.п. Еще несколько лет назад система, реагирующая на жесты пользователя и выполняющая его голосовые команды, казалась далеким будущим. Но совсем недавно в 2012 г. компания Google

представила устройство (гарнитуру к для смартфонов на базе

Android и iOS), которое состоит из прозрачного дисплея и камеры,

способной записывать видео высокого качества и закрепляется на уровне глаза, напоминая очки, поэтому устройство так и назвали

Google Glass. Взаимодействие Glass с пользователем осуществляется через голосовые команды (базовой является команда «Ok, Glass»,

после которой должна идти просьба выполнить какую-либо функцию, кроме того через гарнитуру можно продиктовать тексты),

жесты, распознаваемые тачпадом, который расположен на дужке за дисплеем, и систему передачи звука. Разработчики продумали интерфейс таким образом, чтобы пользователь мог легко запрашивать информацию, и при этом она накладывалась на видимую «настоящую» картинку. К примеру, если человек посмотрит на улицу, которая также отмечена на карте, то система произведет своеобразное наложение для упрощения навигации.

Рис. 8.4. Google Glass.

107

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

Контрольные вопросы

1.Перечислите функции, выполняемые интерфейсом пользователя?

2.Какие существуют виды пользовательского интерфейса?

3.Каковы особенности командного интерфейса?

4.Перечислите основные концепции, лежащие в основе графического интерфейса пользователя?

5.Каковы направления совершенствования пользовательского интерфейса?

ГЛАВА 9. СЕМЕЙСТВО ОС UNIX. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА LINUX

9.1. Семейство UNIX

Операционная система UNIX была разработана группой сотрудников Bell Labs под руководством Д. Ричи, К. Томпсона и Б.

Кернигана в 1969 году. Но в наши дни, когда говорят об операционной системе UNIX, чаще всего имеют в виду не конкретную ОС, а скорее целое семейство UNIX-подобных операционных систем.

Вот некоторые представители семейства UNIX: System V UNIX, BSD UNIX, OSF/1, Solaris, Linux, freeBSD и др.

Рассмотрим причины 40-летней популярности ОС семейства

UNIX.

1.UNIX — многозадачная многопользовательская система

сшироким спектром услуг. Один мощный сервер может обслуживать запросы большого количества пользователей. Система может выполнять различные функции – работать как вычислительный сервер, обслуживающий сотни пользователей, как

сервер базы данных, как сетевой сервер, поддерживающий

108

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

важнейшие сервисы сети (telnet, ftp, электронную почту, службу имен DNS и т. д.), как сетевой маршрутизатор.

2. UNIX относится к классу наиболее надежных и безопасных ОС.

3. Переносимость. Код системы написан на языке высокого уровня Си, что сделало ее простой для понимания,

изменений и переноса на другие аппаратные платформы. Все части системы, не считая ядра, являются полностью машинно-

независимыми. Эти компоненты написаны на языке Си, и для их переноса на новую платформу требуется только перекомпиляция исходных текстов в коды целевого компьютера.

4.Стандартизация. Несмотря на многообразие версий

UNIX, основой всего семейства являются принципиально одинаковая архитектура и ряд стандартных интерфейсов. Опытный администратор без большого труда сможет обслуживать другую версию системы.

IEEE и POSIX – стандартизация интерфейса прикладного программирования API UNIX, которая обеспечивает переносимость

свободно распространяемых, начиная от простейших текстовых редакторов и заканчивая мощными системами управления базами данных.

9.2. Краткая история Linux

Операционные системы типа UNIX изначально разрабатывались для работы на больших многопользовательских

109

Фрагмент учебника «Операционные системы, сети и интернеттехнологии» С.А.Жданов, Н.Ю.Иванова, В.Г.Маняхина, С.Н.Мягков.

компьютерах – мейнфреймах. Популярность их в свое время была очень велика, поэтому многие разработчики хотели создать и для персональных компьютеров UNIX-подобную ОС. В начале 90-х

годов студент хельсинкского университета Линус Торвальдс приступил к разработке UNIX-подобной ОС для IBM-совместимых персональных компьютеров. Файлы первого варианта Linux (исходные коды) были опубликованы в Интернете в 1991 года.

Л.Торвальдс не стал патентовать или иным образом ограничивать распространение новой ОС. С самого начала Linux распространяется на условиях, определяемых лицензией General Public License (GPL),

принятой для программного обеспечения, разрабатываемого в рамках движения Open Source и проекта GNU. Разработка Линуса Торвальдса представляла собой только ядро операционной системы.

Ядро – это основная, определяющая часть ОС, которая управляет аппаратными средствами и выполнением программ.

Утилиты выполняют служебные функции.

К 1991 году в рамках проекта GNU уже было разработано большое количество различных утилит и приложений: оконная система, компилятор, различные командные оболочки, средства разработки, редакторы, утилиты и другие приложения. Но для превращения GNU в полноценную ОС не хватало ядра, разработка которого также велась, но по разным причинам задерживалась.

Поэтому появление ядра ОС, разработанного Л. Торвальдсом, было очень своевременно. Ядро было соединено с набором утилит, и

появилась новая ОС. Таким образом, более правильным было бы называть операционную систему Linux – GNU/Linux.

Linux быстро превратился из инициативы энтузиаста-

одиночки во всемирный проект, в котором участвуют тысячи разработчиков. Сейчас Linux — современная, устойчивая, с высоким

110