Лекция 9

Ос Windows

В течение многих лет фирма MSразвивала новый технологический подход к обработке данных, основанный на работе с данными в графическом режиме.

ОС семейства Windowsоснованы на объектно-ориентированном подходе к работе с данными. Это среда управления событиями. Каждое событие – это некоторый пакет информации (сообщение). Сообщение воспринимается объектом-окном, которое в ответ на сообщение выполняет какое-то действие.

Windows обеспечивает многозадачную и многопоточную обработку программ.

Многозадачность – возможность одновременной работы с несколькими приложениями.

Многопоточность – это возможность организовать обработку нескольких потоков данных конкурирующих за время процессора. при этом допускается параллельное выполнение нескольких приложений.

Существует 2 класса ОС Windows– многопользовательские ОС на базеOCWindowsNT:Windows2000/XPи однопользовательские ОС на базеWindows95:Windows98/Me. Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей

1. Основные технологические принципы Windows

• Стандартный графический интерфейс пользователя.

До появления Windows каждый программист при разработке программ придумывал свой собственный интерфейс - систему меню, способы диалога (ввод данных, выбор вариантов и т. д.). Каждый интерфейс мог быть по своему хорош, но такой подход заставлял пользователя переучиваться при переходе к новому программному продукту. Интерфейс Windows часто называют интуитивным: о технике выполнения многих операции можно просто догадаться, если знать базовые принципы построения интерфейса.

Стандартный интерфейс Windowsбазируется на понятии окна. Окно – это прямоугольная область экрана. Можно выделить три типа окон: окно приложения, окно документа и диалоговое окно.

• Окно приложения всегда содержит два стандартных элемента: заголовок и горизонтальное меню. Кроме них в окне могут отображаться панели инструментов. Панель инструментов можно настраивать по своему вкусу с помощью команд главного меню (Сервис/Настройка). Панели инструментов дублируют команды главного меню. С помощью переключателей можно отображать или не отображать панели инструментов на экране. Необязательным элементом окна приложения является строка статуса, в которой отображается справочная информация. Кроме того, с помощью правой кнопки мыши можно вызвать меню, которое называется контекстным, т. к. оно зависит от того, для какого объекта его вызывают.

• Окно документа содержит заголовок, полосы прокрутки (вертикальная и горизонтальная), линейки. Полосы прокрутки появляются, если документ не помещается в окне. Линейки можно выключать.

• Диалоговое окно используется для ввода данных необходимых для работы программы. Диалоговые окна бывают модальными и немодальными. Модальное окно блокирует работу приложения пока оно не закрыто, т. е. все операции с ним должны быть завершены. Не модальное окно не останавливает работу приложения. В состав диалоговых окон входят:

  • командные кнопки;

  • переключатели;

  • поля выбора;

  • текстовые поля (поля ввода);

  • списки;

  • демонстрационные окна (образец);

  • вкладки;

  • поясняющие надписи.

• Принцип WYSIWYG (что вы видите, то и имеете).

При подготовке текстовых документов страница текста на экране выглядит так же, как и на бумаге после распечатки.

Текстовая информация на экране монитора и бумаге принтера отображается следующим образом. В кодовой таблице (ASCII) каждому символу присвоен определенный десятичный код. Чтобы отобразить полученный тем или иным способом код символа, компьютер может:

• найти в памяти по этому коду изображение символа и вывести его на экран;

• переслать код символа принтеру, который, пользуясь при­мерно тем же механизмом, отпечатает изображение символа на бумаге.

Монитор и принтер работают под управлением разных драйверов, т. е. то, что появляется на экране монитора не имеет никакого отношения к принтеру.

Технология работы с экранными шрифтами целиком определяется режимом монитора – текстовым или графическим.

• В текстовом режиме экран разбивается на 25 строк по 80 символов каждая, и в каждую позицию (знакоместо) экрана можно вывести произвольный символ кодовой таблицы, все символы имеют одинаковые размеры. Чтобы закодировать изображение такого символа его представляют в виде матрицы, например, 8х16 и закрасить часть клеток так, чтобы получилось изображение символа. Если в закрашенных клетках проставить 1, а в пустых — 0, то каждую строку матрицы можно будет представить де­сятичным числом от 0 до 255 (8 бит или один байт). Если записать эти числа в 16 последовательных байтов, то мы получим битовую карту символа, сам шрифт называется растровым. Если матрица одного символа занимает 16 байтов, то для представления всех 256 символов потребуется 4096 байтов. Подготовленный таким образом растровый шрифт записывается в файл (обычно с расширением .FNT). До появления Windows при подготовке текстовых файлов использовался текстовый режим монитора, полиграфические возможности этого режима очень ограничены. Если мы с помощью команды ОС DOS будем печатать файл на принтере, то DOS просто перешлет файл принте­ру, символ за символом (включая символы возврата каретки и новой строки), а принтер напечатает его тем шрифтом, на кото­рый он был настроен перед печатью. В зависимости от размеров шрифта, наличия русских букв, ширины каретки, ширины сим­волов и т. п., бумажный текст может весьма отличаться от эк­ранного (вплоть до полного искажения внешнего вида). Напри­мер, при узкой каретке одна экранная строка может превратить­ся в две-три строки на бумаге; если принтер настроен на пропор­циональный шрифт (см. ниже), неизбежно нарушится выравнивание текста и т.д. Поэтому, чтобы управлять распечаткой (например, оператив­но менять шрифт), в текстовый файл приходилось включать специальные команды форматирования. Эти команды искажали вид текста на экране, кроме того, подбирать поля на листе тоже приходилось на глаз, путем проб и ошибок.

• (2) Графическая технология Windows резко изменила ситуацию. Основой представления символов является та же самая кодовая таблица, принцип работы монитора и принтера также не изменились.Однако программное обес­печение Windows, вывело нашу работу с текстами на качественно иной уровень. Используя различные шрифты и стили, графические эффекты, мы можем отныне готовить на своем принтере документы высокого качества. При этом в процессе работы над документом мы видим его на экране именно так, как он будет выглядеть на экране.

В приложениях Windows используются сотни разнообразных шрифтов, и число их постоянно растет. Если ранее мы имели дело с одним-единственным экранным шрифтом и несколькими принтерными, то сейчас существует огромное количество шрифтов.

Шрифты можно классифицировать по способу формирования рисунка символов. По способу формирования 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. Растровый шрифт в графике создается точно так же, как и экранный шрифт для текстового режима монитора, только матрица символа чаще всего квадратная (16x16). Основной недостаток растрового шрифта — заметное ухудшение качества при увели­чении (масштабировании) символа: изображение приобретает ступенчатые очертания. Поэтому необходимо, либо создавать отдельные шрифты для разных размеров (а это не только дополнительная работа, но и затраты памяти), либо мириться с ухудшением качества. Кроме того, растровые шрифты в значительной мере зависят от конкретных характери­стик устройства отображения.

При создании векторного шрифта рисунок символа не коди­руется явно по точкам, а описывается совокупностью геометри­ческих фигур, которые и определяют контур рисунка, т. е он описывается по определенным формулам, не зависящим ни размера шрифта, ни от разрешающей способности устройства. Поэтому векторные шрифты легко масштабировать без потери качества изображения. Иногда векторные шрифты называют масштабируемыми, но это не совсем точно, так как масштабиро­вать можно и растровые шрифты.

В среде Windows для работы с документами, как правило, используются векторные шрифты специального формата TrueType. При этом один и тот же шрифт применяется и при выводе экранного текста, и при распечатке на принтере, т. е. функции монитора и принтера как бы «интегрируются». Технология TrueType, в сочетании с рядом дополнительных функций, позволяет реализовать на экране так называемый принцип WYSIWYG (What You See Is What You Get) т. е. страница документа со всеми ее атрибутами — рисунками, разметкой, сти­лями и т. п. — выглядит на экране так же, как и на бумаге после распечатки.

Файл с растровым шрифтом обычно имеет расширение .FON, а файл TrueType — расширение .TTF. Шрифты, как правило, помешаются в подкаталог FONTS каталога Windows и исполь­зуются всеми приложениями оболочки при работе с текстами.

• Технология подключения устройств Plug and Play.

По типу установки устройства можно условно разделить на две группы: Plug and Playи неPlug and Play. Большинство устройств, изготовленных после 1995 года, используют технологиюPlug and Play. УстройстваPlug and Playдостаточно подключить к компьютеру, после чего их можно использовать сразу, не настраивая вручную. Установка нового устройства, независимо от того, поддерживает ли оно технологиюPlug and Play, обычно выполняется в три этапа.

1. Подключение к компьютеру.

2. Загрузка соответствующих драйверов устройства.

3. Настройка свойств и параметров устройства.

Если устройство поддерживает технологию Plug and Play, шаги 2 и 3 можно пропустить, т. к. при запуске компьютера автоматически буде распознаваться новое оборудование и загружаться все необходимые драйверы.

В ходе процесса настройки Windows назначает устанавливаемому устройству уникальный набор системных ресурсов. Ресурс – это некоторая часть компьютера, (диск, принтер или память), которая может быть предоставлена выполняющейся программе или процессу. Эти ресурсы могут включать один или несколько из следующих параметров:

• линии запросов на прерывание (IRQ),

• каналы прямого доступа к памяти (DMA),

• порты ввода-вывода

• адреса памяти.

Каждый ресурс, назначаемый устройству, должен быть уникальным. Это необходимо для правильной работы устройства. Для устройств Plug and PlayWindows автоматически проверяет правильность настройки ресурсов.

Иногда двум устройствам требуются одинаковые ресурсы, что приводит к конфликту устройств. Конфликт, происходит в тот момент, когда два или более устройств пытаются получить доступ к одному и тому же системному ресурсу. В этом случае необходимо вручную изменить настройку ресурсов таким образом, чтобы все параметры были уникальными. Некоторые ресурсы, например прерывания устройств, могут в зависимости от драйверов и компьютера использоваться совместно. При установке устройств не Plug and Playавтоматическая настройка ресурсов не производится.

• Связывание и встраивание объектов.

Это самое мощное средство интеграции программ, позволяющее встраивать в документ одного приложения объекты обработки других приложений. Такие документы называются составными.

Например, писатель сочинил рассказ, набрал его в текстовом про­цессоре Word и сохранил в файле с именем RASSKAZ.DOC. За­тем средствами графического редактора Paint писатель нарисовал иллюстрацию для рассказа и с помощью специального средства внедрил (встроил) ее в документ RASSKAZ.DOC. На следующий день писатель решил украсить картинку допол­нительными деталями. Для этого он открыл в MS Word документ RASSKAZ.DOC, дважды щелкнул на картинке, и на экране появилось окно редактора Paint.

Таким образом, внедрив картинку как объект в основной доку­мент, писатель создал тем самым составной документ и получил возможность работать над ним средствами двух приложений Word и Paint.

Файл с картинкой можно было связать с документом Word, при этом все изменения вносимые в рисунок будут отображаться документе, но рисунок не будет частью документа, он останется самостоятельным файлом. В документе будет находиться только его адрес, следовательно, размер файла Word не увеличится.

Таким образом, связанный объект – это объект, созданный в файле-источнике и вставленный в файл назначения с поддержанием связи между этими двумя файлами. Связанный объект в файле назначения может быть обновлен при обновлении файла-источника. Внедренный объект – это данные (объект), содержащиеся в файле-источнике и вставленные в файл назначения. После внедрения объект становится частью файла назначения. Связанный или внедренный объект можно создать на основе любой программы, поддерживающей эти виды объектов.

В общем случае технология OLE дает нам следующие преимущества:

• во-первых, внедрив в документ приложения некий объект, созданный в другом приложении, мы получаем не только составной документ, но и возможность редактировать этот объект средствами «родного» приложения;

• во-вторых, если мы установим связь некоего объекта с документом, мы сохраним объекту самостоятельное назначение, он сможет обслуживать другие документы и т. п. (а заодно и сбережем память на диске).

Чтобы разобраться в универсальных принципах OLE, необходимо ввести следующие определения:

• Объектом OLE (OLE-объектом) мы называем произвольный элемент, созданный средствами какого-либо приложения Windows, который можно поместить (внедрить и (или) связать) в документ другого приложения Windows. Таким элементом может быть фрагмент некоего документа (например, фрагмент растро­вой картинки) или весь документ (например, файл .BMP).

Приложение, средствами которого создается объект OLE (т. е. программа, которая обслуживает другое приложение), называет­ся сервером OLE (OLE-сервером, исходным приложением, при­ложением-источником). В нашем примере сервером OLE являет­ся программа Paint.

Приложение, принимающее объект OLE (т. е. программа, ко­торая пользуется услугами OLE-сервера), называется клиентом OLE (OLE-клиентом, приложением-контейнером, приложением-Приемником). В нашем примере клиентом OLE является про­грамма MS Word.

Различные приложения Windows в разной степени поддерживают технологию OLE. Некоторые программы вообще ее не поддерживают, некоторые могут исполнять только роль OLE- сервера (например, Paint, Microsoft Equation, Microsoft WordArt и многие другие).Наиболее мощные и универсальные приложения Windows (например, Word и Excel) могут исполнять функ­ции и OLE-сервера, и OLE-клиента.