Бусыгин Б.С., Коротенко Г.М., Коротенко Л.М. Введение в современную информатику

Подождите немного. Документ загружается.

стране, ему нет необходимости знать язык этой страны, так как общие для

водителей всех стран дорожные знаки и являются языком взаимодействия с

системой под названием "дорога".

Природа компьютера значительно сложнее многих других систем и

объектов, с которыми человеку приходится взаимодействовать. К тому же она

является чрезвычайно динамичной во многих отношениях.

Во-первых, конфигурация и состав устройств ПК очень изменчивы. Сюда

же следует отнести разнообразность и многофункциональнисть программных

компонентов, которые используются.

Во-вторых, природа, масштабы изменений в форме существования и

размерах объёмов данных и информации, которыми обмениваются

пользователь и компьютер, иногда трудно поддаются осмыслению и

формализации (на данном этапе развития науки).

В самом общем приближении, можно сказать, что данными для

компьютера являются зарегистрированные объективные

сигналы или факты.

И те, и другие вводятся в его память в виде последовательностей цифровых

дискретных (а не аналоговых!) сигналов (рис. 4.5), или текстовых символов с

какого-либо их носителя или другого устройства (клавиатуры, жёсткого или

гибкого диска, CD-ROM, базы данных, цифровых или аналоговых датчиков и

т.д.).

Примерами сигналов могут служить данные, которые передаются

спутниками с планет Солнечной системы, куда они были посланы. Сюда же

можно отнести и фотографии в цифровой форме, температурные режимы на

поверхности планет, которые исследуются и многое другое.

Примерами зарегистрированных фактов могут служить результаты

переписи населения или сведения о геологических характеристиках Земли,

определённые в конкретный промежуток времени и введенные в компьютер. В

свою очередь, каждая дискретная величина (дискретный знак, цифра или число)

представляются в схемах и устройствах компьютера (в том числе и

запоминающих) также в виде дискретных двоичных сигналов 0 и 1 (рис. 4.6).

Информацией же, является субъективная

динамическая составляющая

результата обработки данных.

Рис. 4.5. Пример аналогового сигнала (а) и

его дискретного (оцифрованного) образа (б)

а)

б)

Рис. 4.6. Представление дискретных двоичных сигналов 0 и 1, которое

реализуется в виде синхронных импульсов (0-нет импульса, 1-есть импульс)

Вообще говоря, информацией называются сведения, которые

неизвестны до их получения и являются объектом хранения, передачи и

обработки. То есть, информацией является динамический результат

применения субъективных методов обработки к объективным данным, который

осознан получателем. Если результата (осознания) нет, это значит, что

информация не воспринята. Например, чтоб узнать, как работает то или иное

сложное устройство, необходимо открыть инструкцию и начать её читать

(динамическая составляющая процесса получения информации). Однако, если

инструкция напечатана на китайском языке, никакой информации человеку

получить не удастся, если она не владеет этим языком (рис.4.7).

Данные всегда объективны, даже если и

несут в себе неправдивую информацию. В какой

бы форме они не были бы выражены, это всегда

зарегистрированные сигналы, то есть объекты

материальной природы. А вот информация может

быть как объективной, так и субъективной, как

истинной, так и ложной. Она не является объектом

материальной природы. Свойства информации

зависят не только от содержания данных, но и от

свойств методов, с помощью которых она

получена, и более всего от согласования

представления информации с возможностями её

получателя (реципиента).

При этом не следует забывать, что

практически вся информация, которая сейчас

накапливается на современных носителях

информации запоминается, сохраняется, а потом

используется и обрабатывается в виде нулей и

единиц. Поэтому, компьютер является интерфейсом доступа к использованию

всего этого множества данных, которые продолжают постоянно

накапливаться! (рис. 4.8).

Рис. 4.7.

Китайские иероглифы

(сложны в переводе и

произношении).

Какие бы данные не вводились в компьютер: текст на любом языке, звук,

изображение, фотографии, даннные о разнообразных объектах Земли– все это

преобразуется в процессе ввода в компьютер только в нули (0) и единицы (1). В

таком же виде всё это находится на гибких и жёстких магнитных дисках,

лазерных компакт- дисках и обрабатывается в устройствах ПК программами,

которые представлены тоже в виде цифр 0 и 1.

Рис. 4.8. Двоичные цифры 0 и 1 – универсальный хранитель и передатчик

информации и данных

Объём информации, необходимый для нормального функционирования

современного общества растёт приблизительно пропорционально

квадрату (!!!) уровня развития промышленного потенциала ведущих стран

мира. Доля рабочей силы, которая вовлечена в процессы накопления и

обработки информации уже давно и многократно превышает долю рабочей

силы, занятой непосредственно в материальном производстве.

В данном контексте, процесс взаемодействия пользователя с

компьютером, в самом общем виде можно представить следующим образом

(рис.4.9). Пользователь вводит требуемую ему информацию (для записи на

диск, обработки и т.д.), а также и для управления компьютером, чередуя

данные и команды. Компьютер, следуя указаниям, выполняет задания,

отображая для пользователя на экране дисплея результаты работы и

разнообразные сообщения (текущее состояние, сообщения об ошибках,

подсказки и др.)

Что главное в этом процессе? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо

чётко представлять о каком взаимодействии идёт речь и каковы его

содержательные компоненты. Очевидно, что в случае адекватной реакции со

стороны другой системы, необходимо присутствие следующих концептуальных

составляющих:

 наличие информационных потоков с обеих сторон;

 соглашение о протоколе

обмена данными между ними;

 соблюдение спецификаций

протокола обмена данными;

 обеспечение интерфейса взаимодействия в рамках ввода-вывода

со

стороны обеих систем.

Протокол обмена данными – набор правил и соглашений, определяющих форматы данных и процедуры

передачи, для обмена информацией между взаимодействующими системами (процессами).

Спецификация – полное описание требований.

Ввод-вывод – обмен данными под управлением компьютера.

–Подсказки

–

Данные

–

Ошибки

–

Справка

–

Состояние

системы

–

Команды

–

Данные

Процесс

диалога

(он же

интер-

фейс)

(подача, приём,

интерпретация,

отработка,

возврат

реакции на

команду)

Ввод

Вывод

Пользователь

Ввод

Процесс

выполнения

задания

в компьютере

Вывод

Рис. 4.9. Процесс диалога пользователя с компьютером

Процесс

общения с

компью-

тером

4.2. Принципы формирования интерфейса пользователя

Вообще говоря, UI (User Interface – интерфейс пользователя) в

компьютерных системах состоит из экрана, мыши, клавиатуры и

поддерживается операционной системой. В современных ПК интерфейс

пользователя может включать динамики, микрофоны, а также, в случае

необходимости применения специализированных устройств, из ручек их

управления, датчиков, фиксирующих направление взгляда либо

чувствительных к прикосновению мест на экране. Такие экраны часто

именуются сенсорными и впервые были применены в копировальных

аппаратах фирмы Xerox, которые практически не имели механических

(тумблерных) или электрических (кнопочных) элементов управления.

Пользователь видел на жидкокристаллическом экране изображения кнопок с

расшифровкой их функционального назначения (рис. 4.10).

Нажатие пальцем в месте расположения требуемой кнопки вызывало

раскрытие нового, следующего экрана, с изображением кнопок более низкого

уровня и так далее. Вследствие применения такого подхода, аппараты Xerox

значительно превосходили по простоте управления аппараты многих других

фирм, панели управления которых, были густо усеяны множеством кнопок,

клавиш, тумблеров, индикаторов работоспособности и т.д (а это всё, по своей

сути, команды пользователя на выполнение определённых действий и реакция

системы на них!). В некоторых из подобных копировальных устройств, число

таких регуляторов доходило до восьмидесяти элементов. С учётом наличия под

каждым из них текстовых подписей, расшифровывающих их функциональное

назначение, освоение интерфейса таких аппаратов представляло собой

непростую задачу и требовало много времени.

В начале своего развития операционные системы обеспечивали как

пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном

режиме операционная система автоматически исполняет заданную

последовательность команд, записываемую предварительно в так называемые

командные "бэт-файлы" с расширением .BAT (рис. 4.11).

Суть же диалогового или интерактивного

режима заключается в том, что

операционная система находится в состоянии ожидания команд пользователя и,

Інтерактивний – режим, у котрому користувач задає програмі команди і уводить дані у період її роботи. Такий

режим як правило припускає обмін текстовими командами (запитами) і відповідями (запрошеннями).

Редактировать

Копировать

Рис. 4.10 Кнопки жидкокристаллического экрана, прикосновение к

которым, раскрывает меню (кнопки) следующих уровней

плучив её, начинает выполнение требуемых действий, а выполнив, возвращает

отклик и ожидает поступления очередной команды. Способность операционной

системы прервать текущую работу и отреагировать на события, вызванные

пользователем с помощью управляющих устройств, воспринимается нами как

диалоговый (интерактивный) режим работы.

Современные операционные системы могут одновременно обеспечивать и

интерфейс командной строки, и графический интерфейс пользователя. В

первом случае устройством управления является клавиатура, с помощью

которой вводятся команды. Эти команды (в том числе их имена (названия) и

выполняемые действия которых) пользователь должен предварительно

выучить и научиться применять (!!!), вводятся в поле командной строки, где

их можно также и редактировать. Отправка команды на исполнение ОС

осуществляется после нажатия клавиши Enter. Для компьютеров платформы

IВМ РС интерфейс командной строки обеспечивается семейством

операционных систем под общим названием MS-DOS (версий от 1.0 до 6.2).

За последние годы методы организации интерфейса в системе "человек–

компьютер" получили значительное развитие и приобрели определённую

логическую завершённость. Тем не менее, в операционной системе ПК

Windows сохранён изначальный интерфейс командной строки, окно которой

открывается после выбора из меню

кнопки Пуск команды Командная строка

(Command prompt) (рис. 4.12).

Меню – список свойств объектов и применяемых к ним команд (т.е. способов преобразования) в

операционной системе и в работающих под её управлением приложениях.

Содержимое

командного

бэт-файла

PART1.BAT

cd %1

md WORK

type file1.txt

cd %2

copy file2.txt con

cd ..\..

РЕЗУЛЬТАТ ВЫПОЛНЕНИЯ КОМАНДНОГО

ФАЙЛА PART1.BAT (с параметрами ARC и WIN)

В результате выполнения ОС MS DOS

командного файла PART1.BAT (содержащего

команды MS DOS: cd, md, type и

copy) осуществятся следующие действия:

1.Система перейдёт из корневого каталога

логического диска С: в каталог (папку) ARC.

2.В каталоге ARC будет создан каталог WORK.

3.На монитор будет выведен текстовой файл

file1.txt из каталога ARC.

4.Система перейдёт в каталог WIN;

5.На экран будет выведен текстовой файл

file2.txt, содержащийся в каталоге WIN.

6.Система вернётся обратно в корневой

каталог логического диска С:.

Вызов файла

PART1.BAT в

командной строке

приложения

Command Prompt

Рис. 4.11 Процесс управления компьютером с помощью команд, объединённых

в командном файле, использующем подстановочные параметры ARC и WIN

В открывшемся окне могут выполняться все команды MS-DOS (рис. 4.13).

Графический интерфейс пользователя обеспечивается операционными

системами Windows хх (разных версий), в которых в качестве органа

управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное

устройство позиционирования. Доступ к устройствам и их свойствам может

быть осуществлён из окна Панель управления (Control panel) (рис. 4.14)

Рис. 4.13. Создание каталогов и текстовых файлов в ОС Windows XP с

помощью команд MS-DOS

Рис. 4.12. Команда Командная строка из меню кнопки Пуск

Рис. 4.14. Интерфейс доступа к устройствам компьютера

и их свойствам в ОС Windows

Рис. 4.15. Рабочий стол (Desktop) операционной системы Windows 2000

с пиктограммами папок, внешних и внутренних устройств ПК

Таким образом, работа с графической операционной системой основана на

взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. В

качестве активного элемента управления выступает указатель мыши (курсор) –

графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с

перемещением мыши. В качестве пассивных элементов управления

приложениями выступают следующие графические элементы управления: окна,

экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки,

строки меню и многие другие. Программно, доступ к элементам интерфейса

осуществляется на уровне баблиотеки компонетов Windows API.

Для создания такого интуитивно понятного и комфортного интерфейса

сначала необходима метафора

, отталкиваясь от которой можно начинать

реализацию требуемых от него функций. Ведь для пользователя, что

называется, "с улицы", обычно непосвященного во все тонкости аппаратных и

программных средств компьютера, необходимо все "болты и гайки"

операционной системы упрятать внутрь удобной и привлекательной упаковки,

которой и является Windows !. В основу WIMP-интерфейсов легли три

следующие метафоры: "конкретный объект" (WIMP), "что видишь – то и

получишь" (WYSIWYG) и "рабочий стол" (Desktop) (рис. 4.15).

Метафора – (от греч. metaphora – перенос) – троп или механизм речи, состоящий в употреблении слова,

обозначающего некоторый класс предметов, явлений и т.п., для охарактеризования или наименования объекта,

входящего в другой класс, либо наименования другого класса объектов, аналогичного данному, в каком-либо

смысле. В расширительном смысле термин "метафора" применяется к любым видам употребления слов в

непрямом значении.

Аббревиатура WIMP представляет следующие понятия:

W (windows – окна) – информация представляется пользователю на экране

дисплея (монитора) в виде одного или нескольких окон;

I (icons – иконки (пиктограммы)

) – объекты, с которыми система и

пользователь имеют дело и представляются пиктограммно

в виде иконок;

M (mouse – мышь) – выборка объектов для работы производится с

помощью манипулятора типа "мышь";

P (pop-up – всплывать) – означает раскрытие контекстных

меню, которые

автоматически всплывают на экране при щелчке правой кнопки мыши в любой

момент работы с системой в любом месте экрана (рис. 4.16).

Метафора "конкретный объект" введена для того, чтобы пользователю не

требовалось изучать ни семантику применяемой компьютерной системы (имена

команд, компоненты ПК и их связи с объектами решаемых задач), ни синтаксис

команд компьютерной системы, а пользовался только графическими

представлениями физических объектов, то есть их пиктораммами (иконками).

На рабочем столе метафорой файлов являются пачки бумаг или папок, а

каталогов – ящики в картотеке, которые выдвигаются и т.д. Канцелярские

Иконка – неотъемлемый атрибут любой кнопки или файла в операционной системе Windows, позволяющий

легко распознать тип объекта либо конкретный объект. Более точно тип файла определяется по его

расширению (.DOC, .EXE и т.д.). Значки могут храниться в отдельных файлах с расширением .ICO, в

программных файлах (.EXE), в динамически формируемых библиотеках (.DLL) и т.д.

Пиктограмма – графическое представление (изображение) объекта на экране компьютера (аналог – иконка).

Пиктограммы имеют: компьютер (значок «Мой компьютер»), файлы, логические диски, принтеры и т.д.

Контекстное меню – меню, открываемое операционной системой или приложением в результате щелчка

правой кнопкой мыши по некоторому объекту. Такие меню содержат команды, применяемые в контексте

операционной обстановки в данный момент работы с данным объектом.

а)

б)

в)

Рис. 4.16. Контекстное меню Рабочего стола (а).

Объект Мой компьютер (б) и соответствующее ему контекстное меню (в)

операции предполагают наличие физических действий над этими объектами.

Так, для запоминания файла, человек собирает пачку деловых бумаг подходит

к шкафу для хранения, открывает ящик и кладёт пачку внутрь. При

переименовании файла человек сотрёт старое имя и напишет новое, а запись

файла в новый каталог может быть выполнена перетаскиванием его с

помощью мыши на иконку требуемого каталога и т.д.

Метафора WYSIWYG (What You See Is What You Get-"что видишь – то и

получишь") описывает такие интерфейсы, в которых фактический эффект

любого действия немедленно отображается на дисплее. Это означает, что экран

должен имитировать средства печати, и если пользователь хочет напечатать

часть текста курсивом, он и на экране должен быть набран курсивом. Если

файл уничтожается, пользователь видит, что файл исчезает из изображенного

на экране списка файлов, т.е. интерфейс эффективно обеспечивает информацию

о статусе объекта, подтверждая, что действие было выполнено.

Метафора "рабочий стол" позволяет пользователю иметь перед собой все

необходимые для работы документы и легко переключаться с одного на другой,

т.е. "тасовать бумаги на столе" и совершать с ними все необходимые действия.

На таком столе легко уживаются средства для работы с текстами, электронные

таблицы для финансового планирования и различные вспомогательные

средства: калькулятор, часы, дневник, записная книжка и т.д.

Интерфейсом доступа к объектам и компонентам компьютера служат их

ярлыки

, представляемые операционной системой соответствующими

иконками. Располагаемые в необходимых местах на рабочем столе, в каталогах

и других доступных местах они позволяют пользователю оперативно связывать

разнородные компоненты компьютера. К примеру, перемещение ярлыка

документа текстового редактора Word (расположенного одновременно и в

некотором каталоге и на Рабочем столе Windows (тоже модели каталога!)) на

иконку принтера приведёт к печати файла (рис. 4.17). Естественно, если

принтер подключён к данному ПК!

Перетаскивание иконки того же документа на иконку флоппи-дисковода

осуществит его запись на дискету (если она вставлена в щель дисковода!). Одно

простое движение мыши инициализирует в недрах ОС последовательность

Ярлык – файл, содержащий указатель (ссылку) на некоторый объект в дереве ресурсов – другой файл, папку,

принтер и т.д. Обеспечивает непосредственный доступ к объекту из другой папки, в частности с рабочего стола.

Имеет расширение .LNK и распознаётся по загнутой стрелке в левом нижнем углу его значка. Роль значков

выполняют также PIF и URL файлы.

Рис. 4.17. Перетаскивание иконки документа на иконку принтера

с целью печати документа