На сегодня в школе, как и в некоторых других сегментах рынка, преобладают «альтернативные», нестандартные операционные системы и платформы (такие, как «МС-ДОС», «Майкрософт Уиндоуз», «Майкрософт Уиндоуз НТ», «МакОС» версий до X). Пользование ими описывается в учебниках, на них ориентируются авторы отечественных учебных программ.

В течение долгого времени «цена вопроса» просто не становилась поводом для сколько-либо серьезного анализа — ни для кого не секрет, что доля контрафактного ПО в российских школах очень высока, а общественное мнение, увы, пока склонно считать «легальность» программного обеспечения вопросом скорее отвлеченно-академическим, нежели насущно-практическим, а уж там, где дело касается зарубежных правообладателей, — относиться к нему не как к «пиратскому», а как к «трофейному» (что, впрочем, также имеет свои основания).

Имеются очень, на наш взгляд, веские причины, чтобы постепенно отказаться от этой недоброй традиции и вернуться в русло, более соответствующее магистральным линиям развития информационных и коммуникационных технологий:

нестандартные системы ненадежны и небезопасны. С распространением в школах компьютеров и особенно сетей (включая доступ к региональным и глобальным сетям) ущерб от вирусов, несанкционированного доступа к информации и т.п. станет заметной статьей издержек информатизации;

нестандартные системы дороги. Практически для всех стандартных технологий имеются свободные реализации (или, по крайней мере, конкурентный рынок реализаций), в то время, как ожидать появления свободной реализации, допустим, интерфейса той же «Майкрософт Уиндоуз» в обозримом будущем не приходится, и цены будут оставаться монопольно завышенными. Мы не сторонники «экономии на детях», но, право же, выделяемые на информатизацию школы деньги можно расходовать гораздо более разумно — от их вложения в перспективные разработки до повышения окладов учителей и обслуживающего персонала;

нестандартные системы ограничивают выбор оборудования и зачастую предъявляют завышенные требования к его параметрам;

поставщик нестандартных систем и его партнеры получают неосновательное преимущество в других сегментах рынка. Если целенаправленно подменять обучение в школе общим принципам и стандартным технологиям изучением конкретных программ, через некоторое время специфические навыки пользования ими распространятся в обществе настолько, что поставщикам конкурирующих технологий и решений пробиться на рынок будет совсем нелегко;

использование несвободного ПО отрезает учащихся (и их наставников!) от современных технологических решений.

Могут ли сегодня свободные реализации стандартных технологий качественно обеспечить учебный процесс в школе? Вопрос неоднозначный, и мы видим ответ на него двояким:

с технической точки зрения — безусловно. Имеющийся пул СПО с избытком перекрывает потребности любого разумного учебного курса по информатике, причем большинство программ способно работать на массовом и недорогом оборудовании, распространенном в школах (ПК архитектур IBM PC и «Эппл Макинтош», терминальные классы от «Сан Майкросистемз» на процессорах «УльтраСПАРК» и т.п.), включая весьма «пожилые» модели. Некоторые программы требуют определенных усилий по локализации (переводу элементов интерфейса и документации), однако эти затраты на порядок меньше, чем стоимость «легализации» несвободных альтернатив;

с организационной — все зависит от того, как поставить дело.

Мы не беремся предсказывать масштабы и темп освоения свободного ПО российской школой, но заметим, что любые попытки волевого «насаждения» тех или иных решений или конкретных систем «сверху», на наш взгляд, к успеху не приведут.

Гораздо разумнее со вниманием отнестись к тому интересу, который уже проявляется учителями к свободному ПО (и наоборот, авторов и поставщиков свободных программ — к учебному процессу) и поддержать процесс его освоения в том темпе, который окажется «естественным».

В начале 2002-3 учебного года к автору обратилась группа методистов с предложением описать десяток наиболее применимых в школьной учебной практике программ. Полагая, что такой рассказ интересен и более широкой аудитории, автор договорился с редакцией «Информатики» (приложения к газете «Первое сентября»), о «цикле лекций» на страницах этого издания[1], текст которых использован в этой книге, так же как и текст «лекций» следующего цикла «Введение в открытые ОС» (2003-4 уч. г.), публикуемого там же[2].

0.1 Право и экономика ПО

Поскольку существует изрядная путаница с терминологией, имеет смысл привести определения далее используемых терминов. Это особенно уместно, когда мы говорим о программах в школе, ведь свободное ПО пока очень слабо проникло в эту важнейшую сферу применения компьютеров.

Свободными называются программы, автор (или иной обладатель имущественных авторских прав) которых опубликовал (обнародовал) их в сопровождении так называемой «свободной лицензии», или, если следовать терминологии отечественного законодательства, публичного авторского договора, передающего приобретателю права: 0) пользоваться программой для любых целей (в рамках российского законодательства это тавтология, так как у правообладателя нет правомочия ограничивать цели, в которых собственник экземпляра программы может ее применять) и на неограниченном количестве компьютеров или мест в сети; 1) беспрепятственно получать доступ к ее исходным кодам; 2) изготовлять (производить) неограниченное количество дополнительных ее экземпляров, как для собственного пользования, так и для распространения или сдачи в прокат/аренду на тех же условиях, возмездно или безвозмездно (по своему выбору); 3) модифицировать ее как для собственного пользования, так и для распространения на тех же условиях.

Конкретная «лицензия» (условия конкретного договора) могут предоставлять приобретателю дополнительные правомочия, безусловно или на определенных условиях, и это не делает программу несвободной. Несвободной является программа, распространяемая на условиях, ограничивающих вышеперечисленные права приобретателя.

Свободные программы (free software) не следует, как это часто делают, путать со «свободно распространяемыми» (shareware, иногда почему-то называемыми у нас «условно-бесплатными») или «бесплатно лицензируемыми» (freeware).

Также следует иметь в виду, что, хотя термин «программы с открытыми исходниками» (open source software) часто используется как синоним «свободных программ», им иногда злоупотребляют.

Свободное ПО не следует путать и с «открытым» (open systems, open software): «открытость» относится к соблюдению стандартов на интерфейсы, и только, а свобода — к условиям лицензирования и модели разработки.

И наконец, не следует путать «коммерческое» с несвободным, а «некоммерческое» — со свободным. Значительная часть (вероятно, большая) свободного кода разрабатывается в коммерческих рамках. В то же время, существует большое количество некоммерческого несвободного кода (freeware).

Узел терминологических тонкостей и концептуальных сложностей можно разрубить, введя такое определение: свободные программы — это программы, все услуги по разработке, модификации, сопровождению и поддержке которых продаются на свободном рынке.

Если, например, свободный дистрибутив какой-либо версии «ГНУ/Линукс», включающий, помимо операционной системы и нескольких операционных сред, большое количество прикладных программ, стоит от нескольких десятков до нескольких тысяч рублей (в то время, как «набрать» даже небольшую часть этой функциональности программами несвободными может обойтись и в десять, и в сто раз дороже[3]), причина этому не в «бесплатности» чего-либо, а в конкурентности рынка.

Мы избавим читателя от обсуждения анатомии рынка (как формируются цены, кто, за что и каким образом вознаграждается), отослав интересующихся к соответствующей литературе [2, 3]. Важно то, что этот рынок успешно развивается уже в течении четверти века, есть примеры исполнения им задач, немыслимых для отдельных корпораций (самый яркий из них — разворачивание в девяностых на основе свободных программ и систем всемирного сообщества сетей Интернет), и, наконец, то, что после некоторых колебаний, большая часть лидеров компьютерной отрасли сегодня практически однозначно высказывается в поддержку свободного ПО.

0.2 Применимость СПО при реализации «Обязательного минимума...»

Информатика, будучи относительно молодым предметом в школьной практике (особенно в сравнении с учебными предметами, чей «возраст» превышает две тысячи лет), с неизбежностью вызывает споры среди теоретиков педагогики и практикующих учителей о своем содержании. Спорят и о том, прагматическая (знакомство с миром компьютерных технологий) или теоретическая (основы компьютерных наук) ориентация должна превалировать в школе, и о том, стоит ли программирование делать частью общего школьного образования, и даже о том, должна ли информатика развиваться в виде отдельного предмета. Периодически этот спор выплескивается за рамки профессионального педагогического сообщества на страницы печати, что также вполне понятно.

Мы попытаемся в данном случае уклониться от участия в этом споре и не заявлять свою позицию. Возможно, это не вполне соответствует традициям русского интеллигентского общества, в котором не принято, не решив ряда «последних вопросов» (в том числе, кто виноват, что делать и, главное, чему и как учить), предпринимать какие-либо действия. Но рамки у этой книги вполне прагматические, и можно только надеяться, что данные в таких рамках ответы окажутся в достаточной степени инвариантными для ответов на вопросы более глубокие (и, охотно согласимся, в конечном итоге более важные), и что-то полезное для себя в изложенном материале найдут партизаны самых разных точек зрения по этим глубоким и важным вопросам.

Упомянутые прагматические рамки заключаются в следующем. Если для освоения грамотности и счета школьнику неплохо бы овладеть ручкой и карандашом и понять, чем одна от другого отличается (вне зависимости от того, выделяется ли чистописание в отдельный учебный предмет, как это было принято ранее, или же, как сейчас, освоение инструментов письма идет на тех же уроках, где ученик знакомится с буквами и их чтением), то уж наличие в «Обязательном минимуме содержания образования по информатике»[81] списка приложений компьютера («информационных технологий»), с которыми стоит познакомить школьников, протестов у нас не вызывает.

Среди них:

создание и редактирование текстов (в широком смысле),

создание и редактирование растровой графики,

создание и редактирование векторной графики,

работа с электронными таблицами,

работа с базами данных,

работа с электронной почтой и новостными конференциями,

обмен файлами в сетях,

работа с мультимедиа (только уровень Б),

работа с распределенными гипермедиа (WWW) в сетях.

Кроме того, другие пункты «Минимума» (не отнесенные авторами к «информационным технологиям») также с неизбежностью подразумевают знакомство с определенными приложениями компьютера (если, конечно, автор конкретного курса не предпочел чисто теоретический режим знакомства с материалом, соответствующим тому или иному пункту).

Например, для того, чтобы предметно показать учащимся разницу в различных способах представления (кодирования) информации (п. 2 «Обязательного минимума...»), неплохо иметь под рукой соответствующую программу просмотра. Знакомство с языками программирования (п. 5) предполагает и знакомство с интерпретатором или компилятором и другими компонентами инструментальной среды и т.д. и т.п. Ну и, разумеется, чтобы учащийся мог работать со всеми этими программами, ему необходимы базовые навыки обращения с операционной системой/средой (вне зависимости от того, присутствует ли такая тема отдельной строкой в учебном плане).

Поскольку, как упоминалось выше, СПО развивалось в направлении от инструментальных программ к системным и, далее, к прикладным, сегодняшнее положение дел, при котором все перечисленные приложения имеют свободную реализацию, сложилось не сразу. Однако уже в течение нескольких лет основная масса свободных прикладных программ находится на уровне, достаточном для их применения в школьном учебном процессе, и в педагогическом сообществе постепенно накапливается опыт их использования.

В России, насколько нам известно, наиболее последователен в этом плане опыт Центра компьютерных технологий Московского государственного индустриального университета, сеть которого используется, в том числе, и для практических занятий учащихся московских школ[4].

0.3 Логика и последовательность освоения СПО

Логика и последовательность изложения материала в этом курсе существенно отличается от логики, в которой написано большинство книг, посвященных СПО.

Чаще всего авторы исходят из того, что последовательность внедрения программ и пакетов, относящихся к различным категориям, будет соответствовать последовательности построения информационной системы (например, школьной сети). Это вполне оправдано в случае разработки и реализации такой системы «с нуля», однако может вызвать существенные сложности в ситуациях, когда система уже существует, развернута на базе несвободного (и, как следствие, почти всегда нестандартного) ПО, нужна поддержка ее роста и развития, и администрация учебного заведения обращается к СПО именно как к средству обеспечения такого развития.

«Сплошная миграция», при которой администрации необходимо внедрять (а всем пользователям, включая учителей и учащихся, осваивать) и системное, и прикладное (а в случаях, если проводятся какие-то свои разработки, и инструментальное) ПО одновременно, — объективно очень сложный и болезненный процесс. Если говорить об учебном заведении, то он сложен вдвойне, поскольку слишком неодинаков уровень пользователей различных категорий. Если говорить о школах, где единственный преподаватель информатики — сам себе и учитель, и методист, и системный администратор, и лаборант (а не большинство ли наших школ таковы?), миграция по этому сценарию требует, без преувеличения, героических усилий, ожидать которых в массовом порядке не вполне разумно.

Однако поскольку значительная часть свободного прикладного программного обеспечения портирована (перенесена), в том числе, и в несвободное окружение (включая получившие широкое распространение в наших школах операционные среды «Майкрософт Уиндоуз» и «МакОС»), миграцию можно облегчить, проведя ее в два этапа (которым в учебном заведении могут соответствовать два академических года): сначала прикладная часть, а затем — системная.

В настоящей небольшой книге мы ограничились кратким введением в открытые операционные системы (глава 1) и обзором наиболее универсальных свободных прикладных платформ (пользовательская графика, глава 2) и пакетов (коммуникационный пакет «Мозилла», глава 3, «офисный» пакет «ОткрытыйОфис», глава 4, пакет растровой графики «ГИМП», глава 5).

Традиционно существовало два жанра введений в ОС: введение в архитектуру ОС с точки зрения программиста, и введение в пользование ОС с точки зрения оператора. Как правило, такие книги освещают также элементы администрирования (чаще — какой-то конкретной ОС).

В последнее десятилетие появился специфический третий жанр. Он предполагает «полное погружение» студента в материал, и в нем параллельно вводятся сведения, необходимые для оператора и для администратора. Появление этого жанра связано с массовым введением в эксплуатацию открытых ОС на весьма капризном «персонально-компьютерном» оборудовании и с тем, что во все возрастающем количестве новые пользователи открытых ОС осваивали их самостоятельно.

В последние годы ситуация опять изменилась: сегодня доступно множество дистрибутивов свободных ОС, позволяющих в большинстве случаев получить по крайне мере базовую стандартную функциональность «из коробки», и продается достаточное количество компьютеров «персонального» и «домашнего» класса с предустановленной ОС «ГНУ/Линукс». Поэтому новичок может совершенно спокойно освоить сначала основы пользования системой, а затем, при необходимости, ее администрирование.

Предлагаемый в настоящем разделе курс подпадает под определение второго из перечисленных жанров, а его отличительными особенностями являются:

компактность (в случае необходимости в жертву приносились «технические» аспекты в пользу «гуманитарных», т.е. сведениям, необходимым для понимания литературы и общения на заданную тему, отдавалось предпочтение перед сведениями, необходимыми для осуществления тех или иных действий),

ориентация на современную версию стандарта ОС (ИСО/МЭК 9945:2001), а не особенности той или иной ОС.

Существенной сложностью при изучении открытых систем остается неполнота переводов встроенной документации, поэтому приложены (раздел 1.10) справочные страницы обсуждаемых команд (полностью или в части, соответствующей учебному материалу).

Для воспроизведения примеров и другой практической работы потребуется доступ к терминалу открытой ОС. Идеальным вариантом является доступ к администрируемой и поддерживаемой в порядке системе. Если такой возможности нет, можно установить на имеющийся компьютер ОС «ГНУ/Линукс» или «БСД», руководствуясь документацией к дистрибутиву. Пользователи «Макинтошей» с установленной «МакОС X» могут получить доступ к терминалу ОС в соответствии с документацией последней.

Наименее проблемной будет установка из дистрибутива «Дебиан ГНУ/Линукс», особых сложностей также не должно быть с «АЛЬТ Линукс», «АСПЛинукс», «РедХэт Линукс», «Линукс-Мандрейк» или «ФриБСД». Любой из этих дистрибутивов позволяет осуществить установку на компьютеры самой популярной архитектуры IA-32 («IBM PC-совместимые»). Еще лучше, если у студента есть знакомый, администрирующий любую открытую ОС, который сможет помочь с установкой; тогда дистрибутив должен порекомендовать он.

При установке следует обратить внимание на правильные национальные установки (кириллица с кодовой таблицей «KOI8-R», клавиша переключения кодовых подстраниц) и на то, чтобы после загрузки не осуществлялся автоматический запуск графической оконной системы «Икс» («X Window System»). Последняя в нашем курсе вообще не нужна.

Для нормальной работы с оболочкой и утилитами должно хватить возможностей процессора Intel 386-DX66 или аналога, 16 МБ ОЗУ, 100 МБ дискового пространства, хотя некоторые из перечисленных дистрибутивов могут требовать расширенного набора команд «Пентиум» и содержать программу установки, более требовательную к ресурсам (особенно к ОЗУ).

Современные загрузчики позволяют осуществлять попеременную загрузку на одном компьютере более одной ОС (в том числе альтернативных), так что если тот же компьютер эксплуатируется и под «МС-ДОС» («Майкрософт Уиндоуз»), это не будет помехой (прочитайте внимательно разделы документации по установке и не забудьте осуществить резервное копирование данных перед переразбиением дисков на разделы, если таковое потребуется).

В крайнем случае можно запустить оболочку и команды под «Майкрософт Уиндоуз», пользуясь такими пакетами, как «Cygwin», «Unix Services for Windows» или «UWIN», что, впрочем, не рекомендуется.

1.1 Операционные системы

Существуют две группы определений операционных систем: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом) и т.п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без ОС, запуская по включении программу, записанную на вставленном в устройство «катридже» или компакт-диске.

(Многие встроенные компьютеры и даже некоторые игровые приставки на самом деле работают под управлением своих ОС. Мы не будем подробно останавливаться на этих классах вычислительных систем. Тем не менее, ответ на вопрос, почему это так, к концу этого раздела должен быть в общих чертах понятен).

Операционные системы, в свою очередь, нужны, если:

вычислительная система используется для различных задач, причем программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в обмене данными. Из этого следует необходимость в универсальном механизме хранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на нее реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране требуют исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция — тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);

между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от чужого взора, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;

необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере, осуществляемой с помощью приема, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, «нарезает» процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочередно различным исполняющимся программам (процессам);

наконец, оператор должен иметь возможность как или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых — оболочка и набор стандартных утилит — является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).

Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать как 1) использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным), 2) многопользовательские (с разделением полномочий), 3) многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определенной иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

ядро, содержащее планировщик, драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием, сетевую подсистему, файловую систему;

системные библиотеки и оболочку с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном (пользовательском) режиме и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ядерным ресурсам, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, ее ядро) управляет оборудованием.

Текущая редакция стандарта на ОС содержит определения около тысячи системных вызовов (часть из которых должна реализоваться только в определенных классах систем; например, в системах «реального времени») и около двухсот команд оболочки и утилит ОС. Стандарт определяет лишь функции вызовов и команд, и не содержит указаний относительно способов их реализации.

Стандарт, кроме этого, определяет способ адресации файлов в системе, локализацию (установки, касающиеся национально-специфических моментов, таких, как язык сообщений или формат даты и времени), совместимый набор символов, синтаксис регулярных выражений, структуру каталогов в файловой системе, формат командной строки и некоторые другие аспекты поведения ОС.

В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включается и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Операциональной замкнутостью обладают системы, удовлетворяющие «разработческому» профилю в терминах стандарта.

Краткая история открытых ОС

К концу шестидесятых годов XX в. операционным системам как классу программного обеспечения шел уже второй десяток. Были разработаны больше сотни различных ОС для разных компьютеров, из них полтора десятка находились в «боевой» эксплуатации. На рубеже шестидесятых и семидесятых в одном из исследовательских подразделений американской телекоммуникационной монополии «Эй-Ти-энд-Ти» была выполнена разработка, ставшая важнейшей вехой в истории ОС: система «Юникс».

Задуманная и реализованная Кеном Томсоном при участии нескольких коллег, она вобрала в себя многие черты более ранних ОС, но обладала целым рядом свойств, отличающих ее от большинства предшественниц:

компонентная архитектура: принцип «одна программа — одна функция» плюс мощные средства связывания различных программ для решения возникающих задач;

минимизация ядра (кода, выполняющегося в привилегированном режиме процессора) и количества системных вызовов;

независимость от аппаратной архитектуры и реализация на языке высокого уровня (язык программирования С стал «побочным продуктом» разработки «Юникс»).

«Юникс», благодаря своему удобству прежде всего в качестве инструментальной среды (среды разработки), была тепло принята сначала в университетах, а затем и в отрасли, получившей прототип единой ОС, которая могла использоваться на самых разных вычислительных системах и, более того, быстро и с минимальными усилиями перенесена на вновь разработанную аппаратную архитектуру.

Одним из центров развития «Юникс» стал Университет Калифорнии в Беркли, там было создано множество средств, дополняющих систему и развивающих ее концепцию. В конце концов, в Беркли создали свой вариант ОС той же архитектуры, получивший название «БСД».

Задачу разработать независимую (от авторских прав «Эй-Ти-энд-Ти») реализацию той же архитектуры поставил и Ричард Столлмен, основатель проекта «ГНУ» (характерно, что аббревиатура расшифровывается как GNU’s Not Unix, т.е. «ГНУ — это не “Юникс”»). В ходе разворачивания проекта (1980-90е гг.) было создано множество утилит и инструментальных средств, которые сегодня активно используются в «БСД» (входя в систему) и «Юникс» (как правило, распространяемые в качестве дополнений), а также являющихся основой операционных систем на основе ядра «Линукс», разработка которого была запущена и возглавляется с начала девяностых Линусом Торвальдсом.

Таким образом, на сегодня существует три семейства открытых операционных систем, концептуально происходящих от «Юникс», но реализованных независимо:

основанные на «Эй-Ти-энд-Ти Юникс» (в разнообразных фирменных вариантах, таких как AIX (компания IBM), «Солярис» (компания Sun Microsystems) и т.п.),

«БСД» (в него входят FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, а также Darwin, являющаяся основой MacOS X),

«ГНУ/Линукс» (в различных вариантах, или дистрибутивах, таких как Debian GNU/Linux, RedHat Linux, Linux-Mandrake и пр.)

Системы, содержащие код, изначально написанный в AT&T, несвободны[5], а «БСД» и «ГНУ/Линукс» разрабатываются под свободными лицензиями.

Благодаря конкурентности реализаций архитектура открытых ОС стала вначале фактическим отраслевым стандартом, а затем обрела статус и стандарта юридического (свежая версия принята Международной организацией стандартизации (ISO) в 2001 г.).

Стандартизация ОС означает возможность безболезненной замены самой ОС или оборудования при развитии вычислительной системы или сети и дешевого переноса прикладного программного обеспечения (строгое следование стандарту предполагает полную совместимость программ на уровне исходного текста; из-за профилирования стандарта и его развития некоторые изменения иногда все же необходимы, но перенос программы между открытыми системами на порядки дешевле, чем между альтернативными), а также преемственности опыта пользователей.

Самым заметным эффектом существования этого стандарта стало эффективное разворачивание сетей Интернет в девяностых годах.

Вытеснение открытыми ОС альтернативных архитектур — медленный и сложный процесс. Хотя открытые системы сегодня существуют для вычислительных систем практически всех типов — от встроенных и карманных компьютеров до суперсерверов и мэйнфреймов — доля их в разных сегментах рынка неодинакова. Открытые ОС уверенно доминируют в серверном сегменте (особенно в сетевых приложениях), но распространены на ПК и рабочих станциях нижнего уровня пока менее широко, чем альтернативные.

Роль свободных операционных систем

В последние 5-7 лет рост пользовательской базы открытых ОС в основном происходит за счет распространения их свободных вариантов — «БСД» и «ГНУ/Линукс» — причем темп задает сейчас «ГНУ/Линукс».

Спецификой рынка свободных ОС, особенно, основанных на ядре «Линукс», является их существование в виде «популяции» параллельно развивающихся вариантов, называемых «дистрибутивами» (от англ. distributive kit — «распространяемый комплект»). Обычно дистрибутив включает в себя, помимо системных программ, большое количество прикладных программ и пакетов.

Несвободные открытые операционные системы

Свое значение сохраняют и несвободные открытые операционные системы, такие как «Солярис», «AIX», «Тру64 Юникс». Как правило, они применяются в сочетании с соответствующими аппаратными платформами, сопровождаются и поддерживаются производителями последних. Большинство свободных прикладных программ и пакетов перенесены или легко переносятся на такие ОС.

Альтернативные операционные системы

Большинство альтернативных (нестандартных) операционных систем вытеснены сегодня в ниши и не претендуют на универсальность. Ниже рассмотрены исключения.

«Майкрософт Уиндоуз НТ» («Майкрософт Уиндоуз 2000», «Майкрософт Уиндоуз Экс-Пи»). ОС этой серии позиционируются компанией «Майкрософт» как альтернатива стандартным (открытым) ОС и получили широкое распространение в сегменте однопользовательских настольных микрокомпьютеров («ПК») архитектуры x86/IA-32. «НТ» — дальний потомок ОС «Ар-Эс-Экс» и «Ви-Эм-Эс» корпорации «Диджитал», вытесненных в свое время открытыми ОС с миникомпьютеров.

Для «Майкрософт Уиндоуз НТ» существуют специальные пакеты (Cygwin, UWIN, UNIX Services for Windows), эмулирующие системные вызовы, оболочку и утилиты открытых ОС на платформе этой ОС, так же, как и реализации стандартной графической платформы («Оконной системы Икс»). Кроме того, для многих программ и пакетов с графическим интерфейсом существуют «родные» переносы в «НТ» (т.е. с заменой стандартной графики на интерфейс Win32).

Обольщаться по этому поводу не стоит: опыт применения альтернативных ОС в большинстве случаев окажется более чем ущербным.

«МС-ДОС» («Майкрософт Уиндоуз 3.х, 9х, Ми»). Для ОС этой серии также существуют эмулирующие стандартную архитектуру пакеты и переносы популярных свободных программ, однако многие механизмы (например, распределение полномочий) здесь отсутствуют в принципе.

«Классическая» «МакОС». Под торговой маркой «МакОС» вплоть до версии «МакОС X» (исключительно) компания «Эппл Компьютерз» поставляла самодельные ОС для своих ПК «Эппл Макинтош», до сих пор находящиеся в эксплуатации. Под «классическую» «МакОС» перенесено лишь небольшое количество свободных программ.

Следует заметить, что сегодня «Эппл» под той же торговой маркой поставляет «МакОС X» — «бутерброд» из свободной открытой ОС «Дарвин» и проприетарных графических компонентов; под «Дарвин» существуют (или легко осуществимы) переносы большей части свободных программ и пакетов. Старые ПК «Макинтош», ресурсов которых недостаточно для запуска «МакОС Х», могут быть модернизированы установкой на них «ГНУ/Линукс» соответствующей версии.

1.2 Практическая интеграция

Сильными техническими сторонами открытых ОС, выгодно отличающими их от любых альтернатив в плане практической интеграции (разворачивания, поддержания в работоспособном состоянии, непротиворечивого расширения и наращивания), являются:

поддержка широкого спектра аппаратных платформ (самыми «всеядными» являются системы на основе ядра «Линукс»);

поддержка различных топологий многопользовательских систем: от совокупности независимых рабочих станций до многотерминальных систем, в том числе, включающих компьютеры на разных аппаратных платформах.

В качестве существенной проблемы, сдерживающей стандартизацию во многих категориях систем, часто называют сложности с поддержкой многих устройств «потребительского» класса, ориентированных на архитектуры «IA-32» (IBM PC-совместимые) и «PowerPC» («Макинтоши»). Поставщики таких устройств нередко утаивают важные технические параметры и другую информацию, необходимую для разработки драйверов для своих видеокарт, модемов и пр.

Мы склонны считать это скорее проблемой в политике закупок, чем проблемой открытых ОС. Помимо всего прочего, владельцы таких изделий сплошь и рядом сталкиваются со сложностями и при смене версий ОС, поддерживаемых их поставщиками (производитель может прекратить свое существование или поддержку конкретного устройства или поссориться с разработчиком самой такой ОС). При приобретении оборудования, которое будет эксплуатироваться длительное время, всегда следует обращать внимание на доступность технической документации[6], а не только «пользовательских инструкций».

Поддержка различных топологий важна, поскольку позволяет найти применение, в том числе, и устаревающему (недостаточному по своим характеристикам для непосредственного исполнения нужных программ) оборудованию. Старые IBM PC-совместимые компьютеры или «Макинтоши» ранних моделей (в том числе, на основе процессоров от Motorola) могут включаться в сеть в качестве X-терминалов, и даже уже не выпускаемые алфавитно-цифровые терминалы можно присоединить к дешевому мультиплексору.

Топологии. Вообще говоря, топологии вычислительных систем (например, учебных классов) можно разделить на следующие категории.

1. Совокупность автономных рабочих станций (standalone WS; персональных компьютеров). Каждая станция содержит копию ОС и необходимых прикладных пакетов, пользовательские файлы хранятся также на локальном диске. Эта топология исключает затраты на разворачивание и поддержание локальной сети, однако без всякого преувеличения ее можно назвать «администраторским адом»: даже такая простая операция как обновление какого-либо программного пакета, требует «врачебного обхода» всех машин, которых может быть и десяток, и сотня. Кроме того, на пользователей ложится забота о воспроизведении своих данных в следующем сеансе (например, сохранением их на съемный носитель или жестким закреплением мест в классе за пользователями), что отнимает массу времени и приводит к неразберихе. Сильной ее стороной является высокая «живучесть»: выход из строя любого устройства означает в худшем случае утрату работоспособности одного рабочего места.

2. Система рабочих станций без данных (dataless WS). Рабочая станция без данных также содержит локальную копию ОС и прикладных пакетов, однако рабочие каталоги пользователей хранятся на файл-сервере локальной сети, объединяющей станцию. Та же сеть может использоваться и для централизованного администрирования систем, и встроенные административные средства открытых систем делают выполнение типовых процедур достаточно эффективным. Однако возрастают издержки за счет расходов на сеть и рисков выхода из строя сервера, что повлечет за собой неработоспособность целого класса или нескольких классов.

3. Система бездисковых (diskless) рабочих станций. Бездисковые рабочие станции подобны рабочим станциям без данных с тем дополнением, что не только данные, но и ОС и прикладные программы хранятся на файл-сервере. Сеть бездисковых станций предъявляет более высокие требования к производительности сервера и сети, чем сеть станций без данных, однако сами станции несколько дешевле, и администрировать такую систему еще проще.

4. Система терминалов («тонких клиентов») и прикладного сервера. В отличие от сети рабочих станций («толстых клиентов»), концепция «тонких клиентов» предполагает, что на рабочем месте исполняются только терминальные функции, а сами программы (и системные, и прикладные) запускаются на выделенном сервере. Эта топология предъявляет самые высокие требования к производительности и надежности сервера и сети, зато сами терминалы могут быть очень дешевыми и при этом надежными (нагрузка на процессор в терминале невысока, он может работать без принудительного охлаждения, диска в терминале нет в принципе, таким образом, X-терминал может быть собран вообще без движущихся частей).

(Интересной «вариацией на тему» является разработка Московского государственного индустриального университета «Горыныч», представляющая собой двух— или трехтерминальный комплекс, собранный на основе одного IBM PC-совместимого системного блока и работающий под управлением ОС «ГНУ/Линукс» (www.ctc.msiu.ru). Отличие от классической терминально-серверной архитектуры заключается в том, что дополнительные «терминалы» (видеоадаптеры и USB-клавиатуры и мыши) включаются не в локальную сеть, а в шину отдельного компьютера.).

5. Смешанные топологии. В одной и той же сети могут сосуществовать терминалы с рабочими станциями. Кроме того, машины с маргинальной производительностью могут использоваться в качестве рабочих станций при запуске «легких» (нетребовательных к ресурсам) программ и как терминалы — при исполнении «тяжелых» (ресурсоемких).

Существуют методики выбора оптимальной топологии исходя из профиля рабочих задач, конъюнктуры рынка и параметров уже эксплуатируемого оборудования. Скорее всего, в отличие от коммерческой среды, в реальных сегодняшних школьных условиях, включающих хроническое недофинансирование и спорадические, зависящие больше от вышестоящих органов, чем от самих школ, закупки и поставки оборудования, эти методики редко применимы. Однако сама гибкость топологии позволяет эффективным образом использовать и вновь приобретаемое, и уже имеющееся, и устаревающее оборудование.

Подбор оборудования. Все элементы перечисленных топологий, включая терминалы, рабочие станции и серверы, могут реализоваться на основе самого массового IBM PC-совместимого оборудования. Кроме того, можно задействовать менее распространенные PowerPC— и UltraSPARC-машины, а также старые «Макинтоши» на основе Motorola 68K (в качестве терминалов). В нашу школу вряд ли попадет что-то более экзотическое.

Стартовая мощность X-терминала — Intel 486DX-66 или эквивалентный по производительности процессор (хотя теория показывает возможность запуска X на процессорах i486SX и i386, нам не доводилось видеть, чтобы это приводило к удовлетворительным результатам) с 16 МБ памяти.

Рекомендуемый начальный уровень рабочих станций — PII600 или Celeron 800 со 128 МБ ОЗУ (многие программы могут нормально эксплуатироваться при гораздо меньшей производительности).

Для нормальной работы в бездисковой топологии сеть желательна (а при терминальной — необходима) как минимум 100-мегабитная.

Производительность серверов необходимо расчитывать; на сайтах производителей можно найти методики оценки.

Как уже отмечалось, нужно по возможности следить за доступностью технической документации на комплектующие (или, что то же самое, за их присутствием в списках аппаратной совместимости ведущих поставщиков «Линукс»— и «БСД»-систем).

Рекомендуемые параметры мониторов определяются Гигиеническими требованиями, принимаемыми Министерством образования; практика показывает, что их лучше соблюдать.

Еще один совет, который можно найти в рекомендациях по интеграции, устарел: одно время были популярны упрощенные «мыши» без средней кнопки, работать с которыми в современных графических средах не слишком удобно, и их рекомендовали избегать, однако сегодня большинство «мышей» снабжены колесом прокрутки, также действующим как средняя кнопка.

Администрирование. К задачам администрирования относится установка и обновление программ и пакетов, управление пользователями (распределение полномочий), резервное копирование данных, определение технической политики взаимодействия системы со внешними сетями и т.п.

Плохая новость заключается в том, что администратор — дорогая рабочая сила. Хорошая — в том, что при правильном проектировании и разворачивании системы последующее администрирование требует минимальных усилий.

При стабильном исполнении типовых задач один подготовленный специалист может осуществлять текущее администрирование десятков независимых систем (не считая систем, являющихся простыми копиями друг друга, например, одинаковых рабочих станций в учебном классе). Системный администратор на полный рабочий день может потребоваться разве что «набитой под завязку» техникой школе; в большинстве же случаев оптимальным решением будет приходящий специалист на неполный рабочий день или договор на выполнение административных функций со специализированной компанией (возможно, как часть договора на поставку систем или интеграцию).

«ГНУ/Линукс» и «БСД». Существуют два распространенных мифа относительно дистрибутивов, основанных на ядре «Линукс», с одной стороны, и восходящих к «БСД» — с другой.

Первый из них заключается в том, что «“Линукс” — для клиентов, “БСД” — для серверов». Это неправда не только в части «Линукс»-систем, «прекрасно чувствующих себя» на серверах, но и в отношении «БСД», совершенно нормально приспособленной для «настольного» применения (по крайней мере, в ипостаси FreeBSD).

Второй сводится к тому, что «“Линукс” под GPL, “БСД” под “БСД”-лицензией». На самом деле, как «БСД»-, так и «ГНУ/Линукс»-дистрибутивы включают в себя множество пакетов под различными свободными лицензиями. При этом в прикладной части состав пакетов практически одинаков, да и в системной и инструментальной пересекается более чем наполовину.

Кроме этих сказок, существует масса поводов для препирательств между «фанами» этих двух концептуальных направлений свободного ПО, в каковых препирательствах мы никому не рекомендуем принимать участия. Рыночная конъюнктура сегодня такова, что в «Линукс» вкладывается больше средств, она шире используется, специфические навыки работы с ней более распространены, литература доступнее.

Реальное основное различие (помимо технических тонкостей) заключается в том, что «БСД»-сообщества более склонны к централизации, а «ГНУ/Линукс» — к диверсификации. Свободные системы «БСД» на сегодня существуют в четырех вариантах: FreeBSD, NetBSD, OpenBSD и Darwin[7]. Число известных дистрибутивов «ГНУ/Линукс» превышает сотню[8].

Большая часть нижеприведенной информации для перспективных пользователей «БСД» не нужна.

Дистрибутивы. «Дистрибуция» означает «распространение» или «распределение». В товарной экономике «дистрибутор» — фирма, занятая передачей продукции от производителя розничной торговле, которая может играть сколь угодно активную роль в маркетинге, но на товар прямого влияния не оказывает.

В программном обеспечении «разработчик дистрибутива» — важное активное звено в процессах разработки, использования и применения программ. Его роль не менее важна, чем роль разработчиков отдельных программ.

Сила свободного ПО не только в том, что любая программа может свободно использоваться как таковая (включая ее модификацию и распространение) (система на основе «Линукс» может быть собрана полностью «вручную»[9], что весьма рекомендуется в курсе подготовки продвинутых администраторов и системных программистов (а также всем серьезно интересующимся тем, как системы устроены изнутри), но совершенно излишня для всех остальных), но и в том, что идеология «интеллектуальной собственности» исключена как помеха на пути объединения программ в системы.

Таким образом, конечный пользователь может получать все (или почти все) необходимые ему программы — не только составляющие операционную систему или среду, но и прикладные — из одних рук, готовыми к совместному применению, если найдется разработчик дистрибутива с близкими целями.

Первые дистрибутивы ОС на основе ядра «Линукс» («SLS» и «Slackware»; последний выпускается и сегодня, хотя больше популярен среди профессиональных администраторов, чем среди других категорий пользователей) появились десять лет назад, когда это ядро стало стабилизироваться и находить своих пользователей вне академического сообщества и сообщества системных программистов. К настоящему времени существует более сотни дистрибутивов, получивших более или менее широкую известность, и сама множественность дистрибутивов стала важной чертой и отличительным признаком ОС на ядре «Линукс».

Не стоит надеяться, что появится один «самый правильный» дистрибутив; скорее, уменьшение конкуренции в разработке дистрибутивов знаменовало бы собой кризис развития этих систем.

Когда-то бытовало чрезмерно упрощенное представление о цикле программного обеспечения, так называемая «каскадная модель». Позже стало понятно, что, коль скоро речь идет о сложных программах, а тем более о системах программ, «каскадная» идеализация неадекватна, и реальный процесс гораздо лучше описывается в терминах «спирали»; с этим связан и известный афоризм (кажется, восходящий еще к пятидесятым годам): «У разработки больших систем не бывает завершения, бывают только релизы».

Функция разработчика дистрибутива заключается не в том, чтобы просто «собрать программы в кучу», красиво упаковать и продать, а, скорее, в том, чтобы обеспечить эффективную коммуникацию между, с одной стороны, авторами программ (и прочих произведений, входящих в дистрибутивы) и, с другой, конечными пользователями, а также самих конечных пользователей. Упрощенно структуру дистрибутива можно представить как коллектив мэйнтейнеров — лиц, отвечающих за поддержание пакетов (единиц в системе) в хранилище в актуальном состоянии и системной целостности в соответствии с некоторой концепцией в интересах сообщества пользователей. На границе команды разработки и пользовательского сообщества разворачиваются сервисы, которые могут служить ресурсной подпиткой разработки дистрибутива.

Поставка очередного выпуска дистрибутива (на дисках или через Сеть) — лишь один шаг в этой коммуникации[10]. Выбор дистрибутива со стороны конечного пользователя — больше, чем просто выбор товара; по сути дела это выбор «узла присоединения к инфраструктуре». Не все аспекты функционирования ОС, а тем более, прикладных платформ и пакетов, стандартизованы, поэтому часть знаний и навыков администратора специфичны для дистрибутива.

Однако еще важнее, что дистрибутив определяет ближайший круг общения и стиль общения, в которое неизбежно вступает конечный пользователь. Большая часть литературы, в которой различные дистрибутивы сравниваются между собой[11], сосредоточена на технических различиях, однако, гуманитарные и «коммунитарные» (относящиеся к жизни сообщества) аспекты представляются более важными.

Наилучший способ выбора «своего» дистрибутива заключается, видимо, в том, чтобы познакомиться с информацией, приводимой на сайте разработчика или издателя, почитать архивы списков рассылки или форумов (обращая внимание на стиль общения, отношение к новым и менее опытным участникам обсуждений), найти нескольких пользователей с определенным опытом в близкой к вашей сфере приложения и пообщаться с ними напрямую. Полезным может оказаться набор критериев, изложенный в следующих двух разделах.

Критерии для выбора дистрибутива.

Общая пользовательская аудитория и срок существования дистрибутива. Общее правило: чем более широка аудитория, тем быстрее исправляются ошибки и тем проще найти помощь в решении той или иной задачи. По большому счету, это самый важный параметр дистрибутива, хотя и с нюансами, касающимися специфической сферы применения и языковой среды (см. следующие два пункта).

Пользовательская аудитория в сфере применения. Чем больше конечных пользователей применяют дистрибутив в вашей сфере деятельности (например, в школьной практике), тем проще найти помощь в решении специфических для этой сферы задач.

Пользовательская аудитория в языковой среде. Воспользоваться преимуществами развитого пользовательского сообщества может помешать языковой барьер. Важным, таким образом, является наличие достаточного количества пользователей с родным (или хорошо знакомым) для вас языком. Ее наличие (и присутствие в команде людей, пользующихся или хотя бы знакомых с родным для вас языком) также важно в плане отсутствия проблем (или легкости их решения) с локализацией.

Местная (в географическом смысле) пользовательская аудитория. Распространение электронной почты и других приложений Интернет сделало «местный» фактор менее значимым, но не отменило его. Если рядом с вами (особенно в учебном заведении, расположенном в том же городе) накоплен серьезный опыт пользования тем или иным дистрибутивом, это серьезный довод в пользу его выбора.

Документированность. Значение имеет также документированность особенностей дистрибутива и наличие свежих переводов документации.

Консервативность/склонность к экспериментированию. Некоторые составители (такие, как «Дебиан») более склонны к консервативным, проверенным временем решениям, а некоторые (например, «РедХэт») более смелы в экспериментах. Что вам важнее: иметь самые свежие версии программ или меньшую вероятность ошибки? — Не торопитесь с ответом, для него нужны опыт и приходящая только с опытом мудрость, и ответ не будет однозначным.

Спектр поддерживаемого оборудования (HCL). Наличие формального списка поддерживаемого оборудования или (hardware compatibility list, HCL) — серьезный довод в пользу дистрибутива, особенно, если ваш парк оборудования комплектуется на случайной основе. Если у вас постоянный поставщик оборудования и он сотрудничает с кем-либо из составителей дистрибутивов — это еще более серьезный довод в пользу последнего.

Поддержка необходимых программ (состав дистрибутива в прикладной части). Как ни странно, это гораздо менее значимый параметр, чем перечисленные выше. Легче самому дополнить несколькими программами дистрибутив, в остальном удовлетворяющий вышеперечисленным критериям.

Критичность несвободных компонентов. Большинство популярных дистрибутивов (кроме Debian GNU/Linux), по крайней мере, в наиболее полном варианте, включает, помимо свободных, и несвободные программы. Правильная политика заключается в том, чтобы отделять свободное от несвободного и исключать зависимость основной функциональности от несвободных программ (например, в текущем (2.2) выпуске дистрибутива ALT Linux Master все несвободное сосредоточено на девятом диске). Важным является также свободное лицензирование (или, по крайней мере, лицензия на свободное распространение в неизменном виде) документации, каковой политики придерживаются не все разработчики.

Информационная и ценовая политика разработчика. При прочих равных, преимущественно стоит входить в отношения с поставщиком, придерживающимся полной прозрачности разработки дистрибутивов. Технически это означает свободный доступ (на чтение) к дереву разработки через cvs или ftp или, по крайней мере, простую регистрационную процедуру для получения такого доступа. Разработчики, закрывающие процесс и лишь периодически сбрасывающие его результаты в релизы, скорее всего, готовят сюрпризы своим пользователям, и редко такие сюрпризы оказываются приятными

Цена изданий на дисках обычно не играет большого значения (поскольку приобретается один-два комплекта на десятки компьютеров) и варьирует незначительно из-за конкуренции между промышленно тиражированными дистрибутивами и альтернативой самостоятельного переписывания с одолженных дисков или через Интернет. Цена «компактного» (один-три диска плюс брошюрка) дистрибутива в России — порядка 200-300 р., «обширного» (шесть-десять CD плюс несколько томов документации) — от одной до трех тыс. р. Публикация дистрибутивов на DVD, возможно, уничтожит феномен «компактного» малодискового дистрибутива и приведет к дальнейшему снижению цен[12].

Альтернативным способом получения дистрибутива является его полная или попакетная загрузка через Сеть (на сайтах разработчиков практически всегда они есть), что может оказаться дороже, но оперативнее приобретения дисков. Чаще всего пользователи сочетают приобретение комплектов дисков по мере выхода очередных релизов и загрузку по Сети исправлений и обновлений в периоды между релизами.

Технические параметры дистрибутивов.

Бинарная установка или установка из исходников? В сообществе «БСД» в качестве штатной процедуры установки принято «портирование», т.е. автоматизированная компиляция и сборка пакетов для целевой машины из исходников. В сообществе «ГНУ/Линукс» в качестве штатной процедуры установки принята распаковка бинарных (прекомпилированных) пакетов, и до недавнего времени (появления так называемых source-based дистрибутивов) все дистрибутивы технически поддерживали именно этот способ установки (хотя, разумеется, администратор мог и пересобрать любой пакет).

Преимущество установки из исходников — оптимизация под конкретную машину и меньший объем пакетов. Преимущество бинарной установки — более высокая ее скорость. Следует иметь в виду, что сборка некоторых пакетов на компьютере персонального класса может длиться более десяти часов, и пересборка всех часто использующихся программ может занять несколько суток.

Программа установки, управление пакетами и утилиты настройки. Как уже замечено, большинство дистрибутивов «ГНУ/Линукс», включая самые популярные, предусматривают установку с первоначальной настройкой и обновление с использованием прекомпилированных программ, собранных в пакеты. Пакет, который может включать одну или более программ, файлы конфигурации, документацию и т.п. является минимальной единицей установки или обновления штатными для дистрибутива средствами. В отдельные пакеты составителями собираются также исходные коды, соответствующие прекомпилированному пакету. Процедуры установки, удаления, обновления пакетов называются управлением пакетами.

Стандарта на пакетирование и управление пакетами не существует. Распространение получили три формата пакетов: rpm (впервые появившийся в дистрибутиве RedHat и применяемый сегодня большинством составителей дистрибутивов), deb (применяемый Debian) и tgz (применяемый Slackware). На формат пакета завязаны программа установки и управления пакетами («rpm» для rpm, «setup» для tgz и «dpkg» для deb), способная отслеживать зависимости между пакетами (ситуации, когда для нормальной работы программы из одного пакета требуется программа (возможно, определенная версия) из другого пакета, или, наоборот, когда программы из разных пакетов являются взаимоисключающими в рамках одной системы).

В последние годы развиваются усовершенствованные средства управления пакетами, позволяющие преодолевать некоторые ограничения, свойственные «rpm» и «dpkg» (в частности, отслеживать ситуацию смены имени (в отличие от номера версии) пакета). В качестве примеров таких средств можно назвать «apt» (дистрибутивы Debian, ALT Linux и Conectiva) и «yum» (дистрибутив ASPLinux).

Различные системы пакетирования и управления пакетами примерно равномощны, но используют отличающийся синтаксис. Начинающему администратору проще перейти от администрирования одной системы к другой, если в них применяется одна и та же программа управления пакетами, чем к системе с другой программой управления пакетами.

Одно время среди составителей дистрибутивов было модно создавать различные «утилиты настройки», обычно с графическими интерфейсами, позволяющие выполнять некоторые административные задачи альтернативным способом. По большей части этот опыт следует признать неудачным, так как попытки администрировать систему такими утилитами обычно рано или поздно приводят ее в неуправляемое или даже неработоспособное состояние.

Аппаратные платформы. Наконец, следует обратить внимание на аппаратные платформы, на которые ориентирован дистрибутив. Более половины существующих дистрибутивов ориентированы исключительно на IA-32 (IBM PC-совместимые компьютеры), большинство остальных поддерживает две-три аппаратные платформы, а «Дебиан» — целых десять, включая достаточно экзотический. Поддержка даже ненужного вам «железа» при прочих равных, тем не менее, является признаком зрелости дистрибутива.

Обзор самых популярных дистрибутивов.

Скорее всего, реальный выбор будет идти между дистрибутивами, либо входящими в «высшую лигу» по популярности в мире (Debian, RedHat, Mandrake и SuSE), либо разрабатывающимися в России (ALT Linux и ASPLinux)[13].

ALT Linux разрабатывается международным коллективом ALT Linux Team и публикуется одноименной московской компанией. Сильной стороной ALT является достаточно структурированное русскоязычное сообщество пользователей (включающее списки рассылки, справочные серверы, деловые связи ALT Linux и пр.), слабой — отсутствие на сегодня сколько-нибудь серьезной аппаратной базы для тестирования (и, как следствие, отсутствие формального HCL). ALT неплохо документирован[14]. Дистрибутив выходит с 2001 г., хотя следует учитывать и ранний опыт той же команды, выпускавшей до того русскую версию Linux-Mandrake

ASPLinux — в значительной мере остается производным от Red Hat, причем заявляется бинарная и аппаратная совместимость с последним. ASPLinux более консервативен, чем RedHat, поставка его включает неплохую документацию на русском. Сохраняя лучшие черты RedHat, он, в большинстве случае является более интересным, чем RedHat, вариантом, по крайней мере, для начинающего российского пользователя. Выпускается с 2001 г., хотя следует иметь в виду и более ранний опыт влившейся в коллектив ASPLinux украинской команды Black Cat Linux.

Debian GNU/Linux. «Образцово-показательный» Debian — единственный из популярных дистрибутивов, принципиально разрабатываемый в некоммерческих рамках. Официальные дистрибутивы Debian содержат пакеты исключительно со свободным софтом. У Debian наиболее формализованные и прозрачные правила взаимодействия в сообществе, причем многие процедуры технологизированы. Debian поддерживает самый широкий спектр аппаратных платформ. «Коробочные» продажи этого дистрибутива невелики, но он является самым популярным среди разработчиков ПО (около половины активных раработчиков свободного ПО пользуются именно им). В России Debian GNU/Linux издается московской компанией ALT Linux, являющейся также разработчиком собственного одноименного дистрибутива (см. выше). Debian GNU/Linux существует с 1993 г.

Linux-Mandrake. Этот дистрибутив, выпускающийся французской компанией MandrakeSoft, «отпочковался» в свое время (1996 г.) от RedHat и в какой-то момент даже догнал его по количеству коробочных продаж. Парадоксальным образом достаточно высокое качество разработки не помешало компании попасть в затруднительное положение, но компания продолжает выпуск своего дистрибутива, текущая версия которого оценивается пользователями как весьма удачная и сохраняет популярность.

RedHat Linux. Этот дистрибутив, выпускаемый американской компанией RedHat Software, наиболее популярен в мире среди непрофессиональных пользователей «ГНУ/Линукс», и является лидером по «коробочным» и OEM-продажам. Для RedHat собирается наибольшее количество несвободного софта, что важно для пользователей приложений, не имеющих удовлетворительных свободных реализаций. RedHat Linux существует с 1994 г. В России выходит «кириллическое издание» RedHat, издающееся питерской компанией Linux-ink.

SuSE Linux. С вхождением SuSE в группу аутсайдеров «ГНУ/Линукс»-дистрибуции UnitedLinux, стремящихся за счет объединения усилий отвоевать часть рыночной доли RedHat, перспективы дистрибутивов SuSE, имеющих, несомненно, свои преимущества, становятся весьма туманными, хотя текущее состояние проекта достаточно стабильное[15].

Среди неназванных неплохие шансы стать по-настоящему популярным имеет также относительно новый дистрибутив Gentoo. В отличие от перечисленных — это дистрибутив, предполагающий установку из исходников (source-based, см. выше).

Любой из перечисленных дистрибутивов (также, как и многие из неперечисленных) может быть использован для знакомства с «ГНУ/Линукс» примерно с равным успехом. Любой из них, даже в минимальной (одно-трехдисковой) поставке содержит почти все из описанных в книге пакетов.

На случай прочих равных (и настоятельной необходимости немедленно выбрать дистрибутив для первого знакомства с «ГНУ/Линукс») лектор рискнет порекомендовать Debian GNU/Linux. Категорически не рекомендуются (в любой ситуации) Lindows и Caldera OpenLinux, а также дистрибутивы, разработка которых прекращена (Corel Linux, Storm Linux, Stampede, HP Secure Linux).

Рекомендуется также избегать «экзотических» дистрибутивов, хотя, как отмечалось выше, такие факторы, как, например, наличие «под боком» организации или группы с большим опытом в использовании даже относительно слабораспространенного (в мире или стране) дистрибутива, могут перевесить соображения популярности.

1.3 Почему командная строка?

Существует широко распространенное заблуждение, согласно которому графический интерфейс якобы представляет собой высшую и последнюю стадию развития пользовательских интерфейсов, а «командная строка» — это нечто примитивное и малополезное, если не устаревшее.

На самом деле, эта «иерархия» отражает не что иное, как порядок, в котором с двумя основными метафорами организации пользовательских интерфейсов познакомились пользователи персональных компьютеров. Вплоть до начала девяностых ПК были простыми и маломощными, поддержка графики и возможность комфортной работы с оконными графическими системами появилась на них недавно (даже в масштабе стремительно развивающейся информационно-технологической отрасли).

Однако за годы до этого графические интерфейсы уже широко применялись на рабочих станциях — конечно, более дорогом, редком и специализированном оборудовании. Если быть точными, то обе концепции в их более или менее современном виде сформировались примерно в одно время.

В 1967-68 гг. Дуг Энгельбарт представил прототип т.н. WIMP-интерфейса, т.е. интерфейса, использующего понятия окон (windows), пиктограмм (icons), меню (menus) и указателей (pointers), являющихся ключевыми и для сегодняшних графических пользовательских сред.

В 1968-69 гг. Кен Томсон и Деннис Ричи представили первый релиз ОС UNIX, по сути, явившейся прототипом артикулированной системы современных понятий практической информатики, таких, как процессы и файлы, и содержащей непротиворечивый, логичный и лаконичный язык работы с соответствующими им сущностями, который спустя полтора десятка лет стал стандартным пользовательским интерфейсом ОС.

Разумеется, как одна, так и вторая метафорические системы появились не на голом месте, и их родословную можно проследить вплоть до истоков вычислительной техники: до коммуникационной панели первых компьютеров, как вещи твердой и весьма графической (или, во всяком случае, живописной) — это конец сороковых, и до языков управления заданиями в первых программных планировщиках, загрузчиках и ОС — это середина пятидесятых, соответственно. Отметим, что идея управления компьютером как «прибором» — с помощью органов управления (неважно, «в железе» или нарисованных на экране) старше идеи «диалога» при помощи слов.

При этом для большинства пользователей знакомство с «командной строкой» до недавнего времени отягощалось радикальными «кастрацией» и изменением, которым язык стандартной оболочки ОС был подвергнут при разработке упрощенных ОС для ПК (таких, как «СиПи/М», «МС-ДОС» («ПиСи-ДОС») и клонов последней). Ограничиваясь знакомством со средствами «МС-ДОС» и ее командных файлов, о метафоре «командной строки» можно составить лишь весьма превратное и убогое представление.

Для людей старорежимных, начиная от возраста автора (ему чуть за 30) и старше, компьютер удивителен и страшен своей уникальной способностью к символической активности. Мы выросли в мире «глупых» вещей, пассивных или проявляющих свою активность чисто механически (как автомобиль, который может быстро довезти, или же раздавить, если вовремя не увернешься), и неспособных к диалогу в бытовом окружении. К диалогу способны были вещи культуры (книга, картина, симфония) — но опосредованно, в отдельных, отведенных для этого местах, в назначенное время и при тщательном отборе собеседников.

Возможно, пирожное и говорило, по Курту Левину, на своем кондитерском языке «съешь меня», но ничего подобного продемонстрированной нам недавно упаковке, говорящей «купи меня» уже обычным человеческим голосом (причем, с учетом физиоантропометрических данных приблизившегося покупателя), не было. Вещи были «глупыми», сколь бы изощренный ум своих создателей они не воплощали, а умными были только люди.

Автор до сих пор находится под влиянием первого своего опыта в десятилетнем возрасте общения с компьютером, что-то ему ответившим в ответ на введенную строку. Ответившим осмысленно. (Подробностей он не помнит, но, скорее всего, первым ответом было указание на то, что команда содержит синтаксическую ошибку.) Слово страшен выше — не случайно, но, в конце концов, компьютеры были тогда надежно заперты в своих вычислительных центрах.

Роль клетки для этого зверя для очень многих сегодня играет гладкая поверхность «графических интерфейсов», скрывающая диалог. Компьютер, прикрытый таким образом, уже не демонстрирует пугающую символическую наготу. Он реагирует на нажатую кнопку с картинкой — можно успокаивать себя, что это такая хитрая машинка: пылесос после нажатия кнопки сосет, а компьютер — печатает, связано все чисто механически, и никакого человечка, который с изнанки интерфейса посмотрел, куда же ты нажал и определил, что сделать с картинкой, нет.

На самом деле призрак маленьких человечков есть — за кулисами гладкой разрисованной поверхности идет обмен такими же — mutatis mutandis — сообщениями, что озадачили автора, когда он был маленьким. От нынешних маленьких их хотят попрятать, как электрический ток за изоляцией, чтобы не стукнуло. Но в шкафу каждого компьютера, будь он трижды персональный, спрятан скелет искусственного разума, при всей условности последнего выражения.

Существует влиятельная тенденция в современных гуманитарных дисциплинах, получившая распространение в основном в англоязычном мире и связанная с остроумными теориями канадского ученого Маршалла Мак-Люэна, утверждавшего, что письменная («визуальная») культура связана с гипертрофией аналитических функций человеческого интеллекта на определенных стадиях его развития, и что ее сменяет культура «аудиальная», направленная на синтез целого путем рассеивания внимания, и возврат к доиндивидуалистическому, общинному сознанию, от полиса и урба — к «глобальной деревне».

С этой сменой он связывал рост популярности телевидения (и относительное снижение популярности чтения как досуга) и «клип-культуры», а его последователи указывают и на несомненный рост в девяностые популярности «графических пользовательских интерфейсов» компьютеров, причем не только в быту, но и в деловом окружении.

Мак-Льюэн, впрочем, в своем «зондировании» (как он именовал свое творчество, весьма последовательно отказываясь называть свои позднейшие произведения «текстами») был достаточно ироничен, что в гораздо меньшей степени наблюдается в творчестве его последователей.

Разумеется, каждый имеет право, хотя оно особо и не оговорено в Конституции, на персональные фобии, и даже право постфактум рационализировать их в теориях. Однако мы полагаем, что никому не должно быть позволено транслировать эти фобии другим, тем менее — подрастающему поколению.

Компьютеры (и новая генерация «умных» приборов, машин и механизмов, включая промышленные, канцелярские и бытовые) отличаются от всего, созданного человеком ранее, способностью непосредственно манипулировать символами, воспринимать символы и сообщать символы человеку, т.е., в некотором роде вести с ним диалог.

Стоит ли называть это свойство компьютеров и программ «искусственным интеллектом» — отдельный вопрос, но сам факт, по нашему мнению, должен занять одно из основных мест в содержании учебного предмета информатики. В этом смысле, наблюдаемая тенденция к вытеснению программного инструментария, являющего это свойство в самой методически и дидактически откровенной форме, из школьных курсов кажется нам крайне неприятной и нуждающейся в коррекции.

Мы с энтузиазмом относимся к применению графических интерфейсов, как в традиционной сфере компьютерной графики, так и в новых, перспективных приложениях. Картинка часто стоит сотни слов, а энергичный жест способен выразить простую мысль быстро и однозначно.

Однако мысль о том, что пиктограммами и жестами можно заменить полноценный язык, напоминает нам лишь одну из гениальных идей академии наук в Лагадо, описанной Джонатаном Свифтом в «Третьем путешествии Гулливера»:

«А так как слова суть только названия вещей, то автор проекта высказывает предложение, что для нас будет гораздо удобнее носить при себе вещи, необходимые для выражения наших мыслей и желаний».

Глядя на визуально-дизайнерское произведение очередного их последователя, лишь удивляешься: из какого мешка он достал значок, выражающий идею: «Вход с жующими мороженое несовершеннолетними леопардами в темное время суток запрещен»? И почему он думает, что этот значок интуитивно понятен?

«Мне часто случалось видеть двух таких мудрецов, изнемогавших под тяжестью ноши ... При встрече на улице они снимали с плеч мешки, открывали их и, достав оттуда необходимые вещи, беседовали в течение часа».

В Лагадо попытка мудрецов осуществить масштабное внедрение своего изобретения закончилась тем, что:

«Женщины, войдя в стачку с невежественной чернью ... пригрозили поднять восстание, требуя, чтобы языку их была предоставлена полная воля ... так простой народ постоянно оказывается непримиримым врагом науки!»

График нагляден, лишь пока цифры на нем можно разглядеть, а пиктограммы осмысленны только при выборе из немногих вариантов (даже сотню дорожных знаков выучить уже непросто). Для артикулированного и гибкого выражения идей (далеко не все из которых можно нарисовать) и их связи человечество выработало такой инструмент, как языки (естественные и формальные), и замены им пока не предвидится.

1.4 Сеанс работы и команды

Интерфейс оператора ОС представляет собой интерпретирующий язык, конструкции которого могут выполняться непосредственно при их вводе оператором (интерактивный режим) или из файлов (режим выполнения сценариев).

Как и любой язык, язык оболочки команд и ОС нуждается в изучении. Как и при изучении любого языка — естественного или искусственного — первые шаги достаточно трудны. Однако изучить его легче, чем любую развитую систему научной нотации (математической или химической) даже в объеме средней школы, и неизмеримо легче, чем иностранный язык. Вводные курсы в открытые ОС успешно прошли миллионы человек.

Загрузка и разгрузка системы

Изначальный запуск программ, составляющих операционную систему, называется загрузкой ОС, их завершение — ее разгрузкой, а загрузка сразу вслед за разгрузкой — перезагрузкой.

Эти действия относятся к административным, то есть для их выполнения нужно обладать соответствующими полномочиями.

Многопользовательские машины и серверы разгружаются обычно лишь перед ремонтом или модернизацией оборудования, а перезагружаются — после обновления ядра, важных системных программ или библиотек.

Однако на настольных, портативных и мобильных машинах выполнение этих процедур в большинстве случаев делегируется всем пользователям, и нет необходимости регистрироваться в системе в качестве администратора (и даже иметь такую возможность, то есть знать пароль администратора), чтобы выполнить ее разгрузку или перезагрузку. Такие машины часто выключаются по окончании рабочего дня.

На микрокомпьютерах для загрузки системы обычно не требуется выполнять каких-то специальных действий. При включении машины автоматически выполняется следующая последовательность процедур.

Загружается в память и начинает исполняться вшитый загрузчик. Это миниатюрная программа, располагающаяся в энергонезависимой памяти (ППЗУ или флэш) на системной плате, которая пытается загрузить следующую программу-загрузчик с устройства, указанного в настройках (также располагающихся в энергонезависимой памяти). Такими устройствами могут быть сетевой адаптер, фиксированный (жесткий) диск или привод съемного носителя информации (дискеты, CD, DVD или ZIP-диска). Бездисковые машины загружаются с сетевого адаптера (для этого в локальной сети должен присутствовать сервер, предоставляющий по запросу загрузчик). Автономные машины загружаются обычно с фиксированного диска. Со съемного носителя загружаются автономные машины при установке на них новой ОС или проведении восстановительных работ.

Загрузчик ОС (LILO, GRUB или другой) загружает ядро операционной системы. Загрузчик может быть настроен на выдачу перед загрузкой меню, в котором перечислены различные варианты загрузки или даже различные ОС, установленные на фиксированных дисках машины или в локальной сети.

После этого управление передается загруженному ядру операционной системы, которое выполняет запрограммированную последовательность действий, включая собственное конфигурирование (подгрузку модулей), и запуск корневого процесса, запускающего системные сервисы и программы и т.д.

Такая (кажущаяся сложной) трехзвенная последовательность загрузки обеспечивает необходимую гибкость в администрировании машины. Для оператора же она сводится в большинстве случаев к тому, что некоторое время машина активно мигает лампочками сетевого контроллера и/или привода фиксированного диска, а на ее консоль (терминал, подключенный непосредственно к машине) выдается серия диагностических сообщений.

Показателем успешной загрузки системы является вывод на консоль (и на другие терминалы, если таковые имеются) приглашения к регистрации: как правило оно содержит логотип ОС и/или организации, сведения о локальной системе (включая ее имя, тип и тактовую частоту процессора, объем оперативной памяти) и строку «login:».

Некоторые машины настраиваются на автоматический запуск в ходе загрузки графической оконной системы «Икс». В этом случае (а также при регистрации на икс-терминале) приглашение к регистрации будет иметь вид окна с полями «login» (регистрационное имя) и «password» (пароль).

Начиная с момента передачи управления ядру (начала загрузки собственно ОС) машину не следует выключать, не выполнив процедуру разгрузки ОС. Разгрузка ОС и выключение машины описаны в документации. В большинстве случаев самым быстрым (хотя и не самым изящным) способом будет одновременное нажатие клавиш Control-Alt-Del и физическое выключение машины при появлении сообщения и/или логотипа вшитого загрузчика (БИОС).

Вход в систему и выход из системы

Для того, чтобы взаимодействовать с компьютером, нужно зарегистрироваться в ОС. Регистрируясь («входя» в систему) , вы сообщаете системе, что на определенном терминале (реальном или виртуальном) с ней работает определенный пользователь. Система полагает, что пользователь продолжает работу, пока он явным образом не разрегистрируется (не «выйдет» из системы).

Время от входа до выхода из системы называют сеансом работы в ней. Сеансом называют также совокупность команд, поданных пользователем за это время.

Программа регистрации запрашивает регистрационное имя (login) и пароль (password). Регистрационное имя — это имя, под которым пользователь занесен в список пользователей, поддерживаемый в системе. Оно уникально для машины и может быть известно другим пользователям. Пароль — это личный секрет пользователя, он не должен быть известен больше никому.

Пароли нужны для того, чтобы предотвратить регистрацию в системе под чужим именем. На машине, все пользователи которой абсолютно доверяют друг другу, можно устанавливать пустой пароль, тогда для регистрации в системе достаточно будет ввести регистрационное имя. При этом, если машина включена в сеть, таким пользователям должна быть запрещена «удаленная» регистрация (регистрация с других машин).

Регистрационные имена не соответствуют однозначно физическим лицам. Во-первых, целый ряд имен не допускают регистрации под собою вовсе; «от их имени» исполняются системные программы и сервисы.

Во-вторых, одно и то же лицо может регистрироваться на машине «в разных ролях». Если вы сами администрируете систему, то для выполнения административных задач вы регистрируетесь под именем главного пользователя (root). Для решения прикладных задач (чтения почты, получения информации из WWW, редактирования текстов, программирования, чего угодно) вы регистрируетесь под именем «обычного пользователя», учетную запись которого для себя создали.

Выполнять прикладные задачи, зарегистрировавшись под именем главного пользователя (root), нельзя.

Если вы легальный пользователь машины, администрируемой другим лицом, администратор сообщит вам (или предложит выбрать) ваше регистрационное имя и пароль.

Если вы сами администрируете систему, то, скорее всего, уже создали учетную запись для себя при установке системы.

Далее мы обсуждаем пользовательницу Алису, имеющую учетную запись alice на машине wonderland и знающую свой пароль (мы его не знаем).

На алфавитно-цифровом терминале Алиса регистрируется, вводя в ответ на приглашение «login» имя alice и завершая ввод нажатием клавиши Enter, и, затем, вводя свой пароль (пароль при вводе не отображается) и завершая его ввод нажатием той же клавиши (Рис. 1-1).

После этого программа (это уже не программа регистрации, а программа-оболочка операционной системы) выводит подсказку («приглашение»).

Достаточно типичная подсказка изображена выше; она состоит из регистрационного имени и имени машины, разделенных знаком «@» (читается «эт»), за которыми следует имя текущего каталога. Все это заключено в квадратные скобки, за которыми следует символ подсказки «$».

Возможно, на вашей машине строка подсказки выводится в другом формате. Как и почти всё в открытых системах, формат строки подсказки легко настраивается главным пользователем (для всех пользователей машины) или каждым пользователем для себя.

Чтобы получить строку приглашения, зарегистрировавшись в системе с автоматическим запуском оконной системы «Икс» или на икс-терминале, следует запустить программу эмуляции алфавитно-цифрового терминала (например, поставляемую вместе с «Икс» «xterm»). Способ запуска зависит от конкретного оконного менеджера и/или графической среды, его следует узнать из документации или от администратора.

Выдача подсказки означает, что оболочка готова принимать команды. Команда — это строка, которая будет принята к исполнению после того, как пользователь, введя ее, завершит ввод нажатием клавиши Enter.

До того, как клавиша Enter нажата, команда принята не будет. Отменить набираемую команду до нажатия Enter можно, нажав Control-U. Современные оболочки (такие, как «bash») допускают редактирование командной строки до ее ввода. Если при наборе команды допущена ошибка и замечена до нажатия Enter, можно с помощью стрелок переместить курсор на нужное место, удалить ошибочный символ нажатием клавиш Del («удаление», удаление символа над курсором) или Backspace («забой», удаление клавиши слева от курсора) и вставить правильный символ.

Простые команды состоят из одного слова. Возможно, простейшей (и одной из обязательных к заучиванию) является команда «exit». Эта команда приказывает оболочке немедленно завершиться (Рис. 1-2).

Таким образом Алиса завершила свой первый сеанс работы в системе, состоящий из одной команды выхода. Этой командой заканчивается любой сеанс работы в системе, хотя не всегда она подается в явном виде.

Простая команда

Простая команда — это строка, состоящая из:

(необязательных) присвоений значений переменным окружения команды;

(необязательного) имени команды;

(необязательных и допустимых только после имени команды) аргументов команды.

Эти три части команды разделяются промежутками, в качестве которых обычно выступает символ пробела[16]. Отдельные аргументы также разделяются промежутками. Промежутки в начале и конце строки игнорируются, так же, как и дополнительные промежутки (например, второй идущий подряд знак пробела).

Выше мы уже познакомились с командой «exit», которая подавалась (вводилась) без аргументов. Вот еще две команды, которые могут подаваться без аргументов: «date», «cal». Обе они относятся к датам календаря.

Команда «date» (Рис. 1-3) выводит текущую дату и время.

Команда «cal» выводит календарь (Рис. 1-4).

Поданная без аргументов, команда «cal» выводит календарь на текущий месяц. Однако она может вывести календарь и на другой месяц, а также на целый год (Рис. 1-5).

Как мы видим, вывод команды может существенным образом зависеть от аргументов. В данном случае смысл аргументов прозрачен: в первом примере ими были порядковый номер месяца и год, соответствующие месяцу, на который мы хотели получить календарь, а во втором — только год.

Синтаксис (допустимые значения и, во многих случаях, порядок следования) аргументов зависит от конкретной команды, так же, как их семантика (смысл).

Нарушение синтаксиса (синтаксическая ошибка оператора) влечет за собой сообщение об ошибке (Рис. 1-6).

Иногда оператор может ввести команду, корректную синтаксически, но не соответствующую задаче, то есть совершить семантическую ошибку. В следующем примере (Рис. 1-7) Алиса хотела получить календарь на апрель пятого года, но перепутала порядок следования аргументов.

Результатом выполнения команды стал вывод календаря за май 4 г. У программы, исполняющей команду, во многих случаях нет шанса «догадаться» о семантической ошибке. В данном случае Алиса, возможно, заметит свою ошибку, поскольку календарь предваряется названием месяца и года, но далеко не всегда ошибка будет такой очевидной[17].

Ситуация, когда команда, допускающая передачу ей параметров, предполагает некоторые значения этих параметров, если они ей не переданы явно, достаточно типична. В этом случае говорят о поведении команды по умолчанию[18]. Например, команда cal по умолчанию выводит календарь на текущий месяц.

Страницы руководства по простым командам

Текущая версия стандарта на ОС описывает 176 команд. В различных системах их доступно от нескольких десятков до нескольких тысяч, и выучить детали синтаксиса и семантики каждой практически невозможно. Поэтому для систем, поддерживающих мобильность пользователей, стандартом предусмотрена выдача электронных страниц руководства по команде «man»[19]. Например, «man cal» должна вывести информацию, соответствующую приведенной для команды «cal» в Справочных материалах.

В некоторых случаях названия сущностей, описанных в различных страницах руководства, совпадает. Например, названию «link» соответствует не только команда операционной системы, но и системный вызов (используемый программистами). В таком случае можно явно указать номер требуемого раздела. Команды ОС описаны в разделе 1, соответственно, получить страницу руководства по команде «link» можно командой «man 1 link»[20].

В большинстве случаев вывод «man» не поместится на экране терминала. В этом случае вывод будет автоматически пропущен через так называемый фильтр постраничного вывода.

Подобно текстовому редактору, фильтр постраничного вывода отображает текст на экране, позволяет «пролистывать» его вверх или вниз, но без возможности редактирования. В большинстве случаев в качестве фильтра будет выступать либо стандартная команда «more», либо команда «less». В любой из них прекратить отображение можно нажатием клавиши «q», пролистнуть текст на экран вперед — клавишей «f», на экран назад — «b».

1.5 Файлы и файловые структуры

Создание и удаление файлов

Именем файла в открытой ОС может быть любая строка поддерживаемых символов, не содержащая нулевого символа[21] и символа косой черты («/»), но рекомендуется ограничиться символами, входящими в переносимый набор символов имен файлов. Регистр (заглавность или строчность) букв является значимым.

Далее Алиса будет применять имена из символов, входящих в переносимый набор, а также кириллических букв, входящих в русский алфавит (Рис. 1.8).

Создать файл можно командой «touch», указав ей в качестве аргумента имя несуществующего файла. До этого стоит удостовериться, что такого файла действительно не существует, с помощью команды «ls» (сокращение от английского «list» («перечислить»)), выводящей список файлов (если они существуют), имена которых перечислены в качестве ее аргументов (Рис. 1-9).

На Рис. 1-10 среди аргументов, указанных в командной строке, присутствует «-l» («эль»). Аргумент, начинающийся с дефиса, называется ключом команды. Большинство стандартных команд могут применяться с ключами, модифицирующими их действие. Аргумент, не являющийся ключом, называется операндом.

Ключ «-l» задает «длинный» формат вывода команды. Перед списком файлов выводится строка с количеством блоков (обычно 512-байтных), занимаемых перечисленными файлами. Файлу соответствует при этом строка-список из семи полей (они разделены символом табуляции, отображаемым при выводе на экран пробелом или серией пробелов), перечисленных в таблице на Рис. 1-11.

Поле «размер» — это размер или длина файла в байтах. Алиса лишь создала файл, но ничего не записала в него; такой файл имеет нулевую длину и называется пустым файлом.

Тем не менее, у него есть все атрибуты файла, включая время последней модификации (в данном случае «последней модификацией» явилось само создание файла) и собственно имя.

Удалить существующий файл можно командой «rm» с именем файла в качестве аргумента (Рис. 1-12).

Каталоги

Если команда «ls» подается без операндов (т.е. если она подана без аргументов вообще или только с аргументами-ключами), результатом станет вывод списка имен всех файлов в текущем каталоге (Рис. 1-13).

Дело в том, что в виде файлов хранится вся информация в системе — все программы, данные, необходимые для их работы, данные пользователей (включая тексты, изображения, звук), и даже, как правило, само ядро ОС. В минималистической встроенной системе файлов может быть сотни, в типичной настольной системе — тысячи, на сервере, обслуживающем многих пользователей — десятки, сотни тысяч или даже миллионы.

Файлы организуются в файловую структуру, задающую их логическое расположение. Файловая структура открытых ОС является иерархической: файлы содержатся в особых файлах — каталогах, каталоги, в свою очередь, могут содержаться в других каталогах и т.д. Вершиной файловой структуры служит каталог «/», называемый корневым каталогом файловой структуры.

В открытых ОС логическая файловая структура независима от физического размещения файлов на дисках или других носителях. Соответствие физического носителя или его части (раздела жесткого диска) фрагменту файловой структуры системы устанавливается в ходе монтирования этого носителя.

Несъемные носители (например, жесткие магнитные диски), как правило, монтируются в ходе загрузки ОС по предзаданному сценарию, а демонтируются, соответственно, в ходе разгрузки. Съемные носители должны монтироваться после их установки в привод и демонтироваться перед физическим снятием. Монтирование носителя — административная процедура, но на настольных машинах монтирование съемных носителей, как правило, делегируется пользователю, а некоторые современные ОС (в частности, «ГНУ/Линукс») позволяют его автоматизировать.

Файловую структуру можно представить в виде дерева с корнем в корневом каталоге и вершинами во вложенных каталогах. На рис. 1-14 пример такого дерева изображен в частично развернутом виде.

Созданный Алисой файл «1й_файл», так же, как и каталог «tmp/», который выше Алиса наблюдала в выводе команды «ls», поданной без параметров, находятся в каталоге «alice/», который, в свою очередь, находится в каталоге «home/», находящемся в корневом каталоге файловой структуры. Знак «косая черта» («/», часто читается «слэш») завершает имя каталога при указании полного или относительного имени файла.

В выводе команды «ls -l» файлы-каталоги отличаются от обычных файлов тем, что в первой позиции поля «тип файла и права доступа» стоит буква «d». Тип обычного файла обозначается символом дефиса («-»).

Полное (или абсолютное) имя файла однозначно идентифицирует конкретный файл в системе. Краткое имя однозначно идентифицирует файл лишь в отдельном каталоге. В вышеприведенном примере каталоги «/bin/tmp/» и «/home/alice/tmp/» имеют совпадающие краткие имена, но различные пути к ним (путем называется часть полного имени, исключающая краткое имя); соответственно, различаются и их полные имена.

Полное (абсолютное) имя в документации и литературе всегда указывается с ведущим слэшем (т.е. начинается с «/»); таким же образом его следует указывать и в качестве аргумента команд ОС.

Ранее, когда Алиса знакомилась с командами «ls», «touch», «rm», она указывала имя файла «1й_файл» без ведущего слэша (и без указания каталога вообще). Такое именование называется относительным. При относительном указании имени файла путь к нему указывается относительно текущего каталога. Текущий (рабочий) каталог оболочки определен в каждый момент времени (при вводе каждой команды).

При регистрации пользователя текущим становится домашний каталог пользователя, определенный администратором при создании учетной записи этого пользователя. Обычно домашние каталоги пользователей создаются в каталоге «/home/» с именами, совпадающими с регистрационными именами пользователей. Для пользовательницы Алисы, таким образом, домашним будет каталог «/home/alice/» (см. соответствующую вершину дерева файловой структуры, изображенной на рис. выше). Узнать свой домашний каталог пользователь может в любой момент, подав команду «echo ~» (описание команды «echo» см. в Справочных материалах).

В простейшем случае относительное имя файла совпадает с его кратким именем. В примерах с командами «ls», «touch», «rm» выше все имена указывали на файлы в текущем каталоге, которым был домашний каталог Алисы (полное имя этого каталога «/home/alice/»), поэтому выводилась информация о файлах, создавался файл и удалялся файл в этом каталоге.

Отдельный пользователь, в зависимости от цели, с которой он пользуется системой, может работать с десятками, сотнями, тысячами и более файлов. Держать их все в рабочем каталоге неудобно, поскольку пришлось бы придумывать и применять весьма сложные системы их именования. Разумнее рассредоточить их по каталогам, вложенным в свой рабочий каталог.

Создать каталог можно, командой «mkdir», а удалить пустой (не содержащий файлов) каталог — командой «rmdir» («mkdir» — это сокращение от англ. словосочетания «make directory» («создать каталог»), а «rmdir» — от «remove directory» («удалить каталог»)) с именем каталога в качестве параметра (Рис. 1-15).

Сделать каталог текущим можно, командой «cd» (сокращение от англ. словосочетания «change directory» («сменить каталог»)) с именем каталога в качестве параметра (Рис. 1-16).

Обратите внимание, что, после того, как Алиса сменила текущий каталог, его краткое имя появилось в ее подсказке. В вашей системе это может быть и не так, но узнать полное имя текущего каталога можно в любой момент, подав команду «pwd» без параметров.

Вместо «текущий каталог в настоящий момент соответствует такому-то» часто говорят «оболочка (или даже пользователь) находится в таком-то каталоге», а вместо «сменить текущий каталог на такой-то» — «перейти в такой-то каталог».

Подавая команду перехода в каталог, Алиса использовала его относительное имя, совпадающее в данным случае с его кратким именем. Но она могла указать и его полное имя.

Вернуться обратно (т.е. сменить текущий каталог снова на «/home/alice/») она может, указав его полное имя. На самом деле, есть способ проще. «Подняться» на одну ступень по иерархии каталогов можно, использовав специальное имя каталога «..», содержащееся в любом каталоге. Выше Алиса не видела его в списках файлов, выводившихся по команде «ls», поскольку это имя начинается с точки и, соответственно, файл является «скрытым». Увидеть имена скрытых (наряду с прочими) файлов можно командой «ls -a» (Рис. 1-17).

В данном случае «пустой» каталог содержит два файла-каталога «.» и «..», первый из которых является самим каталогом, в котором он содержится, а второй — каталогом на ступень выше в иерархии. Обратите внимание, что два ключа (например, «-a» и «-l») можно указать и в сокращенной форме — дефис и следующие за ним буквы ключей без пробела (в данном случае, «-al»).

И, наконец, перейти в домашний каталог из любой вершины в файловой структуре можно командой «cd» без параметров.

Копирование, перемещение, переименование файлов

Командой «cp» можно скопировать файлы, командой «mv» — переименовать (переместить) их. Обе эти команды имеют два отличающихся по семантике варианта.

1) Если последним операндом является имя существующего каталога, то файлы, имена которых указаны в качестве предшествующих операндов, копируются или перемещаются в этот каталог.

2) Если последним операндом является имя обычного файла, то файл, имя которого указано в качестве предшествовавшего операнда, копируется или переименовывается в этот файл.

Указание в этих командах единственного операнда, а также указание более двух операндов в случае, если последний из них не является именем существующего каталога — ошибка.

Приведенный на Рис. 1-18 пример демонстрирует действие команд «cp» и «mv».

Чтобы избежать случайного удаления файлов в случае, если при копировании или перемещении файлов имена копируемых или переименовываемых файлов совпадают с именами существующих, можно использовать ключ «-i» (Рис. 1-19).

Генерация имен файлов

В качестве операндов чаще всего выступают имена файлов, и во многих случаях операцию желательно выполнить не над одним, а над целым списком файлов. Стандартная оболочка реализует особый механизм для указания списков имен файлов, если эти имена формально-синтаксически схожи (начинаются с одной буквы, заканчиваются одним расширением и т.п.). Этот механизм называется «глоббингом», генерацией имен файлов или раскрытием метасимволов в именах. Он заимствован и многими альтернативными системами, но в отличие от большинства из них, в открытых системах раскрытие метасимвола осуществляется оболочкой, а не командой.

Вопросительный знак («?») соответствует любому одному символу в имени файла. Если у нас в каталоге присутствуют файлы «a1», «a2», «a3», «b1», «b2», «b3», «aa1», шаблон имени (метаимя) «a?» раскроется в список «a1 a2 a3», а шаблон «?1» — в «a1 b1».

Звездочка (астериск, «*») соответствует последовательности из нуля или большего количества любых символов. В том же каталоге «a*» раскроется в список «a1 a2 a3 aa1», а «*1» — в «a1 b1 aa1».

Метаконструкция из последовательности символов, заключенных в квадратные скобки («[» и «]»), соответствует любому одному символу из этой последовательности. В том же каталоге «[abc]2» раскроется в список «a2 b2».

В квадратных скобках могут содержаться диапазоны, разделенные дефисом («-»). Они означают любой символ, входящий в этот диапазон с учетом алфавитного порядка следования символов. В нашем каталоге «[a-c]3» раскроется в «a3 b3».

Список может быть предварен знаком отрицания (сиркумфлекс, «^»), в этом случае он означает любой символ, не входящий в список. Если в шаблон нужно буквально включить символ «-», его следует поставить на первое или последнее место, а «^» — на любое место, кроме первого.

Конструкция в квадратных скобках может быть сколь угодно сложной (например, «[a-ckw-z]» означает «любой символ с “a” по “c”, или “k”, или с “w” по “z”»), и она всегда соответствует одному символу в раскрываемых именах.

Вопросительные знаки, звездочки и квадратно-скобочные конструкции могут произвольно сочетаться. Список всегда раскрывается в алфавитном порядке.

В примере на Рис. 1-20 Алиса создает каталог с перечисленными выше файлами и получает списки файлов, соответствующих некоторым из перечисленных шаблонов.

Еще одним полезным метасимволом является тильда («~»), выступающая в качестве такового только в случае, когда стоит первой в аргументе. Отдельная тильда раскрывается в полное имя домашнего каталога текущего пользователя. Тильда, за которой следует (без пробела) регистрационное имя пользователя, раскрывается в полное имя его домашнего каталога. Если оболочке не удается раскрыть метасимвол, он передается команде в буквальном виде (Рис. 1-21).

Экранирование специальных символов

Специальное значение символов «?», «*», «[», «]», «~» при указании имен файлов и является причиной, по которой их (а также другие символы, имеющие специальное значение для оболочки) не рекомендуется вводить в имена файлов. Однако пользователь может столкнуться с ситуацией, в которой ему все же нужно выполнить некоторые действия с файлом, чье имя содержит такие символы.

Алиса перенесла в каталог «Старые_файлы/» файл «Домашняя страница[13].htm» из системы, которой ранее пользовалась.

Как ей к нему обратиться? Буквальное указание в командной строке цепочки символов, совпадающей с именем файла, очевидно, не приведет к разумному результату, поскольку будет интерпретировано как список, состоящий из имени «Домашняя» и шаблона «страница[13].htm» (которому могут соответствовать файлы «страница1.htm» и «страница3.htm»).

В лучшем случае эти файлы не будут найдены (Рис. 1-22), в худшем будут найдены другие файлы, чьи названия случайно совпадут с элементами невольно введенного «списка» или результатами раскрытия «шаблона».

Чтобы указать в командной строке файл, чье имя содержит специальные символы, эти символы необходимо экранировать, т.е. «защитить» от раскрытия. Экранировать отдельный символ можно, поставив перед ними символ обратной косой черты («\», «бэкслэш»). Цепочка «Домашняя\ страница\[13\].htm» раскрывается в цепочку «Домашняя страница[13].htm» (Рис. 1-23).

Экранировать бэкслэшем можно любой специальный символ. Если необходимо, чтобы в цепочке был раскрыт сам символ «\», он также экранируется.

[alice@wonderland Старые_файлы]$ echo Cпециальные символы в шаблонах — это вопросительный знак \?, звездочка \*, квадратные скобки \[ и \]. Их можно экранировать обратной косой чертой \\

Cпециальные символы в шаблонах — это вопросительный знак ?, звездочка *, квадратные скобки [ и ]. Их можно экранировать обратной косой чертой \

Другой способ экранировать специальные символы от интерпретации как шаблонных — заключить имя файла целиком в апострофы («'») или кавычки («"»).

Экранирование апострофами несколько отличается от экранирования кавычками, но эти отличия мы обсудим позже.

Хотя используя экранирование можно создавать, перемещать и копировать, уничтожать файлы, имена которых состоят практически из любых символов, включать специальные (как шаблонные, так и прочие) символы в имена файлов крайне не рекомендуется, так как это заметно повышает вероятность ошибки при вводе.

Оболочка не придает никакого особого значения точке в имени файла (кроме случаев, когда имя начинается с точки), и «расширение имени файла» — это лишь интерпретация пользователя (и, возможно, некоторых программ). Поэтому в отличие от ряда альтернативных систем шаблон «*.» означает не «все файлы с именами без расширений» (как в «РСЭКС-11» или «МС-ДОС»), но буквально «все файлы с именами, заканчивающимися на точку».

Перенаправление ввода-вывода

Команды «cp», «ls», «mkdir», «mv», «rm», «rmdir», «touch», с помощью которых Алиса манипулировала файлами в примерах выше, обычно относят к «файловым утилитам». Все они позволяют манипулировать файлом (копировать, выводить информацию о нем, переименовывать или перемещать, создавать) как единым целым. Любые действия файловых утилит совершенно безразличны к содержимому файлов.

Команда «cat» обычно относится к «текстовым утилитам». Строго говоря, она может обрабатывать и двоичные файлы, но применительно к ним, как правило, операция объединения (а именно объединение содержимого нескольких файлов в один и является «титульной» функцией этой команды, название которой представляет собой сокращение от английского «(con)catenate» — «(кон)катенировать», «сцеплять») бессмысленна.

Введя команду «cat» без аргументов (Рис. 1-26), Алиса сталкивается с новой для себя ситуацией: ее подача не приводит ни к какому видимому результату, никакого вывода на экране не появляется, но и подсказки, которая была бы знаком успешного завершения команды, тоже нет. Дело в том, что команда «cat», в отличие от ранее рассмотренных, не только выводит, но и вводит данные.

Вводя произвольные строки[22] (Рис. 1-27), Алиса обнаруживает, что каждая введенная ею строка после нажатия Enter вновь выводится на терминал. Команда «cat», поданная без аргумента, копирует содержимое ввода в вывод построчно[23].

Закончить ввод можно, введя в начале очередной строки символ конца файла Control-D. Ввод этого символа приводит к немедленному завершению ввода, т.е. символ завершения строки уже не ожидается, а сам символ не отображается при вводе.

Говоря в главах выше о выводе, а сейчас и о вводе, мы подразумевали вывод на экран терминала и ввод с клавиатуры терминала. Это является умолчанием для всех стандартных команд. Однако одним из самых важных свойств открытых ОС является возможность перенаправления ввода-вывода.

В примере на Рис. 1-28 Алиса перенаправляет вывод команды «cat», используя символ «>» со следующим за ним именем файла («Вечера»), в который перенаправляется вывод.

В этом примере строки ввода уже не дублируются выводом на терминал, а поданная после завершения ввода команда «ls» показывает, что действительно появился файл с названием «Вечера» и размером 173 байта, что соответствует длине введенного текста[24].

Перенаправляться может не только вывод, но и ввод, и Алиса может воспользоваться этим, чтобы вывести с помощью все той же команды «cat» содержимое созданного ею файла на терминал. Перенаправление ввода осуществляется указанием имени файла после символа «<» (Рис. 1-29).

Эти два символа («>» для перенаправления вывода и «<» для перенаправления ввода) легко запомнить, поскольку они графически соответствуют «стрелкам», указывающим «в файл» или «из файла». Промежутки до и после символов «<» и «>» игнорируются.

Перенаправление ввода и вывода может использоваться и одновременно. Команда на Рис. 1-30 копирует построчно файл «Вечера» в файл «Вечера_2».

Результат, в общем, совпадает с результатом простого копирования «cp Вечера Вечера_2», хотя и достигается другим способом. Порядок указания файлов перенаправления ввода и вывода значения не имеет.

Если файл, в который перенаправляется вывод, уже существует, он будет опустошен. Оболочка при этом может запрашивать подтверждение на опустошение файла.

Часто бывает желательно перенаправить вывод в файл, не уничтожая его содержимого, а дописывая новые строки к уже существующим. Для этого оболочка поддерживает перенаправление вывода в конец существующего файла, обозначаемое «двойной стрелкой» «>>» (Рис. 1-31).

Как и перенаправление вывода в файл, перенаправление вывода в конец файла может применяться совместно с переназначением ввода.

Важно понимать, что возможность переназначения ввода-вывода является свойством не отдельных программ, а системы в целом. Символы перенаправления и соответствующие имена файлов не передаются самим командам в качестве аргументов. Оболочка самостоятельно назначает файлы ввода-вывода любой команды. В частности, можно переназначить вывод любой из рассматривавшихся выше команд, например, «ls» (Рис. 1-32).

Кроме стандартного ввода и стандартного вывода, каждая команда открывает еще один файл для вывода ошибок. Команда записывает в стандартный вывод то, что от нее ожидается, а в вывод ошибок — пишет сообщения об ошибках, предупреждения и диагностические сообщения. Как и первые два файла, по умолчанию вывод ошибок ассоциирован с терминалом. Перенаправление стандартного ввода и стандартного вывода не влияет на вывод ошибок.

В примере на Рис. 1-33 сообщение об отсутствии файла «Вечера_3» было выведено на терминал, хотя стандартный вывод был перенаправлен в файл «список».

Перенаправить вывод ошибок можно, использовав конструкцию «2>» со следующим за ней именем файла (Рис. 1-34).

Двойка перед символом перенаправления в этой конструкции означает порядковый номер (дескриптор) канала ввода-вывода; стандартный ввод и стандартный вывод имеют дескрипторы 0 и 1, соответственно[25], а запись «<», «>», «>>» является сокращением от «0<», «1>», «1>>», соответственно[26].

Так же, как и стандартный вывод, вывод ошибок может быть переназначен в конец существующего файла конструкцией «2>>». Если же необходимо переназначить и стандартный вывод, и вывод ошибок в один файл, в командную строку следует, помимо переназначения стандартного вывода включить еще и конструкцию «2>&1», означающую «переназначить второй канал туда же, куда и первый» (Рис. 1-35).

Стандартные файлы-устройства

Бывает желательно подавить стандартный вывод или вывод ошибок вообще. Некоторые команды предусматривают для этого особые ключи, но в общем случае можно воспользоваться все той же возможностью переназначения вывода. Для этого в любой стандартной системе существует специальный файл, представляющий собою фиктивное «нуль-устройство». Его полное имя «/dev/null». Запись в него любых данных не приводит к какому-либо результату, они как бы «бесследно исчезают»[27]. В «/dev/null» можно переназначить как стандартный вывод, так и вывод ошибок.

На «/dev/null» можно также переназначить и стандартный ввод; из него всегда читается пустой файл: подача команды «cat

До середины девяностых существовали отдельно компьютерная графика и отдельно — настольные игры в компьютерную графику. Помнящие историю отечественной школьной информатизации читатели, возможно, сталкивались с чудом техники под названием «цифровой дисплей растровый» (ЦДР), которое удавалось подключить к первому отечественному персональному компьютеру ДВК, чтобы отображать на экране телевизора несколько тысяч пикселов в четырех цветах. В то время в Лабораториях Компьютерной Графики некоторых вузов можно было встретить Графические Рабочие Станции с векторными устройствами и X-терминалами, и даже плоттерами.

Закон Мура тем временем делал свое (в данном случае, не черное, а многоцветное) дело, и к середине девяностых на компьютере с процессором Intel 486 уже запускалась та самая система, которую пятью годами раньше наблюдать можно было лишь на X-терминалах и графических станциях, стоивших каких-то немыслимых (что по тем временам, что сегодня) денег.

Игры в самодельную графику, конечно, продолжаются и сегодня, но в целом мир воссоединился, и особой нужды в таких играх давно нет. Хотя — такова диалектика массовых рынков — именно эти игры (включая игры в буквальном смысле) породили спрос на дешевые устройства (прежде всего, графические акселераторы), которые и делают настоящую компьютерную графику доступной пользователю массовой x86— и PowerPC-техники, даже устаревшие «персоналки» — сопоставимыми с X-терминалами, а более новые и мощные — соперниками и с профессиональных графических рабочих станций начального и среднего уровня.

2.1 Оконная система «Икс» и XFree86

Оконная система «Икс» — один из самых больших и успешных проектов в истории компьютерной техники — восходит к 1984 г., когда разработчики двух систем компьютерной графики, претендующих на универсальность — проектов Athena (Массачусетский технологический институт) и W Windowing (Стэнфордский университет) — решили объединить свои усилия. С тех пор практически каждая компания, серьезно занимающаяся графикой, считала своим долгом внести какие-либо разработки в систему, формальным «хозяином» которой в 1987 г. стал вновь созданный X Consortium (ныне Open Group, www.X.org).

С тех пор «Икс» прошла через одиннадцать основных релизов и множество версий.

Дальнейшее изложение ориентировано на свободную реализацию «Икс», которая называется XFree86, поддерживается одноименным партнерством (www.xfree86.org) и воплощает на сегодня версию 4.2 текущего релиза. XFree86 — самая популярная реализация «Икс», она поставляется в составе подавляющего большинства открытых систем (как свободных, так и несвободных) для x86-совместимых компьютеров, поддерживает беспрецедентно широкий спектр оборудования и, благодаря доступности исходных текстов и пользовательской аудитории в десятки миллионов человек, достаточно «вылизана», по крайней мере, насколько это возможно для такого разнообразия «железа». Несмотря на то, что исторически цифры «86» в названии пакета относятся к соответствующему семейству процессоров от Intel, современные версии XFree86 реализованы для большинства других популярных процессоров. XFree86 доступен и для некоторых альтернативных архитектур ОС, включая «Майкрософт Уиндоуз НТ».

Большинство нижесказанного справедливо для любой реализации «Икс» на любом оборудовании и под любой ОС, список которых можно найти на www.X.org.

2.2 Цветной сэндвич

То, что пользователю, сидящему за монитором, представляется сплошной графической операционной средой, реализовано как многослойный сэндвич технологий.

Непосредственно с оборудованием (видеосистемой, устройствами ввода и динамиком) работает Икс-сервер. Эта программа захватывает оборудование и предоставляет его возможности другим программам как ресурсы (собственно, именно поэтому она и называется сервером) по особому протоколу, который так и называется, Икс-протокол. Перечисленное оборудование в совокупности называется Икс-терминалом (аппаратным Икс-терминалом называется и специализированный компьютер, на котором исполняется исключительно Икс-сервер).

Здесь сразу видно отличие «Икс» от большинства самодельных систем графики, используемых в проприетарных системах: взаимодействие Икс-сервера с его многочисленной клиентурой происходит по специфицированному протоколу, который может туннелироваться через TCP/IP и, соответственно, клиенты и сервер могут исполняться на разных узлах Сети. Это означает, что одни и те же программы могут эксплуатироваться в разных топологиях, включая совокупность автономных рабочих станций («персональных компьютеров»), совокупность рабочих станций без данных или бездисковых рабочих станций («локальная сеть»), многопользовательскую систему с Икс-терминалами (или какую-либо гибридную топологию).

Еще одним ресурсом, который предоставляет Икс-сервер, являются шрифты. Оперировать шрифтами он может самостоятельно, либо с помощью другой программы, которая называется фонт-сервером и обеспечивает их масштабирование.

Большинство пользователей, установив систему, получают в свое распоряжение готовую графическую среду. Мы поступим иначе — будем разбираться с ней по слоям.

2.3 «Чистая» «Икс»

На Рис. 2-1 изображена «голая» оконная система «Икс» — то, с чем большинство пользователей никогда не сталкивается. Запустить ее обычно можно, подав команду: «X &».

Мы видим традиционный серый экран с не менее традиционным курсором в виде буквы «x». Используя мышь или другое координатное устройство, курсор можно перемещать по экрану. На нажатие кнопок мыши и клавиш никакой видимой реакции не следует. И невидимой тоже — сервер готов передавать эти сигналы своим клиентам, а клиенты пока не запущены. Хотя на самом деле некоторые комбинации клавиш «Икс» перехватывает и обрабатывает. Это Zap (Control-Alt-Backspace) — завершение работы сервера (если эта возможность не запрещена при конфигурации), Zoom (Control-Alt-+ и Control-Alt—) — «горячее» переключение доступных видеорежимов. В некоторых ОС (Например, «ГНУ/Линукс») Control-Alt в сочетании с функциональной клавишей освобождает оборудование и передает его на время соответствующей виртуальной консоли.

Воспользуемся последней возможностью, перейдем на консоль и запустим первое клиентское приложение: программу «xterm» (Рис. 2-2). На экране «Икс» появилось окно, а в окне можно видеть интерфейс клиентского приложения. В данном случае интерфейс текстовый, а приложение — эмулятор терминала, на котором запущена диалоговая оболочка системы по умолчанию. С эмулятором можно делать все то же, что и с обычным терминалом: издавать команды, получать результат и запускать другие программы. Если программы текстовые (строчные или оконные), исполняться они будут в том же окне, а если графические (как и сам «xterm») — в отдельных окнах.

Запустим программу «xclock» (Рис. 2-3). При ее запуске мы использовали несколько параметров, задающих геометрию (местоположение и размер) вновь порождаемого окна, цвет его фона и шрифта по умолчанию, толщину и цвет рамки. Эти (и некоторые другие) параметры типичны для программ, построенных на основе графической библиотеки «X Toolkit». Значения параметров, заданные при вызове программы, могут быть перекрыты самим запускающимся приложением, кроме опции геометрии. Дело в том, что окно выделяется клиентскому приложению при запуске, и все доступные ему ресурсы этим окном и ограничены — это свойство X-протокола.

Запустив несколько экземпляров того же «xterm» (и почитав документацию) можно обнаружить, что и «голышом» «Икс» умеет не так мало. Например, оперирует буфером обмена текстом между приложениями и предоставляет текстовым приложениям такой ресурс, как полосу прокрутки (забавная полоска, скроллировать текст с помощью которой вверх или вниз можно, щелкая по ней разными кнопками мыши, — это наследие проекта «Athena»).

Есть ли польза от системы, работающей с фиксированными окнами? Да, если вспомнить, что «универсальный десктоп» — не единственная сфера применения компьютера. Можно запустить при загрузке «Икс» и браузер на весь экран и получить гипермедийный киоск по цене персонального компьютера. А можно посадить за тот же браузер оператора, который будет через него весь день «рулить» базу данных.

Но мы пойдем дальше. Итак, основная работа Икс-сервера — создавать окна и предоставлять клиентским приложениям возможности работы в них. Для того, чтобы работать с окнами, нужна другая программа, которая так и называется — менеджер окон (window manager).

2.4 Окноводы

Как же менеджер окон преодолевает указанное ограничение X-протокола? Никак — просто выделенным ему окном является весь экран. (На самом деле, менеджер окон — не единственная программа, способная работать с «корневым» окном; например, входящая в комплект поставки «xsetroot» позволяет установить цвет фона или поместить на него рисунок.)

Менеджеров окон существует превеликое множество — под любой набор задач, которые может решать графическая многооконная система. Их настолько много, что выбрать какой-нибудь в качестве «типичного представителя семейства» затруднительно. Поэтому выберем один из самых развитых — Enlightenment.

«Просвещение» (www.Enlightenment.org) создано Карстеном Хайцлером и Джеффом Харрисоном (Carsten Haitzler, Geoff Harrison) и его текущая версия — 0.16.5. До 2000 г. он был «штатным» менеджером окон в популярной среде «Гном» (см. раздел 2.17), затем уступив это место менее функциональной, но более быстрой «Рыбе-пиле» (Sawfish). Он продолжает оставаться «Гном»-совместимым, и многие пользователи этого популярного десктоп-менеджера предпочитают его, хотя и без «Гном» у Enlightenment поклонников хватает.

Запустим «Просвещение» (Рис. 2-4). Как резко изменилась картина!

Первое, что мы видим — это появившиеся вокруг окна нашего xterm «виджеты» (элементы окон) — строка заголовка с кнопками и рамка. Окно теперь можно перемещать по экрану, «ухватив» за заголовок, масштабировать, «взяв» за бок или за угол, максимизировать, минимизировать или закрыть, нажав соответствующую кнопку. Спрашивается, что еще можно делать с окном?

Вопрос не праздный. Нажав на левую кнопку в заголовке, получаем неожиданно разнообразное меню (меню — это тоже «виджет») таких действий (Рис. 2-5). Оказывается, его можно еще уничтожить (Annihilate), поднять/опустить (Raise/Lower), оттенить/растенить (Shade/Unshade) приклеить/отклеить (Stick/Unstick) и выполнить еще массу действий, для которых потребовались отдельные меню! Набор этих действий зависит от конкретного менеджера окон (и Enlightenment — один из самых богатых возможностями), а то, какие из них выведены в строку заголовка отдельными кнопками — вообще от его настройки.

Собственно, управление окнами — основная функция оконного менеджера, и на этом его функциональность может и заканчиваться. Однако большинство из них выполняют по крайней мере еще одну функцию.

Вы уже обратили внимание на то, что при запуске «Просвещения» на экране появилось еще одно окно. Это так называемый пейджер (pager), на Рис. 2-6 он изображен крупным планом. На пейджере представлена миниатюрная копия экрана, обновляющаяся в режиме реального времени, причем, если подвести курсор к изображению отдельного окна, оно увеличивается и рядом высвечивается название приложения, запущенного в нем. Но почему экран занимает только четверть окна пейджера? Потому что оконный менеджер позволяет оперировать «виртуальным столом, по размеру превышающим физический экран, а пейджер — одно из средств перемещения физического экрана по рабочему столу. Enlightenment позволяет создавать до 64 экранов на рабочем столе.

Еще один важный компонент Enlightenment мы не увидели сразу: это меню настройки самого менеджера, которое можно «достать», щелкнув правой кнопкой мыши на фоне экрана (Рис. 2-7). Порывшись в настройках, можно обнаружить, что вышесказанное о способах оперирования с этим менеджером весьма условно, потому что поменять можно буквально все, от декора виджетов до количества и функций элементов оформления окон и их реакции на различные действия.

Лишь один пример: сколько способов визуализировать перемещение окна вы знаете? Разработчики «Просвещения» придумали целых шесть, включая фантастический «полупрозрачный». Настройки и расширения Enlightenment можно объединять в «темы» (themes) и обмениваться ими.

Собственно, на этом функции оконного менеджера как такового и заканчиваются, а дальше Enlightenment вторгается во владения другого класса программ — менеджеров рабочего стола...

2.5 Столоначальники

...Что демонстрирует отсутствие резкой границы между ними. Существует два подхода к тому, чтобы достроить оконную систему до полнофункциональной среды. Первый — добавить в «графический сэндвич» еще один слой — менеджер рабочего стола — работающий «поверх» оконного менеджера и использующий функциональность последнего. Этим путем идут команды разработчиков «ГНОМ» (см. раздел 2.17) и «КДЕ» (см. раздел 2.18).

Другой путь — «дотянуть» до полнофункциональной среды функциональность самого оконного менеджера, и им идет «Enlightenment» и ряд других проектов.

Чего нам не хватает до полнофункциональной среды? Менеджера программ и утилит. Так вот, в «Просвещении» есть и такая функциональность, доступная (по умолчанию) по щелчку на фоне левой кнопкой.

Комментировать здесь особо нечего: пункты меню позволяют запустить множество различных приложений, причем, кроме независимо разработанных, и целую пачку «эпплетов», поставляемых вместе с «Enlightenment». Альтернативный способ запуска — через «панель» — встроен в некоторые темы «Просвещения».

Откуда берутся такие ресурсы, как «виджеты» с их декором и способом поведения? Конечно, менеджер окон может содержать их в себе. Но такой подход не очень характерен для открытых систем, одним из принципов разработки которых является компонентность. Большинство развитых оконных менеджеров, менеджеров рабочего стола и «заточенных» под них приложений можно сгруппировать по библиотекам (toolkits), с опорой на которые они разработаны.

2.6 Триумф интерфейса над пользователем?

Косметических улучшений за тридцать лет существования парадигмы WIMP была придумана масса, а вот более или менее серьезных, при внимательном анализе, обнаруживается только два: интеграция звука (и превращение графической (визуальной) среды в сенсуальную) и начало эксплуатации концепции гиперссылок, в терминах которых можно переформулировать почти весь интерфейс.

Фредерик Брукс еще в 1995 г., обсуждая основные процессы, произошедшие в программной отрасли за 20 предшествовавших лет, назвал в числе «наиболее впечатляющих явлений» «триумф интерфейса WIMP»[77]. В этом ставшем классическим четырехстраничном анализе (всем, интересующимся темой, крайне рекомендуется прочитать эти четыре страницы, а заодно — и всю книгу), Брукс:

производит декомпозицию самой идеи («диалог» с системой: объекты-«существительные» и действия-«глаголы»),

выделяет факторы, способствовавшие ее «триумфу» («концептуальная целостность через метафору» «рабочего стола»; эквивалентность клавиатурных команд пунктам меню, обеспечивающая постепенный переход от новичка к опытному пользователю; навязывание архитектуры через средства разработки),

называет ограничения метафоры «рабочего стола» («проблема двух курсоров»), а также

предрекает устаревание WIMP при внедрении речевого интерфейса («WIMP через поколение станет достоянием истории. Указание курсором останется способом задания существительных при управлении нашими компьютерами. Для выражения глаголов станет использоваться речь»).

Прошло еще пять лет, и мы можем отметить, что:

Проф. Брукс не заметил решения «проблемы двух курсоров» (а заодно — и непротиворечивой интеграции командной строки в графико-интерфейсное окружение) в конце восьмидесятых в Norton Commander (и сонме последователей этой замечательной программы на разных платформах (обзор см. в[78]. Проф. Безруков предложил для реализованного в Norton Commander интерфейса термин «ортодоксальный менеджер файлов» (OFM));

WIMP не думает устаревать, и скорее сам абсорбирует новые интерфейсные возможности (включая распознавание речи), чем будет вытеснен ими;

и, наконец, самое серьезное — это то, что «триумф WIMP» на сегодня выглядит не то чтобы менее бесспорным, а менее однозначным, все более походя на пресловутое «триумфальное шествие советской власти» по обессиленным Первой мировой войной частям Российской империи и ее окрестностей. Во многих прикладных областях попытки внедрения WIMP стали скорее частью проблемы пользовательского интерфейса, чем частью ее решения.

«Сплошной» же WIMP-среды и вовсе нет нигде, кроме встроенных/специализированных систем: в любом окружении, претендующем даже не на универсальность, а просто на широкую сферу применения, элементы WIMP сочетаются с элементами другой интерфейсной модели — командно-строчной — иногда более органично (OFM, AppleScript и т.п.), а чаще эклектично, противоречиво и с фатальным для производительности исходом (фрагменты «рваной» командной строки в «диалоговых окнах», разнообразные Wizards и «окна установки предпочтений»).

Если перечитать текст доклада, в котором идеи WIMP впервые были представлены широкой публике[79], станет понятно, почему: модель WIMP предлагалась как средство непосредственного манипулирования конкретными объектами («взять это и положить туда», «изменить такое-то свойство того-то объекта», а не как средство формулирования абстрактных положений и команд («все ли файлы, лежащие в каталоге X, имеют формат Y?», «удалить все файлы, созданные до 01.01.2000 в которых упоминается Борис Ельцин» и т.п.). Соответственно, сделать WIMP-рабочее место для выполнения технических процедур, «рабского», неквалифицированного труда можно, а вот систему поддержки полноценной свободной практики — затруднительно.

2.7 От какого наследства нам не стоит отказываться?

Виктор Вагнер[80] противопоставляет «рыхлости» модели WIMP, пусть и целостной метафорически, концептуальную целостность командно-строчного интерфейса, основывающуюся на четырех принципах:

универсальности формы представления информации (текстовый файл, понимаемый как последовательность символов, некоторые из которых разделяют строки (записи), поля и слова);

— возможности переназначения ввода-вывода и соединения программ каналами;

— философии «набора инструментов» (одна утилита — одна функция);

— наличия в оболочке механизма регулярных выражений.

По Вагнеру, по-настоящему успешным графическим интерфейсом («True UNIX GUI») будет интерфейс, предлагающий не менее целостную и последовательно реализованную концептуальную основу. Причем, предлагающий ее не только и не столько конечному пользователю, сколько разработчику, т.е. реализованный начиная с системы быстрой разработки (СБР, RAD). В упомянутой статье Вагнер рассматривает несколько кандидатов на роль универсальной формы представления информации в графической среде и рассуждает о том, какие принципы могли бы стать аналогами другим «китам», на которых покоится командно-строчный интерфейс.

На самом деле, существует целый ряд систем, в той или иной степени закладывающих основу «интерфейсов следующего поколения». К сожалению, ни одну из них нельзя назвать на сегодня массовой, кроме, возможно, языка описания интерфейса XUL, использованного в «Мозилла» (см. гл. 3), но и для XUL пока нет СБР.

2.8 Зачем нужны «легкие» среды?

В то время, как сама оконная система «Икс» много лет является фактическим отраслевым стандартом, лежащие «над» нею слои графической среды не стандартизованы.

Какую-либо классификацию графических сред дать затруднительно, однако самым грубым образом их можно разделить на «интегрированные» и «легкие».

Оборотной стороной интегрированности является достаточно высокая их требовательность к ресурсам. Комфортная работа с «КДЕ» или «Гном» «свежего разлива» начинается примерно от производительности, эквивалентной производительности 800 МГц процессора Celeron, отказ от некоторых ресурсоемких свойств (анимация изменений в среде и т.п.) позволяет «снизить планку» примерно до 500 МГц при объеме оперативной памяти от 128 МБ. Разумеется, эти цифры даже ниже характерных для компьютеров «стартового уровня», поставляемых сегодня производителями, однако парк машин, находящихся в эксплутации, как в офисах, так дома и в школе, включает и компьютеры с более низкими характеристиками.

Так, в школе весьма желательно предоставить возможность работы в графической среде на менее мощных машинах. Здесь помогут «легкие» графические среды, представляющие собой оконные менеджеры с несколько расширенными возможностями (базовая и расширенная функциональность типичных оконных менеджеров описана ниже).

Обсуждаемые сегодня IceWB, BlackBox и fluxBox (а также чуть более требовательный к ресурсам WindowMaker)[63] позволяют достаточно комфортно работать с графикой на машинах производительностью (в эквиваленте Intel Pentium) примерно от 100 МГц и с памятью от 32М (текст одного из предыдущих разделов набирался в поезде, с одновременной «съемкой» изображений с его экрана графическим редактором «ГИМП» (см. главу 5) на ноутбуке с процессором Intel Pentium MMX 166 и ОЗУ объемом 64МБ).

Следует оговориться, что отказ от интегрированных графических сред не является «волшебной палочкой»: конкретные прикладные программы могут быть сами по себе достаточно требовательными к ресурсам. Так, на упомянутом ноутбуке запуск word-процессора «OpenWriter» занимает более минуты (хотя дальнейшая работа не сопряжена с существенными задержками). Кроме того, если прикладная программа изначально создана в ориентации на определенную интегрированную среду, она может интенсивно использовать соответствующие библиотеки, даже если запускается в «легкой» среде. Например, запуск программ из пакета KOffice в «легкой» среде, на самом деле, дает небольшой выигрыш по сравнению с его запуском из «родной» для него среды «КДЕ».

(Если необходимо задействовать имеющийся парк «слабой» техники для таких задач, а также, если необходимо сохранять в эксплуатации еще менее производительные машины (например, старшие модели IBM PC-совместимых компьютеров на базе процессоров Intel 486 или AMD 586 или «Макинтоши» на процессорах Motorola 68K), следует подумать об использовании такой техники в режиме графических терминалов или, по крайней мере, варианте запуска наиболее «тяжелых» прикладных программ на сервере.)

Следует оговорить также, что ограниченность аппаратных ресурсов не является единственным мотивом применения «легких» графических сред. Каждая графическая среда, интегрированная или легкая, обладает собственными уникальными особенностями, собственным стилем, и уместность пользования конкретной средой в значительной степени зависит от набора задач, решаемых на компьютере конкретным пользователям, и от его личных предпочтений.

2.9 Базовая функциональность оконного менеджера

Как уже говорилось, ключевой компонент графической платформы — Икс-сервер:

— захватывает оборудование,

— создает по запросу других программ (которые в этой терминологии называются X-клиентами) окна и

— предоставляет другим программам возможность работы в окнах, то есть вывода информации в эти окна и обработки сигналов от устройств ввода (клавиатуры и «мыши» или другого координатного устройства), когда окно, назначенное программе, является активным. Предоставление ресурсов возможно в том числе и через сеть, когда клиент и сервер работают на разных компьютерах (узлах).

В «голой» среде, образуемой Икс-сервером без оконного менеджера, окно, выделяемое клиенту, является фиксированным: его геометрия (местоположение на экране и размер) задается при запуске клиента и сохраняется в течение всего сеанса работы с этим клиентом. Это вполне соответствует цели создания специализированных систем с графическим интерфейсом пользователя (таких, как мультимедийные киоски и т.п.), но совершенно недостаточно для универсального «настольного» применения.

При универсальном применении компьютера характерна поочередная работа с различными программами (иногда достаточно большим их количеством), причем пользователь может отрываться, допустим, от редактирования текста, чтобы поработать другой программой с иллюстрацией, прочитать почту или заглянуть на WWW-страницу, затем возвращаться к редактированию текста и т.д. Графическая операционная среда должна быть достаточно гибкой, чтобы допускать и поддерживать такой, «субъектно-ориентированный», а не ориентированный на строго последовательное выполнение предзаданных процедур, стиль работы.

В частности, должно поддерживаться управление (с помощью клавиатуры или «мыши») окнами, т.е. возможность изменять «на лету» их геометрию (положение и размеры), а также (обычно не относимое к геометрии) положение в воображаемой «стопке» окон, т.е. определение того, какое из окон будет «верхним» (видимым полностью), если окна перекрывают друг друга на плоскости экрана.

Управление окнами и составляет базовую функциональность оконного менеджера (устоявшийся термин window manager, относящийся к этому классу программ, будет передаваться далее словосочетанием-калькой «оконный менеджер», которое, впрочем, не представляется особенно удачным, так же, как и встречающиеся в литературе «менеджер окон» и «администратор окон»).

Технически ограничение на изменение геометрии однажды выделенного окна преодолевается оконным менеджером за счет того, что ему в качестве окна выделяется весь экран.

Прикладным программам, таким образом, выделяются далее уже не окна собственно X, а окна оконного менеджера. Для них это совершенно прозрачно, хотя желательно, чтобы программа была достаточно «сообразительной», чтобы изменить свое поведение при изменении размеров выделенного ей окна «на лету» (изменение положения окна в подавляющем большинстве случаев ничего от клиента не требует), это справедливо для большинства, но не для всех программ (в частности, этого не «умеют» многие старые программы и некоторые компьютерные игры).

В свою очередь, и оконный менеджер может быть достаточно «умен», чтобы понять, что программа не реагирует на изменение геометрии, и заблокировать возможность изменения размеров окна пользователем (чтобы он не оказался в ситуации, когда ему видна лишь часть области вывода программы или наоборот, часть окна прикладной программы пуста). Однако такое решение может привести к весьма дискомфортным ситуациям (например, если при запуске программы ее окно оказывается больше экрана)[64].

2.10 «Виджеты»

Базовая (а также расширенная) функциональность оконных менеджеров доступна пользователю прежде всего за счет введения в интерфейс так называемых «виджетов» (widgets = window gadgets, «оконные приспособления») — таких визуальных элементов, как рамки, кнопки, меню и пр., которые служат «органами управления» окна. Технически виджеты представляют собой отдельные окна (в терминах оконной системы «Икс»), примыкающие к окну прикладной программы и, как правило, перемещающиеся вместе с ним.

В пользовательской перспективе виджеты, составляющие обрамление окна, часто воспринимаются как его часть. Однако не следует забывать, что внутри окна (содержимым которого управляет прикладная программа) зачастую тоже есть свои виджеты: кнопки, полосы прокрутки, переключатели, меню и т.п. В общем случае, используемые оконным менеджером и прикладной программой библиотеки виджетов могут и не совпадать.

(Зачастую при проектировании выдвигается требование единства стиля органов управления и согласованного управления изменением этого стиля (например, для настройки среды для пользователя с ограниченными возможностями: со слабым зрением, нарушением моторики и т.п.), и в этом сильно выигрывают интегрированные графические среды «Гном» и «КДЕ», используемые совместно с прикладными программами, основанными на тех же графических библиотеках и наследующими те же настройки. Однако на практике ограничиться набором программ, основанных на одной библиотеке графических примитивов, бывает трудно, поэтому разумно познакомить учеников с особенностями по крайней мере самых распространенных из них.)

Обрамление окна обычно включает:

рамку, окружающую окно. При «буксировке» рамки мышью окно изменяет свой размер. Иногда для изменения размера окна предназначены только выделенные «уголки» рамки, представляющие собою отдельные виджеты;

полосу заголовка, часто совпадающую с одной из (обычно, верхней) сторон рамки. Полоса заголовка может содержать название программы, команду, ее запустившую, или другую информацию, специфичную для окна. При «буксировке» полосы заголовка перемещается все окно. Со «щелчками» различными кнопками мыши на полосе заголовка также могут быть связаны различные действия по управлению окнами;

кнопки управления окном. Часто вынесенные на полосу заголовка или в другое место рамки кнопки позволяют выполнить с ним такие действия, как закрытие (часто сопровождающееся выходом из программы, открывшей окно), максимизация (разворачивание окна на весь экран), минимизация/сворачивание (см. ниже расширенную функциональность), вызов меню управления окном, которое может содержать весьма обширный репертуар других действий.

Детали реализации обрамления окна могут быть весьма различными в зависимости от конкретного оконного менеджера и его настроек.

2.11 Расширенная функциональность оконного менеджера

Собственно, перечисленными функциями оконный менеджер, предназначенный для работы в составе интегрированной операционной среды, может и ограничиться. При использовании же в качестве операционной графической среды самого оконного менеджера, крайне полезной может оказаться его расширенная функциональность. К ней можно отнести:

минимизацию/сворачивание окон и управление свернутыми окнами. Работа на «столе», «захламленном» десятком различных окон, может быть дискомфортной, и крайне полезна возможность «свернуть» или «минимизировать» окно со временно неиспользуемой программой. Для того, чтобы средствами графической среды можно было окно затем развернуть, оно и в свернутом состоянии должно каким-то образом визуализироваться. Существует несколько относительно распространенных способов визуализации свернутых окон. Например, «на столе» может оставаться полоса заголовка свернутого окна, по щелчку на которой оно вновь разворачивается. Свернутым окнам могут соответствовать пиктограммы («иконки», «значки») на поверхности «рабочего стола» или в специально отведенном для этого окне («панели управления»). Свернутые окна могут визуализироваться как пункты общего или специального меню (см. ниже);

управление несколькими «столами». Практика показывает, что для многих продвинутых пользователей, для которых освоение стандартных систем следует за освоением специфически персонально-компьютерных, именно возможность работать на нескольких «столах» оказывается первым «убойным приложением» оконной системы «Икс». Действительно, переключение между виртуальными «столами» позволяет организовать комфортную работу со множеством программ даже на мониторах с относительно низким разрешением (1024х728, 800х600) и физическими размерами (17, 15-дюймовыми). В иных условиях комфортность работы существенно снизилась бы, или настоятельной необходимостью стало бы приобретение более крупного и емкого монитора (что зачастую влечет за собой необходимость смены графической карты и прочих недешевых мероприятий). Все современные оконные менеджеры поддерживают виртуальные столы, правда называются эти сущности в них по-разному: «столами», «рабочими областями» или «экранами». До предела (чтобы не сказать, до абсурда) эта функциональность развита в оконном менеджере Enlightenment, упоминавшемся в одном из предшествующих разделов: E позволяет организовать до 64 «экранов» на «рабочем столе», при этом «рабочих столов» также может быть более одного (точнее, до 32). Трудно представить, зачем может понадобиться две тысячи с лишним отдельных экранов (как правило, четырех экранов хватает с избытком для любых практических задач), однако возможности приема демонстрируются этим «в полный рост»;

быстрый запуск команд. Возможность быстрого запуска предуготовленных команд обычно ассоциируется с общим меню, вызываемым «щелчком» на особом виджете, не связанном с прикладными окнами, или в свободной от прикладных окон области экрана;

возможности настройки «поведения» и внешего вида среды. «Поведение» (реакция отдельных виджетов на операции с ними, модель фокусировки (связывание ввода с клавиатуры и «мыши» с теми или иными программами) и т.п.) и внешний вид оформления окон, а также наличие на экране «общих» виджетов, не связанных с конкретными прикладными окнами, «обои» и т.п. могут варьировать в очень широких пределах. Иногда возможности такой настройки считают некими «архитектурными излишествами», однако более взвешенной является точка зрения, согласно которой в хорошем визуальном дизайне (так же, как и в хорошей архитектуре) ничто не является излишеством. В частности, в школе программы эксплуатируются на широком спектре оборудования с весьма разными характеристиками и разного качества, причем используются они широким кругом людей с различными психофизическими особенностями, как в пределах нормы, так и связанных со здоровьем, и игнорировать возможности настройки нельзя даже уже исходя из гигиенических соображений.

Выше при характеристике тех или иных (предположительно, общих) характеристик оконных менеджеров чаще обычного употреблялись слова «обычно», «как правило», «может» и т.п. Это связано с чрезвычайным разнообразием решений на базе распространенных оконных менеджеров. Ниже самые распространенные из них характеризуются более подробно и определенно.

2.12 Оконные менеджеры «BlackBox» и «FluxBox»

«BlackBox» («BB») — один из самых компактных, «минималистичных» и быстродействующих оконных менеджеров. Он позволяет эффективно организовать работу на «рабочем столе», не «захламляя» его ненужными ссылками и не расходуя экранное пространство на отображение громоздких элементов оформления.

Наряду с базовой функциональностью, «BB» предоставляет (факультативно) панель, содержащую кнопки переключения между «рабочими столами» (по умолчанию их четыре) и заголовки открытых окон. Общее меню вызывается «щелчком» правой кнопкой «мыши» на свободном от окон месте «стола». Меню (или любое из вложенных в него меню) «щелчком» по заголовку может быть превращено в окно, остающееся на экране до явного его закрытия щелчком на соответствующей кнопке.

По умолчанию на полосе заголовка каждого окна присутствуют кнопки сворачивания (сворачивание можно выполнить также двойным «щелчком» на самом заголовке), максимизации и закрытия окна. Свернутое окно присутствует на экране в виде полосы заголовка, развернуть его можно повторным двойным «щелчком» на полосе заголовка или из меню Workspaces («рабочие пространства»), доступного по «щелчку» средней кнопкой мыши на свободном от окон месте «стола». Это же меню позволяет перейти на другой «стол», добавить или удалить «стол» из рабочего пространства.

«BB» поддерживает различные модели фокусировки ввода. «Click to focus» («фокусировка по щелчку») позволяет реализовать стиль работы, привычный для пользователей «Гном», «КДЕ» или «Майкрософт Уиндоуз»: окно становится активным (принимающим текущий ввод с клавиатуры и от «мыши») после «щелчка» на нем. Активное окно автоматически становится «верхним» (видимым полностью, даже если оно частично перекрывается с другими окнами). Модель «Sloppy focus» («небрежная фокусировка») предполагает активизацию окна при попадании на него курсора мыши (окно при этом не «всплывает» автоматически наверх).

Наряду с панелью и конвертируемыми в дополнительные окна-«панели» меню, «BB» реализует еще один автономный виджет — так называемую «щель» (Slit). «Щель» располагается на краю видимого экрана и может содержать маленькие (без обрамлений) окна специализированных программок (их существует около десяти), индицирующих какие-либо состояния среды или позволяющих быстро выполнить часто исполняемые действия.

На основе «BB» созданы два более развитых оконных менеджера — «OpenBox» и более популярный «FluxBox».

«Наиболее характерная особенность „Fluxbox“ — реализация закладок (tabs) в контексте рабочего стола. Если закладки в браузере позволяют одновременно открыть несколько страниц в одном окне, то закладки fluxbox позволяют удобно сгруппировать несколько окон на столе. Все окна в группе имеют одинаковые размеры и расположены строго одно под другим. Для переключения на какое-либо из них достаточно навести курсором мыши или щелкнуть (в зависимости от настроек) по соответствующей закладке. К примеру, мне приходится работать с несколькими различными почтовыми клиентами. Совместив их в одну группу, я могу легко переключаться между ними и при этом я всегда знаю, где расположено каждое окно. На словах объяснить преимущества этого оригинального подхода не очень легко, но после нескольких дней практического использования, становится трудно без него обходиться: к хорошему привыкаешь быстро.»

Внешний вид «BB», «FluxBox» и «OpenBox» легко настраивается с помощью механизма «тем» рабочих столов.

2.13 Оконный менеджер «WindowMaker»

«WindowMaker» («WM») — это свободная реализация (в рамках проекта «GNUStep») концепций «NextSTEP» — первой получившей более или менее широкую известность универсальной графической среды пользователя. За недоступностью оригинальной «NextSTEP» для современных платформ, познакомиться с «WM» полезно и поучительно вне зависимости от того, собираетесь ли вы с ним работать — это позволит увидеть исходную точку развития графических сред и оценить продуктивность (или контрпродуктивность) того, чем эти идеи «обросли» со временем.

Основным автономным виджетом WM, как и NextSTEP, является «пирс» прикладных программ, представленный при запуске пиктограммой со скрепкой. При запуске любой «корректной» (с точки зрения WM), а также некоторых «некорректных» программ, кроме ее окна на экране появляется ее пиктограмма. Если «пришвартовать» эту пиктограмму к «пирсу», она там и останется, позволяя запускать эту программу вновь и вновь простым щелчком по ней — это «родной» некстстеповский интегрирующий интерфейс.

WM позволяет работать с несколькими «столами» (переключение по умолчанию по Alt-n или через меню, доступное по «щелчку» правой кнопкой на свободном песте «стола»). «WM» очень гибко настраивается, как в части внешнего вида, так и в части «поведения», причем большая часть настроек доступна из программы «Wprefs.app», запускаемой по щелчку на пиктограмке «со ступенькой».

2.14 Оконный менеджер «IceWM»

«IceWM» — простой оконный менеджер, очень часто выбираемый пользователями, приходящими из-под «Майкрософт Уиндоуз» или «ОС/2», поскольку он способен достаточно точно имитировать их основные черты.

Из автономных виджетов прежде всего стоит отметить панель с кнопкой, вызывающей главное меню (подобно тому, как это делает кнопка в «Майкрософт Уиндоуз», «Гном» или «КДЕ»). С помощью панели можно также управлять текущим сеансом и настраивать «IceWM». Впрочем, основное меню также доступно и по «щелчку» правой кнопкой на свободном месте «стола», что более привычно для пользователей «WindowMaker», «Sawfish», «Blackbox» или «Enlightenment».

А еще панель содержит список запущенных программ (включая те, окна которых минимизированы), на нее можно вывести и «мини-терминал», позволяющий оперировать командной строкой. Любые действия могут выполняться с помощью ассоциированных клавиатурных комбинаций.

«IceWM» также позволяет работать с множеством «столов» («рабочих мест»), которые нумеруются или именуются пользователем.

2.15 Интегрированные графические среды

Запуск графической среды (точнее, «бутерброда» из оконной среды «Икс», оконного менеджера и графической среды) в открытой операционной системе можно сравнить с запуском «Майкрософт Уиндоуз» в «МС-ДОС»[65].

Однако, сходство заканчивается, не успев начаться. «МС-ДОС» — это однозадачная и однопользовательская система, и запущенная оболочка захватывает все ее ресурсы. Из-за неполноценности ОС оболочке приходится брать на себя несвойственные ей функции (например, имитацию многозадачности), с которой она справляется плохо (так, «зависание» одной программы вполне может привести к неработоспособности всей системы).

При запуске графической среды под полноценной ОС, она, с точки зрения последней, представляет группу обычных процессов, управление которыми производится общесистемными средствами. Точно так же, общесистемными средствами производится и управление процессами, запускаемыми «из-под» этой графической среды. Более того, поскольку платформой для запуска конкретной среды является изначально сетевая среда «Икс», прикладная программа даже может запускаться на другом компьютере.

Среда отнюдь не монополизирует использование компьютера; параллельно с ее работой продолжает исполняться множество служебных системных процессов; с других терминалов (если система многотерминальная) могут запускаться другие программы или даже другие графические среды (или дополнительные экземпляры той же среды).

2.16 Плюсы и минусы интегрированных сред

Однородность опыта и связанная с нею привычность (иногда ошибочно называемая «интуитивностью», хотя она не имеет отношения к философскому и психологическому понятиям интуиции) позволяют при освоении нового инструмента-программы сосредоточиться на ее прикладной логике (на аспектах, связанных с конкретным приложением ИТ, которое она реализует), не задумываясь и специально не фокусируя внимания на аспектах, общих для разного инструментария. Это делает более «крутой» пресловутую «кривую обучения» нового пользователя.

(Разумеется, это сильно идеализированная картина. Иногда прикладная логика диктует некоторые элементы эргономики; например, интерфейсы большинства систем автоматизированного конструирования и проектирования (CAD, САПР) весьма сходны, вне зависимости от среды, в которой работают эти программы.)

Как ни парадоксально, основной недостаток работы в интегрированной среде является оборотной стороной основного достоинства: жестко закрепленные навыки мешают при выходе за ее пределы. Конечному пользователю, ограниченному опытом работы в одной среде, недостает «стереоскопичности» видения, глубины понимания; элементы эргономической логики могут напрямую ассоциироваться с определенными визуальными элементами и «жестами», с помощью которых подаются команды.

Общеизвестны сложности, с которыми сталкиваются люди, несколько лет пользовавшиеся «МакОС» или «Майкрософт Уиндоуз» при необходимости поработать в другой (пусть даже и весьма схожей) среде. Подобная «ригидность» опыта может формироваться и при работе в любой из свободных сред, хотя как правило пользователь в них не ограничен (в отличие от специфически персонально-компьютерных сред) прикладными программами, специально разработанными для данной среды и делящими с ней наборы элементов интерфейса («виджетсеты»), поэтому его опыт изначально более разнообразен.

В этом смысле, крайне полезным представляется знакомство учащихся с разными средами уже на начальном этапе освоения графических интерфейсов. Это не обязательно должны быть разные интегрированные среды, но само представление о том, что один и тот же результат может достигаться с помощью разных интерфейсных средств, должно быть передано обязательно. В общем случае это возможно и в рамках одной интегрированной среды из числа рассматриваемых ниже — и «КДЕ», и «Гном» в высшей степени гибки в отношении настройки внешнего вида и «поведения». Эта гибкость также весьма полезна для обеспечения доступности и максимально достижимого комфорта учащимся с физиологическими особенностями и физическими недостатками (дальтонизмом, слабым зрением, ограниченной подвижностью или расстроенной координацией движений и т.п.).

2.17 Общие черты интегрированных сред

Сколько-нибудь последовательной теории интегрированных графических сред не существует. Изучая отдельные среды в динамике их развития, можно, тем не менее, выделить несколько общих черт:

они опираются на определенный интерфейс разработчика (API), состоящий из библиотек, доступных также разработчикам прикладных программ (будь то MS Windows API для «Майкрософт Уиндоуз», «Мотиф» для «CDE», «Qt» для «КДЕ» или GTK+ для «Гном»);

они реализуют элементы объектной метафоры (одельные экземпляры сущностей, таких как файлы, процессы (их потоки ввода-вывода) визуализируются определенным образом, на них можно фокусироваться и выполнять с ними различные действия, их состояния и изменения этих состояний также могут визуализироваться или озвучиваться). Целостная объектная метафора своей реализации не нашла (и, видимо, последовательно «объектная» среда была бы крайне неудобной в использовании);

они реализуют единообразные элементы управления («виджеты»), зачастую не только в оформлении отдельных окон, но и в их «начинке»;

они содержат те или иные элементы управления, не привязанные к отдельным окнам прикладных программ («общие» меню, «панели управления», «поверхность стола» и т.п.);

они позволяют согласованно изменять свойства интерфейса образующих среду программ;

они реализуют «буфер (буферы) обмена», позволяющий передавать типизованные данные от программы программе (оконная система «Икс» содержит буфер, позволяющий передавать данные лишь простого текстового типа);

они реализуют возможность «перетаскивания» (drag'n'drop) объектов или данных между окнами одной программы или разных программ.

(За ограниченностью объема «за бортом» остаются более сложные вопросы, такие, как компонентная объектная модель и модели сетевого взаимодействия, так или иначе «втягиваемые» в проекты интегрированных сред.)

На сегодня существуют и развиваются две свободные интегрированные графические среды общего назначения: «КДЕ» и «Гном». Они входят в поставку большинства стандартных (открытых) ОС, как свободных, так и несвободных. Хотя «Гном» на полгода моложе «КДЕ», мы начнем обсуждение именно с «Гном».

2.18 «Гном» (Модельная среда сетевых объектов GNU)

«Гном» (GNOME, GNU Network Object Model Environment — «Среда GNU, основанная на модели сетевых объектов», но также и «Образцовая среда для сетевых объектов GNU») — один из самых амбициозных и масштабных проектов в программистском сообществе.

Кроме реализации функционально полной графической среды (возможно, уместнее говорить о сенсуальных средах, учитывая то, что звук стал их полноправной частью), «Гном» претендует на то, чтобы полностью реализовать спецификации промышленной платформы сетевого взаимодействия CORBA и полностью абстрагировать слой «менеджера рабочего стола» (или «графической среды») от низлежащего слоя управления окнами («оконного менеджера»).

«Гном» поддерживает ряд оконных менеджеров, среди которых: Sawfish («штатный» оконный менеджер по умолчанию), Enlightenment, IceWM, WindowMaker, AfterStep и FVWM2, совместимые с «Гном», впрочем, в разной степени.

Сегодняшняя версия «Гнома» («Гном» 2.4) — полноценная интегрированная среда, включающая реализацию повседневно необходимых функций и позволяющая использовать сторонние решения для реализации функциональности, которая в ней отсутствует.

«Гном» использует один из самых развитых интерфейсных пакетов GTK+, реализованный для разных платформ. Над ним надстраивается масса компонентов и библиотек, обеспечивающих сетевую функциональность, интерфейсы к различным языкам программирования, работу со звуком через механизмы ОС и пр. Сам «Гном» стремится оставаться мобильным и доступным во всех открытых системах. Он стабильно работает в «ГНУЛинукс», «БСД», AIX и «Солярис»; последнее обстоятельство способствовало поддержке разработки «Гном», которую оказывает Sun Microsystems через созданный в 2001 г. году «Фонд “Гном”», среди учредителей которого также крупнейшие поставщики свободных ОС.

С пользовательской точки зрения «Гном» предстает как набор базовых компонентов интерфейса и «апплетов», утилит и прикладных программ. К базовым компонентам относятся менеджер файлов и поверхности стола Nautilus, панели управления и меню GNOME Panel и центр управления (Gnome Control Center).

«Наутилус». Менеджер файлов Nautilus позволяет отображать содержимое файлов и каталогов в окнах и выполнять над файлами обычные действия (удаление, переименование, копирование и перемещение и т.п.), а также осуществлять предварительный просмотр многих типов данных. «Наутилус» эффектен, но работа с ним не более эффективна, чем с прочими браузерами файлов, включаемыми обычно в графические среды (менеджер файлов CDE или «Майкрософт Уиндоуз Эксплорер»).

Помимо отображения содержимого каталогов в окнах, «Нау» также может отображать один из каталогов на поверхности «рабочего стола»: размещенные на нем иконки как бы приклеены к монитору, и при смене текущего экрана остаются на том же месте относительно наблюдателя (так же, кстати, ведут себя и открытые окна, если их «приклеить»).

Поддерживается широкий спектр операций переноса мышью (drag'n'drop), причем «перетаскиванию» подвержены не только объекты (файлы, пункты меню и т.п.), но и некоторые их свойства: так, можно «взять цвет» в окне выбора цвета и перенести его на панель, которая воспримет его. Есть даже операции, позволяющие назначить один объект свойством другого: например, если на панель «перетащить» не цвет, а файл с картинкой, последняя станет ее фоном. «Таскать» файлы между окнами «Нау», на рабочий стол и панели можно практически без ограничений.

Панели и меню. Уже упомянутые панели являются, наряду с менеджером файлов, важнейшей составной частью интерфейса «Гном». Панелей может быть неограниченное количество. Панель может относиться к одному из пяти типов, но на самом деле их два: панель-меню (menu panel) и объектная панель. Первая из них содержит пункты меню и может содержать пиктограммы, а вторая — только пиктограммы. Последняя может быть краевой (edge), выравненной (aligned), скользящей (sliding) или плавающей (floating), но это скорее свойство панели (которое можно менять «на ходу»), определяющее особенности ее поведения, чем тип.

Внешний вид и поведение панелей является в высшей степени конфигурируемым. Пользователь может задавать как глобальные предпочтения (анимация движения панелей, отображение панельных объектов и пр.), так и индивидуальные предпочтения для каждой из них (ее тип и положение на экране, ширина, возможность автосокрытия и принудительной минимизации, цвет и фоновое изображение и т.п.) Ну и, разумеется, пользователь может «набивать» панели теми объектами, которые ему нужны.

На панелях могут присутствовать объекты пяти типов:

пускатель (launcher) ассоциирован с приложением или командой, которые исполняются по щелчку на его пиктограмме в панели;

выдвижной ящик (drawer) — это кнопка, открывающая другую панель, перпендикулярно первой — некий аналог подменю в меню, который можно «набить» всевозможными апплетами;

апплет (applet, «приложеньице») — интересный тип панельного объекта, демонстрирующий то, что он не обязан быть представлен статической картинкой. Это программа, места в панели которой достаточно, чтобы отображать какую-нибудь полезную (или забавную) информацию или даже принимать клавиатурный и/или координатный ввод. С «Гном» поставляется масса апплетов, отображающих всякую полезную информацию (состояние ресурсов и статус сети, например) или позволяющих осуществить нетривиальные действия (например, mini commander, позволяющее набрать команду, не запуская терминала). Важными «приложеньицами» являются «путеводитель по столу» (Desktop Guide) и «список задач» (Task List), позволяющие переключаться между виртуальными экранами и активизировать окна запущенных программ, соответственно;

специальные объекты — это те же апплеты, но выполняющие функции, которые другими средствами «достать» почему-либо нельзя (запереть экран, выйти из «Гном» или запустить программу «вручную»). В качестве «специальных объектов» исполняются и программы, которые не были написаны специально для «Гном», но могут, тем не менее, осуществлять вывод в панель — «поглощенные программы» (swallowed applications);

наконец, объект-меню раскрывает меню.

За работу системы меню, как и за работу панелей, отвечает компонент GNOME Panel, и это не случайно: разница между панелью и меню более декоративная, чем сущностная: любое меню можно зафиксировать на экране, и оно превратится в подобие панели-меню (только вертикальное, а не горизонтальное, и с меньшими возможностями настройки).

У «Гнома» нет единой иерархии меню: кроме главного, вызывающегося объектом-меню с гномьей лапой (оно же, когда вызывается щелчком правой кнопки на фоне или нажатием клавиши, почему-то называется глобальным (global)), пользователь может создавать «обычные» (normal) меню, связанные с объектами-меню на панелях.

Меню настраиваются примерно так же, как и панели: пользователь может добавлять, менять и удалять пункты, создавать подменю и т.п. При этом создаваемые «обычные» меню изначально пусты, а главное/глобальное «набивается» при установке всем, что «Гном» найдет в системе, и пользователю остается только убрать лишнее и переставить пункты в соответствии со своими предпочтениями.

Утилиты, апплеты и «капплеты». Для настройки различных аспектов функционирования системы предназначен Центр управления, представляющий собой набор «управляющих апплетов» (capplets), связанных с разными компонентами и прикладными программами.

Одни из них позволяют менять параметры рабочего стола и облик приложений (включая использование «тем»), другие — настраивать мультимедиа, третьи — управлять свойствами клавиатуры и мыши, и т.д.

Важным «капплетом» является менеджер т.н. «драйверов документов» (Document Handlers), устанавливающий соответствие между типом файла или протокола и программой, выполняющей различные операции с ними. Набор «капплетов» является расширяемым, их можно писать не только для программ, написанных специально для «Гнома», но и для внешних программ.

Еще более открыт набор утилит, прикладных программ и апплетов, поставляемых с «Гном» — вместе с программами, входящими в большинство дистрибутивов ОС, о которых «Гном» «в курсе», их число превышает сотню.

Перечислить их здесь нет никакой возможности, но среди них есть интерфейсы для администрирования системы, средства звукозаписи и воспроизведения, сетевые утилиты, игры и многое другое.

«Гном» снабжен встроенной системой помощи; кроме того, его разработчиками совместно с Sun Microsystems подготовлено компактное (130 с.) руководство, доступное в разных форматах на сайте проекта. В его поставку входит система разработки графических приложений под GTK+, которая называется Glade и включает в себя специфические для «Гном» элементы.

«Гном» и большинство его компонент соответствуют соглашениям об интернационализации и, соответственно, поддерживают работу с кириллицей и локализацию и перевод интерфейса. К сожалению, локализация «Гнома» сильно отстает от разработки.

2.19 «КДЕ» (Настольная среда K)

Само название «КДЕ» — явная пародия на CDE — Common Desktop Environment («Общая настольная среда») — последнюю попытку отрасли стандартизовать графическую среду на несвободной основе, предпринятую в конце девяностых годов. «K» в «КДЕ» ничего не означает.

Несмотря на явно игривый тон, начинающийся с названия среды и продолжающийся в названии компонент (в «КДЕ» любят играть со словами; например, универсальный браузер, входящий в среду, называется Konqueror (от Conqueror — «завоеватель», «покоритель»), терминал — Konsole (от Console — «консоль), а система помощи — вообще Kandalf (от имени Гэндальфа, мага из фантазийных произведений Дж.Р.Р.Толкиена)), „КДЕ“ — очень серьезный проект.

Если единообразие и «сплошность» среды считать достоинством, то «КДЕ» — несомненный лидер среди всех (как свободных, так и несвободных) интегрированных графических сред. Основное «видимое» средство интеграции — это универсальный браузер Konqueror. Функция Konqueror близка к той, которую приобрел «Майкрософт Интернет Эксплорер» в «Майкрософт Уиндоуз» — он совмещает функции гипермедийного браузера WWW и браузера локальных ресурсов.

Разработчики «КДЕ» пошли даже дальше своих коллег из Microsoft и определили ряд дополнительных протоколов, что позволило, в частности, просматривать с помощью браузера в единообразном формате все разнообразие справочной информации, представленное в сегодняшних открытых система (традиционные страницы руководства man, гипертекстовую систему Info из проекта GNU, разрозненные файлы документации в текстовом и гипертекстовом формате). В Konqueror интегрирована также возможность предварительного просмотра содержимого большого количества типов файлов.

«КДЕ» включает также настраиваемую систему панелей и меню и интегрированный «центр управления», позволяющий согласованно изменять параметры среды. «КДЕ» менее гибка в настройке, чем «Гном», однако ее гибкости вполне достаточно для решения любых практических задач (в том числе, имитации вида и поведения других сред). «КДЕ» работает только с собственным оконным менеджером KWin.

В поставку «КДЕ» входит множество «аксессуаров» и прикладных программ, к тому же «рядом» с проектом выросла целая «грибница» сопутствующих, ориентированных на те или иные предметные приложения, из которых самым развитым является KOffice.

Среди массы свободных клиентских программ, связанных с сетевой функциональностью, за ограниченностью печатного объема остановимся на проекте «Мозилла».

«Мозилла» представляет собой свободный пользовательский прикладной пакет, реализующий интерфейсы просмотра WWW (браузер), электронной почты и новостей USENET, многопользовательских диалогов в реальном времени («чатов») IRC и редактирования страниц WWW (компоновщик). Входящие в пакет программы, таким образом, открывают доступ ко всем наиболее популярным приложениям Интернет (кроме, на сегодня, «быстрых сообщений»). Существенной сильной стороной «Мозилла» является практически неизменная функциональность и эргономика на широком спектре платформ, включая как стандартные («МакОС Х», «ГНУ/Линукс», «Солярис», «Айрикс», HPUX и пр.), так и альтернативные («МакОС 9», «Майкрософт Уиндоуз», «БиОС», «ОС/2») операционные системы на большинстве аппаратных платформ.

Слегка модифицированная версия «Мозилла» 1.x также распространяется организатором разработки — компанией AOL Time Warner. — под названием Netscape Navigator 6.x и 7.x.

Русская локализация «Мозилла» (www.mozilla.ru) выполнена Валентиной Ванеевой, Вадимом Виниченко и Сергеем Дегтярёвым. Текущая стабильная версия — 1.5.

Помимо текущей ветви разработки, команда также работает над следующим поколением приложений «Мозилла». Уже доступны предварительные версии браузера «Жар-Птица» («Mozilla Firebird») и пакета работы с электронной почтой и новостями «Гром-птица» («Mozilla Thunderbird»), они также оперативно русифицируются.

3.1 Базовая функциональность «Мозилла»

Браузер. Для просмотра страниц WWW и «хождения» по FTP-серверам предназначен компонент «Навигатор». На панели компонент «Мозилла» он изображается морским штурвалом (см. рис. 3-1).

Все возможности программы доступны из меню, наиболее часто употребляемым соответствуют также «горячие клавиши» и кнопки панели навигации. Под меню — еще одна панель, которую можно настроить по своему желанию (чаще всего, на нее выносятся ссылки на десяток самых посещаемых страниц), еще ниже — окно для отображения гипертекстовой информации с посещаемых страниц. Замыкает окно строка состояния с панелью компонент слева и служебными пиктограммами справа.

С каким бы компонентом вы не работали в даный момент, всегда можно запустить любой другой кнопкой с соответствующим значком из панели компонент или пункт меню «Окно». Из пункта меню «Создать...» вы можете, кроме того, открыть еще одно окно просмотра или вкладку (вкладка — это окно в окне) уже открытого окна, на разных вкладках вы можете просматривать разные страницы с одного сайта или разные сайты. Это позволяет не захламлять экран и панель задач окнами одного типа и сразу видеть, где закачка страницы уже завершилась, а где еще нет.

Из пункта меню «Файл» можно также открыть любой локальный html-файл или каталог (или файл другого известного Навигатору формата, например, графический или текстовый), одной командой переслать по почте адрес понравившейся страницы или даже всю страницу, сохранить страницу на жестком диске или напечатать на принтере.

Программа ведет учет страниц, которые вы посетили («Перейти... Журнал посещений»). Это удобно для быстрого возврата на уже посещенную страницу. Сколько просмотренных адресов (и на какое время) программа будет их сохранять, можно указать в общем окне настроек.

Как и в других браузерах, вы можете вести структурированную базу закладок на понравившиеся сайты и редактировать параметры каждой закладки, в частности, менять названия и делать пометки на память: а чем же зацепила вас именно эта страница.

Навигатор может передать запрос на поиск информации на указанные поисковые машины, дает возможности управления заполнением форм и блокирования изображений (это удобно для отсечения рекламы из многочисленных баннерных сетей) и cookies конкретных сайтов, запрета появления выскакивающих окон.

Наверное, самая интересная особенность программы — «боковая панель» (Sidebar). Размещенная в левой части всех окон, она значительно облегчает работу. На нее можно вывести множество полезной информации. Например, вы можете настроить ее так, чтоб сразу при запуске программы, видеть свежие новости, новости с любимых новостных сайтов, все свои закладки в виде дерева, иметь доступ к своим любимым поисковикам или еще что-нибудь, что сами придумаете.

Почта. Электронная почта соревнуется с WWW за почетное звание главного коммуникационного приложения. Существует масса свободных программ для работы с почтой, и среди них — модуль Мозиллы «Почта и новости».

Открыть его можно, нажав кнопочку с изображением конверта, выбрав соответствующий пункт меню «Окна».

Этот модуль позволяет обмениваться письмами с друзьями, писать и получать почту из почтовых рассылок и групп новостей. Всю свою почту можно разложить по папочкам и настроить систему фильтров, чтобы новая почта попадала, куда нужно, а надоедливый спам — в мусор.

Вы можете отвечать на письма, переадресовывать полученное кому-то еще, отсылать и получать нужные файлы. Когда нужно быть уверенным в личности отправителя и неприкосновенности письма, воспользуйтесь интеграцией с GPG, свободной реализацией популярного формата OpenPGP, обеспечивающих электронную подпись и шифрование сообщений.

В почтовом ящике возможен поиск по теме, отправителю, словам в самом письме, дате, приоритету, адресатам, датам или комбинации этих параметров — этого хватит, чтоб не потеряться в своем почтовом ящике. Можно иметь несколько почтовых ящиков на разных серверах и работать с ними в одном окне.

Главное окно программы поделено на четыре части. Слева вверху — список почтовых ящиков, под ним боковая панель. Справа вверху — список писем в выбранной папке, под ним — текст выбранного сообщения. Многие из них можно временно спрятать, чтоб освободить место для других окошек. И здесь доступна боковая панель со всеми ее возможностями.

Выбрав в правой части название почтового ящика, вы увидите список действий, которые можете выполнить в нем и над ним. Например, настроить сам почтовый ящик, если есть необходимость, и параметры работы с почтовым сервером, параметры для исходящих и входящих сообщений. Возможности гибкой настройки и мощная система фильтрации сообщений, вместе с возможностями проверки правописания для многих языков (включая английский, русский, украинский) сделают вашу переписку удобной и приятной.

«Компоновка» собственных страниц. Немного побродив по Сети, каждый испытывает желание сообщить о чем-то своем всему мировому сообществу. Препятствием к этому оказывается необходимость изучать стандарт HTML. Не очень-то просто найти для этого время, особенно если речь идет о создании странички на пару абзацев о домашнем любимце.

В этой ситуации вам на помощь придет «Компоновщик», спрятавшийся за кнопкой с листком и пером для письма. Вызвав его, вы сможете быстро и без погружения в изучение стандарта создать простую страницу в режиме визуального редактирования. Как в word-процессоре, просто пишете текст, вставляете таблицы и рисунки и сразу можете видеть, что у вас получается. Более того, заглянув на другие вкладки окна Компоновщика, можно еще и подучить HTML. В этом помогут вкладки «Все теги» и « Код». Проверить, как ваша работа будет смотреться в окне просмотра «Навигатор», можно на последней вкладке. Главное преимущество этого инструмента перед многими похожими состоит в создании правильного HTML кода без лишних и нестандартных тегов, поэтому рекомендую его как первый инструмент начинающего (разумеется, для создания серьезных проектов изучение стандартов W3C обязательно).

В окне программы сперва линейка меню, под ней инструментальные панели, далее главное рабочее окно с вкладками и панель состояния под ним. Для подробного описания всех возможностей модуля потребуется не одна страница. Просто запустите его и попробуйте что-нибудь создать. Большинство пиктограмм и команд никакого объяснения не требуют.

Адресная книга. По мере того, как увеличивается круг ваших знакомых, помнить все необходимые адреса становится все тяжелее, но на помощь приходит адресная книга программы. Каждый раз, когда вы пишете письмо новому адресату или получаете письмо от нового отправителя, этот компонент программы запоминает его адрес. Дальше, когда вы начинаете заполнять поле «кому» нового письма, он пытается завершить набор за вас. Если адрес угадан правильно, можно просто переходить к заполнению остальных полей. Когда программа ошиблась, можно выбрать подходящий адрес из выпадающего списка или завершить набор самостоятельно.

Внешний вид окна «Адресной книги» достаточно типичен: снова, сперва меню, затем панель инструментов и основное окно с панелью состояния. Основное окно поделено на четыре части, некоторые из которых можно прятать. Слева — названия коллекций адресов вверху и боковая панель под ними. Справа — список карточек выбранной коллекции вместе с панелью поиска по ним вверху и окно для отображения информации с выбранной карточки внизу. Записи для каждой карточки редактируются по необходимости.

Настройки. Мозилла — пакет не только мощный, но и очень гибкий в настройке. Все доступные параметры настроек собраны в одном окне — дерево доступных настроек поделено на категории в соответствии с имеющимися программами плюс несколько общих.

В общей категории «Внешний вид» настраивается использование шрифтов для каждой кодовой страницы, отображаемые при запуске Мозиллы окна, использование цветов, язык интерфейса.

Вторая общая категория — «Дополнительно» — позволяет отрегулировать использование cookies, Java, размер и время сохранения буфера на диске для быстрого возврата к уже просмотренным страницам, использование прокси-серверов и еще некоторые полезные параметры.

Название группы «Приватность и безопасность» говорит само за себя. Количество доступных в ней настроек, говорит о том, насколько ответственно разработчики отнеслись к этому вопросу. Предлагаю вам разобраться с ней самостоятельно.

Регулировать внешний вид окна программы и степень «свежести» страницы в окне просмотра, вам позволят пункты меню «Вид». Отсюда можно запретить или разрешить показ каждого из компонентов окна программы, подобрать размер шрифта на странице, изменить, если нужно, кодовую страницу для показа текста, увидеть исходный код страницы и получить информацию про страницу на которой сейчас находитесь.

3.2 «Мозилла»: как это сделано

Возможно, более интересным будет общий взгляд на «начинку» «Мозилла», поскольку эта тема остается пока практически нераскрытой в публикациях на русском. А именно интересными внутренними архитектурными решениями и возможностями, которые они открывают для программистов, обусловлена перспективность и востребованность этого проекта.

«Движок» «Геккон». Собственно интерпретацию («рендеринг») гипертекста и гипермедиа в браузере и компоновщике осуществляет «движок» под названием Gecko («геккон», «ящерка»). Сам по себе «движок» компактен и быстр. Он используется также рядом альтернативных браузеров, таких, как «Галеон», «Афродита», «Камино», «Феникс»; первый из них, достачно развитый и «шустрый», может рекомендоваться пользователям старых или маломощных (например, карманных) машин.

Язык XUL. Видимо, самой интересной особенностью «Мозилла» является реализация интерфейса пользователя на языке XUL, представляющем собой XML-приложение, т.е. набор определений вида и поведения визуальных объектов, свойственных современным графическим интерфейсам пользователя, на расширяемом языке разметки XML (об XML и его интегрирующей роли в современных приложениях компьютера подробнее говорится в разделе 4.1).

В большей своей части программы «Мозилла» «написаны для XUL» и интерпретируются «на лету». Обратной и неприятной для пользователя стороной этого остается значительная ресурсоемкость «Мозилла» и размер пакета. Базовая установка занимает порядка 30 Мб и комфортная работа в большинстве сред начинается от 128 Мб ОЗУ и 500 МГц процессора.

«Светлой» стороной XUL'ности «Мозилла» является его чрезвычайная гибкость, что, видимо, позволит уже в ближайшие годы «малой кровью» существенно расширить набор входящих в пакет программ и практически полностью покрыть ими клиентские приложения Интернет.

На Рис. 3-2 видно, что по специальному протоколу chrome можно просто «открыть» в браузере еще один браузер (или любой другой компонент пакета), причем это не просто изображение его интерфейса, а полноценная работающая программа.

Разумеется, суть использования XUL не в этом, а в том, что на этом относительно простом языке разметки могут быть легко реализованы различные интерактивные прикладные программы. На сайтах www.mozdev.org и www.xulplanet.com можно найти десятки программ на XUL, а по http://books.mozdev.org/chapters/ можно найти текст книги «Создание прикладных программ в “Мозилла”» (к сожалению, пока только на английском).

Например, так выглядит традиционная первая программа «Привет, мир!» на XUL (ее текст заимствован из упомянутой книги) — см. Рис. 3.3.

Знакомым с JavaScript-сценариями в HTML или XML этот пример должен быть кристально понятным. Однако внимание следует обратить на то, что элементы разметки, определяемые XUL, свойственны графическим интерфейсам общего назначения («окно» (window), «контейнер» (box), «кнопка» (button) и т.п.), и весь XUL-файл определяет интерфейс, а не страницу[67].

Перспективы, открываемые универсальным языком описания графического интерфейса перед отраслью быстрой прикладной разработки (RAD) и практическим программированием вообще — очевидны. Но здесь уместнее будет указать на методические перспективы: включение в один и тот же вводный курс программирования на XUL наряду с изучением языков разметки контента (например, HTML, особенно в его нынешней, XML-версии) позволит осуществить значительную понятийную экономию. Возможно, наш кругозор ограничен, но нам не известны другие полноценные языки программирования интерфейса, кроме XUL, являющиеся корректными и исполнимыми XML-приложениями.

Хотя «офисные» программы с распространением сетей и коммуникационных программ и перестали быть основным приложением персональных компьютеров, они все еще достаточно популярны, и в учебных планах им отводится значительное (быть может, даже слишком большое) место. К «офисным» программам традиционно относят словарные процессоры, редакторы электронных таблиц и компоновщики мультимедийных презентаций.

В пакет «OpenOffice.org» (далее — «OO.o»), которому посвящена эта глава, входят:

словарный процессор «OpenWriter»;

редактор электронных таблиц «OpenCalc»;

компоновщик мультимедийных презентаций «OpenImpress» (в этой книге не рассматривается).

Кроме того, в пакет включен:

векторный графический редактор «OpenDraw».

У «OpenOffice.org» есть масса недостатков — он (версия 1.0) вышел сыроватым (хотя версия 1.1, уже выпущенная в англоязычном и готовящаяся к выпуску в русскоязычном варианте, гораздо более «вылизана»), он достаточно «тяжел» для слабой техники, он неидеально отдокументирован и локализован) — которые постепенно исправляются. У него есть четыре очень серьезных достоинства:

1) он свободен, поставляется конкурентно (с соответствующими ценовыми последствиями) и может быть использован как база для дальнейших разработок (в том числе, специфически учебных);

2) он изначально платформенно-независим, и пользование им не диктует практически никаких ограничений на выбор операционной системы и операционной среды. Более того, навыки работы с ним также в большой степени переносимы. Фактически, «OO.o» выглядит и управляется одинаково под любой стандартной ОС (разработчики говорят о поддержке «ГНУ/Линукс» и «Солярис»; известно об устойчивой работе пакета под FreeBSD, «Дарвин»/«МакОС Х»), а также под «Майкрософт Уиндоуз 9х/Ми» и «Майкрософт Уиндоуз НТ/00/XP»;

3) он использует в качестве языка разметки XML (не только для размеченного текста, но также и для математических формул, т.е. по сути, все его форматы суть приложения международного стандарта разметки текста SGML), соответствующие определения типов документа доступны и отдокументированы. В качестве кодировки используется Unicode, что позволяет забыть про третью (после классических «дураков и дорог») российскую проблему с разнобоем в кодовых таблицах, используемых для представления кириллицы в разных системах,

4) в команде разработчиков есть российские программисты и фирмы, которым небезразличны перспективы его применения в школе.

4.1 Словарный процессор «OpenWriter»

И «Обязательный минимум...», и большинство конкретных учебных планов предусматривает знакомство лишь с базовой функциональностью программ манипуляции текстами, и любой из свободных словарных процессоров («AbiWord», «Kword», «OpenWriter») гарантированно и с избытком перекроет требования (так же, как и масса присутствующих на рынке несвободных программ, таких, как «Майкрософт Уорд», «Лексикон», «СтарОфис» или «УордПёрфект»). Поскольку большинство из них так или иначе развивают основные интерфейсные подходы «УордПёрфект», существенного (и могущего быть выявленным в пределах тех немногих часов, что учитель в состоянии уделить этой теме) эргономического различия между ними нет.

Значит основания для рационального выбора программы нужно искать не внутри темы манипулирования текстами, а в ее связи с другими учебными темами. У программистов есть такой эмпирический принцип: когда начинаешь путаться в программах, отложи их в сторону и попытайся разобраться со структурами данных — сам удивишься, насколько очевидными и простыми окажутся после этого решения, касающиеся программ. Возможно, этот принцип разумно применять и пользователям.

Давайте попробуем отложить в сторону программный инструментарий и разобраться с тем, какого рода данные мы им обрабатываем.

«Плоский» и размеченный

Водораздел между текстовыми редакторами и word-процессорами проходит по критерию способа отображения размеченного (имеющего некоторые атрибуты, такие, как цвет, начертание и кегль (размер) символов, выключка (выравнивание) и расположение абзацев, оформление страницы и т.п.) текста. Текстовый редактор отображает его как есть, например:

<курсив>Предложение, набранное курсивом.

5.1 Источники и параметры растровой графики

Обычным источником растровых изображений является сканер — устройство, «проходящее» (сканирующее) лист бумаги или кадр фотопленки точка за точкой и передающее компьютеру значения, соответствующее интенсивности базовых цветов в каждой точке. Все большей популярностью пользуются цифровые фотокамеры — аппараты, вместо фотопленки фокусирующие изображение на светочувствительной матрице, передающей цифровую запись изображения на энергонезависимый носитель информации (гибкий диск или т.н. флэш-карту), который затем может читаться компьютером.

Растровые изображения могут также создаваться человеком на компьютере с помощью устройств координатного ввода («мыши» или более подходящего для этой цели графического планшета) или синтезироваться различными программами.

Важнейшими параметрами растрового изображения являются его растровый размер (в точках) и «глубина цвета» (количество бит, используемых для представления цвета каждой точки). Эти параметры часто записывают в виде 1024х728x24, что означает 1024 точки по горизонтали, 728 точек по вертикали и 24 бит на цвет (двадцати четырех бит достаточно для получения «фотореалистичных» изображений, дальнейшее повышение разрядности не приводит к увеличению качества отображаемых или печатаемых современными средствами изображений, хотя в промежуточной обработке или при синтезе изображений иногда используется большие значения глубины цвета). Еще одним параметром, предусмотренным некоторыми форматами хранения растровой графики, является его «масштаб», который принято измерять в точках на дюйм (DPI); это чисто информационный параметр, который может учитываться при печати изображений, но не влияет на возможность их обработки.

5.2 Источники и параметры и форматы представления растровой графики

За тридцатилетнюю историю компьютерной графики разработано великое множество (сотни) форматов хранения изображений. Большинство из них является плодом несогласованности «технического творчества» отдельных групп исследователей и компаний, а также отражает особенности давно вышедших из употребления специфических устройств. Важными свойствами форматов являются присущие им внутренние ограничения, из которых наиболее значимы ограничения на глубину цвета, поддерживаемые цветовые модели («мониторная» RGB, «полиграфическая» CMYK и т.д.) возможность сохранения нескольких слоев изображения (понятия слоев, контуров и масок здесь не обсуждаются), наличие т.н. «альфа-канала» (фиктивного «цвета», соответствующего степени прозрачности изображения при наложении его на другое изображение) и поддерживаемые алгоритмы сжатия.

Применяемые в растровой графике алгоритмы сжатия подразделяются на неразрушающие и форматы с потерей качества (последние используют психофизиологическую модель человеческого зрения для того, чтобы избавиться от незначимых деталей изображения, что несколько снижает его качество, но позволяет добиться гораздо большей компактности кода).

Практически универсальными являются форматы TIFF (обычно применяемый в полиграфии, допускает лишь неразрушающее сжатие), PNG (наиболее удобный для представления графических данных в мультимедийных системах и WWW, допускающий неразрушающее сжатие), а также медленно вытесняемые последним JPEG (допускающий сжатие с потерями) и GIF (ограниченный 8 бит (256) цветами). Кроме того, многие графические редакторы (включая описанный ниже «ГИМП») обладают собственным форматом, позволяющим сохранять в том же файле массу вспомогательной информации, полезной при продолжающейся более одного сеанса работе с файлами.

5.3 Общие сведения о «ГИМП»

GNU Image Manipulation Program (Программа ГНУ для манипуляции изображениями), или сокращенно GIMP — потомок курсового проекта двух студентов, Питера Маттаса и Спенсера Кимболла (1985-86 гг.).

За восемь лет и при участии десятков программистов «ГИМП» вырос в один из самых насыщенных функциональностью графических редакторов, уступающих лишь «под завязку» набитому сторонними модулями редактору Photoshop[72]. Текущая стабильная версия — 1.2 (как и в некоторых других проектах нечетным «малым» номерам соответствуют экспериментальные (разработческие) версии, а четным — стабильные).

Интересно, что в рамках проекта «ГИМП» была создана библиотека работы с экранными примитивами GTK (ныне GTK+), являющаяся на сегодня одной из самых развитых и широко используемых в своем классе (в частности, на GTK+ основана популярная графическая операционная среда «Гном»).

«ГИМП», доступный для всех популярных настольных платформ (включая стандартные, а также «Майкрософт Уиндоуз», «МакОС» и др.), широко используется для работы над WWW и мультимедийной графикой, обработки любительского, репортажного и даже художественного фото, ретуширования кинокадров. Правда, для последней цели чаще используется модификация, известная как FilmGIMP, ее, в частности, активно эксплуатировали при монтаже первого фильма о Гарри Поттере.

«ГИМП» редко используется для предпечатной подготовки графики: в нем пока нет поддержки «полиграфических» цветовых моделей и системы цветоделения. Еще одним ограничением текущих версий «ГИМП» является относительно низкая производительность, затрудняющая работу с действительно большими (сотни тысяч точек) и сложными (десятки слоев) изображениями. Для создания и обработки достаточно компактных и простых изображений, а также для их отображения на мониторе и печати на оборудовании потребительского класса эти ограничения не важны.

«ГИМП» способен работать с продвинутыми координатными устройствами — графическими планшетами, в том числе, моделями, распознающими силу нажатия на перо.

5.4 «ГИМП» — программируемый графический редактор

Вероятно, успехом «ГИМП» не в малой степени обязан своей изначально модульной и программируемой архитектуре. Сам по себе этот редактор — достаточно компактная и простая программа, однако его возможности приумножаются за счет открытости архитектуры и наличия множества модулей (в текущей поставке — около трехсот), реализующих те или иные дополнительные функции, такие как импорт-экспорт сторонних форматов или обработку изображения или его фрагмента по тому или иному алгоритму.

Такие модули можно разрабатывать как отдельные программы с использованием библиотеки GDK, а можно пользоваться одним из встроенных в «ГИМП» интерпретаторов языков программирования. Именно наличие таких интерпретаторов и делает «ГИМП» программируемым графическим редактором. Можно сказать, что его архитектура подобна архитектуре текстового редактора Emacs.

Таких интерпретаторов на сегодня два. Забавное название Script-fu, видимо, следует понимать как английско-китайское выражение, означающее «мастерство сценирования» (напомним, что «сценариями» («скриптами») называют программы, написанные на интерпретируемых языках). Script-fu — это первый встроенный в «ГИМП» интерпретатор функционального языка Схема (Schema), являющегося потомком первого языка функционального программирования Лисп. Разработчик скрипта имеет доступ к многочисленным базовым функциям-графическим примитивам.

Схема — весьма продуманный и стройный язык, однако его методический потенциал не может в полной мере быть раскрыт в сегодняшних курсах информатики в средней школе, программирование в которых вводится в директивной (сентенциональной) парадигме. На Схеме, так же, как и на Лиспе, можно писать в директивном стиле, однако изящества и простоты, столь необходимых в обучении, достичь при этом возможным не представляется.

Директивен другой язык, интерпретатор которого также встроен в «ГИМП». Это Перл (Perl), его «ГИМП»-овская реализация называется Perl-fu. Хороший программист может писать на Перле чисто и аккуратно, однако синтаксис языка сам по себе настолько гибок (чтобы не сказать «жидок»), что, по нашему мнению, Перл совершенно не годится на роль изучаемых в числе первых (хотя существуют и другие мнения, весьма авторитетные).

Добавление в «ГИМП» еще одного интерпретатора (например, алголо— или паскалеподобного языка) не представляется особо сложной задачей, однако о таких проектах ничего не известно, и, наверное, от программирования обработки изображений «внутри» «ГИМП» как от простой в методическом освоении темы большинству педагогов стоит пока отказаться.

Интерактивная функциональность и эргономика

Тем не менее, базовой интерактивной функциональности «ГИМП» (включая доступные модули) вполне достаточно, чтобы покрыть обычно изучаемые в школе вопросы обработки графики.

При запуске «ГИМП» на экране открывается ряд окон (Рис. 5-1). Главное окно содержит меню основных функций, панель пиктографически обозначенных «инструментов» и области, в которых отображаются текущие значения основного и фонового цветов, формы кисти, текущего градиента. Окна изображения соответствуют отдельным открытым графическим файлам (или слоям в них).

Дополнительные инструментальные окна (по какой-то причине названные «диалогами») могут открываться из меню главного окна. Однако их всего десяток («Слои, каналы и контуры», «Параметры инструментов», «Кисти», «Шаблоны», «Градиенты», «Палитра», «Устройства ввода», «Индекс документов», «Консоль ошибок»), а основной массив функций, применяемых к текущему или вновь создаваемому изображению или выбранному участку изображения (включая функции, реализованные внешними модулями-фильтрами) «достаются» через контекстное меню, открывающееся по щелчку правой кнопкой мыши в окне изображения.

Зато можно воспользоваться (непривычным для пользователей упрощенных графических сред, таких, как «Майкрософт Уиндоуз») свойством графической библиотеки GTK+, называемым «линия отрыва». Каждое меню наверху содержит пунктирную линию, щелкнув мышью на которой можно превратить это меню в самостоятельное инструментальное окно, сохраняющееся, пока пользователь явным образом его не закроет (Рис. 5-2). Таким образом (учитывая настраиваемость самой системы меню) можно в любой момент создать на экране дополнительные «панели инструментов», содержащие функции, которыми в ближайшее время предполагается воспользоваться. Привыкшему к другому стилю работы пользователю это непривычно, однако, привыкнув, эту интерфейсную особенность можно использовать весьма эффективно.

Множественность окон, к сожалению, может создавать некоторые неудобства в средах без развитого инструментария управления окнами. В более развитых средах можно «склеить» несколько окон, чтобы они перемещались как единое целое или «поднять» окно, чтобы оно продолжало оставаться видимым, даже если будет активизировано окно, расположенное «под ним» (собственно, многооконное визуальное решение и создано в расчете на наличие таких средств), а если такие средства отсутствуют (как, например, в «Майкрософт Уиндоуз»), пользование редактором на мониторе с малым разрешением может быть отягощено необходимостью совершать какие-то дополнительные действия.

Основная интерактивная функциональность, доступная посредством «инструментов» в главном окне, достаточно традиционна для программ этого класса. Она включает, в том числе:

выделение области изображения (прямоугольной, эллиптической или произвольной формы, а также ограниченной кривыми Безье). Последовательно выделяемые области могут образовывать пересечения, объединения или вычитания;

— выделение связной области («волшебная палочка») с заданием параметров связности;

— перемещение, копирование, заливку выделенных областей;

— кадрирование (обрезку) изображения;

— изменение масштаба отображения на экране;

— вращение, масштабирование, искривление и зеркальное отображение изображения;

— ввод текста;

— выбор текущего цвета («пипетка»);

— заливку области сплошным цветом или градиентом;

— рисование «карандашом» или «кистью» произвольной формы и очистку «ластиком».

В базовую функциональность «ГИМП» входит также возможность захвата изображения со сканера и с экрана.

5.5 Фильтрация и синтез изображений

Основной прием автоматизированной обработки изображений — фильтрация их целиком, либо выделенных в них областей. Большая часть упомянутых внешних модулей реализует именно функцию фильтрации. Среди наиболее важных в практической обработке изображений фильтров отметим:

изменение цвета, насыщенности, яркости и контраста изображения;

удаление «шума»;

повышение резкости и размывание, выделение краев.

Значительное количество фильтров имитирует различные «эффекты»: от просмотра изображения через волнистое стекло до натяжения его на сферу, цилиндр или тор.

Синтез изображений в базовой поставке «ГИМП» и известных нам фильтрах не слишком развит, однако есть ряд фильтров, создающих фрактальные изображения (в том числе, натуроморфные).