Важной частью ОС является обеспечение пользовательского интерфейса между операционной системой и пользователем.
Например, файловая система является частью операционной системы.
Хороший интерфейс для системы управления файлами позволит пользователям поддерживать и манипулировать своими файлами эффективно и результативно.
В существующих компьютерах есть в основном два вида пользовательских интерфейсов, а именно интерфейс командной строки и графический интерфейс пользователя (или GUI).
С интерфейсом командной строки можно ввести определенные ключевые слова или команды, чтобы инструктировать ОС для выполнения определенных действий.
Примером командной строки является программа cmd, которую вы найдете в системе Microsoft Windows.
Для этого вида интерфейса необходимо помнить набор команд для того, чтобы взаимодействовать с системой.
Например, команда "cd ..", чтобы изменить текущий рабочий каталог на один уровень вверх, и "dir", чтобы вывести список файлов в текущем каталоге.
Из этого простого примера, можно понять, почему такие системы стали настолько непопулярны и редко используются, за исключением системных программистов или системных администраторов.
Я уверен, что все из вас знакомы с каким-нибудь графическим интерфейсом пользователя (GUI). В GUI вы можете найти на экране графические объекты, такие как значки, выпадающие меню и окна.
Пользователь может навести на точку и нажать на нее с помощью указывающего устройства, такого как мышь, чтобы активировать необходимые операции.
Одним из основных преимуществ, для такого рода интерфейса, является то, что вам не придется запоминать различные команды, как в интерфейсе командной строки.
Например, в окне каталога файловой системы, вы можете легко манипулировать файлами с помощью перетаскивания.
Я не думаю, что здесь необходимы дополнительные объяснения, так как вы все должны быть знакомы с такими операциями.
Мы часто используем графический пользовательский интерфейс, разработанный другими.
И в этой книге вы также узнаете, как разрабатывать свой собственный графический интерфейс пользователя с помощью Event Driven программирования.
Прикладное программное обеспечение и операционная система
Давайте теперь обсудим прикладное программное обеспечение.
Компьютеры совершили революцию в нашей жизни, потому что они могут выполнять различные задачи эффективным и надежным способом.
Задачи, которые компьютер может выполнять, включают в себя многие бизнес-операции и повседневные приложения.
И цель состоит в том, чтобы увеличить производительность труда и качество нашей жизни.
Например, компании используют информационные системы учета людских ресурсов, чтобы выплачивать заработную платой, и университеты используют информационные системы учета студентов, чтобы отслеживать прогресс обучения студентов.
В настоящее время, есть программы, с помощью которых вы контролируете приборы дома (их часто называют смарт-устройства) с помощью мобильных устройств, так что, например, еда будет готова для вас, прежде чем вы вернетесь домой.
Некоторое широко используемое программное обеспечение может быть сгруппировано в следующие категории.
Первая категория, это производительное программное обеспечение, например, MS Word для подготовки документов, Excel Access для создания баз данных и PPT для подготовки презентаций.
Легко видеть, что обработка программным обеспечением документа отличается, если сравнить усилия, необходимые для создания отчета с использованием в настоящее время компьютера и пишущей машинки 30 или 40 лет назад.
Я думаю, большинство из вас, вероятно, никогда использовали или даже не видели пишущую машинку раньше.
Другой вид прикладного программного обеспечения, с которым я уверен, многие из вас знакомы, является коммуникационным программным обеспечением, особенно то, которое вы используете для общения через Интернет.
Здесь вы можете использовать интернет-браузеры, такие как Internet Explorer, Safari, Chrome или Firefox для поиска информации в WWW.
Многие из вас общаются с друзьями по электронной почте или через социальные сети.
В прошлом, большинство книг и документов состояли в основном из текста, так как было не легко и часто дорогостояще включать в них изображения, но с достижениями в области мультимедийных средств, таких как Photoshop, можно легко создавать документы с красивой графикой и изображениями или даже видео.
На самом деле, много бумажных носителей были заменены на электронные средства массовой информации, включая газеты и журналы.
В последнее время из-за достижений в области технологий мобильной связи, в том числе мобильных сетей и мобильных устройств, таких как смартфоны и планшеты, очень быстро увеличилось использование и доступность мобильных приложений.
Есть мобильные приложения для игр и для общения с другими людьми, развлекательные приложения для прослушивания музыки или просмотра фильмов, навигационные приложения, такие как Google Maps для путешествий, и многое другое.
Хорошая новость состоит в том, что многие из этих приложений написаны на Java, так что вы можете применить свои навыки программирования на Java после этой книги.
Давайте теперь посмотрим на операционные системы.
ОС, это в основном системное программное обеспечение для контроля и управления компьютерными ресурсами, включая устройства ввода или вывода, такие как жесткие диски, монитор, клавиатура и принтер. Некоторые из них могут совместно использоваться сразу несколькими пользователями.
Некоторые популярные ОС предназначены для компьютеров, например Apple, это Mac OS, другие для мобильных устройств, например IOS для iPhone и IPad.
Компания Microsoft начала продавать MS DOS в начале 1980-х и операционную систему Windows в середине 80-х.
Последняя версия Windows 10, которая обеспечивает пользовательский интерфейс для мобильных устройств.
Другие ОС включают UNIX и Linux, которая также является UNIX-подобной ОС.
Другая популярная ОС для мобильных устройств Android, разработанная Google.
Android разработан на основе ядра Linux и имеет сейчас самую большую долю рынка среди всех мобильных ОС.
Вот некоторые из важных сервисов, предлагаемых операционной системой.
Одной из наиболее важных задач является управление файловой системой, где хранятся файлы, которые организованы в виде иерархической структуры в виде папок, это особенно важно, когда вы пытаетесь найти и извлечь определенный файл из большого количества файлов.
Как упоминалось ранее, ОС позволяет вам манипулировать файловой системы легко с помощью графического интерфейса пользователя, чтобы копировать и удалять файлы или перемещать файлы с помощью перетаскивания файлов в разные папки.
Операционная система также несет ответственность за управление устройствами ввода и вывода.
Когда программа выдает команду для получения некоторой информации из устройства ввода или написать что-то на устройство вывода, ОС берет это на себя.
Нам часто приходится открывать несколько окон одновременно, чтобы обрабатывать различные задачи, например, когда вы смотрите YouTube, вы можете также что-писать.
И многочисленные окна, которые вы открываете, управляются ОС.
Языки программирования
Давайте теперь обсудим языки программирования.
Перед этим мы говорили о прикладном программном обеспечении и системном программном обеспечении.
Это на самом деле программы, которые были написаны на определенных языках программирования.
Например, операционная система UNIX, которая является системным программным обеспечением, написана в основном на языке С.
Когда компьютеры общего назначения впервые появились в 1940 году, программы должны были быть написаны на машинном языке или языке ассемблер, который, как правило, называется языком низкоуровневого программирования, потому что программы должны были быть написаны на основе примитивных машинных инструкций для конкретной компьютерной архитектуры.
То есть, программа должна была быть переписана полностью, когда она переносилась в другую машину.
В настоящее время, большинство программ написано на языках программирования высокого уровня.
Языки программирования высокого уровня используют возможности языка ближе к человеческим языкам, например, к английскому, чем машинному языку.
Преимущество использования языков программирования высокого уровня состоит в том, что их легче читать, писать и поддерживать.
Вот некоторые примеры из языков программирования высокого уровня:
Fortran рассматривается как один из первых языков программирования высокого уровня. Он был разработан в 1950-х годах.
Fortran особенно подходит для научных приложений, так как есть обширная коллекция научных пакетов, написанных на языке Fortran за всю его долгую историю существования.
Кроме того, многие из научных приложений, написанных для суперкомпьютеров или высокопроизводительных компьютеров, написаны на языке Fortran.
Cobol является вторым старейшим языком программирования высокого уровня и используется в основном для бизнес-приложений.
Вы до сих пор можете найти, что многие системы банков и финансовых учреждений написаны на Cobol.
Basic является одним из самых простых в изучении языков.
VBA Microsoft или Visual Basic for Applications является реализацией Visual Basic вместе со своей интегрированной средой разработки.
«С» это язык программирования общего назначения, разработанный в AT&T Bell Labs в начале 1970-х.
Многие черты C были приняты многими более поздними языками, включая C++, который является объектно-ориентированной версией С.
Другой язык программирования, который приобрел популярность в последнее время, это Python, который появился в 1990-х годах.
Он поддерживает несколько парадигм программирования, в том числе императивное, объектно-ориентированное и функциональное программирование.
Java это язык программирования, который мы собираемся использовать здесь, был разработан в 1990-х годах Sun Microsystems, которая была приобретена Oracle.
Он особенно популярен для веб-приложений и мобильных приложений.
Одним из важных преимуществ Java является то, что Java код, который был компилирован на одной платформе, не придется перекомпилировать для работы на другой платформе.
Это потому, что программы Java компилируются в форме, называемой байт-кодом, который может быть запущен на виртуальной машине Java (JVM), установленной на другом компьютере.
Вышеуказанный список приводит здесь лишь некоторые из наиболее популярных языков программирования высокого уровня,
Есть еще очень много, которые были созданы в прошлом, а новые, безусловно, будут созданы в будущем.
Следующий список дает основные мероприятия в цикле разработки программного обеспечения.
Программы могут быть написаны, используя какой-либо из редакторов.
Это может быть простой текстовый редактор, такой как блокнот, или более сложный редактор, предоставляемый средой разработки.
В настоящее время большинство популярных языков программирования оснащены специально разработанными редакторами для языка.
Программы, написанные на языке программирования высокого уровня, должны быть откомпилированы или переведены на машинный язык, прежде чем они могут быть выполнены.
Программа компиляции является своего рода системным программным обеспечением, потому что она взаимодействует с другими программами.
Программа компиляции берет программу в качестве входных данных, а затем переводит ее в понятный машиной язык или объектный код.
Этот процесс называют компиляцией.
После компиляции программы, она должна пройти через другой процесс, который называется связыванием или сборкой и который связывает программу с другими программами или библиотеками, которые были включены в оригинальную программу.
В случае Java, есть очень богатая коллекция существующих программ, упакованных в виде библиотек, например, библиотека для часто используемых математических функций, таких как корень квадратный и тригонометрические функции синус, косинус и тангенс.
Это очень важно при разработке программ, потому что мы можем использовать то, что было написано раньше и не должны разрабатывать все с нуля.
Повторное использование программы является общим действием программной инженерии, которое может сэкономить время и усилия за счет сокращения лишней работы.
Процесс связывания создает компьютерный исполняемый код, который обычно хранится в .exe файле или .jar файле.
Чтобы действительно выполнить программу, исполняемый код должен быть перемещен оттуда, где он хранится, например, на жестком диске, в основную память, где может быть осуществлено выполнение программы, и этот процесс называется загрузка.
Программу необходимо протестировать для разных вводов, прежде чем она может быть опубликована.
Если обнаружена ошибка, программу нужно пересмотреть и провести через последовательность шагов разработки снова.
В настоящее время, все эти процессы могут осуществляться в интегрированной среде разработки (IDE).
Интегрированная среда разработки (IDE) является программным приложением, которое обеспечивает интерактивные инструменты для программистов, чтобы упростить цикл разработки программного обеспечения и таким образом, улучшить производительность.
Далее приведем общие компоненты IDE.
Они в основном соответствуют шагам в цикле разработки программного обеспечения, о которых мы только что говорили.
Редактор в IDE часто предоставляет инструменты, которые помогут вам отформатировать и документировать программы.
Некоторые могут даже помочь вам сделать некоторую первоначальную проверку на синтаксис.
Компилятор, сборщик и загрузчик обеспечивают компиляцию, связывание и загрузку программы для исполнения, как обсуждалось ранее.
Часто существуют ошибки в программах, даже для программ, написанных опытными программистами.
Отладчик может помочь в выявлении и локализации ошибок.
Он позволяет программисту проследить шаг за шагом выполнение программы.
В отладке программы, есть два распространенных типа ошибок, а именно синтаксические ошибки и семантические ошибки.
Синтаксис языка программирования представляет собой набор правил, которые определяют комбинацию символов, которые могут быть правильно использованы вместе в языке.
Это похоже на грамматику в естественном языке, таком как русский или английский язык.
Семантика относится к значению программы, то есть, что программа должна выполнить.
Программа может быть синтаксически правильной, но она может не давать предполагаемое значение.
В естественных языках, таких как русский или английский, может присутствовать двусмысленность, человек делает толкование и может попросить разъяснений, если значение не ясно.