Автор: Пользователь скрыл имя, 17 Ноября 2014 в 19:57, статья
Зачем программам быть свободными?
Право и экономика ПО.
Применимость СПО при реализации «Обязательного минимума.
Логика и последовательность освоения СПО.
К сожалению, при применении наиболее популярного сегодня «IBM PC-совместимого» оборудования (т.е. компьютеров на основе процессоров архитектуры IA-32) реальная локализация аппаратно-программной системы не сводится к установке локали. Для возможности ввода нелатинских символов необходимо назначить код переключения систем письменности какой-либо клавише. Кроме того, чтобы терминал отображал нелатинские символы в текстовом режиме, в видеоадаптер должен быть подгружен соответствующий шрифт (при применении эмулятора терминала в графическом режиме этой проблемы нет). Стандартного способа осуществления этих действий нет, каждая ОС решает эти задачи по-своему.
Еще одна локализационная сложность связана с ограничением восьмибитной кодировки: размер одного набора символов ограничен 256 и, соответственно, за вычетом управляющих символов и символов псевдографики места в нем хватает только на обычную и расширенную латиницу, обычную латиницу и русскую кириллицу или обычную латиницу и украинскую кириллицу.
Работать с текстами, включающими одновременно большее количество символов, можно, используя кодовые таблицы Юникод (стандарт ИСО/МЭК 10646) и кодировку UTF8. Однако не все ОС поддерживают корректную работу текстовых утилит при переменной длине символов. Кроме того, применять при этом вшитый знакогенератор видеоадаптера уже не представляется возможным, и для терминального режима нужен встроенный в драйвер программный знакогенератор. Проблемы, связанные с UTF8-локалью, должны быть решены в современных ОС в течение ближайших лет.
Команда как файл и переменная $PATH
Обратите внимание на переменную $PATH (у Алисы ее значение оказалось равным
«/home/alice/bin:/bin:/usr/
Большинство стандартных команд ОС реализовано в виде отдельных программ (исключение составляют так называемые встроенные команды51 ). Чтобы оболочка нашла и запустила соответствующую программу, путь к ней (т.e. имя каталога, в котором содержится эта программа) должен содержаться в списке, составляющем переменную $PATH. Текущий каталог не исключение – чтобы поиск программы осуществлялся и в нем, он должен в явном виде присутствовать в этом списке52.
В приведенном на Рис. 1-66 примере Алиса проверяет значение $PATH, затем добавляет в начало списка текущий каталог и убеждается, что значение переменной приняло искомую форму. (Этот пример демонстрирует особенности экранирования, выполняемого двойными кавычками. Они экранируют пробелы, но, в отличие от апострофов, не мешают раскрытию специальных символов и имен переменных).
Хотя стандартом не определены каталоги, в которых содержатся исполняемые файлы команд, в большинстве современных ОС основным таким каталогом является «/usr/bin/».
Добавление в PATH текущего каталога считается весьма легкомысленным; по крайней мере, суперпользователь никогда не должен этого делать53. Удобным является присутствие в PATH каталога «~/bin/» (в нашем примере «/home/alice/bin/»). В него пользователь может помещать собственные сценарии и другие программы.
Команду, соответствующую программе, чей код размещен вне путей, перечисленных в PATH, можно издать, указав полное или относительное имя файла (например, команда «./моя_программа -o» запустит программу, содержащуюся в файле «моя_программа» в текущем каталоге). Файл должет быть исполняемым.
Помимо использования символов завершения («&», «;», «&&» и «||») и скобок «(» и «)», в открытых ОС имеется еще один механизм объединения простых команд в группу – конвейер54.
В отличие от групп команд, объединенных упомянутыми символами завершения и независимых друг от друга, команды, входящие в конвейер, связаны передачей данных.
В следующем примере Алисе по каким-то причинам нужно получить пронумерованный список файлов в одном из каталогов. У команды «ls» нет соответствующего ключа, хотя есть ключ «-1» (единица), позволяющий осуществить вывод списка в «коротком» формате по одному файлу на строку. Но в системе имеется стандартная команда «nl», выводящая строки ввода, предваренные их номерами.
Алиса может перенаправить вывод команды «ls -1» во временный файл, затем перенаправить ввод команды «nl» из того же файла и, наконец, удалить его (Рис. 1-67).
Это достаточно громоздко; кроме того, в вывод попало и имя самого временного файла, что в планы Алисы не входило55.
Конвейер – это соединение двух или более команд символом «|» («вертикальная черта», «пайп»). При связывании команд конвейером, вывод указанной слева становится вводом указанной справа, без каких-либо временных файлов (Рис. 1-68).
В конвейер могут быть связаны и более двух команд. В примере на Рис. 1-69 Алиса передает, как и ранее, вывод команды «ls» команде «nl», а вывод «nl» передает команде «sort -r», которая (с этим ключом) выводит свой ввод, отсортированный в обратном порядке.
Ввод (но не вывод) первой команды в конвейере может быть перенаправлен из файла посредством символа «<», а вывод (но не ввод) последней – перенаправлен в файл или в конец файла символами «>», «>>». Перенаправлять стандартный ввод или вывод команд, окруженных символами конвейера с обеих сторон, бессмысленно56, хотя можно (и бывает полезно) перенаправить в файл вывод их ошибок («2>» или «2>>»).
В некоторых случаях бывает все-таки необходимо вывести «сечение» конвейера в определенной точке. Для этого служит команда «tee», копирующая ввод в вывод и параллельно записывающая его в файл, имя которого указано в качестве ее аргумента. При необходимости осуществить вывод на терминал, необходимо в явном виде указать его имя (/dev/tty) (см. Рис. 1-70).
Приведенный пример повторяет уже встречавшуюся цепочку из трех команд, но итоговый вывод перенаправлен в файл «временный», а между командами «nl» и «sort» вставлена команда «tee /dev/tty», копирующая поток конвейера на текущий терминал. На терминал, соответственно, выводится последовательность строк после их нумерации, но до ее обратной сортировки.
Вне зависимости от включения конвейера в скобки, все запускаемые при этом процессы входят в одну группу процессов (одно задание).
Введение механизма конвейера и его эффективная реализация в ранних версиях ОС «Юникс» революционализировали практику программирования, в том числе, системного. Именно благодаря наличию этого механизма на уровне ОС стала возможна аккуратная декомпозиция реальных задач на относительно простые фрагменты-утилиты.
В «доюниксовых» системах пришлось бы предвидеть возможность того, что какой-нибудь Алисе понадобится нумерация строк и обратная сортировка списка файлов в каталоге, и включать соответствующие ключи в реализацию команды «ls». Что еще хуже, их реализацию пришлось бы включать в каждую программу, построчно обрабатывающую тексты (или убедить Алису в том, что «на самом деле такая возможность не нужна»)57.
Декомпозицией задач и предоставлением «тезауруса» отдельных команд вкупе с механизмами их связывания и объясняется простота и элегантность открытых ОС. Поскольку большинство команд вводят и/или выводят текст, существует практически неограниченная возможность их комбинации, отвечающей как предвиденным, так и непредвиденным разработчиками ситуациям.
Наличие таких механизмов и «дешевизна» (в терминах потребления компьютерных ресурсов) их применения обусловили складывание вокруг открытых систем культуры разработки (не только системной, но и прикладной), частью которой являются принципы:
1) минимизации функциональности отдельных программ,
2) простоты форматов ввода-вывода и
3) реализации программ в виде фильтров (то есть, преобразующих стандартный ввод в стандартный вывод) везде, где это возможно.
Наиболее очевидным примером реализации этих принципов является набор текстовых утилит, входящих в стандарт, некоторые из которых («cat», «nl», «sort») были уже бегло рассмотрены нами.
Обработка «плоских» (неразмеченных) текстов – одно из первых (после собственно вычислительных задач и управления приборами), очень важное и хорошо исследованное приложение компьютера.
Работа с текстами критична для многих других пользовательских приложений. Электронная почта – это текст. Форматы разметки, посредством которых представлены форматированный текст, векторная графика, ноты и т.п. (практически все данные, за исключением растровой графики, волнового представления звука и видеодорожек) – в основе своей также текст.
Даже картинки и звуковые файлы, размещенные в WWW, передаются незаметно для пользователя между машинами в закодированной текстом форме, хотя в данном случае текст и не является «собственной» формой представления данных.
Команды, с помощью которых пользователь «общается» с системой – это текст. Сколько бы не популяризовали и не навязывали графические интерфейсы, для серьезной и продуктивной работы, как правило, не обойтись без полноценного текстового диалога, так же как при серьезном и предметном разговоре сложно обойтись жестами и ответной мимикой.
Эффективная работа с текстом критична и для развития самих вычислительных и коммуникационных систем, поскольку сами программы в исходной своей форме – тексты. Для программ на интерпретируемых языках тексты являются и исполняемой формой, так что такие программы – тексты вдвойне (а типичная стандартизованная ОС почти наполовину состоит из «сценариев», т.е. программ, написанных на интерпретируемых языках).
(Хотя существуют и исключения. Например, электронные таблицы – специфические программы (определяющие порядок вычислений и способ представления их результатов) – представляют собой размеченный, а не «плоский» текст. В некоторых случаях файлы настроек – тоже программы в широком смысле этого слова – представлены не текстом, а базой данных более сложной структуры. Программы с графическим интерфейсом могут содержать значительные фрагменты, первичной формой представления которых является нетекстовая.)
Приемы работы с текстом – неотъемлемая часть компьютерной грамоты, но слишком часто она оказывается не освоенной вовремя. К сожалению, зачастую в курсе средней школы знакомство с обработкой «плоских» текстов ограничивается встроенными редакторами в среде программирования и электронно-почтовой программе, а навыки – простейшими приемами набора и исправления. Более абстрактные и всеобщие операции изучаются как часть word-процессинга, и хотя иногда при этом и демонстрируются возможности встроенных в word-процессоры языков программирования, область обработки текстов остается «вещью в себе» и никак не интегрируется с другими областями, осваиваемыми в курсе информатики.
Открытые ОС предоставляют достаточно широкий инструментарий работы с текстовыми данными, включая интерактивное редактирование и потоковую обработку. Они важны как в системном, так и в прикладном плане. В частности, администрирование операционной системы в значительной части представляет собой текстовое редактирование сценариев и файлов с данными.
С некоторыми командами потоковой обработки (такими, как «cat», «nl») мы коротко познакомились выше.
Размеченный и «плоский»
Водораздел между текстовыми редакторами и word-процессорами58, проходит по способу отображения размеченного (имеющего некоторые атрибуты, такие, как цвет, начертание и кегль (размер) символов, выключка (выравнивание) и расположение абзацев, оформление страницы и т.п.) текста.
Word-процессор определенным образом интерпретирует разметку, визуализуя указанные атрибуты.
Текстовый редактор отображает размеченный текст «как есть» (с тегами разметки), хотя он вполне может быть «в курсе» синтаксиса языка разметки (если текст размечен, например, на языке XML, HTML или TeX) или даже самого текста (например, синтаксиса языка программирования) и каким-то образом его учитывать (например, расцвечивать теги разметки HTML или зарезервированные слова Pascal). В принципе, он может быть «в курсе» синтаксиса, грамматики и лексики даже естественного языка, хотя для работы с естественными языками «плоский», неразмеченный текст используется все реже, или, по крайней мере, неразмеченный текст все реже используется как первичная форма представления текста на естественном языке.
Отказаться вовсе от работы с «плоским» текстом затруднительно по давно известной эргономистам причине: использование визуализации «позволяет демонстрировать лишь результат форматирования, по нему невозможно определить задачи форматирования, поставленные пользователем системе. Например, если пользователь замечает, что система не делает переносов ... невозможно определить ... является ли это простым совпадением или же при форматировании данной главы перенос запрещен» (Т.Робертс, «Текстовые редакторы» // «Человеческий фактор». Т. 6. – М.: «Мир», 1992).
Редакторы
Когда компьютеры были большими и дорогими, задача редактирования программ и других текстов решалась гораздо более простыми устройствами, обычно состоявшими из телетайпа (или клавиатуры) и перфоратора, фиксирующего вводимый текст на картах или ленте. Программы и данные записывались первоначально на бумаге и тщательно проверялись вручную: синтаксическая ошибка или ошибка формата могла обойтись в лишний прогон, зачастую это означало бесплодно потраченные дорогие часы машинного времени.
С удешевлением компьютерной техники и разработкой многопользовательских систем появилась возможность посадить оператора за подключенный к машине телетайп, где он свободно вводил и исправлял текст, а компьютер тратил основную часть своих ресурсов на обслуживание других пользователей или выполнение долгих пакетных заданий. Для удобства операторов (часто ими оказывались сами программисты) разрабатывались программы редактирования текстов (или, попросту, текстовые редакторы), как правило, выводившие текст построчно и ожидавшие клавиатурной команды (зачастую на особом изощренном языке), сообщающей, следует ли оставить строку неизменной, либо внести в нее какие-то изменения.