Свободные программы и системы в школе

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.

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.

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.

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.