Symbian os: обзоры ОС

Symbian OS: что к чему

Введение

Смартфон и коммуникатор - эти слова уже прочно обосновались в нашем повседневном лексиконе. Портативные устройства все шире входят в нашу жизнь. Из дорогих игрушек, доступных только очень обеспеченным людям, они постепенно превращаются в неотъемлемый атрибут современного человека, причем не только бизнесмена. Мобильность - вот ключевое слово современных информационных технологий. Для начала хотелось бы внести некоторую ясность в терминологию. Под смартфоном обычно принято понимать безклавиатурное устройство (наподобие Sony Ericsson P800), в основном предназначенное для доступа к данным и рассчитанное на широкий круг пользователей, коммуникатором же обычно называют более функциональное устройство, оснащенное клавиатурой, большим экраном и ориентированное, как правило, на более <профессиональных> пользователей. Оснащенное функциями высокоскоростной передачи данных типа GPRS или HSCSD, такое устройство позволяет человеку постоянно быть на <острие> событий, получать электронную почту, просматривать страницы Интернет, работать с документами, факсами и так далее. Далеко не все согласятся носить в сумке или <дипломате> тяжелый полноразмерный ноутбук. Помимо того, что большая часть вычислительных мощностей просто простаивает, малое время работы от батарей не дает возможность работать, например, все время в течение длительного перелета или поездки. Кроме того, низкая надежность широко распространенных ОС для настольных машин (особенно пресловутого семейства Windows 9x), их низкая приспособленность для использования в мобильных устройствах, завышенные требования к аппаратным ресурсам (особенно к памяти и дисковому пространству), возможность механического повреждения компонентов компьютера (особенно это относится к жестким дискам) делают применение этих дорогостоящих и громоздких устройств неоправданным. Высокие требования, предъявляемые к современным мобильным устройствам, особенно в части потребляемой мощности и надежности ОС и программ к сбоям питания, обусловили появление на рынке новых операционных систем, созданных с учетом этих требований. Именно для таких устройств и была создана Symbian OS.

История появления Symbian OS

Операционная система Symbian OS (EPOC 32) была создана компанией Symbian - совместным предприятием фирм Motorola, Ericsson, Nokia и Psion на базе подразделения Psion Software компании Psion. Позднее к ним присоединилась компании Matsushita, Kenwood, Fujitsu, Siemens и другие.

Первый выпуск (<релиз>) EPOC 32 в апреле 1997 ознаменовал собой рождение нового поколения операционных систем, основанного на обширном опыте компании Psion в индустрии портативных мобильных устройств.

За тринадцать лет до этого, в 1984 году, компания Psion изобрела персональный органайзер. Объем продаж следующей модели - Organiser II - корпоративным и частным клиентам превысил миллион устройств. Эта модель имела 8-разрядный ЦП, и могла программироваться на языке ассемблера или на Бейсик-подобном языке высокого уровня OPL (Organiser Programming Language).

С 1991, серия устройств под общей маркой Psion Series 3 сделала персональный цифровой органайзер популярным и доступным устройством массового спроса. Новая ОС получила название SIBO (SIxteen-Bit Organiser), часто ее также называют SYMBIAN OS16. В системе SIBO впервые была применена технология выделения ядра и интерфейса приложений в самостоятельные компоненты, что впоследствии стало неотъемлемой и важной частью 32-разрядной SYMBIAN OS. Однако, так как большая часть ядра системы была написана на ассемблере, а также из-за ограничений 16-разрядной архитектуры x86, система SIBO не могла использоваться нигде, кроме процессоров x86. Графическая оболочка SIBO была объектно-ориентированной, а встроенный редактор и транслятор языка OPL позволяли вести разработку приложений непосредственно на КПК. Для платформы SIBO было создано огромное количество приложений.

В то же время для корпоративного рынка был разработан промышленный терминал WorkAbout, впервые представленный в 1995 году. Общий объем продаж устройств превысил 1.5 миллиона устройств. В период наибольшей популярности на долю Series 3 приходилось 35% мирового рынка органайзеров. Одной из основных причин тому стало удобство и функциональность приложений SIBO, надежность и эффективность многозадачной ОС (в которой за все время ее существования практически не было найдено ошибок), высокое качество встроенного в ПЗУ программного обеспечения, продолжительное время работы от батарей и стильный фирменный дизайн.

С течением времени карманные компьютеры становились все мощнее. К 1994 году, ограничение в 64Кб, свойственное для 16-разрядных систем, стало представлять серьезное препятствие разработке ПО, к тому же становилось ясно, что система такого класса должна быть переносимой на более широкий спектр устройств. Так появилась новая система SYMBIAN OS. Сохранив в себе лучшие черты предыдущей ОС Psion, она должна была стать полностью 32-разрядной, переносимой на любую аппаратную платформу и архитектуру. Это позволило бы SYMBIAN OS стать открытой системой, доступной для лицензирования сторонними производителями мобильных устройств. С этой целью из группы Psion было выделено самостоятельное предприятие по созданию программного обеспечения - Psion Software. Новая система должна была стать стандартом для беспроводных информационных устройств за счет лицензирования широкому кругу производителей этой отрасли. В апреле 1997 года вышла первая версия SYMBIAN OS - Release 1 - и сразу же на ее базе был создан новый продукт: Psion Series 5.

Лицензирование новой ОС началось еще до ее официального выхода в свет. SYMBIAN OS с ее эффективностью и гибкостью, а также высокий технический уровень Symbian (ранее Psion Software) сформировали исключительно благоприятную основу для создания нового системного ПО для беспроводных устройств. Компания Psion Software была выделена из группы компаний Psion Group, и сменила название на Symbian Ltd, став совместным предприятием Ericsson, Nokia, Motorola и Psion.

С самого начала система проектировалась как полностью объектно-ориентированная. В качестве языка реализации был выбран C++ как наиболее мощный и наиболее функциональный на сегодняшний день объектно-ориентированный язык программирования.

Цели создания Symbian OS (SYMBIAN OS 32)

Привлекательность для пользователя

Мобильные устройства предназначены для личного пользования. Они должны быть просты в использовании, и всегда предоставлять информацию по первому требованию (принцип "Instant-On"). Графический интерфейс системы и встроенное ПО должны быть привлекательными и интуитивными. Необходима эффективная многозадачность. Управление питанием должно позволять компьютеру при включении моментально восстанавливать состояние, в котором он находился в момент выключения без длительного процесса загрузки системы. При замене источника питания (батарей) данные должны сохраниться. Программное обеспечение в ПЗУ должно быть высочайшего качества. Эти уроки компания Psion усвоила еще в пору Organiser II, когда большинство настольных ПК работали под управлением DOS, а <портативные> ПК были размером с дипломат.

Набор приложений - критический фактор для создания привлекательности с точки зрения конечного пользователя. Приложения SYMBIAN OS разработаны с расчетом и на новичка, и на профессионала. Около десяти основных приложений и вся операционная система должны были поместиться в ПЗУ, объем которого составляет около 1/10 объема среднего приложения для PC. Такая компактность была достигнута за счет высочайшей степени повторного использования кода, использования объектно-ориентированного проектирования, языка C++ и плотного контакта команд разработчиков, занимающихся различными аспектами ОС и приложений.

Цифровая связь широко используется в современном мире. Архитектура SIBO была разработана для органайзеров, являющихся самостоятельными устройствами, которым лишь изредка необходимо было связываться с другими устройствами для резервного копирования данных. Устройства на базе SIBO прекрасно существовали без подключения к настольным ПК. В настоящее время связь с использованием Интернет, факса и мобильных телефонов стала обычным явлением, а синхронизация с данными на настольных ПК, дома и на работе, стала исключительно важной для мобильных устройств. Механизмы синхронизации и обмена данными были изначально встроены в Symbian OS.

Привлекательность для OEM -производителей

ОС устройств серии Organiser и SIBO использовалась только в продуктах компаний группы Psion. Symbian OS с самого начала разрабатывалась с целью лицензирования широкому кругу производителей телекоммуникационного оборудования.

Главным требованием была переносимость на разные типы процессоров. Это, в свою очередь, требовало использования языка высокого уровня, который мог бы достаточно просто переноситься на другую платформу. Язык ассемблера используется только для реализации компонентов, для которых особенно важна скорость выполнения. В Symbian OS также широко используется абстрагирование от конкретного типа аппаратуры, что позволяет упростить адаптацию для различных вариантов одной архитектуры процессора.

Несмотря на то, что SYMBIAN OS является переносимой системой, в качестве основной платформы компанией Symbian была выбрана архитектура ARM. Архитектуру ARM отличает исключительно эффективная RISC-струтура, обеспечивающее оптимальное соотношение <производительность/потребляемая мощность> - что особенно важно для устройств, которые должны работать в течение недель на одном комплекте батарей. К тому же, благодаря эффективному использованию площади кристалла и грамотной политике компании ARM Ltd в отношении лицензирования, архитектура ARM обеспечивает наилучшее соотношение производительность/цена. Архитектура ARM лицензирована такими <китами>, как Intel, Nokia и т.п.

Для мобильных устройств не существует стандартов на размер экрана, клавиатуры, клавиш или дигитайзера. Производители получают полную свободу создавать любые типы устройств, любой ценовой категории, размера и веса. Компанией Symbian принято стратегическое решение провести четкое разделение между графическим интерфейсом (GUI) и другими компонентами ПО. Для устройств, требующих отличных от стандартных средств взаимодействия с пользователем, графический интерфейс системы и приложений может быть модифицирован или полностью переработан. Например, это позволит легко адаптировать систему к любому размеру и разрешению экрана, отсутствию/наличию сенсорного экрана и т.п. По сравнению с другими платформами это позволит производителям устройств на базе SYMBIAN OS создавать устройства с <фирменным> внешним видом и аппаратным обеспечением.

SYMBIAN OS является интернациональной операционной системой. Платформа SIBO была локализована для Великобритании и США, практически всех языков Западной Европы, и части восточноевропейских языков: чешского, венгерского, греческого и русского. В SYMBIAN OS встроена поддержка 16-разрядной кодировки UNICODE и специальные средства ввода данных для адаптации к языкам Азии и Дальнего Востока, таким как японский, китайский, корейский и тайский.

Привлекательность для разработчика

Для разработки эффективных приложений используется широкий спектр современных средств разработки.

Главным требованием стала 32-разрядность ОС, поскольку написание приложений для SIBO (как и для DOS/Windows 3.1) требовало значительных усилий для преодоления ограничения в 64Кб на размер сегмента, вызванного использованием 16-разрядной архитектуры x86. SYMBIAN OS полностью 32-разрядная, какая-либо поддержка старых 16-разрядных интерфейсов программирования (API) отсутствует.

Symbian предоставляет широкий спектр средств разработки для SYMBIAN OS. Программы на стандартном языке C++ создаются на PC с использованием интерактивной среды разработки Microsoft Visual Studio и эмулятора. Затем исходный код перекомпилируется и переносится на компьютер на базе процессора ARM при помощи компилятора GNU C++. Также возможна разработка приложений на языке OPL (схожем с языком Бейсик), корни которого уходят во времена Organiser II. Также существует возможность написания программ на языке Java с использованием любого из существующих средств разработки для языка Java.

О создании средств разработки для Symbian OS объявили такие компании как Metrowerks (известная своим инструментарием CodeWarrior), AppForge (представившая средства разработки программ для Symbian OS на языке Visual Basic) и Borland, традиционно сильная в области визуальных средств разработки.

SYMBIAN OS сегодня

Что же представляет собой Symbian OS сегодня? Это полнофункциональная операционная система, созданная с учетом всех требований телекоммуникационной индустрии и большинства современных стандартов и протоколов, таких как Bluetooth, GPRS и т.п. Ядро системы - многозадачное, высокопроизводительное и исключительно компактное - может быть без больших затрат перенесено практически на любую платформу. Полная поддержка Unicode позволяет без проблем адаптировать систему для любого языка, гибкие механизмы расширения позволяют решить все проблемы с кодировками почты, Web и т.п.

Начиная с версии 6.0, введена диверсификация на <семейства> устройств (reference design). На данный момент определены 3 класса устройств: безклавиатурные КПК с форм-фактором, напоминающим Palm и Pocket PC - MediaPhone (ранее Quartz), клавиатурные коммуникаторы Crystal. Все три семейства используют одно ядро, различия в основном сводятся к пользовательскому интерфейсу, форм-фактору, отсутствию/наличию сенсорного экрана и т.п. Здесь Symbian OS, в отличие от, например, Windows CE, дает производителям полную свободу действий - и это видно, если сравнить, например, Nokia 9210 и Nokia 7650.

Symbian OS поддерживает большинство стандартов, принятых в индустрии мобильной связи: GSM/EGSM, GPRS, HSCSD, CDMA.

Набор приложений (Application Suite)

В состав SYMBIAN OS входит полный набор офисных, организационных и коммуникационных приложений. Для управления компьютером и приложениями используется графическая оболочка.

Все приложения имеют следующие общие черты:

• тщательная проработка пользовательского интерфейса, с целью сделать приложения максимально удобными в использовании, независимо от уровня подготовки пользователя
• стандартные графические элементы управления, реализованные в библиотеке EIKON, включая панель инструментов (toolbar), инструментальные линейки (toolband), удобное управление при помощи клавиатуры и/или пера
• увеличение и уменьшение масштаба изображения на экране для настройки изображения с учетом типа данных приложения, условий освещенности и зрения пользователя
• поддержка печати на большинство стандартных принтеров, печать через последовательный, параллельный или инфракрасный порт, либо на принтер, подключенный к настольному PC
• поддержка встроенных объектов, позволяющая, например, встраивать документы Word в записи Agenda
• обмен данными между приложениями через стандартный буфер обмена (clipboard), обмен данными с другими устройствами через инфракрасный порт

SYMBIAN OS разработана с целью лицензирования широкому кругу производителей, для различных устройств. Производителям может потребоваться изменение внешнего вида приложений и системы, при этом необходимо сохранить совместимость с существующими продуктами. Стандартная оболочка EIKON была разработана для устройств с перьевым вводом, клавиатурой и монохромным экраном с разрешением 640х240 точек; для устройств, спецификации которых существенно отличаются от приведенных выше, может потребоваться графический интерфейс, внешний вид и даже, возможно, реализация которого значительно отличается от EIKON.

SYMBIAN OS была разработана таким образом, чтобы дать возможность замены стандартной оболочки EIKON на любой другой графический интерфейс. При этом скорее всего также понадобится и модификация приложений.

Большинство приложений имеют своего рода <ядро>, основное назначение которого - обработка данных этого приложения, обеспечивающая их целостность. Например, ядро текстового процессора работает с текстом документа, при этом обеспечивая сохранение и корректное обновление форматирования текста, хранение внедренных объектов и т.п. Код ядра должен быть надежным, и обеспечивать всю необходимую приложению функциональность. При реализации сложных операций, типа сортировки и поиска, ядро должно обеспечивать приемлемую скорость работы. Наряду с ядром, приложение также должно содержать код пользовательского интерфейса, который обычно служит для обмена данными и командами между графическим интерфейсом и ядром и отображения результатов.

Приложения SYMBIAN OS формализуют различие между ядром и графическим интерфейсом (GUI). Хотя создание <монолитных> приложений по-прежнему возможно, например в учебных целях, все серьезные приложения создаются в виде динамической библиотеки, содержащей ядро приложения, абсолютно независимое от графической оболочки EIKON, и библиотеки, реализующей интерфейс приложения.

Если приложение перерабатывается для системы, в которой отсутствует оболочка EIKON, преимущества этого подхода очевидны:

• все изменения сводятся исключительно к переработке интерфейса
• ядро не требует никаких изменений, повторной компиляции и тестирования, что особенно важно, так как, например, ядро текстового процессора - система исключительно сложная

Разделение на ядро и графический интерфейс пользователя создают свои преимущества для любого приложения; кроме того, приложение может иметь несколько различных представлений данных. Ранее были приведены доводы в пользу такого разделения - при изменении интерфейса системы только небольшая часть приложения потребует модификации и повторного тестирования.

Такое разделение также очень выгодно и с точки зрения разработки программного обеспечения. Различные команды разработчиков могут работать над созданием ядра и интерфейса. Задачи этих команд также будут различаться: в то время как для разработчиков ядра основной целью является надежность и эффективность алгоритмов работы, разработчики же интерфейса могут сконцентрировать свои усилия в основном на легкости использования и внешнем виде. Команда, разрабатывающая ядро, может при тестировании использовать значительно более сложные тесты, чем те, что необходимы для тестирования графического интерфейса - будь то взаимодействие непосредственно с пользователем или использование какого-либо автоматизированного способа генерации тестовых воздействий, например при помощи сценариев. В результате разработанное таким способом программное обеспечение является продуктом высочайшего качества. Такой подход используется компанией Symbian в качестве стандарта при разработке ПО.

При рассмотрении языков программирования и механизмов синхронизации данных мы увидим другие преимущества разделения на ядро и интерфейс.

Обмен данными и синхронизация

SYMBIAN OS была разработана для эффективной самостоятельной работы. Хорошие клавиатуры карманных компьютеров, например Nokia 9210, и хорошо продуманные приложения позволяют работать с большими объемами данных. Малые размеры компьютеров на базе SYMBIAN OS позволяет пользователям всегда носить их с собой и вводить любые данные по мере необходимости.

Однако, существует все же несколько причин для интеграции портативных компьютеров на базе SYMBIAN OS с настольными ПК - от резервного копирования данных, преобразования документов из форматов приложений ПК в форматы SYMBIAN OS и наоборот, до полной синхронизации настольного ПК и КПК на базе SYMBIAN OS дома и на работе.

Эти требования были учтены при создании продукта SYMBIAN OS Connect (ранее EPOC Connect/PsiWin). Продукт SYMBIAN OS Connect функционирует на ПК под управлением Microsoft Windows 95/98/2000/XP/ME или Microsoft Windows NT 4.0 и обеспечивает

• интеграцию с Windows Explorer и рабочим столом Windows для удобного управления данными компьютеров на базе SYMBIAN OS или SIBO, подключенных к ПК
• обмен файлами, резервное копирование и восстановление данных
• работу с несколькими SYMBIAN OS-компьютерами с одного настольного ПК
• преобразование файлов из форматов ОС SYMBIAN OS в форматы настольных приложений (например, в форматы популярных офисных приложений от Microsoft, Lotus, Corel и других производиетелей ПО) и обратно
• синхронизацию на уровне полей между SYMBIAN Agenda и SYMBIAN Contacts и соответствующими приложениями для настольного ПК
• печать из приложений SYMBIAN OS на любой принтер, подключенный к настольному ПК
• установка ПО с настольного ПК на SYMBIAN OS-компьютер

Производители, лицензировавшие SYMBIAN OS, могут давать продуктам на базе SYMBIAN OS Connect различные имена (например, в комплекте с Nokia 9210 поставляется продукт с названием PC Suite for Nokia 9210 Communicator).

Сравнение с другими операционными системами

Symbian OS не является единственной системой, представленной на рынке. Помимо большого количества <фирменных> (proprietary) ОС, которые мы не будем рассматривать по причине малого распространения, у Symbian OS есть 2 основных конкурента:

• Microsoft Windows CE - фактически это <уменьшенная> версия настольной операционной системы со всеми вытекающими отсюда последствиями - <прожорливость>, нестабильная работа на устройствах с существенно ограниченными аппаратными ресурсами (с интересом слушаю рассказы знакомых, пользующихся Pocket PC, о том, сколько раз на дню они делают "hard reset") - в общем, все то, что хорошо знакомо любому пользователю продукции Microsoft. Растущие потребности системы, как и на настольных компьютерах, компенсируют увеличением мощности процессора, объема памяти и т.п. Весьма скромный по аппаратным возможностям коммуникатор Nokia 9210 легко справляется с задачами, на которых Windows CE в аналогичной конфигурации попросту бы <померла>. Однако, зная маркетинговые возможности Microsoft, не приходится сомневаться, что борьба за рынок смартфонов будет не на жизнь, а на смерть. Последние версии - Windows CE for Smartphone - обладают функциями работы с телефоном, которым, впрочем, весьма далеко до возможностей Symbian OS.
• PalmOS - операционная система, давно и успешно используемая компанией Palm и ее лицензиатами (Sony, Handspring, Samsung) в мобильных устройствах. На данный момент PalmOS является лидером по количеству продаваемых устройств, но быстро сдает свои позиции. Эта система разрабатывалась для выполнения функций органайзера (с которыми она справляется блестяще), поэтому в ней отсутствуют такие важные функции как многозадачность, эффективное управление памятью и т.п. И хотя Palm OS постоянно развивается, для решения тех задач, на которые она претендует, необходима разработка кардинально новой операционной системы.

Также можно упомянуть Linux - к этой ОС также проявляют интерес некоторые разработчики карманных устройств (например компания Sharp выпустила интересное устройство Zaurus на базе Linux), но, на мой взгляд, это не оправданно - та же история с переносом настольной ОС в <карманный> размер.