Коммуникаторы, смартфоны, КПК, GPS-навигация

Авторы, перевод: Владислав Воронин

Дата статьи: 10.06.2002

Содержание   Версия для печати

Скачать в формате: iSilo - iSilo HiRes

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 (ранее EPOC 32).

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.

История развития SYMBIAN OS

Версия	Дата выпуска	Характеристики	Где используется
Release 1	Апрель 1997	Первый выпуск. Новая ОС с набором офисных приложений.	Psion Series 5 1.00 ROM
Release 2	Июль 1997	Выпущен пакет для связи с ПК EPOC Connect, исправлены некоторые ошибки, добавлено приложение EasyFax	Psion Series 5 1.01 ROM, PsiWin 2.0
Release 3	Ноябрь 1997	Включены приложения Email и Web, поддержка удаленного доступа и TCP/IP	Geofox One, PCC Synergy
Release 4	Середина 1998	Внутренний релиз - в производство практически не выпускался. Пре-релиз Java-машины, поддержка Email с присоединенными файлами, EPOC Connect CopyAnywhere(обмен данными через Clipboard), другие улучшения	Message Suite 1.5, PsiWin 2.2 Oregon Scientific Osaris
Release 5/5u	Июнь 1999	Новая существенно улучшенная версия EPOC 32, поддержка Java, поддержка цветного экрана, улучшения в области связи с другими устройствами, оптимизация и т.п.	Psion Series 5mx, Ericsson R380 Smartphone (5u), Ericsson Mobile Companion MC-218, Psion Series 7, Psion NetBook, Psion Revo/Revo+
Release 6	2000	Кардинально новая версия системы, несовместимая с предыдущими версиями. Диверсификация на стандартные типы (reference design) устройств (Crystal, Quartz (позднее переименованный в MediaPhone) и Pearl). Полная поддержка Unicode, Bluetooth, механизмы работы с различными кодировками в почте и Web, улучшенные мультимедийные возможности.	Nokia 9210/9210i/9290
Release 6.1	2001	Поддержка GPRS (т.н. Packet Release)	Нет данных
Release 7	2002	Новый интерфейс UIQ для безклавиатурных устройств	Sony Ericsson P800

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 (пример – Sony Ericsson P800) – MediaPhone (ранее Quartz), клавиатурные коммуникаторы Crystal (Nokia 9200 Series) и смартфоны Pearl (Nokia 7650). 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.

Содержание   Версия для печати

Введение   История появления Symbian OS Цели создания Symbian OS (SYMBIAN OS 32)   Привлекательность для пользователя   Привлекательность для OEM -производителей   Привлекательность для разработчика   История развития SYMBIAN OS   SYMBIAN OS сегодня   Набор приложений (Application Suite)   Обмен данными и синхронизация   Сравнение с другими операционными системами