Analyse von aktuellen Operating Systems in Bezug auf Unterstützung von Touchscreen-Funktionen

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Fallstudienarbeit

Hochschule: Hochschule für Oekonomie & Management
Standort: Düsseldorf
Studiengang: Bachelor Wirtschaftsinformatik
Veranstaltung: Fallstudie / Wissenschaftliches Arbeiten
Betreuer: Prof._Dr._Uwe_Kern
Typ: Fallstudienarbeit
Themengebiet: Tablet Computing
Autor(en): Markus Wiepke, Florian Jörgens, Michael Wahlers
Studienzeitmodell: Abendstudium
Semesterbezeichnung:
Studiensemester: 2
Bearbeitungsstatus: begutachtet
Prüfungstermin:
Abgabetermin:

Inhaltsverzeichnis

1 Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung Beschreibung
APSL
Apple Public Source License
ARM
Acorn Risc Machine
bspw.
beispielsweise
DIN
Deutsches Institut für Normung
EP
Einzelpunkte
FOM
Hoschule für Oekonomie & Management
GP
Gesamtpunkte (aus Einzelpunkte und Gewichtung ermittelt)
GPL
GNU Pulic License
HAL
Hardware Abstraction Layer
HP
Hewlett-Packard
LTS
Long Term Service
Mac
Macintosh
MathML
Mathematical Markup Language
MS
Microsoft
MS-DOS
Microsoft Disk Operating System
NT
New Technology
NTOS
New Technology Operating System
OS
Operating System
SSD
Solid State Drive
UNIX
Uniplexed Information and Computing Service
X
X-Window-System, auch X11

2 Abbildungsverzeichnis

Abb.-Nr. Abbildungsbeschreibung
1
 Überblick über PC-Softwarestrukturen
2
 Convertible-PC
3
 Slate-PC
4
 Bewertungsanteil der Kriterienblöcke am Gesamtergebnis
5
 Schichten und Funktionen eines Windows-Systems
6
 Schichten und Funktionen eines Linux-Systems
7
 Aufbau von Android
8
 Überblick über Apple iPhone OS Schichten

3 Tabellenverzeichnis

Tabelle-Nr. Beschreibung
1
 Touch-Technologien im Überblick
2
 Operating-System-Auswahl
3
 Bewertungstabelle mit Punktabstufungen
4
 Linuxvertreter im Überblick
5
 Punktevergabe Hardwareanforderungen
6
 Punktevergabe Aufwand
7
 Punktevergabe Touchscreen-Funktionen
8
 Punktevergabe Schrifterkennung
9
 Punktevergabe Lizenzen
10
 Punktevergabe Benutzerfreundlichkeit
11
 Teilergebnisse und Gesamtergebnis

4 Einleitung

4.1 Motivation

Im Januar 2010 wurde von Apple das Produkt "iPad" vorgestellt, welches einen umfangreichen Medienhype bewirkte. Eine Ursache ist vermutlich Apple's Marketing-Strategie, welche bis zur Fertigstellung eines Produktes auf ein geringes Maß an Informationen ausgerichtet ist, sodass kaum Ausstattungsmerkmale vom iPad bekannt waren. Hierbei handelt es sich um einen Tablet-Computer, der sich komplett mit den Fingern steuern lässt und ohne Tastatur oder Maus auskommt. Das Innovative an diesem Tablet ist dabei die Möglichkeit der Mehrfingersteuerung, der gesamte technische Aufbau sowie das Design[1].

Seit den 80er Jahren beschäftigen sich Ingenieure mit der Eingabe von Informationen über die Bildschirmoberfläche. Erste Eingabegeräte und Operating Systems, bei denen die Eingabe mit einem Stift durchgeführt werden konnte, wurden 1991 vorgestellt[2]. Das Unternehmen Apple entwickelte und vermarktete im selben Zeitraum den Newton Handheld[3], wobei aufgrund von geringem Interesse die Beendigung der Produktlinie nach einigen Jahren folgte[4]. In den darauf folgenden Jahren wurden diverse Handhelds und Tablet-Computer vorgestellt. Diese blieben aber immer ein Nischenprodukt. Dies änderte sich mit der iPad-Ankündigung von Apple, denn die Presse und weitere Hersteller nahmen sich dem Thema Tablet an, wodurch weitere Neuerscheinungen noch für 2010 angekündigt wurden. Dazu gehören HP (Hewlett-Packard) mit dem "Slate", Neofonie mit "WeTab"[5]und auch Google mit einem bislang unbenanntem Gerät.

All diese Geräte benötigen zur Verwendung eine Basissoftware - das Operating System. Der Markt stellt derzeit viele verschiedene solcher Operating Systems zur Verfügung. Teilweise stammen diese Eigen- oder Weiterentwicklungen direkt von den Herstellern oder sind unabhängige Entwicklungen von freien Entwicklergruppen. Aufgrund des iPads und weiteren technologischen Fortschritten entstanden auch Neuentwicklungen im Bereich der Operating Systems, weshalb sich eine Untersuchung und Gegenüberstellung einiger Vertreter anbietet.

4.2 Aufbau

Vor Beginn der Analyse werden im Kapitel 5 Begriffe und technische Grundlagen kurz erklärt. Der weitere Aufbau dieser wissenschaftlichen Ausarbeitung orientiert sich anschließend an einer Nutzwertanalyse. Sie

»[...]ist die Analyse einer Menge komplexer Handlungsalternativen mit dem Zweck, die Elemente dieser Menge entsprechend den Präferenzen des Entscheidungsträger bezüglich eines multidimensionalen Zielsystems zu ordnen. Die Abbildung dieser Ordnung erfolgt durch die Angabe der Nutzwerte (Gesamtwerte) der Alternativen.«[6]

Aufgrund dessen werden unter 6.1 die Zielkriterien erklärt sowie deren Gewichtung in Bezug auf das Gesamtergebnis festgelegt.

In den darauf folgenden Kapiteln 6.2 bis 6.6 folgt die Vorstellung der einzelnen Operating Systems. Weiterhin werden Funktionen und mitgelieferte Programme für Touchscreen-Funktionen beschrieben.

Im Kapitel 6.8 erfolgt die Analyse der Operating Systems in Bezug auf die festgelegten Kriterien. Im darauf folgenden Kapitel 6.9 werden die Ergebnisse dieser Analyse genannt. Neben dem Operating System, was in allen Kriterien die meisten Übereinstimmungen erbringt, wird auch auf die meisten Übereinstimmungen in den einzelnen Kriterienblöcken eingegangen.

Zum Abschluss wird unter "Schlussbetrachtung" ein Ausblick der zu erwartenden zukünftigen Entwicklung im Bereich Operating Systems und Touchscreen-Technologien gegeben.

4.3 Zielsetzung

In dieser Ausarbeitung sollen aktuelle Operating Systems in Bezug auf Touchscreen-Funktionen kurz beschrieben und verglichen werden. Der Schwerpunkt ist dabei in der Berücksichtigung von besonderen Touchscreen-Funktionen und Programmen zu setzen. Der Vergleich soll mittels einer Nutzwertanalyse erfolgen, sodass die einzelnen Operating Systems vergleichbar werden und im Abschluss eine Empfehlung für ein solches gegeben werden kann.

5 Grundlagen

5.1 Operating Systems

Das OS (Operating System) ist die Basissoftware eines Computers und wird auch Betriebssystem genannt. In der DIN[7] 44300 ist der Begriff "Betriebssystem" wie folgt definiert:

Abbildung 1: Überblick über PC-Softwarestrukturen In Anlehnung an BRAUSE (2004), S.7
Abbildung 1: Überblick über PC-Softwarestrukturen
In Anlehnung an BRAUSE (2004), S.7

»Die Programme eines digitalen Rechensystems, die zusammen mit den Eigenschaften dieser Rechenanlage die Basis der möglichen Betriebsarten des digitalen Rechensystems bilden und die insbesondere die Abwicklung von Programmen steuern und überwachen.«[8]

Es stellt die Schnittstelle zwischen der Hardware, Anwendungen und dem Anwender dar. Hierfür umfasst es eine Sammlung von Software, welche zum anwendungsunabhängigen Betrieb des PC notwendig ist. Dazu gehören bspw. Dienstprogramme, Tools, Übersetzungs- und Organisationsprogramme und die Interaktion mit dem Anwender über visuelle Effekte, Text- und Sound-Meldungen[9].

In der Abbildung 1 ist eine PC-Softwarestruktur vereinfacht dargestellt.

Im Betriebssystemkern eingebunden sind die verschiedenen Software-Komponenten, welche mittels Treiber die Hardware ansteuern sowie die Koordination der Prozessor- und Speichernutzung für die verschiedenenen Anwendungen durchführen. Im Bereich des Kernel-Mode wird die betriebssystemrelevante Software ausgeführt, welche zum Betrieb des PC notwendig ist. Der darüberliegende User-Mode repräsentiert die Anwendungen, welche entweder vom Betriebssystem bereitgestellt werden (bspw. Editor, Taschenrechner) oder vom Anwender zusätzlich installiert wurden[10][11].

5.2 Tablet-Computing / Touchscreen

Ein Touchscreen ist ein berührungsempfindlicher Monitor, welcher entweder mit Fingern oder mit einem Pen (eng. Stift) bedient werden kann. Ein Pen ist dabei ein stiftähnliches Gerät, auch Zeigegriffel genannt, welches eine für den Monitor ungefährliche Spitze besitzt. Dadurch kann mit diesem Zeigegriffel auf dem Monitor geschrieben werden. Es gibt diese Zeigegriffel sowohl mit als auch ohne Elektronik, was von der technischen Ausführung des Monitors abhängt[12]. Näheres zu den technischen Unterschieden ist in Kapitel 5.2.1 beschrieben.

Abbildung 2: Convertible-PC
Abbildung 2: Convertible-PC

Tablet-Computing beschreibt die Arbeit mit einem Tablet-PC. Dabei handelt es sich um ein portables Gerät mit einem Touchscreen. Es gibt verschiedene Ausführungen, welche von der Bauart des Tablet-PC abhängig sind. Einerseits gibt es Convertible-PC, welche wie ein Laptop aussehen und über einen drehbaren Monitor verfügen, sodass dieser beim Schließen nach Außen zeigt und auf diesem gearbeitet werden kann[12] (siehe Abbildung 2). Eine andere Bauart für Tablet-PC sind Slate-PC. Sie haben keine Tastatur oder Maus und werden komplett über den Touchscreen gesteuert. Je nach Ausführung sind noch Funktionstasten neben dem Monitor für verschiedene Zwecke angebracht (bspw. Monitoreingabe sperren, bestimmte Anwendungen starten)[12]. Ein solches Gerät ist in der Abbildung 3 zu sehen. Es gibt noch weitere Bauarten von Tablet-PC, auf die hier nicht näher eingegangen wird.

Abbildung 3: Slate-PC
Abbildung 3: Slate-PC

5.2.1 Single-Touch / Multi-Touch

Ein Touchscreen, welcher zeitgleich nur einen Berührungspunkt auf dem Monitor verarbeiten kann, wird als Single-Touch bezeichnet. Im Vergleich zum Single-Touch-Touchscreen besteht bei einem Multi-Touch-Touchscreen die Möglichkeit, mehr als einen Berührungspunkt zu verarbeiten. Dadurch ist es möglich, mit zwei oder mehr Fingern, alternativ auch mit mehreren Personen gleichzeitig, auf dem Monitor Eingaben zu tätigen. Ob ein Touchscreen Single-Touch oder Multi-Touch zur Verfügung stellt, ist abhängig von der verbauten Technologie [13].

In der Tabelle 1 sind derzeit gängige Touch-Technologien dargestellt. Eine genauere Beschreibung der Funktionsweise ist im Anhang "Erläuterungen zu den Touch-Technologien" zu finden.

Tabelle 1: Touch-Technologien im Überblick
Technologien Schema Finger / Handschuhe / Gegenstände Multi-Touch
Analog-Resitiv 2 Schichten mit Leiterbahnen Ja / Ja / Ja In der Ausführung als Resistive-Sensor-Matrix
Kapazitiv Elektrisches Feld Ja / Nein / Spezielle Griffel Ja, allerdings hat Apple ein Patent darauf.
Oberflächenwellen Ultraschallwellen Ja / Ja / Ja Nein
Infrarot Licht- und Fotosensoren Ja / Ja / Ja In der Ausführung als ThinSight (von Microsoft)
Dispersitive-Signale Erschütterungssensoren Ja / eingeschränkt / Ja unbekannt
Totalreflexion Licht- und Fotosensoren Ja / Ja / Ja Ja
Oberjekterkennung Kameras Ja / Ja / Ja Ja

Weitere Faktoren neben der Anzahl der erfassbaren Berührungspunkte sind die Erfassung von Bewegungen auf dem Touchscreen und die Druckempfindlichkeit. Technologien, die passive Oberflächenwellen oder Raster verwenden, können Bewegungen erfassen und verarbeiten. Der flüssige Verlauf ist hierbei von der Menge der Sensoren abhängig. Weiterhin ist die Verarbeitung der Druckempfindlichkeit in vielen Technologien nicht bzw. ausschließlich mit speziellen Griffeln möglich. Durch Nutzung der Druckempfindlichkeit ist es bspw. möglich in diversen Fotobearbeitungsprogrammen die Größe des Werkzeuges durch mehr Druck zu vergrößern bspw. weniger Druck zu verkleinern [14].

5.2.2 Gestensteuerung

Die Gestensteuerung beschreibt die Möglichkeit mit bestimmten Bewegungen des Körpers definierte Aktionen hervorzurufen. Eine Erklärung des Wortes Geste stammt von Vilém Flusser:

«Die Geste ist eine Bewegung des Körpers oder eines mit ihm verbundenen Werkzeugs, für die es keine zufriedenstellende kausale Erklärung gibt.»[15]

In Bezug auf Touchscreen-Funktionalität beschreibt die Gestensteuerung die Möglichkeit durch zeichenhafte Bewegungen auf dem Touchscreen definierte Aktionen in den Programmen auszulösen. Den Vorteil bezieht diese Steuerung aus der schnellen, natürlichen Interaktionsweise des Menschen auf festgelegte Ereignisse. Dadurch entsteht die Möglichkeit, die Gestensteuerung ergänzend zu normalen Eingabetechnologien einzusetzen [16].

Es gibt Gesten, wie bspw. Vorwärts, Rückwärts, Löschen oder Enter, die mit Single-Touch realisiert wurden, während andere Gesten, wie bspw. Zoom-In, Zoom-Out oder Rotate, mindestens zwei gleichzeitige, zeichenhafte Bewegungen und deshalb Multi-Touch benötigen.

6 Analyse der einzelnen Operating Systems

In dieser Analyse wird eine Auswahl von aktuellen Operating Systems für Computer mit Touchscreen-Hardware untersucht. Die Auswahl der Vertreter orientiert sich einerseits an der Marktanteilserhebung von Net Applications vom April 2010 und andererseits an derzeit in der Presse besprochenen OS. Es wird nur die aktuellste, zuletzt veröffentlichte als stable[17] gekennzeichnete Version der OS berücksichtigt.

Die in Tabelle 2 aufgelisteten Operating Systems werden untersucht[18]:

Tabelle 2: Operating-System-Auswahl
Operating System Anmerkung Marktanteil Logo
Windows 7
Operating System vom Marktführer Microsoft
alle Windowsversion zusammen haben 91%
Mac OS X Snow Leopard (10.6.3)
derzeitiges Operating System von Apple für Mac-PC
5%
Ubuntu 10.04 TLS
als Vertreter für OS auf Basis eines aktuellen Linux-Kernels
1%
Android 2.1
Operating System von Google für Smartphones und Netbooks
0,09%
iPhone OS 3.2
Operating System des iPad
0,03%

6.1 Kriterien

In diesem Abschnitt werden die Bewertungskriterien erklärt, anhand derer die einzelnen Operating Systems im Kapitel 6.8 verglichen werden.

6.1.1 Hardwareanforderungen

Jede Software stellt Anforderungen an die Hardware und an das Operating System. Da OS direkt mit der Hardware interagieren und die Schnittstellen für andere Software zur Verfügung stellen, muss das OS fehlerlos mit der Hardware kommunizieren und arbeiten können. Aufgrund der vielen, verschiedenen Hardware-Architekturen muss ein solches in der Lage sein, mit verschiedenster Hardware arbeiten zu können. Deshalb wird überprüft, ob das OS mit verschiedener Hardware eingesetzt werden kann.

Weiterhin ist eine Analyse der benötigten Rechenperformance, Arbeitsspeicher, Festplattenspeicher und der Monitorauflösung notwendig, da bspw. Netbooks die mit Atom-Prozessoren von Intel arbeiten, weniger Arbeitsspeicher im Verhältnis zu einem vollwertigen Computer bieten und mit kleineren SSD-Festplatten (Solid State Drive) ausgeliefert werden. In der Regel sind die Touchscreen-Monitore von Netbooks nur für Auflösungen im Bereich 1024x768 und kleiner ausgelegt, sodass die OS auch passende Auflösungen unterstützen müssen.

6.1.2 Installations- und Konfigurationsaufwand

Ein Operating System kann entweder auf einem Computer installiert werden oder alternativ als Live-Version[24] laufen. In dieser Analyse wird untersucht, welche Arten der Installation möglich sind. Neben der CD/DVD-Variante spielen USB- und Netzwerkinstallation eine wichtige Rolle, da Netbooks und manche Tablet-PC keine CD/DVD-Laufwerke haben, dafür aber über USB- oder Netzwerk-Anschlüsse verfügen.

Weiterhin wird analysiert, wie viel Aufwand und Fachwissen für eine lokale Installation erforderlich sind. Aufgrund dessen, dass Touchscreens eine Sonderhardware darstellen, ist zu erwarten, dass einige OS keine passenden Treiber enthalten, weswegen der Aufwand der Treiberinstallation ebenfalls untersucht wird. In diesem Zusammenhang werden auch die Konfigurationsmöglichkeiten des Touchscreens überprüft.

6.1.3 Touchscreen-Funktionen

Der Analyseschwerpunkt der Operating Systems liegt auf der implementierten Single-Touch- und Multi-Touch-Unterstützung. Es wird analysiert, ob gängige Mausfunktionen wie Links-/Rechtsklick und Scrollen mittels Toucheingaben durchgeführt werden können. Auch die Möglichkeit zur Eingabe und Konfiguration von Gesten wird überprüft, da diese eine intuitive Steuerung des PC unterstützen.

Da zusätzliche Hardware (bspw. Tastatur) den Verwendungszweck eingrenzen kann, wird untersucht, ob eine virtuelle Tastatur verfügbar ist und ob der Zugriff auf diese auch aus Anwendungen heraus funktioniert. Zusätzlich sollte ein OS Sicherheitsfunktionen anbieten, die mit dem Touchscreen zusammen harmonieren. Die verdeckte Eingabe von Passwörtern ist dabei ein Sicherheitsaspekt, welcher anhand einer Anmeldung am OS und Sperre der Benutzeroberfläche überprüft wird.

Damit das OS zwischen Handballen und Fingern und somit zwischen gewollten und ungewollten Eingaben unterscheiden kann, sollte die Empfindlichkeit der Touchscreenoberfläche einstellbar und eine Erkennung für ruhende Objekte implementiert sein.

6.1.4 Schrifterkennung

Neben der Schwerpunktbetrachtung der Touchscreen-Funktionen wird als weiteres überprüft, ob das Operating Systems Funktionen und Programme zur Erkennung und Umwandlung von auf dem Touchscreen handschriftlich geschriebenen Text anbietet. Zusätzlich soll kontrolliert werden, ob das OS ein Lernsystem zur Verbesserung der Handschrifterkennung zur Verfügung stellt und wenn möglich, die (virtuelle) Tastatur ersetzen kann.

6.1.5 Lizenzsysteme

In dieser Ausarbeitung werden neben kostenpflichtigen Operating Systems auch "Open-Source"-Operating-Systems[25] analysiert. In diesem Zusammenhang werden deshalb das Lizenzsystem und die damit verbundenen Kosten betrachtet. Zusätzlich erfolgt eine Überprüfung, ob das Installationsmedium des OS kostenlos ist, von der Lizenz abhängt oder nur kostenpflichtig zu erwerben ist. Weiterhin sollte eine Demo-Version des OS verfügbar sein, damit vor dem Erwerb der Lizenz (sofern notwendig) die Funktionalität getestet werden kann.

6.1.6 Benutzerfreundlichkeit

Im Bereich der Nutzung des Operating Systems wird überprüft, ob (geführte) Lerndialoge, Handbücher oder Videos für den Umgang mit dem OS und den Touchscreen-Funktionen zur Verfügung stehen. Ob und wie ein Zugriff auf Hilfefunktionen (bspw. direkter Zugriff auf ein Handbuch) direkt aus der Touchscreen-Maus-Funktion und Touchscreen-Tastatur-Funktion möglich ist, soll ebenfalls analysiert werden.

6.1.7 Übersicht der Kriterienpunktverteilung mit Abstufungen

Die Tabelle 3 enthält die einzelnen Bewertungskriterien mit den Punktabstufungen für die Teilerfüllung eines Kriteriums. In der Abbildung 4 sind die Anteile der Bewertungsblöcke grafisch aufbereitet. Daraus geht hervor, dass der Block "Touchscreen-Funktionen" den größten Anteil an der Gesamtpunktzahl hat.

Tabelle 3: Bewertungstabelle mit Punktabstufungen
  max. Punkte Gewichtung Gesamtpunkte Punkte nach Erfüllungsgrad
unabhängige Hardware 2 3 6 2P bei vollständiger Unabhängigkeit - 1P bei Beschränkung auf bestimmte Hersteller - 0P bei Hardwarebindung
Prozessorgeschwindigkeit 4 1 4 4P bis 0,5GHz - 3P bis 1GHz - 2P bis 1,5GHz - 1P bis 2GHz - 0P bei mehr als 2GHz
Mehrkern fähig 1 1 1 1P bei Unterstützung von Mehrkern-Prozessoren (das OS läuft auf Prozessoren mit mehreren Kernen, auch wenn nur einer genutzt wird)
64-Bit fähig 1 1 1 1P für Vorhandensein einer 64-Bit Installationsvariante
Arbeitsspeicher 3 1 3 3P bis 256MB - 2P bis 512MB - 1P bis 1024MB - 0P bei mehr als 1024MB
Festplattenspeicher 4 1 4 4P bis 2GB - 3P bis 5GB - 2P bis 10GB - 1P bis 15GB - 0P bei mehr als 15GB
Monitorauflösung 1 2 2 1P OS unterstützt Darstellung 1024x768 (gängige Auflösung bei Netbooks) und geringer
DVD-Installation 2 1 2 2P es stehen fertige DVD-Images zur Verfügung - 1P das Image muss selber erstellt werden - 0P nicht möglich
fertiges USB-Image 2 1 2 2P es stehen fertige USB-Images zur Verfügung - 1P das Image muss selber erstellt werden - 0P nicht möglich
Netzwerkinstallation 2 1 2 2P es stehen fertige Netzwerk-Images zur Verfügung - 1P das Image muss selber erstellt werden - 0P nicht möglich
Standalone-Installation (max. 5 Klicks) 1 1 1 1P für eine Installation mit max. 5 Eingaben/Mausklicks (Installation läuft fast selbstständig durch)
Treiber enthalten / Integration 2 2 4 2P wenn Treiber vorhanden sind und die Installation einfach ist - 1P müssen beschafft werden - 0P hoher Aufwand bei Beschaffung und Installation
Touchscreen einfache Konfiguration? 3 1 3 3P Touchscreen kann mit vorhanden Mitteln konfiguriert werden - 2P mit Third-Party-Programm - 0P nicht möglich
Single-Touch-Unterstützung 1 10 10 1P Unterstützung vorhanden - 0P keine Unterstützung
Multi-Touch-Unterstützung 1 10 10 1P Unterstützung vorhanden - 0P keine Unterstützung
alle Funktionen einer Maus möglich? 3 4 12 3P Links/Rechts/Scrollen möglich - 2P bei 2 möglich - 1P bei 1 möglich - 0P wenn keine Mausfunktion
Bildschirmtastatur mit Autovervollständigung 2 4 8 2P vorhanden - 1P Anwendungsabhängig/keine Autovervollständigung - 0P nicht vorhanden
PC-Sperre möglich 1 1 1 1P möglich - 0P nicht möglich
Anmeldung am OS mit verdecktem Passwort 1 2 2 1P möglich - 0P nicht möglich
Handballenerkennung 1 1 1 1P vorhanden - 0P nicht vorhanden
Gesten vorhanden? 6 1 6 1P je Geste für Markieren, Copy, Paste, Del, Vorwärts, Rückwärts
Implementierung für Schrifterkennung 2 4 8 2P Handschrifterkennung vorhande - 1P in Standardinstallation nicht vorhanden, kann nachinstalliert werden - 0P keine
gezieltes / automatisches Lernsystem 2 4 8 2P für automatische Lernsystem und Lerntexten - 1P wenn eines von beiden vorhanden - 0P nicht vorhanden
Tastaturersatz (anwendungsabhängig) 1 4 4 1P ja - 0P nein
Kosten der Einzel-Lizenz 4 2 8 4P kostenlos - 3P bis 50EUR - 2P bis 100EUR - 1P bis 150EUR - 0P teurer
Kosten Installationmedium 2 1 2 2P kostenlos - 1P im Lizenzpreis enthalten - 0P Extra-Kosten
Demo verfügbar 1 2 2 1P ja - 0P nein
geführte Dialoge vorhanden 2 2 4 2P vorhanden - 1P teilweise vorhanden - 0P keine
deutsche Handbücher 2 2 4 2P vorhanden - 1P teilweise vorhanden - 0P keine
Videos 1 1 1 1P vorhanden - 0P nicht vorhanden
Hilfefunktionen implementiert 2 2 4 2P für Maus- und Tastaturfunktionen - 1P eines vorhanden
Abbildung 4: Bewertungsanteil der Kriterienblöcke
Abbildung 4: Bewertungsanteil der Kriterienblöcke

6.2 Microsoft Windows 7

6.2.1 Kurzbeschreibung

Das Operating System von MS (Microsoft) hat mehrere Vorgänger. Angefangen hat es 1981 mit MS-DOS (Microsoft Disk Operating System) basierenden OS. Diese wurden bis 2000 zur Version MS-DOS 8.0 weiterentwickelt, wobei bereits 1985 das erste MS-DOS basierende Windows 1.0 erschienen ist. Seit 1993 werden NT (New Technology) basierende OS entwickelt. In dieser Entwicklungslinie sind Windows NT 3.1, 2000 sowie XP entstanden und sind Vorgänger von Windows 7 [26].

Abbildung 5: Schichten und Funktionen eines Windows-Systems In Anlehung an TANENBAUM (2009), S.957
Abbildung 5: Schichten und Funktionen eines Windows-Systems
In Anlehung an TANENBAUM (2009), S.957

MS-DOS ist ein kommandozeilenorientiertes OS, welches für einen Benutzer ausgelegt war und im 16-Bit-Real-Modus lief. Die grafische Benutzeroberfläche, die darauf aufgesetzt wurde, hieß Windows. In der weiteren Entwicklung wurde mit Windows 95 dann auf 32-Bit-Technologie gewechselt, wobei MS-DOS weiterhin als Grundsystem agierte und 16-Bit-Assemblercode ausführte. Erst mit Windows XP wurde MS-DOS vollständig abgelöst[27].

Die Abbildung 5 zeigt den grundlegenden Aufbau von Windows.

Der Kernmodus von Windows 7 umfasst die HAL (Hardware Abstraction Layer), Kern- und Ausführungsschichten von NTOS (New Technology Operating System) und die Gerätetreiber. Die Gerätetreiber decken von Gerätediensten bis zu den Dateisystemen alles ab. Die HAL hat die Aufgabe, bestimmte Hardware-Unterschiede vor anderen Komponenten zu verstecken, umso eine Portierbarkeit auf andere Hardwarearchitekturen zu gewährleisten[27].

6.2.2 Unterschiede durch verschiedene Windows 7 Versionen

Im Unterschied zu den Vorgänger-Versionen von Windows differenzieren sich die verschiedenen Windows 7 Versionen nicht durch die eingesetzte Hardware sondern durch ihren Funktionsumfang[28].

Die Starter-Version ist ein kostengünstiges Operating System mit dem geringsten Funktionsumfang. Die nachfolgenden Home-Versionen sind für den Privatbereich vorgesehen und haben verschiedene Multimedia-Funktionen (vergleichbar mit Windows XP Media Center), während die Professional- und Enterprise-Versionen für den betrieblichen Einsatz gedacht sind. Sie enthalten verschiedene Verwaltungs- und Netzwerkfunktionen. Die umfangreichste Version Ultimate implementiert die verschiedenen Multimedia-, Verwaltungs- und Netzwerkfunktionen in einem OS"[29].

Ab der Home Premium Version werden Touchscreen-Hardware und -Funktionen unterstützt und bereitgestellt[29].

Eine Tabelle mit den Versionsunterschieden ist im Anhang "Windows 7 - Funktionsunterschiede der Versionen" enthalten.

6.2.3 Touch-Funktionen und Programmen

6.2.3.1 Gesten

Unter Windows wird zwischen Navigations- und Bearbeitungsbewegungen unterschieden. Weiterhin können häufig benötigte (Tasten-) Funktionen als eigene Geste eingerichtet werden, sodass diese in allen Programmen zur Verfügung stehen, die Windows-Touch unterstützen. Grundsätzlich liefert Windows die Gesten "Verschiebung", "Zoom", "Drehen" und "Drücken & Tippen" mit. Die Geste "Verschiebung" ist eine Navigationsbewegung und ermöglicht das Navigieren (horizontales und vertikales Scrollen) bspw. in langen Dokumenten oder auf Internetseiten. Mithilfe von "Zoom", welche Multitouch benötigt, können Objekte[30] vergrößert oder verkleinert werden, währenddessen "Drehen" das Rotieren von Objekten um die eigene Achse im oder gegen den Uhrzeigersinn ermöglicht. "Drücken & Tippen" ist ein alternativer Rechtsklick und ruft ein Kontextmenü auf [31].

6.2.3.2 Handschrifterkennung

Die Handschrifterkennung mittels Windows-Touch ist ein fester Bestandteil von Windows mit mehreren Einstellungsmöglichkeiten und Hilfefunktionen. Diese Erkennung wird von verschiedenen Programmen und Tools bei der Umwandlung von handgeschriebenem in typisierten Text genutzt. Zur Verbesserung der Erkennung verfügt diese Funktion über zwei Eigenschaften. Einerseits ist sie in der Lage fortlaufend die Erkennungsrate anhand von Texten und deren manuellen Korrekturen zu verbessern, anderseits kann die Erkennungsrate mithilfe von Lerntexten gezielt verbessert werden. Weiterhin stellt sie ein Freiwörterhandbuch für Namen, Fachbegriffe usw. bereit und unterstützt die Erkennung von verschiedenen Sprachen sofern ein passendes Wörterbuch für die Sprache vorhanden ist 30 [32].

6.2.3.3 Tablet-PC-Eingabebereich

Das Tool "Tablet-PC-Eingabebereich" bietet Programmen, die keine direkte Handschrifterkennung unterstützen, die Umwandlung in typisierten Text an. Die Eingabe sollte dafür vorzugsweise mit einem PEN (siehe 5.2) erfolgen. Nach der Umwandlung fügt es den Text in das entsprechende Feld des Programms ein. Das Tool unterstützt, zur schnelleren Eingabe, automatische Vervollständigung, Löschen von Zeichen/kompletten Text und Gesten. Weiterhin kann es dauerhaft aktiviert werden. Es verankert sich am Seitenrand und verschwindet bei der Nichtnutzung fast komplett, wobei die Schaltfläche zum Aktivieren immer im Vordergrund bleibt, auch wenn ein Programm im Vollbildschirm-Modus betrieben wird [33]. Das Tool hat drei verschiedene Eingabevarianten:

  • einfacher Schreibmodus - einzeilige Schreibfläche für mehrere Wörter
  • Einzel-Schreibmodus - jedes Zeichen wird einzeln erfasst
  • Bildschirmtastatur - blendet eine komplette Tastatur auf dem Monitor ein, sodass einzelne Zeichen eingegeben werden können

Das Tool unterstützt vier verschiedene Gesten zum Löschen von einzelnen Zeichen/Textabschnitten und kompletten Texten [34].

6.2.3.4 Mathematik-Eingabebereich

Der Mathematik-Eingabebereich ist ein Tool zur handschriftlichen Eingabe von mathematischen Formeln. Für die (Weiter-)Verarbeitung in Programmen wandelt es die Eingabe in MathML[35] (Mathematical Markup Language) oder in eine Grafik um. Der Eingabebereich wurde für die Eingabe mit einem PEN (siehe 5.2) konzipiert, kann aber auch mit Fingern oder Mauseingaben bedient werden. Weiterhin verfügt das Tool über eine Korrekturerkennung zur automatischen Beseitigung von Erkennungsfehlern [36].

6.2.3.5 Windows-Journal

Dieses Programm ist ein elektronisches Notizbuch für handschriftliche Texte und Grafiken. Vorzugsweise soll zur Eingabe ein PEN (siehe 5.2) benutzt werden. Es ist seit der Windows XP Tablet Version[37] enthalten und benötigt für die Benutzung einen "Journal Note Print Driver", welcher automatisch beim ersten Start des Programms installiert und für Navigation, Druck und Verteilung der Notizbücher gebraucht wird. Neben mehrseitigen Notizbüchern wird die Konvertierung von handgeschriebenem in typisierten Text unterstützt, sodass dieser bspw. in Textverarbeitungsprogrammen verwendet werden kann. Weiterhin ist es möglich vertikale/horizontale Linien und Seitenränder mit eigenen Farbvorgaben und Abständen einzurichten [38].

6.2.3.6 Snipping-Tool

Dieses Tool ermöglicht die Erstellung von Bildschirmabbildern. Bei der Benutzung eines Touchscreen kann der Abbildbereich mit einem PEN oder mit Fingern markiert werden [39].

6.2.3.7 Paint

Das Mal- und Grafikprogramm unterstützt in Windows 7 Multitouch, sodass mehrere Linien gleichzeitig über die Touchscreen-Oberfläche eingegeben werden können [40].

6.3 Apple Mac OS X 10.6.3 Snow Leopard

6.3.1 Kurzbeschreibung

Das Operating System "Mac OS" basiert auf einer UNIX-Grundlage (Uniplexed Information and Computing Service) und verwendet den UNIX-Kern "Darwin". Dieser Kern wurde von Apple auf Grundlage eines FreeBSD-Operating-System[41] entwickelt und ist quelloffen unter der APSL (Apple Public Source License) frei zugänglich[42].

Ein weiteres Kernelement von Mac OS X ist die grafische Oberfläche "Aqua", welche alle Elemente bequem und einfach für die Benutzer zur Verfügung stellt[42].

Die neuste Mac-Version hat gegenüber den Vorgänger-Versionen Veränderungen, die die Performance und Benutzerfreundlichkeit verbessern sollen. Es erfolgte eine Umstellung von 32-Bit- auf 64-Bit-Technologie und die Unterstützung von mehreren Prozessorkernen durch "Grand Central Dispatch" wurde implementiert. Weiterhin soll die Einführung der Technologie "OpenCL" eine Unterstützung der CPU durch Nutzung der Grafikprozessorleistung für allgemeine Computeraufgaben bewirken[43].

6.3.2 Touch-Funktionen und Programme

6.3.2.1 Inkwell-Handschrifterkennung

Die Technologie Inkwell, welche in Mac OS X unter dem Namen Ink in den Systemeinstellungen auffindbar ist, stammt von der Handschrifterkennung des Newton-Handheld von Apple ab[44]. Es handelt sich hierbei um eine integrierte Handschrifterkennungstechnologie, welche Eingaben auf einer berührungsempfindlichen Oberfläche wie Touchscreen oder Grafik-Tablet verarbeiten und in typisierten Text umwandeln kann. Es werden die Sprachen Deutsch, Englisch und Französisch unterstützt. Weiterhin können eigene Wörter in einem Wörterbuch hinterlegt werden, damit diese von der automatischen Korrektur erfasst werden[45]. Die Korrekturfunktion bemerkt fehlerhafte Handschrifterkennung und verbessert die Erkennungsrate kontinuierlich, wodurch mit vermehrtem Einsatz die Fehlerrate sinkt [46].

Die aktive Schreibfläche kann entweder auf das Programmfenster beschränkt oder auf den kompletten Desktop erweitert werden. Die Nutzung des kompletten Desktops verhindert allerdings die Erkennung von Gesten und die Verwendung als Mausersatz, da bei einer Eingabe sofort die Inkwell-Technologie aktiviert wird. Das Umschalten zwischen den 2 Erfassungsbereichen kann jederzeit über eine in der Systemleiste neben der Uhr platzierten Schaltfläche erfolgen"[47].

Weiterhin ist diese Technologie für die Erkennung von Gesten-Eingaben verantwortlich. Es sind 12 fest vorgegebene Gesten implementiert, die nicht geändert, aber deaktiviert werden können[48].

6.3.2.2 Ink-Pad

Einige Programme verarbeiten die Handschrifteingaben direkt, während andere dafür das Programm Ink-Pad benötigen. Das Programm kann nur genutzt werden, wenn die aktive Schreibfläche auf Programmfenster beschränkt wurde. Es sind weiterhin zwei verschiedene Betriebsarten implementiert, wodurch einerseits Texteingaben und andererseits Zeichnungen ermöglicht werden. Für die Übertragung einer Zeichnung in ein Programm muss das Programm eine Grafikverarbeitung unterstützen[47].

6.3.2.3 ITMTouchBridge

Dieses Tool gehört nicht zur Standard-Installation und kann über die Apple-Homepage heruntergeladen und installiert werden. Es dient der manuellen Kalibrierung eines Touchscreens. Dies erfolgt mittels drei Prüfpunkten, die auf dem Monitor berührt werden müssen. Weiterhin kann im Tool eingestellt werden, welcher Monitor der Touchscreen ist, sofern mehrere angeschlossen sind[49].

6.4 OS auf Linux-Kernel-Basis

6.4.1 Kurzbeschreibung

Der finnische Student Linus Torvalds entwickelte Linux auf einer Urform von UNIX. Im Vergleich zu UNIX ist der Quellcode öffentlich verfügbar und viele Programmierer nutzen diese Möglichkeit zur Entwicklung von zusätzlichen Funktionen oder Programmen für Linux. Linux unterliegt der GPL (GNU Public License) und ermöglicht Modifikationen. Aufgrund der Quelloffenheit und kostenfreien Verwendung wurden viele Distributionen für verschiedene Plattformen geschrieben. Die Distributionen werden von Notebooks bis zum Supercomputer eingesetzt. Weiterhin wurden auch Handy- oder Smartphone-Operating-Systems auf Linux-Kernel-Basis programmiert [50].

Abbildung 6: Schichten und Funktionen eines Linux-Systems In Anlehnung an TANENBAUM(2009), S. 844
Abbildung 6: Schichten und Funktionen eines Linux-Systems
In Anlehnung an TANENBAUM(2009), S. 844

UNIX wurde zur Verwaltung von mehreren Prozessen und Benutzern von und für Programmierer geschrieben. Dabei wurde Wert auf ein einfaches, elegantes, konsistentes, flexibles und mächtiges System gelegt. Diese Eigenschaften sind auch in Linux aufgrund seiner UNIX-Basis implementiert. Es existieren Hauptkonzepte für die Prozessverwaltung, Speichermodell, Ein-/Ausgabe, Dateisystem und Sicherheit, die in jeder Linux-Distribution wiederzufinden sind [51].

Ursprünglich wurden UNIX und Linux über Shells (Kommandozeilenschnittstellen) bedient. Später kamen für Linux GNOME und KDE als graphische Benutzeroberflächen hinzu. Über die Shell kann der Benutzer einfache, aber auch komplexe Befehle absetzen und diese entweder direkt auf dem Bildschirm ausgeben lassen oder umleiten. Eine weitere wichtige Schnittstelle ist die Systemaufrufschnittstelle, welche für jede Architektur individuell programmiert wird und die wichtigsten Systemaufrufe enthält. Zusätzliche sowie erweiterte Systemaufrufe stehen in der C-Bibliothek, welche architekturunabhängig ist [51].

Die Abbildung 6 stellt den Systemaufbau von Linux dar, in welchem die Schnittstellen und Funktionen in einer Pyramide abgebildet sind. Die Spitze stellt den Anweder dar, da dieser die Kontrolle über das gesamte System hat, während die Hardware auf der untersten Ebene die ausführende Einheit ist und keinen Einfluss auf die anderen Ebenen hat.

6.4.2 Auswahl eines Linux-Vertreters

Aufgrund der vielen Operating-System-Distributionen mit Linux-Kernel soll die Vertreterauswahl auf der größtmöglichen Aktualität liegen. Zum Zeitpunkt der Auswahl (18.05.2010) standen die in Tabelle 4 aufgeführten Versionen zur Verfügung. Ubuntu 10.04 LTS besitzt von diesen den aktuellsten Kernel, weswegen dieses als Vertreter ausgewählt wurde..

Tabelle 4: Linuxvertreter im Überblick
Name Veröffentlichungsdatum Linux-Kernel-Version Quellle
openSuse 11.2
12. November 2009
2.6.31
debian 5.0.4
30. Januar 2010
2.6.26
ubuntu 10.04 LTS
29. April2010
2.6.32
Mandriva Linux 2010
04. November 2009
2.6.31
Fedora 12
17. November 2009
2.6.31

6.4.3 Touchscreen-Treiber und X-Window-System

Das X (X-Window-System oder X11) ist die graphische Benutzerschnittstelle, auf der Gnome oder KDE aufgesetzt sind, weshalb es keine Funktionsunterschiede aufgrund der gewählten graphischen Oberfläche gibt. Der X-Server ist die Software, die die Eingaben von der Tastatur und Maus empfängt und auf dem Bildschirm ausgibt. Dafür muss der X-Server wissen, welche Anwendung gerade aktiv im Vordergrund ist, was ihm vom X mitgeteilt wird [57]. Soll ein Touchscreen als Eingabegerät genutzt werden, so muss dies im X-Server als entsprechendes Eingabegerät eingerichtet werden. Weiterhin muss ein passender Treiber im Linux-Kernel vorhanden sein. Im Kernel sind einige Standard-Treiber enthalten, weshalb eine Neukompilierung des Kernels mit den passenden Treibern nicht immer notwendig ist[58].

6.4.4 Touch-Funktionen und Programme

6.4.4.1 Cell Writer

Dieses Programm dient der Handschrifterkennung, stellt eine verkleinerte oder vollständige QWERTY-Bildschirmtastatur dar und unterstützt mehrere Sprachen. Die Handschrifterkennung erfolgt Buchstabe für Buchstabe und es können nur einzelne Wörter bzw. kurze Wortgruppen an das Zielprogramm übergeben werden. Vor der erstmaligen Benutzung muss der Anwender Schriftproben von jedem Zeichen erstellen. Die Erkennungsrate wird automatisch verbessert [59].

6.4.4.2 Easystroke-Gestenerkennung

Dieses Programm dient der Erstellung von Gesten und Hinterlegung von Funktionen und Programmen, die bei der Ausführung der Geste gestartet werden sollen. Weiterhin lassen sich hinter Gesten Texte und Tastenkombinationen abspeichern. Es lassen sich beliebig viele Gesten erstellen, solange die Gesten sich untereinander ausreichend unterscheiden. Dafür merkt sich EasyStroke in welcher Bewegungsrichtung die Geste abgespeichert wurde, sodass sich mit der selben Gestenform, aber "rückwärts" ausgeführt eine andere Funktion abspeichern lässt [60].

6.4.4.3 Xournal

Handschriftliche Texte, Grafiken und Bilder können in diesem Programm mittels Touchscreen erstellt werden. Es werden mehrseitige Dokumente unterstützt, welche über einen Hintergrund und mehrere Ebenen verfügen können. Die Verwendung von Ebenen ermöglicht die Erstellung von mehreren Grafiken in verschiedenen Ebenen. Wenn später eine Überarbeitung einer einzelnen Grafik notwendig ist, dann kann gezielt die einzelne Ebene ausgewählt werden, sodass keine Änderung an den restlichen Ebenen erfolgt. Ein Hintergrund, der grundlegende Elemente enthält, welche auf jeder Seite stehen sollen, kann jederzeit erstellt und bearbeitet werden ohne die schon vorhandenen Ebenen zu verändern[61].

Das Programm kann auch als PDF-Leser eingesetzt werden. Es bietet dann die Möglichkeit, handschriftliche Notizen im PDF zu erstellen, Texte zu Markieren oder mit Grafiken zu ergänzen [61] .

6.5 Google Android 2.1

Abbildung 7: Aufbau von Android In Anlehnung an ANDROID.COM(2010), S.3
Abbildung 7: Aufbau von Android
In Anlehnung an ANDROID.COM(2010), S.3

Am 5. November 2007 wurde Android von der Open Handset Alliance offiziell vorgestellt. Neben Google gehören weitere 47 Unternehmen dieser Allianz an[62].

Android wurde für Mobilfunkgeräte und Netbooks entwickelt und ist ein auf dem Linux-Kernel 2.6 basierendes Operating System mit umfangreichen Bibliotheken. Ein großer Teil des Quellcodes von Android ist durch eine Open-Source-Lizenz verfügbar, sodass Programmierer bei Bedarf neben den Programmierschnittstellen auch das OS anpassen können[63].

Der Aufbau von Android sowie die Integration der JAVA-Programme ist der Abbildung 7 zu entnehmen.

In der Grundinstallation von Android werden verschiedene Programme (bspw. Email-Client, Browser, Kalender) installiert, welche sich durch zusätzliche Anwendungen aus dem Internet ergänzen lassen. Sie befinden sich in der Anwendungsebene und sind alle in JAVA geschrieben. Das Application-Framework stellt diesen Programmen und den Programmierern grundlegende Funktionen, Oberflächen und Schnittstellen zur Verfügung. Die Java- und Systembibliotheken beinhalten für das gesamte Android-System standardisierte Funktionen und Technologien. Dazu gehören Multimedia-Bibliotheken (bspw. MP3, JPG, MPEG4) und eine SQLite-Datenbank-Funktion.

6.6 Apple iPhone OS 3.2

6.6.1 Kurzbeschreibung

Das Apple iPhone OS 3.2 basiert auf dem Operating System Apple iPhone OS X, welches für das iPhone entwickelt wurde und später auch auf dem iPod zum Einsatz kam. Die Grundlage dafür bildete das Mac OS X Operating System mit NeXTStep[64] und die Cocoa-Programmumgebung. Für das iPhone wurde eine ARM-Prozessor-Unterstützung (Acorn Risc Machine) integriert und die Programmumgebung auf Multi-Touch umgestellt[65].

Die Version 3.2 wurde explizit für das Apple iPad entwickelt und unterstützt dessen Hardware.

Der Schichtaufbau des OS ist in Abbildung 8 dargestellt.

Abbildung 8: Überblick über Apple iPhone OS Schichten In Anlehnung an APPLE.COM (2009), S.17
Abbildung 8: Überblick über Apple iPhone OS Schichten
In Anlehnung an APPLE.COM (2009), S.17

Auf der untersten Ebene "Core OS" sind Schnittstellen zur Kommunikation mit Geräten und der Umgebung (bspw. Internet, Netzwerk), Sicherheitsfunktionen zur Absicherung von Applikationen sowie Kommunikationswegen (bspw. Zertifikatsverwaltung) und der Kern des OS mit Treibern, Prozessverwaltung und weiteren Grundfunktionen integriert[66].

Die darüberliegende Ebene "Core Service" enthält grundlegende System-Dienste, auf die andere Applikationen und Betriebssystemfunktionen zugreifen. Zu diesen Diensten gehören das Adressbuch, die Ermittlung der aktuellen Position aus GPS, WLAN oder Telefonnetzdaten, App-Store[67] sowie eine SQL-Datenbank [68].

Die Ebene "Media" enthält die Grafik-, Audio- und Video-Funktionen des OS und sind in einer eigenen Schicht untergebracht, damit Programmierer leichter auf diese Funktionen zugreifen können. Dazu zählt die Unterstützung mehrerer verschiedener Audio- und Videocodecs sowie die Bereitstellung von Grafik-Beschleunigungsalgorithmen zur flüssigen Darstellung von 2D und 3D Objekten [69].

Die oberste Ebene "Cocoa Touch" ist die Darstellungsebene des OS mit den vorhandenen Applikationen und weiteren Diensten. Zu diesen Diensten gehören grundlegende Funktionen wie Copy&Paste, Zugriff auf das Adressbuch, aber auch der Push Notification Service, der es ermöglicht nicht aktive Programme mit Ereignissen anzusteuern.

6.6.2 Touch-Funktionen und Programme

6.6.2.1 iPod

Im iPhone OS ist die Funktionalität eines iPod Touch enthalten. Dadurch ist es möglich Videos, Songs und Alben im Cover-Flow Modus (virtuelle 3D-Umgebung) darzustellen. Die Multitouchfähigkeit erlaubt dem Anwender durch die Berührung des Touchscreens durch verschiedene Alben zu blättern und einzelne Songs oder Videos auszuwählen[70].

6.6.2.2 Notizen

Dieses Programm ist für Informationen vorgesehen, die schnell erfasst, gespeichert und weiterverteilt werden sollen. Es enthält eine Bildschirmtastatur, welche über einen Auto-Rotation-Modus verfügt, um so, abhängig von der Lage des PC (vorgesehen für das iPad), die Tastatur immer am unteren Bildschirmrand einzublenden. Es verfügt über einen Vorschlagsmodus für die Auto-Vervollständigung von Wörtern, korrigiert Schreibfehler und ergänzt die Satzzeichen. Weiterhin werden angefangene Texte automatisch zwischengespeichert, sodass der Text später fortgesetzt werden kann[71].

6.6.2.3 Safari

Der Browser zum Surfen im Internet wurde für die Touchscreen-Eingabe angepasst. Auf einer Übersichtsseite werden alle geöffneten Tabs (Internetseiten) angezeigt und können geöffnet/geschlossen werden. Das Scrollen durch Internetseiten erfolgt durch Streichen (Ziehen des Inhalts), während ein Doppel-Tippen den Bereich vergrößert und verkleinert. Durch das Auf- oder Zuziehen wird innerhalb der Seite rein- und rausgezoomt. Für die Eingabe von Adressen und das Ausfüllen von Formularen wird eine Bildschirmtastatur eingeblendet[72].

6.7 Testhardware

Zur Nachvollziehbarkeit der Funktionen und Programme wurde folgende Testhardware eingesetzt:

  • Touchscreenmonitor - Tipro ATM-123ROBCA3D (12'' Resistiver Monitor)
  • Convertible-PC - Classmate von Intel/CTL Corporation (Atom-CPU 1,6GHz, 2GB RAM, 16GB SSD Fesplatte, Touchscreen mit 1024x600)
  • Grafik-Tablet - Wacom Bamboo (MTE-450)
  • Laptop Fujitsu Lifebook E8310 mit Windows XP SP3 und VMware Player 3.0.0

Bei Android werden die Tests mit der Version 1.6 durchgeführt, da derzeit keine aktuellere Umsetzung für PC vorhanden ist.

Der Laptop wurde in Verbindung mit dem VMware Player und dem Touchscreenmonitor/Grafik Tablet eingesetzt. Bis auf das iPhone OS[73] konnten alle Operating Systems mit dieser Kombination untersucht werden. Weiterhin konnten Android, Ubuntu und Windows 7 auf dem Convertible PC getestet werden.

6.8 Gegenüberstellung der Operating Systems

In diesem Kapitel werden die Operating Systems anhand der festgelegten Kriterien untersucht. Die dafür notwendigen Informationen sind, sofern vorhanden, aus Primärquellen entnommen. Dazu zählen insbesondere Herstellerinformationen (Handbücher, technische Dokumentationen) und Fachliteratur. Weitere benötigte Informationen werden mithilfe der Testhardware und darauf installierten OS ermittelt.

Für die übersichtlichere Darstellung der Punktvergabe-Tabellen kommen folgende Abkürzungen zum Einsatz:

  • EP - Einzelpunkte
  • GP - Gesamtpunkte

6.8.1 Hardwareanforderungen

Windows und Ubuntu besitzen keine Einschränkungen im Bereich der Herstellerauswahl für die grundlegenden Komponenten (bspw. Prozessoren, Mainboard, Grafikkarte, Arbeitsspeicher). Bei Mac OS X besteht eine Einschränkung bei der ausschließlichen Einsatzmöglichkeit von Intel-Prozessoren und der Empfehlung des Einsatzes von Macintosh-Computern [74]. Aufgrund fehlender Portierung von Android seitens Google für PC basieren derzeitige PC-Versionen ausschließlich auf Initiativen von Herstellern (bspw. Acer Aspire One D250[75]) und Communities (bspw. androidx86 und live-android). Das iPhone OS 3.2 läuft nur auf dem iPad von Apple, da es derzeit keine Portierung auf andere Hardware gibt. Es ist deswegen auch nur mit der Hardware zusammen erhältlich und kann nicht einzeln erworben werden.

Basierend auf Herstellerangaben kommen Windows, Mac OS X, Ubuntu und Android mit mind. 1 GHz Prozessorleistung aus. Weiterhin sind diese auf Mehrkern-Prozessoren lauffähig. Aufgrund fehlender Herstellerinformationen können zum iPhone OS hierzu keine Angaben gemacht werden. Bis auf Android und iPhone OS sind alle untersuchten Operating Systems 64-Bit fähig. Bei den Bewertungskriterien für Arbeitsspeicherbedarf, Festplattenspeicheranforderungen und Monitorauflösung wurden die Mindestanforderungen der Hersteller bewertet.

Die vergebenen Punkte sind in Tabelle 5 einzusehen.

Tabelle 5: Punktevergabe Hardwareanforderungen
  max. Punkte Gewichtung
EP GP EP GP EP GP EP GP EP GP
unabhängige Hardware 2 3 2 6 1 3 2 6 1 3 0 0
Prozessorgeschwindigkeit 4 1 3 3 3 3 3 3 4 4 - -
Mehrkern fähig 1 1 1 1 1 1 1 1 - - - -
64-bit fähig 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 - -
Arbeitsspeicher 3 1 2 2 1 1 3 3 3 3 - -
Festplattenspeicher 4 1 0 0 2 2 3 3 4 4 - -
Monitorauflösung 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 - -

6.8.2 Aufwand

Die Installation von Windows kann mittels DVD, USB-Medium und über das Netzwerk erfolgen, wobei für das letztgenannte das benötigte Installationsimage selber erstellt werden muss. Der Aufwand ist minimal und aufgrund der vielen Standard-Treiber muss der Anwender nur wenige Eingriffe durchführen. Fehlende Treiber können einfach nachinstalliert werden. Für die Touchscreen-Funktionen liefert Windows Tools zur Einrichtung und Konfiguration mit.

Bei Mac OS X kann eine Installation von DVD sowie über das Netzwerk mit bereitgestellten Images erfolgen, wohingegen für eine Installation mittels USB-Medium erst ein passendes Image erstellt werden muss. Die Installation ist unabhängig vom gewählten Medium mit sehr wenigen Eingaben durchzuführen, wohingegen bei fehlenden Treibern die Beschaffung aufwändiger ist, sofern diese nicht direkt vom Hersteller bereit gestellt werden. Für die Konfiguration des Touchscreens ist die Installation eines zusätzlichen Third-Party-Programms notwendig.

Die Inbetriebnahme von Ubuntu ist mittels DVD, USB-Medium und Netzwerk möglich. Das Netzwerk-Image muss aus einem DVD- oder USB-Image manuell erstellt werden. Obwohl der Installationsaufwand gering ist, führen nicht vorhandene Treiber zu Problemen. Nicht jeder Hersteller stellt Linux-Treiber zur Verfügung und die Suche nach Alternativtreibern ist zeitaufwendig. Für die Konfiguration von Touchscreens wird eine zusätzliche Third-Party-Software benötigt.

Aufgrund der fehlenden Portierung von Android vom Hersteller Google für PC gibt es keine Installationsmedien vom Hersteller Google. Es existieren Live-CD-Versionen und USB-Images mit der Kernel-Basis 1.6 (die aktuelleste Version für Handy-Betriebssysteme ist 2.2), wobei keine zusätzlichen Treiber implementiert werden können. Die Live-Version "Android x86 1.6" bietet die Möglichkeit einer lokalen Installation. Sollten Treiber fehlen, müssen diese im offenen Source-Code eingefügt und anschließend zu einem PC-Betriebssystem kompiliert werden.

Da das iPhone OS ausschließlich für das iPad verfügbar ist und jenes mittels iTunes über einen PC mit Software versorgt wird, existieren keine Installationsmedien. Das Aufspielen des Systems über iTunes ist mit geringem Aufwand durchführbar. Zusätzliche Treiber werden nicht benötigt, da die eingesetzte Hardware vom Hersteller vorgegeben ist. Eine Kalibrierung des Touchscreens ist von Apple nicht vorgesehen. Sollte eine Dekalibrierung vorliegen, ist ein Austausch des Gerätes notwendig.

Die verteilten Punkte sind der Tabelle 6 zu entnehmen.


Tabelle 6: Punktevergabe Aufwand
  max. Punkte Gewichtung
EP GP EP GP EP GP EP GP EP GP
DVD-Installation 2 1 2 2 2 2 2 2 1 1 0 0
fertiges USB-Image 2 1 2 2 1 1 2 2 2 2 0 0
Netzwerkinstallation 2 1 1 1 2 2 1 1 0 0 0 0
Standalone-Installation (max. 5 Klicks) 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1
Treiber enthalten / Integration 2 2 2 4 1 2 0 0 0 0 2 4
Touchscreen einfache Konfiguration? 3 1 3 3 2 2 1 1 1 1 - -

6.8.3 Touchscreen-Funktionen

Alle untersuchten Operating Systems unterstützen neben Singletouch auch Multitouch und können Linksklick und Scrollen über den Touchscreen realisieren. Die Rechtsklick-Funktion ist nur in Windows und Ubuntu realisiert. Bei Feldern für (Text-)Eingaben kann bei allen OS eine Bildschirmtastatur eingeblendet werden, welche über Auto-Vervollständigung der Wörter verfügt, wobei dies bei Ubuntu nicht mit der Standard-Bildschirmtastatur möglich ist. Weiterhin verfügen die OS über die Möglichkeit, eine PC-Sperre zu aktivieren. Die anschließende Aufhebung der PC-Sperre bzw. Anmeldung am OS ist bei Mac OS X nicht möglich, da in der Anmeldemaske keine Bildschirmtastatur zur Verfügung steht. Bei den anderen OS ist diese möglich. Die Erkennung von Handballen ist abhängig von der Einstellbarkeit der Empfindlichkeit oder der Implementierung einer Hardwarelösung seitens des Herstellers. Die Empfindlichkeit kann in Windows eingestellt werden, wohingegen alle anderen OS von der verwendeten Hardware abhängig sind. Standard-Gesten sind in Windows und Mac OS X implementiert, wobei in Windows weitere Gesten definiert werden können. In Ubuntu fehlen diese bei der Standard-Installation und können nur über Third-Party-Software nachinstalliert werden. Zu der Gestenimplementierung in Android und iPhone sind keine Herstellerinformationen verfügbar.

In der Tabelle 7 sind die vergebenden Punkte einsehbar.

Tabelle 7: Punktevergabe Touchscreen-Funktionen
  max. Punkte Gewichtung
EP GP EP GP EP GP EP GP EP GP
Single-Touch-Unterstützung 1 10 1 10 1 10 1 10 1 10 1 10
Multi-Touch-Unterstützung 1 10 1 10 1 10 1 10 1 10 1 10
alle Funktionen einer Maus möglich? 3 4 3 12 2 8 3 12 2 8 2 8
T-Tastatur mit Auto-Vervollständigung 2 4 2 8 2 8 1 4 2 8 2 8
PC-Sperre möglich 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Anmeldung am OS mit verdecktem Passwort 1 2 1 2 0 0 1 2 1 2 1 2
Handballenerkennung 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 - -
Gesten vorhanden? 6 1 6 6 4 4 6 6 0 0 - -

6.8.4 Schrifterkennung

Bei Windows und Mac OS X ist die Handschrifterkennung standardmäßig implementiert und muss nur aktiviert werden. Ubuntu und Android unterstützen die Schrifterkennung erst nach der Installation von zusätzlichen Paketen oder Komponenten. Zur Verbesserung der Erkennungsrate kann in Windows sowohl auf ein automatisches Lernsystem als auch auf vorgefertigte Lerntexte zurückgegriffen werden. In Mac OS X, Ubuntu und Android ist ebenfalls ein Lernsystem implementiert, welches den geschriebenen Text und die Korrekturen analysiert und bei der zukünftigen Erkennung berücksichtigt. Der Einsatz der Schrifterkennung anstelle der Tastatur für lange Texte ist möglich, kann aber eine Tastatur nicht dauerhaft ersetzen, da bspw. bei der Anmeldung am OS die Handschrifterkennung nicht funktioniert. Hierfür muss auf die Bildschirmtastatur zurückgegriffen werden.

Das iPhone OS unterstützt keine Handschrifterkennung.

Die vergebenden Punkte sind der Tabelle 8 eingetragen.

Tabelle 8: Punktevergabe Schrifterkennung
  max. Punkte Gewichtung
EP GP EP GP EP GP EP GP EP GP
Implementierung für Schrifterkennung 2 4 2 8 2 8 1 4 1 4 0 0
gezieltes / automatisches Lernsystem 2 4 2 8 1 4 1 4 1 4 0 0
Tastaturersatz (anwendungsabhängig) 1 4 1 4 1 4 1 4 1 4 0 0

6.8.5 Lizenzen

Die Operating Systems Ubuntu und Android sind kostenfrei erhältlich und nutzbar. Bei beiden OS kann mittels im Internet verfügbaren Images ein Installationsmedium erstellt werden. Zusätzlich besteht bei Ubuntu die Möglichkeit, kostenfrei eine CD-Version per Post anzufordern. Die Mac OS X Snow Leopard Lizenz ist zusammen mit dem Installationsmedium, welches als Upgrade-Version gekennzeichnet ist, für EUR 22,89[76] verfügbar. Mehr als das dreifache kostet hingegen die Windows 7 Home Premium Lizenz inklusive Installationsmedium mit EUR 83,69[77]. Das iPhone OS ist nur in Kombination mit Hardware (iPad, EUR 489[78]) erhältlich. Ein Installationsmedium ist nicht verfügbar, allerdings kann das OS mittels iTunes auf einem PC neu aufgespielt werden. Die entsprechenden Images werden durch Apple bereitgestellt.

Von den OS Windows, Ubuntu und Android existieren Demoversionen. Bei Windows kann der Anwender eine 90 Tage Testversion über Microsoft beziehen. Dafür ist eine Registrierung notwendig. Anschließend hat er Zugriff auf ein Image, welches er nach dem Herunterladen installieren kann. Bei Ubuntu und Android ist keine Installation notwendig, da hier auf Live-CD-Versionen zurückgegriffen werden kann. Für Mac OS X und iPhone OS gibt es keine Demoversionen.

Die ermittelten Punkte sind in der Tabelle 9 ausgewiesen.

Tabelle 9: Punktevergabe Lizenzen
  max. Punkte Gewichtung
EP GP EP GP EP GP EP GP EP GP
Kosten der Einzel-Lizenz 4 2 2 4 3 6 4 8 4 8 0 0
Kosten Installationmedium 2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 1 1
Demo verfügbar 1 2 1 2 0 0 1 2 1 2 0 0

6.8.6 Benutzerfreundlichkeit

In Windows sind geführte Dialoge für die Nutzung von Touchscreenfunktionen wie bspw. Gesten und Handschrifterkennung implementiert. Weiterhin ist der Zugriff auf Hilfefunktionen über die Symbolleiste möglich. Diese Funktionen sind im Handbuch beschrieben. Zusätzlich stellt Microsoft Anleitungen in Form von Videos kostenfrei im Internet bereit, welche die Verwendung von Touchfunktionen zeigen und erklären.

Handbücher und Videos sind bei Mac OS X online über die Apple-Homepage zu beziehen. Offline bietet es eine umfangreiche Hilfefunktion. Auf geführte Dialoge muss der Anwender allerdings verzichten.

Für Ubuntu gibt es nur für einige Programme und Tools deutsche Handbücher und geführte Dialoge. Der Grund dafür liegt in der Vielzahl an Programmierern, die Software für Ubuntu entwickeln und bereitstellen. Diese entscheiden auch, ob sie dazu ein Handbuch schreiben oder geführte Dialoge implementieren. Eine Hilfefunktion fehlt nur in sehr wenigen Programmen oder Tools. Videos werden keine bereitgestellt.

In Android sind Hilfefunktionen implementiert, während beim iPhone OS deutsche Handbücher zur Verfügung stehen. Weitere Hilfen stehen nicht zur Verfügung.

Die ermittelten Punkte sind in der Tabelle 10 eingetragen.

Tabelle 10: Punktevergabe Benutzerfreundlichkeit
  max. Punkte Gewichtung
EP GP EP GP EP GP EP GP EP GP
geführte Dialoge vorhanden 2 2 2 4 0 0 1 2 0 0 - -
deutsche Handbücher 2 2 2 4 2 4 1 2 0 0 1 2
Videos 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 - -
Hilfefunktionen implementiert 2 2 2 4 2 4 2 4 1 2 - -

6.9 Auswertung der Gegenüberstellung

Aufgrund der wenigen Information zum iPhone OS konnten viele Kriterien nicht bewertet werden, wodurch das Ergebnis bei diesem Operating System verfälscht wird. Es wird deshalb im folgenden nur noch erwähnt, wenn eine Bewertung möglich war.

Der Sieger im Bereich der Hardwareanforderungen ist aufgrund seiner geringen Anforderungen im Bereich des Arbeits- und Festplattenspeicherbedarfs Ubuntu. Weiterhin punktet es aufgrund seiner Unabhängigkeit von der Hardware, was mit den vielen Entwicklern begründbar ist, die an Linux-OS arbeiten und diese auf die verschiedensten Hardwareplattformen portieren. Direkt darauf folgt Android, welches mit wenigen Ressourcen auskommt, dafür aber Probleme mit mancher Hardware aufweist. Dicht dahinter folgt Windows, welches aufgrund des sehr großen Festplattenspeicherbedarfs von 16GB in diesem Kriterium negativ auffällt.

Aufgrund von starker Einschränkung bei der Auswahlmöglichkeit von Hardware, dem hohen Bedarf an Arbeits- und Festplattenspeicher ist Mac OS X auf dem vorletzten Platz. Nur das iPhone OS ist noch stärker eingeschränkt, da bei diesem OS eine Hardwarebindung vorliegt.

Der Installationsaufwand bei Windows ist aufgrund der benutzerfreundlichen Ausgestaltung der Installation und Verfügbarkeit von Treibern sehr gering.

Mehr Zeit muss der Anwender bei der Installation von Mac OS X auf einem "Nicht-Macintosh-Computer" einplanen, da Treiber nicht für alle Hardwarekomponenten vorhanden sind und nicht immer von den Herstellern bereit gestellt werden.

Weiterhin ist die Konfiguration eines Touchscreens nur mit Third-Party-Programmen möglich. Der Anwender muss mit diesen Problemen auch bei Ubuntu rechnen, wobei hier Hintergrundwissen bei der Implementierung von Treibern erforderlich ist, da dies auf Kommandozeilenebene erfolgt. Über diese muss auch der Touchscreen konfiguriert werden, was ebenfalls zu Abstrichen in der Bewertung führt. Das iPhone OS punktet aufgrund seiner Hardwarebindung bei den Treibern und dem Installationsaufwand. Android ist in diesem Abschnitt der Letztplatzierte. Eine Installation kann derzeit nur von der Live-Distribution "android-x86.org" erfolgen. Dies erfordert eine Einarbeitung, da der Installationsablauf ohne Hilfefunktionen erfolgt und Android bei der Auswahl fehlerhafter Einstellungen nicht startet. Weiterhin kann der Touchscreen nur über Text-Dateien konfiguriert werden und sofern Treiber nicht in der Live-Distribution enthalten sind, muss der Anwender diese in den Source-Code selber implementieren und kompilieren.

Im Bereich der Touchscreen-Kriterien ist der Sieger Windows, gefolgt von Ubuntu und Mac OS X. Den 4. Platz teilen sich Android und iPhone OS. Windows kann alle Kriterien zu 100% erfüllen, während Ubuntu Probleme mit der Umsetzung der Autovervollständigung der Bildschirmtastatur und der Handballenerkennung hat. Mac OS X hat Probleme mit der Realisierung des Rechtsklick und der Anmeldung am OSüber Touchscreeneingaben. Android und iPhone OS können über Touchscreeneingaben keinen Rechtsklick umsetzen, welcher für den Aufruf von zusätzlichen Kontextmenüs notwendig ist[79]. Weiterhin ist keine Handballenerkennung vorhanden und Gesten sind nicht implementiert.

Im Bereich der Schrifterkennung erfüllt Windows alle Kriterien vollständig. Knapp dahinter ist Mac OS X, bei dem keine Lerntexte implementiert sind. Ubuntu und Android teilen sich den 3. Platz, da bei beiden die Handschrifterkennung nachinstalliert werden muss und ein automatisches Lernsystem fehlt. Das OS iPhone OS hat keine Handschrifterkennung, weshalb es auf dem letzten Platz landet.

Ubuntu und Android erfüllen die Lizenzkriterien vollständig, während Windows zusammen mit Mac OS X auf dem 2. Platz liegt. Die Punktabzüge bei Windows entstehen durch die Lizenzkosten, wohingegen Mac OS X eine schlechtere Bewertung aufgrund einer fehlenden Demo-Version erhält. Beim iPhone OS erhöht die Hardwarebindung an das iPad die Lizenzkosten, wodurch dieses OS in diesem Kriterienblock den letzten Platz einnimmt.

Den Bereich der Benutzerfreundlichkeit kann Windows für sich entscheiden. Es erfüllt alle Bewertungskriterien vollständig. Mac OS X und Ubuntu liegen dicht beieinander und haben Probleme bei der Bereitstellung von geführten Dialogen in den Programmen bzw. mit deutschen Handbüchern. Bei Ubuntu ist dies mit der Vielzahl von Entwicklern zu begründen, die nicht dazu verpflichtet sind, deutsche Hilfen/Handbücher zu erstellen. Android hat derzeit große Lücken mit geführten Dialogen in den Programmen und deutschen Handbüchern, welche komplett fehlen. Beim iPhone OS sind deutsche Handbücher verfügbar.

Der Gesamtsieger mit 118 von 130 möglichen Punkten ist Windows 7. Auf dem 2. Platz liegt Ubuntu 10.04 LTS mit 103 Punkten und Mac OS X mit 91 Punkten. Dicht dahinter liegt Android mit 85 Punkten, obwohl für die Bewertung nur die Version 1.6 zur Verfügung stand. Auf dem letzten Platz liegt das iPhone OS 3.2, was einerseits an den fehlenden Herstellerinformationen liegt und andererseits an der fehlenden Handschrifterkennung. Die Teilergebnisse und das Gesamtergebnis sind in der Tabelle 11 zusammengefasst.

Tabelle 11: Teilergebnisse und Gesamtergebnis
  Gesamtpunkte
Hardwareanforderungen 21 15 13 19 16 0
Aufwand 14 13 10 7 4 5
Touchscreen-Funktionen 50 50 42 45 39 39
Schrifterkennung 20 20 16 12 12 0
Lizenzen 12 7 7 12 12 1
Benutzerfreundlichkeit 13 13 9 8 2 2
Gesamtergebnis mit Gewichtung: 130 118 97 103 85 47

Eine Empfehlung für den Sieger Windows 7 kann gegeben werden, da es in den meisten Kriterienbereichen überzeugen konnte. Wer allerdings kostenfreier Software den Vorzug gibt, der kann mit etwas mehr Aufwand Ubuntu 10.04 LTS einsetzen. Der zusätzliche Aufwand begründet sich durch den höheren Installations- und Konfigurationsaufwand. Sobald dies durchgeführt wurde, kann dieses OS ähnlich wie Windows 7 genutzt werden.

7 Schlussbetrachtung

Die meisten Entwickler für Operating Systems haben sich dem neusten Trend im Bereich der Eingabe-Technologien angenommen, auch wenn es Touchscreen-Eingabegeräte schon seit mehreren Jahrzehnten gibt. Entscheidend für diesen Wandel sind aber die neusten Weiterentwicklungen dieser Technologie und die sinkenden Produktionskosten der Hersteller.

Im Oktober diesen Jahres will HP mithilfe des kürzlich übernommenen Unternehmens Palm dessen Operating System "WebOS" auf Tablets und Drucker zum Einsatz bringen. Dieses OS wird als einer der größten Konkurrenten zum auf dem Apple iPad eingesetzten iPhone OS gehandelt[80].

Das OS, welches ebenfalls einen starken Fokus auf die Touchscreen-Bedienung haben wird, ist Ubuntu 10.10, was an den Entwicklern von Canonical liegt, da diese die Entwicklung einer API zur Steuerung von Touchscreen durchführen. Sie wollen damit nicht in den Bereich der Smartphones vordrängen, sondern die Systeme von Autos, Tablet-PCs und Set-Top-Geräte bestücken.

Mit Windows 7 ist, wie unsere Untersuchung ergeben hat, Microsoft ein großer Schritt im Bereich der Touchscreensteuerung gelungen. Bei der Entwicklung von Windows 8 dürften die Erfahrungen aus dem Microsoft-Courier-Projekt Einfluss nehmen. Hierbei handelt es sich um ein Touchscreen-Gerät, das von Microsoft nie offiziell vorgestellt wurde. In einem Interview zwischen einem Microsoft Sprecher und gizmodo.com wurde die Beendigung der Arbeiten am Courier verkündet. Weiterhin wurde gesagt, dass dieses Projekt lediglich der Gewinnung von Erfahrung mit Touchscreen-Technologien dienen sollte[81]. Diese Erfahrungen könnten demnach in Windows 8 einfließen und so ein OS ergeben, welches ausschließlich über eine Touchscreen-Oberfläche steuerbar ist.

Microsoft ist aber nicht nur im Software-Bereich aktiv, sondern arbeitet derzeit an mehreren Projekten für bessere Interaktion zwischen PC, Touchscreen und Anwender. Eines dieser Projekte ist mit "Microsoft Surface" schon umgesetzt. Es handelt sich dabei um einen Tisch, der einen 30'' Bildschirm beinhaltet, welcher Multitouch unterstützt und Bewegungen und Gegenstände erkennt. Im Bereich der barrierefreien Technik unterstützt er die Erkennung von Scrabble-Steinen mit Braille-Zeichen (Blindenschrift), welche anschließend verarbeitet werden können und so bspw. Texte dem Anwender vorlesen können. Die Reporterin Sara Gross (DiePresse.com) sprach in einem Interview mit dem Microsoft Chef-Designer August de Los Reyes über die Touchscreen-Zukunft sowie Probleme, die mit dieser Technik derzeit noch bestehen oder bestehen werden. Laut dem Chefentwickler ist die größte Herausforderung der Mensch, denn dieser ist seit vielen Jahrzehnten an grafische Oberflächen gewöhnt, die er mit der Maus & Tastatur bedient. Daran müsste gearbeitet werden, damit sich die Technologie durchsetzen kann. Durch Multitouch-Geräte könnten bspw. Vorschulkinder, die noch nicht lesen können, mit Computern umgehen oder Senioren, die bislang Berührungsängste hatten, mittels natürlichen Interaktionen einen Computer bedienen. Die Zukunft liegt, so der Chefentwickler, in "Complete-Touch-Geräten", welche die ganze Handfläche erkennen können. Eine weitere Technologie ist die Erkennung von Bewegungen ohne eine Berührung und die Messung von Abständen zur Hand, was schon im Surface umgesetzt werden konnte [82].

Ein weiteres Projekt, an dem Microsoft arbeitet, ist das "Natural User Interface". Dabei handelt es sich um ein Projekt mit dem Ziel, die Interaktionsmöglichkeiten mit einem Touchscreengerät über Berührungen hinaus zu erweitern. Durch Bewegung des Gerätes selbst sollen Aktionen auf dem Gerät ausgelöst werden, wodurch eine Einhandbedienung ermöglicht werden könnte[83].

Das Unternehmen Evoluce hat einen Touchscreen-Monitor namens "Evoluce One" entwickelt, der dem Microsoft Surface ähnelt. Er unterstützt Multi-Touch, erkennt auf der Bildschirmoberfläche abgelegte Objekte sowie Gesten. Weiterhin unterstützt er berührungslose Gesten-Eingaben mit einem Abstand von bis zu 50 cm. Im Unterschied zum Surface ist dieser Monitor kein kompletter Tisch, sondern 47'' groß, flach und lässt sich horizontal und vertikal montieren[84].

Einen anderen Ansatz verfolgt das Unternehmen "Displax" mit ihrer Multitouch-Folie. Diese Polymer-Folie ist dünner als Papier, stark lichtdurchlässig und kann jede nichtleitende Oberfläche zwischen 35 cm und mehr als 300 cm Bilddiagonale in eine Multitouch-Oberfläche verwandeln. Auf einer 127 cm Bilddiagonale können bspw. bis zu 16 Eingabepunkte gleichzeitig erkannt werden. Neben Toucheingaben kann die Folie auch Luftbewegungen, die auf die Folie auftreffen, auswerten. Dabei kann sie die Luftbewegungsrichtung und die Stärke erfassen. Sie kann auf flachen und gekrümmten Flächen aus Glas, Holz oder Plastik bis zu einer Stärke von 1,5 cm eingesetzt werden. Der Anschluss an den PC erfolgt über einen Mikrocontroller mit USB-Anschluss[85]. Diese Folien sollen ab Juli 2010 vorerst an kommerzielle Unternehmen vermarktet werden[86]

Das Apple iPad bewirkt einen Wandel im Bereich der Technologieanerkennung beim Anwender, sodass vorhandene Hemmschwellen gesenkt werden und zukünftige Entwicklungen auf einen offeneren Markt treffen. Die derzeitigen Entwicklungsprojekte zeigen auf, dass es in Zukunft zwei entscheidende Entwicklungsgruppen geben wird. Einerseits müssen Touchscreen-Technologien entwickelt werden, die kostengünstig produzierbar und mit anderen Technologien kombinierbar sind (bsw. berührungslose Eingaben), andererseits werden Operating Systems benötigt, die mit diesen Technologien umgehen können und somit die Bedienung eines PC oder anderen Gerätes dem Anwender vereinfachen.

8 Fußnoten

  1. ↑ Vgl. Heise.de (2010a)
  2. ↑ Vgl. Cowart/Knittel (2008)
  3. ↑ Handheld: Ist ein Computer in Handy-Größe.
  4. ↑ Vgl. Tanenbaum (2009), S. 1067
  5. ↑ WeTab: Wurde im Mai von WePad in WeTab umbenannt.
  6. ↑ Zangenmeister (1976), S. 45
  7. ↑ DIN-Normen: freiwilliger Standard vom Deutschen Institut für Normung
  8. ↑ DIN (1988-2001)
  9. ↑ Vgl. Brause (2004), S. 7
  10. ↑ Vgl. Horn/Kerner/Forbig (2003), S. 148
  11. ↑ Vgl. Tanenbaum (2009), S. 30
  12. ↑ 12,0 12,1 12,2 Vgl. Parsons/Oja (2009), S. 60
  13. ↑ Vgl. Data-Touch.de (2010)
  14. ↑ Vgl. Kleinau (2008)
  15. ↑ Flusser (1991), S. 8
  16. ↑ Vgl. Farrugia (2006), S. 3
  17. ↑ stable: Ist eine Softwareversion, die aussagt, dass die Softwareversion ein Komplettpaket darstellt und stabil läuft. Das Gegenteil von stable-Versionen sind bspw. Beta-Versionen.
  18. ↑ Vgl. Net.Applications (2010)
  19. ↑ Logo entnommen von http://www.microsoft.com/whdc/winlogo/default.mspx
  20. ↑ Logo entnommen von http://prolinesurfer.wordpress.com/2009/01/11/sechs-kleine-grunde-warum-mac-os-x-besser-ist-als-windows/
  21. ↑ Logo entnommen von https://wiki.ubuntu.com/Artwork/Official
  22. ↑ Logo entnommen von http://www.android.com/branding.html
  23. ↑ Logo entnommen von http://www.designguide.at/apple_logo.html
  24. ↑ Eine Live-Version wird meistens von CD/DVD oder USB-Medien gebootet und muss nicht lokal auf der Festplatte installiert werden. Das OS wird komplett im Arbeitsspeicher ablegt und beim Ausschalten entfernt.
  25. ↑ Open-Source: Software, deren Entwicklung mit hoher Transparenz der Programmierung durchgeführt wird und für Privatpersonen meistens kostenfrei ist.
  26. ↑ Vgl. Tanenbaum (2009), S. 936ff
  27. ↑ 27,0 27,1 Vgl. Tanenbaum (2009), S. 937ff
  28. ↑ Vgl. Stanek (2009), S. 3
  29. ↑ 29,0 29,1 " Vgl. Stanek (2009), S. 4
  30. ↑ Objekte sind bspw. Bilder und Texte
  31. ↑ Vgl. Microsoft.com (2009c)
  32. ↑ Vgl. Microsoft.com (2009a)
  33. ↑ Vgl. Stanek (2009), S. 528ff
  34. ↑ Vgl. Stanek (2009), S. 530ff
  35. ↑ MathML: standardisiertes Dokumentenformat für mathematische Formeln und komplexe Ausdrücke welches durch das World Wide Web Consortium am 15. Dezemver 2009 in der Version 3.0 veröffentlicht wurde
  36. ↑ Vgl. Microsoft.com (2009b)
  37. ↑ Windows XP Tablet Version: basiert auf XP Professional, enthält eine Unterstützung für Touchscreen-Eingaben und wird nur mit Tablet-PC verkauft
  38. ↑ Vgl. Stanek (2009), S. 531ff
  39. ↑ Vgl. Microsoft.com (2010b)
  40. ↑ Vgl. Microsoft.com (2010a)
  41. ↑ Ein UNIX-Betriebssystem, welches an der University of California in Berkeley programmiert wurde.
  42. ↑ 42,0 42,1 Vgl. Rehm (2009), S. 16
  43. ↑ Vgl. Apple.com (2010e)
  44. ↑ Vgl. Pogue (2009), S. 603
  45. ↑ Vgl. Apple.com (2010g)
  46. ↑ Vgl. Pogue (2007), S. 4
  47. ↑ 47,0 47,1 " Vgl. Pogue (2007), S. 3f
  48. ↑ Vgl. Pogue (2007), S. 5
  49. ↑ Vgl. Apple.com (2010d)
  50. ↑ Vgl. Tanenbaum (2009), S. 840, 927f
  51. ↑ 51,0 51,1 Vgl. Tanenbaum (2009), S. 927f
  52. ↑ Quelle: http://de.opensuse.org/OpenSUSE\_11.2
  53. ↑ Quelle: http://www.debian.org/News/2010/20100130
  54. ↑ Quelle: http://www.ubuntu.com/getubuntu/releasenotes/1004overview
  55. ↑ Quelle: http://www2.mandriva.com/linux/specs/
  56. ↑ Quelle: http://docs.fedoraproject.org/en-US/index.html
  57. ↑ Vgl. Tanenbaum (2009), S. 475
  58. ↑ Vgl. Lindley (2005)
  59. ↑ Vgl. Levin (2010)
  60. ↑ Vgl. Jaeger (2010)
  61. ↑ 61,0 61,1 Vgl. Auroux (2009)
  62. ↑ Vgl. Mosemann/Kose (2009), S. 10
  63. ↑ Vgl. Mosemann/Kose (2009), S. 1
  64. ↑ Operating System des NeXTcube, basiert auf BSD-Unix.
  65. ↑ Vgl. Bechtel (2010), S. 21
  66. ↑ Vgl. Apple.com (2009), S. 26ff
  67. ↑ App-Store: Shop für den Erwerb von Applikationen.
  68. ↑ Vgl. Apple.com (2009), S. 23ff
  69. ↑ Vgl. Apple.com (2009), S. 18ff
  70. ↑ Vgl. Apple.com (2010c)
  71. ↑ Vgl. Apple.com (2010a)
  72. ↑ Vgl. Apple.com (2010b)
  73. ↑ Aufgrund der Hardwarebindung an das iPad war kein Testaufbau mit diesem OS möglich, da kein iPad zur Verfügung stand.
  74. ↑ Vgl. Apple.com (2010f)
  75. ↑ vgl. Acer.de (2010)
  76. ↑ Mac OS X Snow Leopard - Kosten der Upgrade-Version (auch für eine Neuinstallation nutzbar) 22,89 EUR, ermittelt am 27.05.2010 mit http://www.heise.de/preisvergleich/a456074.html
  77. ↑ Windows 7 - Kosten für Home Premium 83,69 EUR, ermittelt am 27.05.2010 mit http://www.heise.de/preisvergleich/a458459.html
  78. ↑ iPhone OS 3.2 - nur in Kombination mit iPad für 489 EUR erhältlich, ermittelt am 27.05.2010 mit http://www.heise.de/preisvergleich/a501508.html
  79. ↑ Rechtsklick: Beim Android und iPhone OS wird diese Funktion mittels einer Hardwaretaste realisiert. Beim iPad ist dies bspw. der Home-Button.
  80. ↑ Vgl. Heise.de (2010b)
  81. ↑ Vgl. Johnson (2010)
  82. ↑ Vgl. Gross (2009)
  83. ↑ Vgl. Chip.de (2010)
  84. ↑ Vgl. Evoluce.com (2010)
  85. ↑ Vgl. Displax.com (2010)
  86. ↑ Vgl. Marvan (2010)

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10 Anhang: Erläuterungen zu den Touch-Technologien

Analog resistive Technologie basiert auf zwei Schichten mit Leiterbahnen, wobei eine Schicht um 90° versetzt ist, wodurch ein Gitter auf dem Display entsteht. Dieses Display kann sowohl mit Fingern, als auch Gegenständen (bspw. Stifte) oder mit Handschuhen bedient werden. Bei Druck auf die Displayoberfläche werden 2 Leiterbahnen verbunden, wodurch sich der Widerstand auf den Leiterbahnen der Schichten verändert. Ein Controller-Chip wertet dies aus und kann daraus die Position des Druckpunktes ermitteln. Werden mehr als 2 Leiterbahnen geschlossen, so berechnet der Controller-Chip den Mittelpunkt. Aufgrund dieser Signalverarbeitungsweise kann diese Technologie nur für Single-Touch eingesetzt werden [1][2].

Eine Abwandelung dieser Technologie stellt der Resitive-Matrix-Sensor dar. Dieser ermöglicht Multi-Touch[3].

Kapazitive Technologie besteht aus einer Trägerglasplatte mit einer transparenten Beschichtung aus leitfähigem Material und einer Glasabdeckung. An die 4 Ecken des Displays wird eine Rechteckspannung angelegt, wodurch ein elektrisches Feld auf dem Display entsteht. Durch Hautkontakt wird eine leitfähige Verbindung zur Erde aufgebaut und ein schwacher Strom von allen 4 Display-Ecken kann fließen. Ein Controller-Chip wertet die 4 Ströme der Ecken aus und kann daraus die Position berechnen. Da mehr als 2 Berührungspunkte diese Technologie nicht richtig auswerten kann, ist der Einsatz auf Single-Touch beschränkt. Eine Benutzung dieses Displays ist nur mit Hauptkontakt oder speziellen Zeigegriffeln möglich [4][2].

Eine Abwandlung dieser Technologie kommt im Apple iPhone zum Einsatz. Die Abwandlung basiert auf dem Einsatz von 2 durch Apple patentierten kapasitven Systemen. Das Mutual Capacitance ist ein in Matrix-Raster von Elektronen und das Self Capacitance eine Schicht mit einer hohen Dichte von Emittern und Sensoren. Diese Veränderungen machen die kapazitive Technolgie Multi-Touch fähig, wobei 15 gleichzeitige Berührungen möglich sind[5].

Oberflächenwellen Technologie arbeitet mit 2 an den Seiten angebrachten Signalgebern. Ein Signalgeber sendet vertikale, der andere horizontale Ultraschallwellen aus. Diese Schallwellen werden von Sensoren erfasst und ausgewertet, welche den Signalgebern gegenüber montiert sind. Durch Berührung des Displays werden die Schallwellen unterbrochen, was zu einer Veränderung des Wellenmusters der Ultraschallwellen führt. Dies erfassen die Sensoren und geben die Ergebnisse zur Weiterverarbeitung an einen Controller-Chip weiter. Die Auswertung von mehr als einem Berührungspunkt ist nicht möglich, weswegen die Technologie auf Single-Touch beschränkt ist. Dieses Display kann mit Fingern, Handschuhen und Gegenständen bedient werden [4][2].

Infrarot Technologie verwendet Infrarot-Licht-Strahlen. Auf 2 Seiten befinden sich Sensoren, welche mittels Infrarot-Licht-Strahlen ein Lichtraster auf das Display legen, und auf den gegenüberliegenden Seiten Fotosensoren. Die Fotosensoren erfassen die Lichtstrahlen und bei einer Berührung des Displays werden die Lichtstrahlen an einer Stelle sowohl horizontal, als auch vertikal unterbrochen, was die Fotosensoren registrieren und an einen Controller-Chip weitergeben. Dieser ermittelt aus den Daten die Position der Berührung. Diese Technologie ist in dieser Form nur Single-Touch fähig. Die Bedienung kann mit Fingern, Handschuhen und Gegenständen erfolgen [2][6].

Microsoft hat mit ThinSight die Infrarot Technologie weiterentwickelt und Multi-Touch fähig gemacht. Dafür werden mehrere Lichtsender und Fotosensoren in Matrixform hinter der Frontscheibe des Displays untergebracht. Je dichter die Matrix ist, desto genauer arbeitet das Display anschließend und desto mehr gleichzeitige Berührungspunkte sind möglich [5][6].

Dispersive Signal Technologie nutzt Sensoren auf der Rückseite der Monitorglasplatte. Bei einer Berührung des Bildschirms erfassen die Sensoren die Erschütterung und wandelt diese in elektrische Signale um. Ein Controller-Chip führt mit diesen Signalen eine Dispersionsanalyse durch und das Ergebnis sind die Koordinaten der Berührung [2].

Totalreflexion Systeme basieren auf Licht- und Fotosensoren vergleichbar der Infrarot Technologie. Der englische Name FTIR (Frustrated Total Internal Reflection) beschreibt diese Technologie sehr gut, denn im Unterschied zur Infrarot Technologie werden die Lichtstrahlen hinter der Displayabdeckung ausgestrahlt und dort an der Displayunterseite reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen treffen auf eine Sensor-Schicht, welche sie erneut reflektiert und gleichzeitig auswertet. Durch Berührung des Displays verändert sich die Reflektion des Lichtes an der Displayunterseite an der betroffenen Stelle, wodurch das Licht auch mit einem anderen Einfallwinkel auf einer anderen Stelle der Sensorschicht auftrifft. Ein Controller-Chip wertet diese Veränderung aus und berechnet die Position der Berührung. Diese Technologie kann für Multi-Touch eingesetzt werden [5][7].

Objekterkennung verwendet Kameras zur Bestimmung der Berührungsposition. Dafür filmen die Kameras die Oberfläche des Displays permanent, weswegen diese entweder unter dem Display oder über dem Display angebracht werden. Diese Technik wird bspw. bei Microsoft Surface eingesetzt, welche über 50 gleichzeitige Aktionen / Berührungen verarbeiten kann [5].

  1. ↑ Vgl. Graves (2005), S. 226f
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Vgl. Keck (2007)
  3. ↑ Vgl. 3M Touch Systems (2009)
  4. ↑ 4,0 4,1 Vgl. Graves (2005), S. 227
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 Vgl. Kleinau (2008)
  6. ↑ 6,0 6,1 Vgl. Golem.de (2007)
  7. ↑ Vgl. Lamelot (2008)

11 Anhang: Windows 7 - Funktionsunterschiede

Folgende Tabelle vergleicht die verschiedenen Windows 7 Versionen und wurde übersetzt aus STANEK (2009), S. 6f:

Funktion Starter Basic Premium Professional Enterprise Ultimate
Aero Benutzeroberfläche x x x x
Eingabehilfen x x x x x x
Bitlocker Laufwerksverschlüsselung x x
Diagnoseprogramme x x x x x x
Komplett Backup des PC x x x
Desktop-Programmier-Programme x x x
DirectX Unterstützung x x x x x x
Dual-Prozessor Unterstützung (unabhängig von Hardware) x x x
Explorer x x x x x x
Dateisystemverschlüsselung x x x
Standby Unterstützung x x x x x x
Verbindungsanzahl für Datei und Druckerfreigabe 0 10 20 20 20 20
Internet Explorer x x x x x x
Clientseitige Netzwerksicherung durch NAP x x x
Netzwerk und Freigabe Center x x x x x x
Kindersicherheitseinstellungen x x x x
Richtlinien-basiertes QoS für das Netzwerk x x x
gesicherte Premium-Unterstützung x x
zeitgesteuerte Sicherungen x x
Wartungsprogramm verfügbar x x x
Spracherkennung x x x x x x
Subsystem für UNIX-basierende Anwendungen x x x x x x
Superfetch x x x x x x
Synchronisationscenter x x x x x
Tablet PC x x x x
Benutzeroberfläche in meheren Sprachen möglich x x
Volumenlizenzen verfügbar x x
4 Lizenzen für virtuelle Maschinen x x
Windows Defender x x x x x x
Windows Fax und Scanner x x x
Windows Firewall x x x x x x
Windows Gadgets x x x x x
Windows Media Center x x
Windows Media Player x x x x x x
Windows ReadyBoost x x x x x
Windows Update x x x x x x
Drahtlose Netzwerkunterstützung (WLAN) x x x x x x
Drahtlose Netzwerkzuweisung x x x

12 Anhang: Hardwarevoraussetzungen der OS

Windows 7 Mac OS X 10.6.3 Ubuntu 10.04 TLS Android 1.6* Apple iPhone OS 3.2
Prozessor in MHz 1000 Intel CPU benötigt 1000 200 1000*
Arbeitspeicher in MB 1024 1024 64 32 256*
Festplattenspeicher in GB 16,0 5,0 5,0 0,032
Quellen http://windows.microsoft.com/de-de/windows7/products/system-requirements http://www.apple.com/de/macosx/specs.html https://help.ubuntu.com/10.04/installation-guide/i386/minimum-hardware-reqts.html http://it-republik.de/jaxenter/artikel/Der-Android-auf-dem-Handy-1362.html http://www.apple.com/de/ipad/specs/

Anmerkung: Android 2.2 hat die gleichen Hardwareanforderungen, läuft aufgrund von Optimierungen aber schneller.

iPhone OS: Hardwareanforderungen abgeleitet von iPad-Ausstattung
Von „http://winfwiki.wi-fom.de/index.php/Analyse_von_aktuellen_Operating_Systems_in_Bezug_auf_Unterst%C3%BCtzung_von_Touchscreen-Funktionen“
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