Концепция WIMP. История, проблемы и перспективы (стр. 2 из 4)

Перед самым концом 80х, новые GUI начали появляться на платформах Unix Сетевая оконная архитектура, известная как X, которая позже будет основой GUI в Linux. Это были простенькие GUI, которые имитировали интерфейс Microsoft Windows, но позволяли использовать всю мощь Unix. Х также знакомит нас с новой идеей интерфейсов: простое движение курсора мышки над окном автоматически активирует его, позволяя пользователям сразу начинать ввод.

Первоначальной архитектурной идеей X Window System (которая была изобретена в 1984м году в MIT), было простое предоставление набора средств для отображения составных команд шелла (оболочки Unix) и часов. Философией Х было разделение вида и представления, т.е. X должна была обрабатывать примитивные запросы по графике и управлению окнами, а общий вид интерфейса оставался на усмотрение приложений.

Для предоставления интерфейса нужен был второй слой кода, называемый "window manager". Оконный менеджер обрабатывал создание и манипуляцию окнами и их элементами, но не был полноценным GUI. Поверх оконного менеджера был другой слой, называемый "desktop environment" или DE и изменялся в зависимости от поставщика Unix. Т.о. интерфейс от Sun будет выглядеть иначе, чем интерфейс от SGI. С появлением в начале 90х бесплатных клонов Unix, появилась потребность в бесплатной, открытой среде, реализующей концепцию рабочего стола (Desktop environment). Два наиболее ярких кандидата на эту роль были KDE и GNOME, начатые в 1996м и 1997м соответственно.

Ранняя версия K Desktop Environment, или KDE, для Linux и FreeBSD.

Концепция WIMP

Метафора рабочего стола

Интерфейс WIMP обладает концептуальной целостностью, достигаемой принятием знакомой идеальной модели - метафоры рабочего стола - ровной поверхности, на которой расположены объекты и папки, и ее тщательного, последовательного развития для использования воплощения в компьютерной графике. Главное изменение в облике интерфейса - иконика - представление объектов в виде миниатюрных графических изображений - пиктограмм. Помимо чисто внешних изменений иконика породила возможность манипулировать объектами через манипулирование их изображениями. Документы, папки и мусорная корзина являются точными аналогами предметов на столе. Вырезание, копирование и вставка точно имитируют операции, которые обычно осуществляются с документами на столе. Транспортировка непосредственно вытекает из метафоры рабочего стола; выбор значков или окон с помощью курсора является прямой аналогией захвата предметов рукой. Из метафоры рабочего стола непосредственно следует решение о перекрытии окон вместо расположения их одно рядом с другим. Представление активного окна как документа, "лежащего сверху", интуитивно понятным образом решает проблему идентификации адресата. Возможность менять размер и форму окон не имеет прямой аналогии с бумажными документами, но является последовательным расширением, дающим пользователю новые возможности, обеспечиваемые компьютерной графикой

В некоторых случаях интерфейс WIMP отходит от метафоры рабочего стола. Основные отличия: меню и работа одной рукой. Меню представляет собой не совершение действия, а выдачу кому-то (системе) команды на осуществление действия, причем, команда эта не формулируется языковыми средствами, а выбирается из списка.

Даже на чисто текстовых видеотерминалах имелась возможность вывода на экран нескольких окон одновременно, но для графического режима эта возможность значительно расширилась. Поскольку появление графического интерфейса в Apple и Windows совпало с введением многозадачности (сначала - без вытеснения), естественным образом возникло решение о выделении каждому из работающих приложений собственного окна (первичной панели). При одновременной работе нескольких приложений их окна могут перекрывать друг друга - частично или полностью, но на переднем плане всегда находится окно активного в данный момент приложения. Поскольку обилие окон может затруднить ориентацию пользователя, вводится возможность минимизации или сокрытия окон - окна неактивных приложений могут уменьшаться в размерах или вообще не выводиться на экран. Для предотвращения "потерь" скрытых окон у пользователя должна быть возможность в любой момент просмотреть список работающих приложений и восстановить нормальную визуализацию выбранных окон.

Высокая разрешающая способность графических дисплеев позволяет также имитировать объемные панели, создавая на плоском экране иллюзию светотеней. На "объемной" панели применяются графические элементы - органы управления, такие как: кнопки, линейка протяжки и т.д. Общепринятым является представление полей ввода в "утопленном" виде, а органов управления - в "приподнятом". К настоящему времени облик объемного интерфейса в современных ОС сформировался почти окончательно и включает в себя единый "источник света" и однотипное расположение органов управления на всех панелях.

Объектно-ориентированные свойства интерфейса совершенно необязательно связаны с объектно-ориентированной структурой ОС. Так, например, OS/400 является объектно-ориентированной системой с объектно-ориентированным интерфейсом, Windows NT v.3.51 была объектно-ориентированной ОС без объектно-ориентированного интерфейса, OS/2 и Windows 9x - не объектно-ориентированные ОС с объектно-ориентированным интерфейсом. Объектно-ориентированный интерфейс обычно связывают с графическим интерфейсом, но это необязательно. Так, в той же OS/400 предусмотрены две модели интерфейса: текстовая и графическая, обе в полной мере объектно-ориентированные.

В противовес обычному интерфейсу, который представляет пользователю практически единственный тип объекта - файл, единицу хранения информации в ОС, объектно-ориентированный интерфейс представляет объекты различных типов. Файлы могут быть разными типами объектов - в зависимости от типа информации в них хранящейся и способов ее обработки. Кроме того, объектами могут быть устройства, сетевые ресурсы и т.д. В объектно-ориентированном программировании под объектом понимается абстрактный тип данных, включающий в себя как сами данные, так и процедуры их обработки. Аналогично объекты понимаются и в объектно-ориентированном интерфейсе. Объект обязательно обладает некоторым набором свойств, и значения этих свойств доступно пользователю. Среди свойств, присущих объекту, имеется и указание на способ его обработки - в том числе и на приложение, обрабатывающее данные этого типа. Выполнение некоторых действий над объектом включает в себя автоматический запуск приложений, которые эти действия выполняют.

Концептуально важным объектом интерфейса является папка (folder). Папка - это контейнерный объект, содержащий в себе другие объекты и папки. Уместность папки в метафоре рабочего стола очевидна. Существенно то, что папка дает возможность пользователю создавать собственную структуру хранения объектов, альтернативную структуре хранения объектов в ОС (в файловой системе). Важным свойством, обеспечивающим эту возможность, является создание указателей на объекты. Если папка является физическим аналогом каталога файловой системы, то в нее может быть помещен указатель на объект, физически расположенный в другой папке-каталоге файловой системы (аналог косвенных файлов). Ссылка на объект с точки зрения пользователя выглядит так же, как оригинал объекта (хотя может иметь какие-то отличительные признаки ссылки), выполнение операции открытия над ссылкой приводит к открытию объекта-оригинала, но операции перемещения, удаления, переименования и т.п. выполняются не над объектом, а только над ссылкой. Возникает, однако, проблема согласования интерфейсной структуры хранения объектов с логической структурой файловой системы. Например, требуется, чтобы при перемещении объекта-оригинала в файловой системе все ссылки на него перенаправлялись на новое его место. Не все интерфейсы ОС успешно справляются с этой задачей.

Важным аспектом объектной ориентации является настройка интерфейса для конкретного пользователя. Обычно, если интерфейс рассматривается с точки зрения приложений, отмечается полезность создания нескольких форм интерфейса, ориентированных на пользователя разной квалификации - новичка, опытного, профессионала. Хотя та же задача может ставиться и перед интерфейсом ОС, более важной, на наш взгляд является интеграция интерфейса с системой безопасности ОС. Интерфейс должен показывать пользователю только те объекты и предоставлять ему только те команды, к которым данный пользователь имеет доступ. Такое возможно в тех ОС, где система безопасности тесно связана с объектно-ориентированными свойствами ОС. Настройки интерфейса могут являться частью профиля пользователя.

Подход к интерфейсу

Каково место интерфейса WIMP в ОС? Можно назвать три подхода к выбору такого места.

1. Графический интерфейс может встраиваться в саму ОС и быть ее неотъемлемой частью. Такой подход применяется во всех продуктах семейства Windows и в ОС компьютеров Apple (в последних WIMP даже встроен в ПЗУ компьютера). Подход дает возможность тесно интегрировать интерфейс с ОС и повысить производительность интерфейсных модулей, выполняя часть из них в режиме ядра. Однако такой подход в то же время является неэкономным, так как интерфейс WIMP расходует много ресурсов и до некоторой степени опасным, так как модули WIMP могут явиться дополнительным источником ошибок в системе.

2. Графический интерфейс может представлять собой отдельное приложение, поставляемое в составе операционной системы и, возможно, достаточно тесно интегрированное с ней. Пример такого приложения - Workplace Shell OS/2. Такое приложение не допускается в режим ядра, но может использовать API более низкого уровня, чем обычно используемый в приложениях. Такое приложение WIMP не является обязательным компонентом ОС, система может работать и без него, в режиме командной строки или загрузить другое приложение WIMP.