Интерфейс компьютерных систем

Глава 1. Инженерно - психологическое  проектирование интерфейса взаимодействия оператора  с вычислительной системой. 

Тема 1. Вопросы проектирования и выбора пользовательских, программно-аппаратных интерфейсов, реализующих  взаимодействие человека-оператора  с компьютерной системой. Комплекс интерфейсов компьютерных систем. Взаимосвязь интерфейсов компьютерных систем. Определения интерфейсов. Актуальность интерфейсов. 
 

В последние  годы успехи использования компьютерных систем в возрастающей степени стали  определяться ролью, которую играют интерфейсы взаимодействия пользователя с программным приложением. В общем случае понятие интерфейса достаточно широкое понятие и применимо к различным областям компьютерных технологий.  

Предметом изучения в данном курсе являются пользовательские интерфейсы в их взаимосвязи с программно-аппаратными интерфейсами уровня приложений. Интерес к этой области проявился со стороны не только специалистов в области вычислительной техники, но и эргономистов, психологов, социологов и разработчиков графических систем, что свидетельствует о многоплановом характере этой проблемы. Как часто показывала практика, для успешного решения многих прикладных задач в компьютерных системах необходимо комплексное рассмотрение проблем, связанных с разработкой и (или) выбором интерфейсов. 

Технологии создания пользовательских и программно-аппаратных интерфейсов должны рассматриваться  комплексно. За последние годы методы организации интерфейса в системе  человек-компьютер получили значительное развитие и приобрели определенную логическую завершенность. Интерфейс можно разделить на несколько уровней, функции которых можно представить в виде обобщенных структур. Такая интерпретация помогает объяснить свойства каждой структуры, а также обосновать принятые принципы их использования. Например, при проектировании интерактивного WEB-приложения разработчики сталкиваются с выбором ряда интерфейсов: 

- интерфейса  на уровне взаимодействия пользователя  с клиентской программой; 

- интерфейса  на уровне взаимодействия клиентской машины с машиной сервером; 

интерфейса на уровне взаимодействия сервера со сторонней  программой или c другим сервером. 
 
 

Существует несколько  определений понятия интерфейса компьютерных систем, назовем некоторые  из них. Одно из них так определяет пользовательский интерфейс как правила взаимодействия пользователя с приложением (или операционной средой), а также средства и методы, с помощью которых эти правила реализуются. Также интерфейс взаимодействия определяется как совокупность аппаратно-программных средств, средств отображения информации и протоколов обмена информацией, обеспечивающих достоверное и надежное взаимодействие человека с ЭВМ для решения определенных задач. Под аппаратным интерфейсом компьютера (Interface - сопряжение) понимают совокупность различных характеристик какого либо переферийного устройства РС, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором. Это электрические и временные параметры, набор управляющих сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности подключения. 

Таким образом, первое, с чем сталкивается пользователь, начиная работать с приложением, это его интерфейс. Непродуманный, неудачный интерфейс может свести на нет все его достоинства. Сказанное  относится, как к локальным приложениям, так и к приложениям, обеспечивающим работу пользователей в сети. О важности проблем интерфейса, можно отметить следующий факт. Американский национальный институт стандартов (ANSI) имеет по данному направлению специальную консультативную группу - Комитет по стандартам интерфейса Человек-Компьютер (The Human-Computer Interface Standard Committee). Существуют подобные организации не только в США, но и в других странах, более того, имеются также международные исследовательские группы, работающие в этом направлении, например Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (International Telegraph and Telephone Consultation Committee), который изучает особенности интерактивных элементов интерфейса.

Многими этими  организациями или рабочими группами в свое время были подготовлены проекты документов по стандартизации пользовательских интерфейсов, содержащие принципы их проектирования и реализации.

 

1. Понятие  интерфейса пользователя

 

     Интерфейс - совокупность технических, программных  и методических (протоколов, правил, соглашений) средств сопряжения в вычислительной системе пользователей с устройствами и программами, а также устройств с другими устройствами и программами.

     Интерфейс - в широком смысле слова, это способ (стандарт) взаимодействия между объектами. Интерфейс в техническом смысле слова задаёт параметры, процедуры и характеристики взаимодействия объектов. Различают:

     Интерфейс пользователя - набор методов взаимодействия компьютерной программы и пользователя этой программы.

     Программный интерфейс - набор методов для взаимодействия между программами.

     Физический  интерфейс - способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идёт о  компьютерных портах.

     Пользовательский  интерфейс - это совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих взаимодействие пользователя с компьютером. Основу такого взаимодействия составляют диалоги. Под диалогом в данном случае понимают регламентированный обмен информацией между человеком и компьютером, осуществляемый в реальном масштабе времени и направленный на совместное решение конкретной задачи. Каждый диалог состоит из отдельных процессов ввода / вывода, которые физически обеспечивают связь пользователя и компьютера. Обмен информацией осуществляется передачей сообщения.  

 

     В основном пользователь генерирует сообщения  следующих типов:

     запрос  информации

     запрос  помощи

     запрос  операции или функции

     ввод  или изменение информации

     В ответ пользователь получает подсказки  или справки; информационные сообщения, требующие ответа; приказы, требующие действия; сообщения об ошибках и другую информацию.

     Интерфейс пользователя компьютерного приложения включает:

     средства  отображения информации, отображаемую информацию, форматы и коды;

     командные режимы, язык "пользователь - интерфейс";

     устройства  и технологии ввода данных;

     диалоги, взаимодействие и транзакции между  пользователем и компьютером, обратную связь с пользователем;

     поддержку принятия решений в конкретной предметной области;

     порядок использования программы и документацию на неё.

     Пользовательский  интерфейс (ПИ) часто понимают только как внешний вид программы. Однако на деле пользователь воспринимает через него всю программу в целом, а значит, такое понимание является слишком узким. В действительности ПИ объединяет в себе все элементы и компоненты программы, которые способны оказывать влияние на взаимодействие пользователя с программным обеспечением (ПО).

     Это не только экран, который видит пользователь. К этим элементам относятся:

     набор задач пользователя, которые он решает при помощи системы;

     используемая  системой метафора (например, рабочий  стол в MS Windows®);

     элементы  управления системой;

     навигация между блоками системы;

     визуальный (и не только) дизайн экранов программы;

     средства  отображения информации, отображаемая информация и форматы;

     устройства  и технологии ввода данных;

     диалоги, взаимодействие и транзакции между  пользователем и компьютером;

     обратная  связь с пользователем;

     поддержка принятия решений в конкретной предметной области;

     порядок использования программы и документация на нее.

 

2. Виды интерфейсов

 

     Интерфейс - это, прежде всего, набор правил. Как  любые правила, их можно обобщить, собрать в "кодекс", сгруппировать по общему признаку. Таким образом, мы пришли к понятию "вид интерфейса" как объединение по схожести способов взаимодействия человека и компьютеров. Вкратце можно предложить следующую схематическую классификацию различных интерфейсов общения человека и компьютера.

     Современными  видами интерфейсов являются:

     1) Командный интерфейс. Командный  интерфейс называется так по  тому, что в этом виде интерфейса  человек подает "команды" компьютеру, а компьютер их выполняет и  выдает результат человеку. Командный интерфейс реализован в виде пакетной технологии и технологии командной строки.

     2) WIMP - интерфейс (Window - окно, Image - образ, Menu - меню, Pointer - указатель). Характерной  особенностью этого вида интерфейса  является то, что диалог с пользователем ведется не с помощью команд, а с помощью графических образов - меню, окон, других элементов. Хотя и в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается "опосредственно", через графические образы. Этот вид интерфейса реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и "чистый" WIMP - интерфейс.

     3) SILK - интерфейс (Speech - речь, Image - образ, Language - язык, Knowlege - знание). Этот вид  интерфейса наиболее приближен  к обычной, человеческой форме  общения. В рамках этого интерфейса идет обычный "разговор" человека и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму. Этот вид интерфейса наиболее требователен к аппаратным ресурсам компьютера, и поэтому его применяют в основном для военных целей.