Аппаратные, програмные и пользовательские интерфейсы информационных систем

     IEEE 1394 (FireWire, i-Link) — последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией междукомпьютером и другими электронными устройствами.

     PS/2 — разъем, применяемый для подключения клавиатуры и мыши. Впервые появился в 1987 году на компьютерах IBM PS/2 и впоследствии получил признание других производителей и широкое распространение в персональных компьютерах и серверах рабочих групп.

     Сейчас  все больше компьютерных мышей и клавиатур имеют разъем USB, некоторые современные материнские платы (особенно миниатюрных форм-факторов) не имеют разъема PS/2 или имеют только один разъем. Современные ноутбуки не имеют разъемов PS/2 и для подключения к ним мыши или внешней клавиатуры используется USB.

     Некоторые материнские платы (например, выпускаемые Intel) могут правильно работать при  «неправильном» подключении мыши и  клавиатуры, то есть при подключении  клавиатуры в порт предназначенный  для мыши, и наоборот мыши в порт для клавиатуры, материнская плата  сама распознает устройства и позволит пользователю продолжить работу и с  мышью и с клавиатурой без  их переподключения. Большинство же материнских плат при неправильном подключении (или при отключении во время работы), потребуют от пользователя перезагрузки и «правильного» подключения  устройств. На некоторых материнских  платах, которые умеют распознавать подключаемые устройства, производители  устанавливают только один разъём PS/2, раскрашивая его в два соответствующих цвета. Таким образом пользватель может сам решить, что туда подключать: клавиатуру или мышь. Оставшиеся не подключенным устройство можно подключить через USB.

     Существуют  компьютерные мыши и клавиатуры (например, производимые фирмами Microsoft или Logitech) имеющие на кабеле разъём USB и способные работать через переходник с портом PS/2. Следует учесть, что такое подключение допустимо только для специально спроектированных USB-устройств!

     Предшественником PS/2 являлся DIN-разъем, применявшийся изначально в аудиоаппаратуре, для клавиатур использовался 5-контактный DIN.

  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.  

     

     Рис.1. Взаимодействие пользователя с компьютером 

     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.

  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.

  Командный интерфейс

 

     Пакетная  технология. Исторически этот вид технологии появился первым. Она существовала уже на релейных машинах Зюса и Цюзе (Германия, 1937 год). Идея ее проста: на вход компьютера подается последовательность символов, в которых по определенным правилам указывается последовательность запущенных на выполнение программ. После выполнения очередной программы запускается следующая и т.д. Машина по определенным правилам находит для себя команды и данные. В качестве этой последовательности может выступать, например, перфолента, стопка перфокарт, последовательность нажатия клавиш электрической пишущей машинки (типа CONSUL). Машина также выдает свои сообщения на перфоратор, алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), ленту пишущей машинки. Такая машина представляет собой "черный ящик" (точнее "белый шкаф"), в который постоянно подается информация и которая также постоянно "информирует" мир о своем состоянии (см. рисунок 1) Человек здесь имеет малое влияние на работу машины - он может лишь приостановить работу машины, сменить программу и вновь запустить ЭВМ. Впоследствии, когда машины стали помощнее и могли обслуживать сразу нескольких пользователей, вечное ожидание пользователей типа: "Я послал данные машине. Жду, что она ответит. И ответит ли вообще? " - стало, мягко говоря, надоедать. К тому же вычислительные центры, вслед за газетами, стали вторым крупным "производителем" макулатуры. Поэтому с появлением алфавитно-цифровых дисплеев началась эра по-настоящему пользовательской технологии - командной строки.

     

     Рис.2. Вид большой ЭВМ серии ЕС ЭВМ 

     Технология  командной строки. При этой технологии в качестве единственного способа ввода информации от человека к компьютеру служит клавиатура, а компьютер выводит информацию человеку с помощью алфавитно-цифрового дисплея (монитора). Эту комбинацию (монитор + клавиатура) стали называть терминалом, или консолью. Команды набираются в командной строке. Командная строка представляет собой символ приглашения и мигающий прямоугольник - курсор. При нажатии клавиши на месте курсора появляются символы, а сам курсор смещается вправо. Это очень похоже на набор команды на пишущей машинке. Однако, в отличие от нее, буквы отображаются на дисплее, а не на бумаге, и неправильно набранный символ можно стереть. Команда заканчивается нажатием клавиши Enter (или Return) После этого осуществляется переход в начало следующей строки. Именно с этой позиции компьютер выдает на монитор результаты своей работы. Затем процесс повторяется. Технология командной строки уже работала на монохромных алфавитно-цифровых дисплеях. Поскольку вводить позволялось только буквы, цифры и знаки препинания, то технические характеристики дисплея были не существенны. В качестве монитора можно было использовать телевизионный приемник и даже трубку осциллографа.

     Обе эти технологии реализуются в  виде командного интерфейса - машине подаются на вход команды, а она как бы "отвечает" на них.

     Преобладающим видом файлов при работе с командным  интерфейсом стали текстовые  файлы - их и только их можно было создать при помощи клавиатуры. На время наиболее широкого использования интерфейса командной строки приходится появление операционной системы UNIX и появление первых восьмиразрядных персональных компьютеров с многоплатформенной операционной системой CP / M.

Графический интерфейс

 

     Как и когда появился графический  интерфейс? Его идея зародилась в середине 70-х годов, когда в исследовательском центре Xerox Palo Alto Research Center (PARC) была разработана концепция визуального интерфейса. Предпосылкой графического интерфейса явилось уменьшение времени реакции компьютера на команду, увеличение объема оперативной памяти, а также развитие технической базы компьютеров. Аппаратным основанием концепции, конечно же, явилось появление алфавитно-цифровых дисплеев на компьютерах, причем на этих дисплеях уже имелись такие эффекты, как "мерцание" символов, инверсия цвета (смена начертания белых символов на черном фоне обратным, то есть черных символов на белом фоне), подчеркивание символов. Эти эффекты распространились не на весь экран, а только на один или более символов. Следующим шагом явилось создание цветного дисплея, позволяющего выводить, вместе с этими эффектами, символы в 16 цветах на фоне с палитрой (то есть цветовым набором) из 8 цветов. После появления графических дисплеев, с возможностью вывода любых графических изображений в виде множества точек на экране различного цвета, фантазии в использовании экрана вообще не стало границ! Первая система с графическим интерфейсом 8010 Star Information System группы PARC, таким образом, появилась за четыре месяца до выхода в свет первого компьютера фирмы IBM в 1981 году. Первоначально визуальный интерфейс использовался только в программах. Постепенно он стал переходить и на операционные системы, используемых сначала на компьютерах Atari и Apple Macintosh, а затем и на IBM - совместимых компьютерах.