Файл: Варианты построения интерфейса программ: особенности и эволюция (Интерфейс программ: понятие, виды, структура).pdf

Введение

В нынешнее время сложилась ситуация, что во многих отраслях производства, экономики, услуг проводится автоматизация их работы, документооборота, вводятся новые принципы обмена информацией.

Если в системе управления технологическими процессами объектом для управления являются отдельные комплексы технологического оборудования, то в различных организационно-экономических системах это, как правило, коллективы людей, которые взаимодействуют с технологическим оборудованием.

Большое распространение получает автоматизация различных процессов, происходящих в организации: автоматизация документооборота бизнес-процессов отдела продаж, обмен корреспонденцией и прочее. При этом, несмотря на повышение компьютеризации в обществе, в некоторых сферах до сих пор не используются средства, которые позволяют хорошо автоматизировать процессы сбора и обобщения информации.

Целью данной работы является разработка интерфейса для автоматизированной системы учета технического обслуживания компьютерной техники.

Для достижения поставленной цели нужно выполнить ряд задач:

• • рассмотреть теоретические основы построения интерфейса: понятие, виды, структуру и т.д.;
  • постановка задачи;
  • выбор варианта и средств построения интерфейса;
  • проектирование интерфейса системы.

В первом разделе дана рассмотрены теоретические основы разработки интерфейса. Дано понятие интерфейса, рассмотрено его назначение, виды интерфейса.

Во второй главе проведен анализ предметной области, дана постановка задачи, обоснована необходимость проектирования программного обеспечения и его интерфейса. Выбран вариант построения интерфейса, средства его разработки.

В третьей части работы описаны этапы построения интерфейса. Приведены результаты проектирования.

1. Интерфейс программ: понятие, виды, структура

   1. Понятие программного интерфейса и его назначение

Взаимодействие оператора с вычислительной машиной является важным звеном вычислительного процесса при решении различных прикладных задач как научного, так и производственного плана. Создание программ в области организации рыночных отношений при создании информационных сайтов различных организаций и предприятий, при создании программ управления производственными процессами, учета выпускаемой продукции и ее реализации, управления качеством и даже при такой задаче, как сортировка электронной почты секретарем, требуется разработка удобного для пользователя взаимодействия с ЭВМ [6].

---

Проектирование – итерационный процесс, при помощи которого требования к ПС транслируются в инженерные представления ПС. Обычно в проектировании выделяют две ступени: предварительное проектирование и детальное проектирование. Предварительное проектирование формирует абстракции архитектурного уровня, детальное проектирование уточняет эти абстракции. Кроме того, во многих случаях выделяют интерфейсное проектирование, цель которого – сформировать графический интерфейс пользователя (GUI). Схема информационных связей процесса проектирования приведена на рисунке 1.

Рис.1.1. Схема информационных связей процесса проектирования

Интерфейс – это способ общения пользователя с персональным компьютером, пользователя с прикладными программами и программ между собой. Интерфейс служит для удобства управления программным обеспечением компьютера [8].

Ряд важнейших программ, например, все виды DOS, запускаются автоматически при включении компьютера, другие с помощью файлов autoexeс.bat или config.sys (различные драйверы). Ряд программ могут при необходимости автоматически загружаться при запуске оболочек Windows.

Интерфейс – это в общем случае набор правил, согласно которым взаимодействуют два объекта и более.

• 1. Виды интерфейса

Интерфейсы различают по таким характеристикам, как структура связей, способ подключения и передачи данных, принципы управления и синхронизации.

1. Внутримашинный интерфейс – система связи и средств сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой. Внутримашинный интерфейс представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.

Различают два варианта организации внутри машинного интерфейса [12]:

• многосвязный интерфейс, при котором каждый блок ПК связан с другими блоками своими локальными проводами;
• односвязный интерфейс, в результате которого все блоки ПК связаны друг с другом через общую или системную шину.

2. Внешний интерфейс – система связи системного блока с периферийными устройствами ЭВМ или с другими ЭВМ

Здесь можно выделить также несколько типов внешнего интерфейса:

• интерфейс периферийных устройств, подключаемых с помощью шин ввода-вывода (ISA, EISA, VLB, PCI, AGP, USB IEEE 1384 SCSI и др.);
• сетевой интерфейс, типа одноранговой сети или сети клиент-сервер с топологиями типа звезда, кольцевая или шинная.

---

3. Интерфейс «человек-машина» или интерфейс «человек-компьютер» или пользовательский интерфейс – это способ, которым вы выполняете какую-либо задачу с помощью каких-либо средств (какой-либо программы), а именно совершаемые вами действия и то, что вы получаете в ответ [14].

Интерфейс является ориентированным на человека, если он отвечает нуждам человека и учитывает его слабости.

Машинная часть интерфейса – часть интерфейса, реализованная в машине (аппаратно-программной ее части) с использованием возможностей вычислительной техники.

Человеческая часть интерфейса – это часть интерфейса, реализуемая человеком с учетом его возможностей, слабостей, привычек, способности к обучению и других факторов.

Наиболее распространенные интерфейсы определены государственными и международными стандартами.

В дальнейшем изложении будет рассматриваться только интерфейс пользователя.

Классификация интерфейсов пользователя

Как было указано выше интерфейс – это, прежде всего набор правил, которые можно объединить по схожести способов взаимодействия человека с компьютером.

Различают три вида интерфейсов пользователя: командный, WIMP и SILK – интерфейсы.

Взаимодействие перечисленных интерфейсов с операционными системами и технологиями показано на рис.1.2:

Рис. 1.2. Взаимодействие интерфейсов пользователя их технологий и операционных систем

1. Командный интерфейс, при котором взаимодействие человека с компьютером осуществляется путем подачи компьютеру команд, которые он выполняет и выдает результат пользователю. Командный интерфейс может быть реализован в виде пакетной технологии и технологии командной строки. В настоящее время пакетная технология практически не используется, а технология командной строки можно встретить в виде резервного способа общения человека с компьютером.

2. ООМУ (окно, образ, меню, указатель) WIMP (window, image, menu, pointer) - интерфейс. Характерной чертой этого интерфейса является то, что диалог пользователя с компьютером ведется не с помощью командной строки, а с помощью окон, графических образов меню, курсора и других элементов. Хотя в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается через графические образы.

3. РОЯЗ (речь, образ, язык, знания) SILK (speech, image, language, knowledge) - интерфейс. Этот интерфейс 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. Результаты выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму. Этот вид интерфейса требует больших аппаратурных затрат, поэтому находится в стадии разработки и совершенствования и используется пока только в военных целях.

---

SILK- интерфейс для общения человека с машиной использует [15]:

- речевую технологию;

- биометрическую технологию (мимический интерфейс);

- семантический (общественный) интерфейс.

Речевая технология появилась в середине 90-х годов после появления недорогих звуковых карт и широкого распространения технологий распознавания речи. При этой технологии команды подаются голосом путем произнесения специальных стандартных слов (команд), которые должны выговариваться четко, в одном темпе с обязательными паузами между словами.

Биометрическая технология («Мимический интерфейс») возникла в конце 90-х годов и в настоящее время находится в стадии разработки. Для управления компьютером используется выражение лица, направление взгляда, размер зрачка и другие признаки человека. Для идентификации пользователя используется рисунок радужной оболочки его глаз, отпечатки пальцев и другая уникальная информация, которая считывается с цифровой камеры, а затем с помощью программы распознавания образов из этого изображения выделяются команды.

Семантический (общественный) интерфейс возник еще в конце 70-х годов ХХ века, с развитием искусственного интеллекта. Его трудно назвать самостоятельным видом интерфейса, так как он включает в себя и интерфейс командной строки, и графический, и речевой, и мимический интерфейсы. Основной его особенностью является отсутствие команд при общении с компьютером. Запрос формируется на естественном языке, в виде связанного текста и образов. По сути - это моделирование общения человека с компьютером. В настоящее время используется для военных целей. Такой интерфейс крайне необходим в обстановке ведения воздушного боя.

• 1. Варианты построения интерфейсов

Можно рассматривать два совершенно разных метода создания интерфейсов.

1) Вручную. В таком подходе пишется код, который отвечает за создание элементов интерфейса, обрабатывающие пользовательские события. Это не всегда быстро, но такой способ дает максимальный контроль создания интерфейса и обработки событий.

2) Графической редактор. В данном подходе используется программный продукт, который позволяет нарисовать интерфейс, мгновенно наблюдая то, как он будет отображаться. Данный метод гораздо нагляднее, но почти всегда менее гибок.

На основе собранных пользовательских и иных требований проектировщики создают макеты будущего интерфейса в виде так называемых прототипов, которые графически представляют внешний вид интерфейса. Неотъемлемой частью прототипа является описание поведения интерфейса, возникающее в процессе взаимодействия пользователя с продуктом, либо эмуляция поведение продукта.

---

На основе такой спецификации дизайнеры создают графический стиль продукта, а разработчики его реализуют. У каждого участника разработки имеется собственная зона ответственности и компетенции.

Обмен информацией обеспечивается с помощью результатов труда каждого специалиста и происходит по схеме, представленной на Рисунке 1.3.

Рис. 1.3. Основные потоки взаимодействия при классическом подходе проектирования пользовательского интерфейса

Данный подход отлично работает для обычных веб-приложений и для классических настольных (GUI) приложений, где давно устоялись свои модели взаимодействия, построенные на основе фиксированного набора элементов управления.

Однако данный подход плохо работает для современных Ajax приложений и особенно для RIA. В настоящий момент происходит стремительное слияние настольных (GUI) и веб-приложений.

Использование специализированных языков описания интерфейса и сред разработки.

Возникло решение, позволяющее отделить внешний вид пользовательского интерфейса от бизнес-логики программы. Решение основано на специальных языках описания интерфейса - XAML от Microsoft, MXML от Adobe, ZUL от Mozilla и так далее. В этих текстовых языках описывается внешний вид элементов (в векторном формате) так, что интерфейс можно создавать в любом редакторе.

В языке XAML можно задавать не только расположение элементов на экранной форме (в векторном виде), но и все трансформации, которые с ними происходят.

Для редактирования XAML лучше всего применять специальные пакеты такие как, например, Microsoft Expression Blend (Blend). Редактирование внутри него происходит в наглядной, визуальной форме, то есть проектировщик может создавать элементы, перемещать их по экрану и описывать поведение.

Рис.1.4. Основные потоки взаимодействия при использование специализированных языков описания интерфейса и сред разработки

Взаимодействие между членами команды теперь происходит следующим образом:

• Проектировщик создает прототип.
• Дизайнер получает код XAML, и прямо в среде Blend или ином XAML редакторе (например, в Microsoft Expression Design) создает совершенно новый файл XAML, содержащий объекты интерфейса в конечном оформлении.
• Проектировщик снова получает код XAML от дизайнера и переделывает его так, чтобы его было удобно поддерживать далее в процессе разработки продукта. Самое главное - проектировщик создает сценарии трансформаций совершаемых с объектами, то есть определяет, как объекты будут реагировать на действия пользователя.
• Разработчик получает от проектировщика код XAML привязывает бизнес-логику и связывает все трансформации (кусочки взаимодействия).

---