Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы «Воробьевы Горы»

Московский колледж профессиональных технологий

Курсовая работа

По специальности: «Информационные системы (по отраслям)»

На тему: «Особенности проектирования интерфейсов информационных систем»

Автор: студентка 3 курса, гр. ИС 369

Данковцева В.В.

Руководитель: Постовой Н.Г.

Москва, 2016



Оглавление

Введение

1. Цели и задачи построения интерфейсов ИС

1.1 Представление об интерфейсе

1.2 Формирование цели проектирования интерфейсов

2. Виды интерфейсов информационных систем

2.1 Три вида пользовательских интерфейсов

2.1.1 Командный интерфейс

2.1.2 WIMP-интерфейс

2.1.3 SILK-интерфейс

2.2 Технологии реализации интерфейсов

3. Разработка пользовательского интерфейса

3.1 Постановка задачи

3.1.1 Формализация контекста использования

3.1.2 Формализация объективных критериев успеха

3.1.3 Определение необходимой функциональности системы

3.1.4 Анализ целей

3.1.5 Анализ действий пользователей

3.1.6 Низкоуровневые и высокоуровневые функции

3.1.7 Формализация функциональности

3.1.8 Проектирование интерфейса

4. Обзор инструментальных средств для построения пользовательских интерфейсов

4.1 Eclipse от компании IBM

4.2 Visual Studio и Xamarin от Microsoft

4.3 KDE Software Compilation (KDE SC)

Заключение

Список литературы



Введение

Для создания достойных интерфейсов, необходим колоссальный опыт реализации проектов по созданию пользовательских интерфейсов для различных информационных систем и приложений, что обеспечивает комплексный координированный подход и всесторонний анализ эффективности разрабатываемых решений.

Проблема данной курсовой работы является в поиске технологий проектирования, которые оптимально обеспечат достижение кроссплатформенности, открытости кода и безопасности информационных систем.

Цель работы заключается в выявлении технологий проектирования интерфейсов информационных систем.

Объектом исследования в данной работе является интерфейсы информационной системы.

Предметом исследования является технология проектирования интерфейсов информационной системы.

Для описания предметной области берутся характеристики ее зависимости от архитектуры ИС, использование интерфейсов в различных ОС платформах и проектирования на различных платформах разработки.

Для достижения поставленной цели необходимо достижение поставленных задач:

1. Рассмотреть и выявить основные виды и модели Интерфейсов ИС.

2. Рассмотреть способы проектирования Интерфейсов ИС.

3. Изложить особенности и средства их проектирования.

Гипотеза исследования. Решение поставленных задач и достижение цели исследования позволит упростить проектирование пользовательских интерфейсов за счет изучения научной литературы и работ различных фирм.

При выполнении работы применялись следующие методы исследования:

ѕ изучение и анализ научной литературы;

ѕ изучение методов и средств проектирования интерфейсов ИС;

ѕ изучение методов и средств построения пользовательских интерфейсов.



1. Цели и задачи построения интерфейсов ИС

1.1 Представление об интерфейсе

Интерфейс представляет собой систему связи между различными узлами и блоками сложного оборудования, а также между техникой и пользователем. Он выражается в логической (системы представления информации) и физической (характеристики информационных сигналов) форме.

Так, логически компьютерные интерфейсы представляют собой сложные математические системы, основанные на понятиях Булевой алгебры, а физически - это совокупность чипов и других электронных деталей, медных проводов и импульсов электрического тока.

В целом компьютерный интерфейс обеспечивает функционирование компьютера - связь процессора с оперативной памятью, видеокартой, устройствами печати и т.д., а также обмен информации с другими компьютерами (в сети Интернет) и с человеком.

Без интерфейса работа вычислительных устройств попросту невозможна. Сегодня в компьютерной технике используются различные виды интерфейсов, необходимые для профессиональной работы программиста и для пользования обычных людей компьютерами.

1.2 Формирование цели проектирования интерфейсов

Прежде чем приступить к проектированию программного обеспечения, необходимо четко определить его назначение и цель.

Определение целей проектирования также включает в себя выявление критериев для последующего оценивания качества программного обеспечения интерфейса. Критерии должны основываться на различных показателях работы пользователя. Чем в большей степени цели и критерии будут определены в количественных терминах, тем выше точность результатов оценивания. Последнее может быть, как аналитическим, так и эмпирическим. Например, предлагает аналитическое оценивание целей проектирования сверху -- вниз и эмпирическое оценивание результатов снизу-- вверх.

Основные эргономические принципы, используемые в системном проектировании для различных применений, в равной степени важны и при проектировании вычислительных систем. Часто правила, предложенные для проектирования интерфейса человек -- ЭВМ, являются лишь переформулировкой этих основных принципов в терминах, связанных со спецификой интерфейса. Они обеспечивают основу для выбора целей проектирования и подходящий набор параметров для оценивания его качества. Входят следующие показатели: совместимость, согласованность, память, понятность структуры, обратная связь, умственная нагрузка и индивидуализация.



2. Виды интерфейсов информационных систем

2.1 Три вида пользовательских интерфейсов

Интерфейс может быть понятным и непонятным, дружественным или нет. Современные виды интерфейсов:

ѕ Командный

ѕ WIMP-интерфейс

ѕ SILK-интерфейс

2.1.1 Командный интерфейс

Командный интерфейс (консольный интерфейс) - пользователь дает команды компьютеру, который их выполняет и выдает результат пользователю. Командный интерфейс реализован в виде пакетной технологии и технологии командной строки. Консоль -- интерфейс пользователя, обеспечивающий взаимодействие пользователя и компьютера в диалоговом режиме посредством ввода команд и данных.

Для ввода информации пользователем используется клавиатура или другое символьное устройство ввода. Информация пользователю выводится в виде текста, для чего применяется дисплей или (редко) печатающее устройство.

Стандартный сценарий работы с интерфейсом командной строки заключается в том, что оператор на приглашение системы вводит некоторую команду или группу команд и их параметры, подтверждая ввод нажатием соответствующей клавиши. Затем система интерпретирует команды и выполняет необходимые действия, возможно сопровождая работу выводом информации на консоль. При этом программа может предлагать пользователю ввести дополнительные параметры, выводя запрос и ожидая ввода. Выполнение команды обычно завершается сообщением статуса (успешное или ошибочное завершение) и новым приглашением на ввод команды.

Интересной особенностью командного интерфейса является возможность взаимодействия двух программ посредством имитации управляющей программой действий пользователя. Простота подачи команд и анализа выводимого текста делает это весьма эффективным.

Преимущества командного интерфейса:

ѕ Очень низкие требования к аппаратным средствам -- минимально для работы требуется клавиатура и символьное устройство вывода или терминал, соединённый с машиной.

ѕ Высокая степень унификации -- всё взаимодействие обеспечивается через две функции: ввод и вывод символов, часто реализуемые через файловый ввод-вывод.

ѕ Широкая возможность интеграции программ -- посредством использования командного интерпретатора и перенаправления ввода-вывода.

Недостатки командного интерфейса:

ѕ Плохая наглядность интерфейса -- необходимо помнить команды или пользоваться справочником.

ѕ Ограниченные возможности вывода информации -- отсутствие графики.

Наиболее распространённое использование интерфейса командной строки -- командный интерпретатор, используемый как интерфейс управления операционной системой. Это широко распространённая практика в ОС POSIX-совместимого семейства: Linux, xBSD, QNX и других. Также это основной интерфейс многих старых ОС, включая CP/M и основанных на ней -- MS-DOS и пр.

Совместно с командным интерпретатором обычно используются консольные программы, которые также используют командный интерфейс или просто вывод на консоль.

Командный интерфейс используется в диалоговых языках программирования, также в программах со встроенными языками автоматизации.

Интерфейс командной строки используется в разнообразных устройствах. Hayes-модем используют стандартизированный набор AT-команд, посылаемых с компьютера. Многие встроенные системы также используют командный интерфейс в качестве технологического.

2.1.2 WIMP-интерфейс

WIMP-интерфейс (WIMP от: Window - окно; Image - образ; Menu - меню; Pointer - указатель) - диалог пользователя с компьютером ведется при помощи графических образов: меню, окон и других элементов. Интерфейс реализован на двух уровнях технологий: простой графический интерфейс и WIMP-интерфейс, расшифровывается следующим образом:

W - информация представляется пользователю на экране дисплея в виде нескольких окон (windows);

I - объекты, с которыми информационная система имеет дело, представляются в виде пиктограмм (Icons);

M - выборка производится с помощью манипулятора типа "мышь" (mouse);

P - означает меню, которые автоматически всплывают (pop-up) на экране или которые пользователь может "вытянуть" (pull down) из строки меню.

Эти разработки являются продолжением работ, проведенных в начале 70-х гг. в Исследовательском центре Пало-Альто фирмы "Ксерокс Корпорэйшн", но их популярность в настоящее время объясняется ростом числа персональных микрокомпьютеров.

WIMP-интерфейсы поддерживаются такими операционными системами, как Apple Mackintosh, Digital Research Graphics Environment Manager (GEM), Microsoft Windows, др., и увеличивающимся числом пакетов прикладных программ, которые подчиняются тем же соглашениям.

Окно - это специальная (обычно прямоугольная) область физического окна, с помощью которого пользователь обозревает отдельные аспекты своего взаимодействия с задачей.

Концепция окон в компьютерных системах не нова, она используется с тех пор, как появились дисплеи, работающие в постраничном режиме. Окна имеют фиксированный размер и занимают фиксированное положение на экране: они часто называются черепицами.

"Покрытие черепицей" было привычным методом в ранних процессорах обработки текстов, электронных таблиц, разработанных для микрокомпьютеров.

Динамические окна появляются по необходимости и исчезают, когда пользователь закончил работу с ними. Эти окна появляются в предопределенной позиции, и пользователь может изменять размер и позиции окон, перекрывая при этом одно окно другим. Эти особенности типичны для последних интерфейсов информационных систем, основанных на окнах.

Окно всегда начинается с адреса символьной позиции и содержит их целое число. В графическом режиме работы окна могут начинаться и кончаться по индивидуальному адресу пиксель.

Атрибуты окна описывают формат, в котором по умолчанию изображается информация, например, содержимое окна может быть отображено в инверсном виде. Далее атрибуты могут устанавливать по умолчанию цвета фона и символов, а также яркость.

Применительно к окну имеются дополнительные атрибуты. С целью ограничения окна вокруг него может быть вычерчена рамка, в окне может быть изображена надпись (метка), описывающая назначение окна. Если метка определена, то она отображается в верхней строке экрана.



В безоконной среде выходные процессы записываются непосредственно в область памяти, зарезервированную для отображения (карты) физического экрана. Многооконная среда обычно вводит промежуточный шаг.

В системе управления окнами входные и выходные процессы записываются в виртуальные буферы экрана, а не на физический экран.

Разделение выходного процесса и карты физического экрана снимает ограничения на то, что выходные данные должны содержаться в пределах физического экрана. Система может поддерживать несколько отдельных буферов виртуального экрана одновременно; выходной процесс может записывать в любой из этих буферов. Эти буферы могут иметь любой размер и размещаться на любом удобном участке памяти (на диске или частично на диске и частично в памяти) и называются эти буферы вспомогательными.

Выходные процессы работают со вспомогательными буферами.

Вспомогательные буферы можно классифицировать, с учетом доступа, который они обеспечивают для пользователя и для диалога, следующим образом:

ѕ буферами вывода являются буферы, которые диалог заполняет через выходной процесс; пользователь не может изменить содержимое такого буфера;

ѕ буферами ввода являются буферы, в которые пользователь набирает содержание посредством входного процесса;

ѕ буферами редактирования являются буферы, в которых содержимое могут изменять как пользователь, так и диалог; типичными примерами являются символьные буферы системы подготовки текстов.

Существует еще один тип буфера, который является особым случаем буфера вывода. Можно имитировать работу телетайпа с помощью окон. В таких случаях диалог пишет вывод построчно в отдельный буфер вывода, туда же помещается отражение всех пользовательских вводов. Такой буфер называется копирующим буфером, так как он содержит последовательную запись всех сообщении.

Функции системы управления отображением. За отображение на физическом экране содержимого тех частей буфера, которые лежат под окнами отвечает, процесс, называемый управлением отображением. Он обеспечивает функции:

ѕ открытия и закрытия окна;

ѕ перемещение окна относительно его промежуточного буфера;

ѕ перемещение окна относительно экрана;

ѕ изменения размеров или атрибутов окна.

При активизации любой из этих функций система управления отображением осуществляет необходимые изменения перерисовкой физического экрана. Когда выходной процесс изменяет содержание буфера, лежащего под окном, система управления отображает эти изменения в соответствующем окне. Выполняется эта функция путем хранения списка окон, подробно описывающего все текущие окна.

Существует два способа просмотра окон. Окна телетайпа можно просмотреть только в одном направлении. Типичным применением является окно над буфером ввода; как только вводится новая входная строка, предыдущая строка уходит из окна. Фреймовые окна можно просмотреть вверх или вниз только фиксированными кусками. Буфер делится на фреймы, и окно можно перемещать только к границе фрейма. Такие окна часто используются для буферов вывода, содержащих меню или формирующих подсказки диалога.

Процесс диалога активизирует систему управления отображением и функции управления буферами информационной системы через внешние системные вызовы. Пользователь может активизировать их либо через структуру командного языка, либо путем прямого манипулирования. Система прямого манипулирования обращается с элементами данных как с конкретными объектами, которые могут быть физически обработаны средствами указания и выборки, экранными кнопками. Многооконная технология обеспечивает пользователя доступом к большей информации, которая может приходить из многих источников или из задач.

Пиктограмма - это небольшое окно с изображением, отражающим содержимое буфера, с которым она связана.

Существуют буферы, открытые для каждой из таких пиктограмм, но содержимое этих буферов непрерывно не отображается. Если пиктограмма раскрывается, то содержимое соответствующего буфера появится в окне нормальных размеров. Например, если раскрывается пиктограмма для дисковода А, то появляется другое окно, которое в свою очередь содержит несколько пиктограмм, представляющих содержимое диска. Если одна из пиктограмм раскроется, то появится следующее окно, содержащее ее суть.

Фактически пиктограммы образуют наглядное меню доступных в текущий момент программ и данных.

WIMP-интерфейсы принесли с собой большие проблемы:

ѕ чем более сложным является приложение, тем труднее осваивать интерфейс, причем эти трудности возрастают нелинейно. Взятые в отдельности интерфейсные особенности и инструменты могут быть вполне простыми, но, будучи в большом количестве интегрированы в одно приложение, они образуют новое качество сложности. Многие современные настольные приложения столь объемны, чтобы не сказать, громоздки, что пользователь, погрузившись однажды в их функциональность, начинает даже отказываться от новейших версий, продолжая использовать то малое подмножество возможностей, которое удалось изучить, - это выражено в ставшем классическом "правиле 90/10".

ѕ пользователи проводят слишком много времени, манипулируя интерфейсом, а не работая с самим приложением. Квалифицированные пользователи часто бывают раздражены слишком большим количеством интерфейсных элементов (использование сокращенных комбинаций клавиш - это суррогатный метод решения этой проблемы).

ѕ WIMP GUI вместе с их 2D- интерфейсными элементами проектировались для работы с двухмерными же приложениями - такими, как обработка текстов, компоновка документов и электронные таблицы. Если же приложение является по своей сути трехмерным, то работа с ним с помощью стандартных 2D компонентов становится не слишком естественной. 3D-приложения, как правило, имеют много большую визуальную сложность, чем двухмерные, что еще более усиливает связанные с WIMP-интерфейсами проблемы.

ѕ не все пользователи способны эффективно использовать мышь и клавиатуру - либо оттого, что им это не кажется естественным в контексте их задачи, либо из-за вызываемых этими устройствами чисто физиологических неудобств, связанных с постоянными нажатиями на клавиши при сильном напряжении зрения (не говоря уже о специальных категориях пользователей с физическими недостатками).

Соответственно главным недостатком WIMP-интерфейсов является то, что они никак не используют такие каналы взаимодействия, как:

ѕ речь,

ѕ слух

ѕ прикосновения.

Хотя большое количество наших нейронов находится в "визуальной" части коры головного мозга, что позволяет зрению быть информационным каналом с самой высокой пропускной способностью, все равно без речи, слуха и прикосновений общение с физическим миром не может быть полноценным. Как указывает Билл Бакстон (BillBuxton) из Aliias/Wavefront, WIMP-интерфейсы, основанные на использовании клавиатуры и мыши, являются совершенным инструментом только для существ с одним глазом, одним пальцем, лишенных всяких иных органов чувств.

Еще одно ограничение WIMP-интерфейсов в том, что они предназначены для одинокого пользователя настольной системы, который управляет объектами, не обладающими автономным поведением, реагирующими в основном на манипуляции с мышью. Соответственно имеется один, не разделяемый во времени полудуплексный канал взаимодействия; система откликается на каждое дискретное событие ввода, и эти события могут быть легко распознаны - они состоят из простых нажатий на клавиши и выбора с помощью мыши. Самый сложный ввод - последовательность позиций мыши, которая может представлять, например, путь закрашивающей кисти.

Критерии проектирования для WIMP-интерфейсов. Окна являются эффективным способом группирования информации на экране. Содержимое окна должно образовывать логическую последовательность, соответствующий формат и использовать минимальную яркость, необходимую для выделения наиболее важной информации. Эти же критерии должны также применяться и к целому экрану. Не рекомендуется использовать сложное кодирование кнопок мыши или сложные последовательности нажатия кнопок.

В помощь опытным пользователям интерфейс информационной системы должен допускать сокращения, такие как прямое указание идентификатора меню вместо его полного просмотра; использование командных строк и функциональных ключей как альтернативу управления позицией.

Рабочая станция должна иметь адекватную мощность для поддержки интерфейса.

2.1.3 SILK-интерфейс

SILK-интерфейс (SILK от: Speech - речь; Image - образ; Language - язык; Knowlege - знание) - разговор пользователя с компьютером. Интерфейс наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. При этом компьютер определяет команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд компьютер преобразует в понятную человеку форму. Этот вид интерфейса наиболее требователен к аппаратным ресурсам компьютера, поэтому его применяют в основном для военных целей.

SILK-интерфейс, который на текущий момент существует лишь как «голосовой» (если не считать биометрических интерфейсов, применяющихся в настоящее время не для собственно управления компьютером, а лишь для целей идентификации пользователя). Это очень перспективное направление, хотя бы по указанной выше причине: вводить информацию с голоса -- самый быстрый и удобный способ. Но его практические реализации пока не стали доминирующими -- все-таки качество распознавания устной речи пока далеко от идеала. Всерьез о голосовом интерфейсе можно будет говорить тогда, когда появятся первые истинно цифровые диктофоны -- то есть не те, что записывают речь в «цифре», а те, что по ходу дела сразу переводят ее в печатный текст (нечто вроде Fine Reader'а, но для речи). Вот тогда и начнется настоящая революция -- хотя в некоторых отношениях (для управления мобильниками в режиме hands-free) голосовой интерфейс и сейчас занимает уже вполне достойную нишу.

2.2 Технологии реализации интерфейсов

Основными технологиями реализации интерфейсов являются следующие:

Пакетная технология. Исторически технология появилась первой и существовала уже на релейных машинах Зюса и Цюзе (Германия, 1937 г.). На вход компьютера подавалась последовательность символов, в которых по определенным правилам указывалась последовательность запущенных на выполнение программ. После выполнения очередной программы запускалась следующая программа и т. д. Машина по определенным правилам находила команды и данные. Например, в качестве такой последовательности выступали: перфолента, стопка перфокарт, последовательность нажатия клавиш электрической пишущей машинки (типа CONSUL). Машина выдавала свои сообщения на перфоратор, алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), ленту пишущей машинки. Такая машина представляла собой шкаф, в который постоянно подавалась информация, и который постоянно информировал о своем состоянии. Пользователь имел малое влияние на работу машины. Он мог лишь приостановить работу машины, сменить программу и вновь запустить ЭВМ.



Технология командной строки. Информация пользователя для компьютера передается посредством клавиатуры. Компьютер выводит информацию на алфавитно-цифровой дисплей (монитор). Комбинацию «монитор + клавиатура» назвали терминалом или консолью. Команды набираются в командной строке, которая представляет собой символ приглашения и мигающий прямоугольник - курсор. При нажатии клавиши на месте курсора появляются символы, и курсор смещается вправо, неправильно набранный символ стирается нажатием клавиши Delete (del). Команда заканчивается нажатием клавиши Enter (Return), после чего осуществляется переход в начало следующей строки, в позиции которой 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 или трубку осциллографа. Преобладающим видом файлов при работе с командным интерфейсом были текстовые файлы, которые можно было создавать при помощи клавиатуры. На время наиболее широкого использования интерфейса командной строки приходится появление операционной системы UNIX и первых восьмиразрядных персональных компьютеров с многоплатформенной операционной системой CP/M.

Технология графического интерфейса. Идея графического интерфейса возникла в середине 70-х гг. ХХ в., 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, развитие технической базы компьютеров. Аппаратным основанием концепции явилось появление алфавитно-цифровых дисплеев, которые стали поддерживать новые эффекты: мерцание символов, инверсию цвета (смена начертания белых символов на черном фоне черными символами на белом фоне), подчеркивание символов. 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 (т. е. цветовым набором) из 8 цветов.

Первая система с графическим интерфейсом 8010 Star Information System группы PARC появилась в начале 1981 г. Первоначально интерфейс использовался только в программах. Постепенно он стал переходить и на операционные системы, используемые сначала на компьютерах Atari и Apple Macintosh, затем и на IBM-совместимых компьютерах. Под влиянием новых концепций проходил процесс по унификации использования клавиатуры и мыши прикладными программами. Графический интерфейс пользователя за время своего развития с 1974 г. по настоящее время прошел две стадии.

Простой графический интерфейс. На первом этапе графический интерфейс очень походил на технологию командной строки, за исключением следующих отличий:

- при отображении символов допускалось выделение части символов цветом, инверсным изображением, подчеркиванием и мерцанием, благодаря чему повысилась выразительность изображения;

- в зависимости от конкретной реализации графического интерфейса курсор мог представляться мерцающим прямоугольником или некоторой областью, охватывающей несколько символов, которая отличалась от других невыделенных частей;

- нажатие клавиши Enter не всегда приводило к выполнению команды и переходу к следующей строке, так как реакция на нажатие любой клавиши во многом зависела от того, в какой части экрана находился курсор;

- кроме клавиши Enter, на клавиатуре стали использовать клавиши управления курсором и манипуляторы (мышь, трекбол и др., рис. 1.4), которые позволяли быстро выделять нужную часть экрана и перемещать курсор.

Виды манипуляторов для работы с графическим интерфейсом: а - мышь; б - трекбол (для настольных компьютеров); в - трекбол (в портативном компьютере); г - сенсорная панель; д - трекпойнт (между клавишами с буквами G, H и B)

Отличительные особенности интерфейса: выделение областей экрана; переопределение клавиш клавиатуры в зависимости от контекста; использование манипуляторов и клавиш управления курсором; широкое использование цветных мониторов. Появление интерфейса совпадает с широким распространением операционной системы MS-DOS, которая внедрила этот интерфейс и улучшила характеристики отображения символов и другие параметры монитора. Примеры использования интерфейса: файловая оболочка Nortron Commander, текстовый редактор Multi-Edit, редакторы: Лексикон и ChiWriter, текстовый процессор Microsoft Word for Dos.

WIMP-интерфейс стал вторым этапом в развитии графического интерфейса, его характерные особенности:

- работа с программами, файлами и документами происходит в окнах - частях экрана, очерченных рамкой;

- программы, файлы, документы, устройства и другие объекты представляются в виде значков - иконок, которые при открытии превращаются в окна;

- действия с объектами осуществляются с помощью меню, которое стало основным элементом управления;

- одним из основных элементов управления стал манипулятор, которым указывают на область экрана, окна или иконки, выделяют ее и посредством меню или с использованием других технологий осуществляют управление ими.

Для реализации WIMP-интерфейсу требуются: цветной растровый дисплей с высоким разрешением, манипулятор и программы, ориентированные на данный вид интерфейса, которые предъявляют повышенные требования к производительности компьютера, объему его памяти, пропускной способности шины и т. п. В настоящее время WIMP-интерфейс является стандартом.

Речевая технология. Возникла в середине 90-х гг. ХХ в. после появления недорогих звуковых карт. По этой технологии команды подаются голосом путем произнесения специальных зарезервированных слов - команд. Основными командами являются:

«Проснись» - включение голосового интерфейса;

«Отдыхай» - выключение речевого интерфейса;

«Открыть» - переход в режим вызова той или иной программы, имя программы называется в следующем слове;

«Буду диктовать» - переход из режима команд в режим набора текста голосом;

«Режим команд» - возврат в режим подачи команд голосом и др.

Слова должны выговариваться четко, в одном темпе. Между словами обязательна пауза. Из-за неразвитости алгоритма распознавания речи такие системы требуют индивидуальной предварительной настройки на каждого конкретного пользователя. Речевая технология является простейшей реализацией SILK-интерфейса.

Биометрическая технология (мимический интерфейс). Технология возникла в конце 90-х гг. XX в. Для управления компьютером используется выражение лица человека, направление его взгляда, размер зрачка и другие признаки. Для идентификации пользователя применяется рисунок радужной оболочки его глаз, отпечатки пальцев и другая уникальная информация. Изображения считываются с цифровой видеокамеры, а затем с помощью специальных программ распознавания образов из этого изображения выделяются команды. Эта технология используется в программных продуктах и приложениях для идентификации пользователя компьютера.

Технология семантического интерфейса (общественного интерфейса). Технология возникла в конце 70-х гг. XX в. с развитием искусственного интеллекта и основана на семантических сетях. Данный вид интерфейса включает в себя: интерфейс командной строки, графический, речевой и мимический интерфейсы. Основная его отличительная черта - отсутствие команд при общении с компьютером. Запрос формируется на естественном языке в виде связанного текста и образов. По своей сути интерфейс является моделированием общения человека с компьютером.

пользовательский интерфейс информационный формализация



3. Разработка пользовательского интерфейса

3.1 Постановка задачи

Этап осуществляет анализ требований, предъявляемых к разрабатываемым компонентам, формализуется функциональность и определяются объективные критерии успеха проекта. На этом этапе закладываются основные концепции системы, влияющие абсолютно на все показатели качества её интерфейса.

Для того чтобы корректно и полно поставить задачу разработки, необходимо выполнить следующее:

ѕ формализацию контекста использования;

ѕ формализацию объективных критериев успеха;

ѕ определение необходимой функциональности системы;

ѕ анализ целей;

ѕ анализ действий пользователей;

ѕ определение низкоуровневых и высокоуровневых функций;

ѕ формализацию бизнес-ролей пользователей;

ѕ формализацию функциональности;

ѕ формализацию сценариев действий пользователей;

ѕ обзор интерфейса конкурирующих систем;

ѕ формализацию привычек и ожиданий пользователей.

3.1.1 Формализация контекста использования

На этом этапе собирается большинство сведений о пользователях. Описываются следующие свойства аудитории системы:

ѕ характеристики пользователей: их опыт работы с компьютером, знание предметной области, мотивы, размер/важность групп пользователей, образцы (типовые ситуации) использования;

ѕ цели и задачи пользователей;

ѕ задачи проекта (причина создания проекта, его этапы, результаты, которые должны быть получены, необходимая информация);

ѕ технология разработки и платформа, на которой будут работать пользователи;

ѕ среда, в которой будет создаваться и использоваться проект (физическая, рыночная, организационная и культурная);

На входе - доступ к имеющимся и потенциальным пользователям системы, экспертам и проектной документации.

На выходе - описание контекста использования системы, возможно более детальное описание свойств пользователей.

3.1.2 Формализация объективных критериев успеха

На этом этапе выделяются объективные критерии оценки эргономичности интерфейса (показатели эффективности, продуктивности, удовлетворенности пользователей); создается реальное задание на проектирование интерфейса, например:

1. Группа пользователей постоянно меняет свой состав, и разрабатываемая программа будет использоваться редко. Необходимо акцентировать внимание на простоте интерфейса.

2. Одна и та же задача повторяется многократно, а группа пользователей довольно большая. Необходимо акцентировать внимание на эффективности использования. На 20 % снизить количество человеческих ошибок.

ѕ На входе - доступ к пользователям, экспертам и проектной документации.

ѕ На выходе - список объективных критериев успеха.



3.1.3 Определение необходимой функциональности системы

На первом этапе необходимо определить функциональность будущей системы. Это исключительно важный этап, поскольку именно функциональность будет определять весь интерфейс. Очень важно сознавать, что практически невозможно убрать из уже продающейся системы какие-либо функции. Поэтому оптимальным вариантом работы почти всегда является проектирование функциональности сразу на несколько версий вперед.

Существуют два основных способа для определения нужной функциональности - анализ целей и анализ действий пользователей. Эти способы фактически не конфликтуют друг с другом, более того, в процессе определения функциональности желательно использовать оба.

3.1.4 Анализ целей

Разработчику необходимо четко осознавать, что пользователям не нужны инструменты сами по себе, нужны лишь результаты их работы. Никому не нужен текстовый процессор - нужна возможность с удобством писать тексты. Никому не нужна программа обработки изображений - нужны уже обработанные изображения. Это значит, что сами по себе функции никому не нужны и не важны. Людям нужно средство вообще, с помощью которого можно выполнять какую-либо работу.

Разницу подходов к выбору функциональности удобно проиллюстрировать на примере тостера. Стандартный подход, при котором функции выбираются фактически произвольно, в лучшем случае приведет к такому заданию:

«Нужен ящик с узкой прямоугольной дыркой и нагревателем внутри».

Анализ целей пользователя приведет к другой формулировке:

«Нужен поджаренный хлеб. Похоже, что проще всего добиться этого созданием ящика с дыркой по форме куска хлеба и нагревателем внутри. С другой стороны, похоже, что этот способ не единственный».

Второй вариант при полном развитии этого метода может привести не только к созданию тостера, но и ростера (т.е. устройства, в котором можно поджаривать не только хлеб).

Главное же другое. Ни в коем случае нельзя дать обмануть себя ненужной конкретикой, т.е. описанием того, какова должна быть будущая функциональность. Как правило, одного и того же результата можно добиться несколькими разными способами, при этом важно не только реализовать какой-либо способ, но и выбрать лучший. Анализ целей пользователя как раз и позволяет избежать ненужной конкретики.

Результатом этого процесса должен являться список целей. Например, для тостера финальный список целей должен выглядеть очень просто: «Должен поджаривать мелкие кусочки пищи, преимущественно хлеб».

После того как истинные цели пользователей установлены (и доказано, что таких пользователей достаточно много, чтобы оправдать создание системы), приходит время выбирать конкретный способ реализации функции, для чего используется второй метод.

3.1.5 Анализ действий пользователей

Достижение почти всех целей требует от пользователей совершения определенных действий. Разумеется, эти действия могут различаться при разных способах достижения.

В сложных интерактивных системах сами по себе выбранные стратегии действий влияют на требования к функциональности. В компьютерных же системах взаимодействие обычно сложнее, при этом логический анализ неприемлем. Единственным выходом является наблюдение за людьми, выполняющими свою задачу, пользуясь уже имеющимися инструментами, а именно системами конкурентов (если они есть) и предметами реального мира. Неплохим источником материала для анализа часто служит даже не наблюдение за людьми, а анализ результатов их работы - если оказывается, что результат работы практически не зависит от используемого инструмента, это значит, что нужна только та функциональность, которая оказала воздействие на результат (т.е. функции, которыми никто не воспользовался, не нужны).

3.1.6 Низкоуровневые и высокоуровневые функции

Существует два принципиально разных подхода к определению функциональности системы:

ѕ система снабжается максимальным количеством функций, при этом результаты многих из них являются суммой результатов других функций.

ѕ разработчик снабжает систему набором базовых условно-элементарных функций, из которых пользователь может «собрать» более сложные необходимые ему функции.

Оба подхода имеют как недостатки, так и достоинства. Подход, при котором количество функций ограничено, позволяет упрощать интерфейс, но при этом от пользователя требуется понимание, как из многих низкоуровневых функций «собирать» функции более сложные. Подход, при котором помимо низкоуровневых функций есть высокоуровневые, позволяет потенциально обеспечивать большую скорость работы (за счет отсутствия пауз между низкоуровневыми функциями), но зато от пользователя требуются знания о том, где эти высокоуровневые функции найти и как с ними работать, при этом они перегружают интерфейс. Кроме того, остается возможность компромисса: всегда можно включить в систему средства автоматизации, чтобы пользователи получали возможность создавать (и распространять) свои метафункции. Этот подход является оптимальным.

3.1.7 Формализация функциональности

Основываясь на информации, выработанной на предыдущих этапах, окончательно формируется список функциональных возможностей новой версии системы. Ранее сформированное ТЗ порой не включает части необходимой функциональности либо содержит функциональность, реально не требующуюся пользователям.

ѕ На входе - доступ к пользователям, экспертам и проектной документации, знание основных аспектов предметной области.

ѕ На выходе - описание функциональности системы (отчет по выполнению этого этапа работы обычно не создается, вместо этого модернизируется уже созданное техническое задание).

3.1.8 Проектирование интерфейса

На этом этапе осуществляется:

ѕ проектирование структуры экранов системы;

ѕ проектирование навигационной системы;

ѕ построение прототипа ПИ;

ѕ низкоуровневое проектирование.



4. Обзор инструментальных средств для построения пользовательских интерфейсов

Одним из важнейших этапов в проектирование пользовательских интерфейсов является не только удобство, быстродействие и понятность интерфейса, но и его дизайн, внешняя привлекательность. Так как можно построить удобный простой интерфейс, но при этом он не будет иметь привлекательный дизайн и рядом с ним поставят менее удобный и практичный интерфейс, но с красивым дизайном - естественно обычный пользователь выберет более красочный интерфейс, хоть он и не такой производительный, как тот что не имеет красивого оформления при наличии его повышенной функциональности и простоте использования.

Создание пользовательских интерфейсов предполагает привлечения широкого круга специалистов и включает следующие основные этапы работ:

ѕ Изучение предметной области, анализ целевой аудитории, постановка целей и формирование требований;

ѕ Структурирование полученной информации, разработка проектной документации;

ѕ Проектирование информационной архитектуры (схем организации и навигации) для эффективного выполнения задач и интуитивного доступа к содержимому;

ѕ Создание детализированного динамического прототипа интерфейса, включающего в себя все необходимые элементы доступа и управления;

ѕ Тестирование прототипа и анализ использования;

ѕ Разработка дизайн-концепции и создание эскизов;

ѕ Обсуждение и утверждение эскизов;

ѕ Создания дизайна, включая создание уникальных элементов управления, набора пиктограмм и иллюстраций.

Наиболее распространённые среды моделирования пользовательских интерфейсов, предназначенные для создания и реализации на различных платформах:

ѕ Eclipse

ѕ Visual Studio и Xamarin

ѕ KDE Software Compilation (KDE SC)

4.1 Eclipse от компании IBM

Eclipse -- свободная интегрированная среда разработки модульных кроссплатформенных приложений. Развивается и поддерживается Eclipse Foundation.

Наиболее известные приложения на основе Eclipse Platform -- различные «Eclipse IDE» для разработки ПО на множестве языков (например, наиболее популярный «Java IDE», поддерживавшийся изначально, не полагается на какие-либо закрытые расширения, использует стандартный открытый API для доступа к Eclipse Platform).

Первоначально Eclipse разрабатывалась фирмой IBM как преемник среды разработки IBM VisualAge, в качестве корпоративного стандарта IDE для разработки на разных языках под платформы IBM. По сведениям IBM, проектирование и разработка стоили 40 миллионов долларов. Исходный код был полностью открыт и сделан доступным после того, как Eclipse был передан для дальнейшего развития независимому от IBM сообществу.

Платформа Eclipse создана для построения интегрированных сред разработки (IDE). Она может использоваться для создания различных сквозных вычислительных решений для множества сред выполнения программ. При выборе архитектуры, создателям инструментов необходимы:

ѕ Равные условия и полное раскрытие информации при отсутствии скрытых API и интерфейсов от инструмента к инструменту. Eclipse предлагает для этой цели открытый исходный код платформы. Для проверки качества, портативности и быстродействия кода, опубликованные API, тестируются консорциумом смежных индустрий.

ѕ Свобода в расширении платформы для достижения новых возможностей. Eclipse предоставляет возможность создания производных работ, включая перераспределение платформы. Использование Eclipse позволяет разработчикам инструментов сфокусироваться на собственных основных задачах и новых моделях для технологии разработки.

ѕ Получение своевременных ответов на требования об изменениях и улучшениях продукта, предоставляемых контролируемым и организованным способом. Посредством сайта разработчики могут вносить различные изменения. Это достигается путем совместной работы и всяческого содействия разработчиков в развитии платформы.

Eclipse.org является открытым консорциумом поставщиков инструментов разработки программного обеспечения, сформированным в сообщество. Сообщество заинтересовано в совместной работе для улучшения сред разработки и интеграции продукта. Сообщество разделяет общие интересы в создании таких продуктов, которые будут способны легко взаимодействовать в различных средах путем использования технологии плагинов. При совместной деятельности и распределения ключевой технологии интеграции поставщики Eclipse-совместимых инструментов могут сконцентрироваться на собственных областях экспертизы и создании новых технологий разработки.

Основной идеей проекта Eclipse является создание "Apache для инструментов разработчика". Под этим подразумевается создание инфраструктуры с открытым кодом, предоставляющей множество базовых сервисов, так необходимых разработчикам ПО. Это должен быть "инструментарий для разработки инструментариев". Являясь не просто набором API, инфраструктура Eclipse будет состоять из реального кода, созданного для выполнения реальной работы.

Платформа Eclipse представляет собой фундамент для построения и запуска интегрированных инструментов разработки сквозного программного обеспечения. Платформа состоит из компонентов с открытым исходным кодом, используемым поставщиками инструментов для построения решений, встраиваемых в интегрированную рабочую область. Платформа Eclipse объединяет в себе технологию, выражающуюся в правильно оформленном дизайне и среде реализации.

Открытый код - это единственный способ предоставить открытую платформу для интеграции инструментов. Кроме того, использование открытого кода влечет за собой и другие преимущества.

Открытый код предоставляется для всех API, без каких-либо внутренних, собственных или скрытых интерфейсов. Разработчики, чье доверие завоевывается долго, могут видеть код и делать соответствующие выводы.

Eclipse была реализована и протестирована для Windows NT, Windows XP (Beta), Windows 2000, Windows 98, Windows ME и Red Hat Linux Version 7.1. Технология Eclipse была написана на языке Java, что позволяет легко использовать ее в широком кругу различных платформ.

4.2 Visual Studio и Xamarin от Microsoft

Microsoft Visual Studio -- линейка продуктов компании Microsoft, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств. Данные продукты позволяют разрабатывать как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом, в том числе с поддержкой технологии Windows Forms, а также веб-сайты, веб-приложения, веб-службы как в родном, так и в управляемом кодах для всех платформ, поддерживаемых Windows, Windows Mobile, Windows CE, .NET Framework, Xbox, Windows Phone .NET Compact Framework и Silverlight.

Visual Studio включает в себя редактор исходного кода с поддержкой технологии IntelliSense и возможностью простейшего рефакторинга кода. Встроенный отладчик может работать как отладчик уровня исходного кода, так и отладчик машинного уровня. Остальные встраиваемые инструменты включают в себя редактор форм для упрощения создания графического интерфейса приложения, веб-редактор, дизайнер классов и дизайнер схемы базы данных. Visual Studio позволяет, создавать и подключать сторонние дополнения (плагины) для расширения функциональности практически на каждом уровне, включая добавление поддержки систем контроля версий исходного кода (как, например, Subversion и Visual SourceSafe), добавление новых наборов инструментов (например, для редактирования и визуального проектирования кода на предметно-ориентированных языках программирования) или инструментов для прочих аспектов процесса разработки программного обеспечения (например, клиент Team Explorer для работы с Team Foundation Server).

Совершенно недавно состоялся реализация нового Visual Studio 2015.

Visual Studio 2015, интегрированный набор средств обеспечения производительности разработчика, облачных служб и расширений, которые позволяют вам и вашей команде создавать уникальные приложения и игры для Интернета, Магазина Windows, настольных компьютеров, для Android и iOS.

Используя Visual Studio, можно создавать приложения для устройств Android, iOS и Windows. При разработке приложения вы можете использовать инструменты Visual Studio для добавления подключенных служб, таких как Office 365, мобильные службы Azure и Application Insights.

Поддерживается создание приложений с помощью C# и .NET Framework, HTML и JavaScript или C++. Существует возможность совместного использования кода, строк, изображений, а в некоторых случаях даже пользовательского интерфейса.

Разработчики, знакомые с C#, .NET и Visual Studio, могут рассчитывать на такие же возможности и производительность при работе с Xamarin для мобильных приложений, включая удаленную отладку на устройствах Android, iOS и Windows, без необходимости изучать нативные языки, например Objective-C или Java. Удивительно, но много высокопроизводительных приложений с красивыми пользовательскими интерфейсами -- например, NASCAR, Aviva и MixRadio -- созданы с помощью Xamarin.

Xamarin -- это платформа разработки мобильных приложений для создания нативных приложений iOS, Android и Windows из общего кода C# или .NET, которая позволяет многократно использовать между платформами от 75 % до почти 100 % кода. Приложения, написанные с помощью Xamarin и C#, имеют полный доступ к интерфейсам API базовой платформы и возможность создавать нативные пользовательские интерфейсы, а также компилировать код в машинный, поэтому влияние на производительность во время выполнения является незначительным.

Несмотря на то что Xamarin имеет собственную интегрированную среду разработки, Xamarin Studio, эта документация поможет оценить все возможности Visual Studio с расширением Xamarin для создания, следующего:

ѕ Кроссплатформенные мобильные приложения на языке C# с Xamarin for Visual Studio.

ѕ Кроссплатформенные мобильные приложения на HTML/JavaScript с Apache Cordova.

ѕ Кроссплатформенные игры для мобильных устройств на языке C# с Unity.

ѕ Кроссплатформенные приложения и библиотеки для собственного C++.

Разработка своего пользовательского интерфейса.

Возможности Blend для разработки интерфейсов пользователя XAML были значительно расширены. Blend был полностью переделан и теперь содержит более понятный пользовательский интерфейс, более эффективные возможности редактирования XAML, включая IntelliSense, кроме того, он лучше интегрирован с Visual Studio. Дополнительные сведения см. в разделе Designing XAML in Visual Studio.

4.3 KDE Software Compilation (KDE SC)

KDE Software Compilation (KDE SC) -- свободная среда рабочего стола и набор программ от проекта KDE. До начала 2010 года была известна как KDE (сокращение от K Desktop Environment). Построена на основе кроссплатформенного инструментария разработки пользовательского интерфейса Qt. Работает преимущественно под UNIX-подобными операционными системами, которые используют графические подсистемы X Window System и Wayland. KDE 4 частично работает на Microsoft Windows и Mac OS X.

В состав KDE SC входит набор тесно интегрированных между собой программ для выполнения повседневной работы. Также в рамках проекта KDE разрабатываются интегрированная среда разработки KDevelop, офисный пакет Calligra Suite, музыкальный проигрыватель Amarok и многие другие. Эти программы не являются частью KDE SC.

KDE был основан в 1996 году Маттиасом Эттрихом, который в то время был студентом Тюбингенского университета. Его беспокоили проблемы UNIX-десктопа, одной из которых было отсутствие приложений, которые выглядели бы и вели себя одинаково. Он предложил не просто создание набора программ, а скорее среды для рабочего стола, в которой пользователь мог ожидать однородного поведения программ. Кроме того, он хотел сделать эту среду простой и понятной в эксплуатации.

...