Модель системы управления интерфейсом пользователя для разработки пользовательских интерфейсов графических редакторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Модель системы управления интерфейсом пользователя для разработки пользовательских интерфейсов графических редакторов

Конюхова О.В.

Необходимость повышения качества пользовательских интерфейсов и снижения затрат на их разработку привело к появлению различных инструментальных средств, которые в той или иной степени позволяют решить данные задачи. В своих работах Б. Майерс [1,2] выделяет следующие уровни программного обеспечения пользовательского интерфейса (ПИ): оконные системы, инструментарии и высокоуровневые инструменты.

Оконная система - программный пакет, обеспечивающий независимость от особенностей используемых аппаратных средств и управление окнами, на которые делит экран дисплея компьютера, предоставляя возможность работать в мультипрограммном режиме. При этом ввод и вывод отделены друг от друга [1, 3].

Инструментарий - библиотека технологических интерактивных средств (заготовок), позволяющих использовать физические устройства ввода (мышь, клавиатура и др.) для ввода различных значений (например, команд) при наличии обратной связи, отображаемой на экране [1, 3].

Наибольшим разнообразием отличаются высокоуровневые инструментальные средства (классификация дана в работе [1]), предоставляющие более совершенные способы решения проблем разработки ПИ и взаимодействия пользователей с ПС.

Особое место среди выше перечисленных инструментальных средств разработки ПИ занимают системы управления интерфейсом пользователя - СУИП.

В данной статье будет проведен анализ моделей существующих СУИП и предложена модель СУИП для разработки ПИ в графических редакторах.

1 Системы управления интерфейсом пользователя

СУИП - это часть интерактивной системы, набор инструментов для спецификации, реализации, прототипирования и управления интерфейсом пользователя, осуществляющая внешнее управление диалогом. Взаимодействие пользователя с приложением выполняется только через СУИП.

Впервые понятие СУИП было введено Д. Казиком в 1982 году [4]. Главной особенностью СУИП является разделение семантики приложения и ПИ. Преимущества такого разделения, которые одновременно являются преимуществами применения СУИП:

1. переносимость (чтобы обеспечить возможность одному и тому же приложению использоваться на различных системах с различными ПИ);

2. многократное использование (разделение увеличивает вероятность многократного использования компонент, что может сократить затраты на проектирование);

3. получение нескольких интерфейсов (для повышения интерактивной гибкости приложения могут разрабатываться различные интерфейсы, выполняющие одинаковые функции);

4. настраиваемость (пользовательский интерфейс может быть изменен как разработчиком ПИ, так и пользователем, для повышения его эффективности, не затрагивая приложения);

5. прототипирование ПИ (возможность создания «скелета» ПИ, выполняющего те же функции, что «оригинальный» ПИ, но без проработки деталей).

Поскольку приложение и представление разделены между собой, для обеспечения их взаимодействия используется управление диалогом.

Основные требования, предъявляемые к СУИП можно разбить на две группы:

1. требования, предъявляемые разработчики программного обеспечения (графическое проектирование ПИ, формализация логики диалога, разработка Пи различной сложности и др.);

2. требования, предъявляемые конечными пользователями (настройка ПИ, обучение и др.).

СУИП рассматривают с трех основных позиций [3]:

3. как концептуальную схему (модель) для структуры интерактивной системы, в которой семантика приложения и представление разделены между собой;

4. как методы реализации разделения между приложением и представлением с обеспечением взаимодействия между ними;

5. как средства поддержки управления, реализации и анализа ПИ во время выполнения программы.

Описание и анализ моделей существующих СУИП приводится в следующем разделе.

2 Модели систем управления интерфейсом пользователя

Существует несколько подходов к описанию архитектуры СУИП: модель, лежащая в основе ПИ, фазы диалога, обеспеченные СУИП, методы реализации настройки ПИ. Ниже дается анализ структуры СУИП в соответствии с моделью, лежащей в основе ПИ. Первым подходом к организации СУИП можно назвать «разговорную» модель ПИ. В соответствии с этой моделью рабочей группой по системам управления интерфейсом пользователя в г. Зеехайме была разработала модель СУИП, состоящая из трех блоков: модуля внешнего представления, модуля логики диалога, модели прикладного интерфейса [5, 6, 7]. Данная структура СУИП показывает, каким образом возможно разделение ПИ и прикладной части системы через механизмы взаимодействия между блоками СУИП.

Выявленные недостатки зеехаймовской модели СУИП [5], а также появление новых моделей ПИ потребовали иного подхода к анализу архитектуры СУИП. В основу новых моделей ПИ были положены принципы прямого манипулирования объектами и объектно-ориентированный подход [8]. Исходя из принципов прямого манипулирования, описанных Б. Шнейдерманом [9], СУИП должна обеспечивать очень быструю семантическую обратную связь, объединив воедино лексику, синтаксис и семантику. Кроме того, ввод и вывод объединяются для создания иллюзии прямого воздействия на интересующие объекты. Соответствующая модель СУИП включает в себя два блока: компоненту представления и разделяемую модель прикладных данных [10].

Наряду с зеехаймовской эта модель СУИП также обладает недостатками [10], которые накладывают ограничения на ее применение. В 1992 году на международной конференции EWHCI'92 была предложена метамодель Arch, которая в настоящее время считается эталонной. На основе этой модели в архитектуре СУИП можно выделить пять блоков: функциональное ядро, адаптер функционального ядра, диалоговую компоненту, компоненту представления и набор интерактивных компонент [8].

В соответствии с тремя фазами диалога, П. Таннер и У. Бакстон [11] предложили модель СУИП, включающую в себя компоненты проектирования (соединяющая система, модуль построения интерактивных компонент, графическая система создания пиктограмм), реализации (система поддержки выполнения) и отладки (модуль оценки и отладки) ПИ. Связующими элементами между этими компонентами являются файл определения ПИ и файл описания работы ПИ.

Еще один интересный подход к построению модели СУИП связан с настраиванием ПИ под конкретные группы пользователей. В 1990 году Эдмондс и МакДейд создали модель СУИП с интеллектуальным внешним интерфейсом, расширив зеехаймвскую модель. Впоследствии эта архитектура была улучшена и получила название модели пользователя [12].

В данной архитектуре СУИП модуль «Агент - компоновщик» создает и поддерживает изменения модели пользователя в соответствии с требованиями конечного пользователя, получая информацию от пользователя и от модели пользователя, и с помощью экспертной системы определяет установки ПИ, наиболее подходящие для конкретного пользователя. Индивидуальный интерфейс создается из компонентов, хранящихся в соответствующих банках (банк диалога, банк представлений, банк агентов).

Анализ рассмотренных моделей СУИП позволяет сделать вывод, что в основе архитектуры современной СУИП должна лежать метамодель Arch с поддержкой трехфазного цикла разработки ПИ и, в зависимости от области применения СУИП, интеллектуального интерфейса. В следующем разделе рассматривается модель СУИП для разработки ПИ в области машинной графики.

3 Модель СУИП для разработки ПИ графических редакторов

Модель СУИП для разработки ПИ графических редакторов на рисунке.

На этапе проектирования ПИ визуальное представление ПИ создается с помощью графического редактора, работающего по принципам WYSIWYG и прямого манипулирования объектами, с использованием библиотек графических заготовок. Детали и поведение ПИ описываются с помощью языка программирования, например Си или Паскаль. Таким образом, формируется описание ПИ, состоящее из обработчиков событий.

После или параллельно с созданием визуального представления ПИ текстовый редактор позволяет разработчику описать взаимодействие обработчиков событий на языке алгебры процессов [13]. Результатом работы текстового редактора будет описание диалога на функциональном языке.

Для настройки прикладного интерфейса на этапе проектирования ПИ используются невизуальные объекты, через параметры которых необходимые инструкции передаются в функциональное ядро, и, наоборот, данные из функционального ядра передаются в ПИ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Модель СУИП для разработки ПИ графических редактров

На этапе реализации ПИ для выполнения описаний ПИ и диалога необходимы соответствующие компиляторы. Функционирование обработчиков событий осуществляется под контролем модуля диалога, реализованного компилятором языка описания диалога.

Модуль поддержки настройки ПИ позволяет пользователю изменять визуальное представление ПИ, изменяя положение, состав, цвет панелей инструментов, подгоняя, таким образом, ПИ под индивидуальные требования. Кроме того, помощь по работе с системой организуется на основе технологии гипертекста, предоставляя удобный способ изучения функционирования системы для пользователей разного уровня. Наличие демонстрационных примеров облегчает понимание работы системы.

Обработчики событий взаимодействуют с интерактивными компонентами (логическими устройствами ввода и модулем вывода графических примитивов) для получения событий от устройств ввода и формирования изображения на экране.

Компилятор языка спецификации ПИ совместно с компилятором языка описания диалога и модулем поддержки настройки ПИ формирует исполняемый код в виде виртуальной машины.

Для обращения к функциональному ядру информация передается через адаптер функционального ядра, представляющего собой интерпретатор языка запросов к базе данных.

Функциональное ядро представляет собой объектно-ориентированную базу данных, хранящую описание графических примитивов, связанных ограничениями целостности, и набор прикладных программ, характерных для данной предметной области.

Обнаруженные на этапе выполнения программы ошибки исправляются с помощью отладчика ПИ.

аключение

Поскольку ПИ является важной частью любой интерактивной системы и требует значительных затрат на разработку, возникает необходимость в создании инструментальных средств разработки ПИ. Особое положение среди такого рода средств занимают системы управления интерфейсом пользователя, обеспечивающие возможность проектирования, реализации, прототипирования, отладки и управления ПИ.

Анализ моделей СУИП показал, что в основе архитектуры современной СУИП должна лежать метамодель ПИ Arch с поддержкой всех фаз жизненного цикла диалога.

Литература

1. Myers B.A. User Interface Software Tools. - Computer Science Department, Carnegie Mellon University, 1994. - P. 44;

2. Myers B.A., Rosson M.B. Survey on User Interface Programming. - Scholl of Computer Science, Carnegie Mellon University, 1992. - P. 14;

3. Implementation Support [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.comp.lancs.ac.uk/computing/users/dixa/teaching/ MScHCI/notes-2003/e3-chap-08-extract.pdf;

4. Kasik D.A. A User Interface Management System. Computer Graphics, 1982, V. 16, №4. - P. 99-106;

5. Гордиенко А.П. Анализ подходов к программированию пользовательского интерфейса // Пользовательский интерфейс: исследование, проектирование, реализация. - Вып.1. - Орел, 1991. - с. 28-39;

6. Dlodlo N., Bamford C. A Survey of User Interface Management Systems. - Liverpool: School of Computing and Mathematical Sciences, 1997. - P. 50;

7. Reynolds C. A Critical Examination of Separable User Interface Management Systems: Constructs for Individualization // SIGCHI, V.29, No. 3, 1997;

8. Гордиенко А.П. Модели графического пользовательского интерфейса // Вестник МЭИ. - 2003. - №2. - с. 83-90;

9. Shneiderman B. Direct manipulation. A step beyond programming languages // Computer. - 1983. - Vol.16.-N.8.-P.57-69;

10. Hudson S.E. UIMS Support for Direct Manipulation Interfaces // Computer Graphics. - V. 21. - №2, 1987. - P. 120-124;

11. Tanner P.P., Buxton W. Some Issues in Future User Interface Management System (UIMS) Development. In Pfaff G. (Ed.), User Interface Management Systems, Berlin: Springer Verlag. - P. 67-79;

12. Edmonds E.E., McDaid E. An architecture for knowledge-based front-ends // Knowledge-Based Systems, 3 (4). - P. 221-224;

13. Хоар Ч. Взаимодействующие последовательные процессы. - М.: Мир, 1989. - 264 с.

Размещено на Allbest.ru