Развитие концепций логического представления данных.

Различают два основных уровня представления данных в ЭВМ:

Физический уровень представления дан­ных	Это фактическое размещение данных в компьютере, т. е. способ записи данных в устройствах ЭВМ. Физический уровень представления данных за­висит от развития аппаратного обеспечения ЭВМ и не имеет отношения к пользовательскому интерфейсу.
Логический уровень представления дан­ных	Это логическая форма записи данных, представленных на физическом уровне, т. е. это данные, представленные в форме, доступной для обработки программным обеспечением разных уровней - от операционной системы до прикладных программ.

 

Классификация уровней представления данных приведена на рис. 4.11.

Развитие уровней логического представления данных прошло не­сколько этапов:

1-й этап. От битов к байтам. Бит — фундаментальная единица ин­формации в логической модели представления данных, однако техноло гически удобнее обрабатывать совокупности битов — байты. Представ­ление информации в виде байтов стало первым шагом в развитии логи­ческого уровня представления данных.

2-й этап. От байтов к блокам (сегментам). Следующим шагом стало объединение байтов в блоки, что дало возможность обращаться и обра­батывать большие совокупности данных (блоки) как единое целое.

3-й этап. От блоков к файлам. Файл — совокупность битов (байтов, блоков), имеющих собственное имя. Появление файлов стало следую­щей вехой в эволюции моделей представления данных. Теперь файл стал высшей формой логического представления данных, с которой ра­ботают пользователи и программное обеспечение.

4-й этап. От файлов к объектам. Переход от файлов к объектам сде­лан лишь на формальном уровне. Фактически объекты — те же файлы или их совокупности, однако совокупности файлов — есть наиболее близкий к будущему метод организации данных, когда файлы останутся «видны» лишь операционной системе, как в свое время байты остались «видны» лишь процессору.

Развитие средств взаимодействия с пользователем также прошло не­сколько этапов:

1-й этап. Первым шагом в развитии средств взаимодействия пользо­вателя и ЭВМ стало создание таких устройств, как монитор и клавиату­ра, которые позволяли вводить информацию и отображать результаты выполнения программ.

2-й этап. Средства позиционного ввода (манипуляторы типа «мышь») стали революционным прорывом в построении пользователь­ских интерфейсов, т.к. стало возможным организовать взаимодействие пользователей и ЭВМ не с помощью команд, которые необходимо вво­дить вручную в командную строку, а с помощью выбора объектов, кото­рые обозначают данные команды.

3-й этап. Появление цветных мониторов и мультимедиа привело к созданию более эргономичных графических пользовательских интер­фейсов и позволило применять более широкий спектр средств передачи информации: от однотонных звуков бипера, графических статических и подвижных изображений к полноценному качественному видео и ау­дио.

4-й этап. Световое перо позволило создать компьютеры планшетно­го карманного типа и соответствующие им графические пользователь­ские интерфейсы, ориентированные на работу с рукописным вводом.

5-й этап. Виртуальная реальность — следующий этап развития пользователь-

ских интерфейсов. Взаимодействие пользо­вателя и ЭВМ осуществляется с помощью различных сенсоров, таких, как, например, шлем и перчатки, которые связывают его движения и впечатления и аудиовизуаль­ные эффекты. Будущие исследования в об­ласти виртуальной реальности направлены на увеличение чувства реаль­ности наблюдаемого.

Виртуализация — переход на более высокий уровень абстракции в управлении конкретными конфигура­циями вычислительной сис­темы.

 

Согласно общепринятой классификации, существующие на практи­ке интерфейсы можно разделить на следующие виды:

· командный интерфейс;

· графический интерфейс;

· SILK-интерфейс.

1. Командный интерфейс. Одним из основных и наиболее старых яв­ляется интерфейс командной строки. Командный (командно-строч­ный) интерфейс получил наибольшее развитие во времена расцвета больших многопользовательских систем с алфавитно-цифровыми дис­плеями. Он характеризуется тем, что пользователь осуществляет взаи­модействие с ЭВМ посредством командной строки, в которую вводятся команды определенного формата, а затем передаются к исполнению.

Командный интерфейс повышает эффективность работы профес­сиональных пользователей, и он до сих пор используется в некоторых приложениях (консольных приложениях). Использование командного интерфейса обусловлено тем, что клавиатура является непревзойден­ным по скорости средством ввода информации. Конкуренцию клавиа> туре в перспективе может составить только голосовой способ ввода.

2. Графический интерфейс пользователя является обязательным компонентом большинства современных программных продуктов, ори­ентированных на работу конечного пользователя. Основными достоин­ствами графического интерфейса являются наглядность и интуитивная понятность для пользователя, а также общность интерфейса программ, написанных специально для функционирования в графической среде. Пользователь, научившись работать с одной программой, легко может начать работать и со всеми остальными.

Примером графического интерфейса является оконный WIMP-ин­терфейс (Windows, Icons, Menus, Point-and-click — окна, пиктограммы, меню, «укажи и щелкни»). Интерфейс WIMP возник тогда, когда поль­зователями ПК стали люди, не обладавшие навыками алгоритмического мышления, т.к. общение с помощью командного интерфейса — это то же программирование, и этому надо было специально учиться.

Наиболее часто графический интерфейс реализуется в интерактив­ном режиме работы пользователя и строится в виде системы спускаю­щихся меню с использованием в качестве средства манипуляции мыши и клавиатуры. Работа пользователя осуществляется с экранными форма­ми, содержащими объекты управления, панели инструментов с пикто­граммами режимов и команд обработки.

К числу типовых объектов управления графического интерфейса от­носятся объекты, представленные в табл. 4.3.

Таблица 4.3 Основные объекты управления графического интерфейса

 

Название объекта	Описание объекта
Метка	Постоянный текст, не подлежащий изменению при работе пользователя с эк­ранной формой, например, названия полей в экранной форме
Текстовое окно	Поле для ввода информации произвольного вида
Командная кнопка	Объект, который обеспечивает передачу управляющего воздействия, напри­мер, кнопки ОК, Отменить, Сохранить в диалоговых формах
Кнопка-переключа­тель	Элемент для альтернативного выбора одной команды из группы однотипных команд
Помечаемая кнопка	Элемент, позволяющий выбрать несколько команд из группы однотипных
Окно-список	Элемент, который содержит список альтернативных значений для выбора
Комбинированное окно	Элемент, который объединяет возможности окна-списка и текстового окна, т. е. дает возможность ввести данные с клавиатуры или выбрать из списка

 

Название объекта	Описание объекта
Линейка горизон­тальной прокрутки	Элемент, позволяющий произвести быстрое перемещение внутри длинного списка или текста по горизонтали
Линейка вертикаль­ной прокрутки	Элемент, позволяющий произвести быстрое перемещение внутри длинного списка или текста по вертикали

Графический интерфейс позволяет поддерживать пользователю различные ви­ды диалога, который в данном случае пред­ставляет собой обмен информационными сообщениями между участниками процес­са, когда прием, обработка и выдача сооб­щений происходят в реальном масштабе времени.

Выделяют следующие типы диалога:

 

Жесткий	Это такой вид диалога, при котором роли участников диалога заданы жестко, напри­мер, режим работы «вопрос - ответ» с указанием того, кому из партнеров принадле­жит инициатива
Гибкий	В этом виде диалога задается множество предписанных вариантов диалога, представ­ляемых пользователю в виде меню, как правило, иерархической структуры, из которо­го он выбирает направление решения задачи
Свободный	Это диалог, который позволяет участникам общения обмениваться информацией про­извольным образом

Наиболее распространенными видами организации диалога являют­ся:

* меню;

* шаблон;

* команда;

* естественный язык.

Меню — это набор опера­ций, который может вы­полнить ПК в соответс­твии с программой.

Реализация диалога в виде меню воз­можна через вывод на экран видеотермина­ла определенных функций системы.

Пользователь выбирает на экране мо­нитора нужную ему операцию и передает ее к исполнению.

Шаблон — это режим взаимодействия конечного пользователя и ПК, на каждом шаге которого система воспринимает только ограниченное по формату входное сообщение пользователя. Варианты ответа пользо­вателя ограничиваются форматами, предъявляемыми ему на экране мо­нитора.

Диалог вида «команда» инициируется пользователем. При этом вы­полняется одна из допустимых на данном шаге диалога команд пользо-

вателя. Их перечень отсутствует на экране, но легко вызывается на эк­ран с помощью специальной директивы или функциональной клавиши.

Естественный язык — это тип диалога, при котором запрос и ответ со стороны пользователя ведется на языке, близком к естественному. Пользователь свободно формулирует задачу, но с набором установлен­ных программной средой слов, фраз и синтаксиса языка. Система может уточнять формулировку пользователя. Разновидностью этого вида диа­лога является речевое общение с системой — SILK-интерфейс.

3. SILK-интерфейс {Speech, Image, Language, Knowledge — речь, об­раз, язык, знание). В настоящее время SILK-интерфейс существует лишь как «голосовой» (если не считать биометрических интерфейсов, применяющихся не для управления компьютером, а лишь для иденти­фикации пользователя). Это очень перспективное направление по той причине, что вводить информацию с голоса — самый быстрый и удоб­ный способ. Но его практические реализации пока не стали доминирую­щими, т.к. качество распознавания устной речи пока далеко от идеала.

Пользовательские интерфейсы строятся с соблюдением принципов,

1. Принцип структуризации. Пользовательский интерфейс должен быть целесообразно структурирован. Родственные его части должны быть связаны, а независимые — разделены; похожие элементы должны выглядеть похоже, а непохожие — различаться.

2. Принцип простоты. Наиболее распространенные операции долж­ны выполняться максимально просто. При этом должны быть ясные ссылки на более сложные процедуры.

3. Принцип видимости. Все функции и данные, необходимые для выполнения определенной задачи, должны быть видны, когда пользова­тель пытается ее выполнить.

4. Принцип обратной связи. Пользователь должен получать сообще­ния о действиях системы и о важных событиях внутри нее. Сообщения должны быть краткими, однозначными и написанными на языке, по­нятном пользователю.

5. Принцип толерантности. Интерфейс должен быть гибким и тер­пимым к ошибкам пользователя. Ущерб от ошибок должен снижаться за счет возможности отмены и повтора действий и за счет разумной интер­претации любых разумных действий и данных.

6. Принцип повторного использования. Интерфейс должен много­кратно использовать внутренние и внешние компоненты, достигая тем самым унифицированности.

Существует три основных критерия качества пользовательского ин­терфейса:

* скорость работы пользователей;

* количество человеческих ошибок;

* скорость обучения.

1. Скорость работы пользователя. Согласно Дональду Норману, взаимодействие пользователя с системой (не только компьютерной) со­стоит из семи шагов:

1. Формирование цели действий.

2. Определение общей направленности действий.

3. Определение конкретных действий.

4. Выполнение действий.

5. Восприятие нового состояния системы.

6. Интерпретация состояния системы.

7. Оценка результата.

Таким образом, процесс размышления занимает почти все время, и течение которого пользователь работает с компьютером, т.к. шесть из семи этапов полностью заняты умственной деятельностью. Соответст­венно, повышение скорости этих размышлений приводит к существен­ному улучшению скорости работы.

Существенно повысить скорость собственно мышления пользовате­лей невозможно, но качественный пользовательский интерфейс должен уменьшить влияние факторов, усложняющих (и, соответственно, замед­ляющих) процесс мышления.

2. Количество человеческих ошибок. Пользовательский интерфейс юлжен содержать элементы, которые позволят уменьшить количество iопускаемых ошибок. К этим элементам относятся:

• плавное обучение пользователей в процессе работы;

• снижение требований к бдительности;

• повышение разборчивости и заметности индикаторов.

Кроме того, пользовательский интерфейс должен содержать средст­ва, позволяющие снизить чувствительность системы к ошибкам. К ним относятся:

• блокировка потенциально опасных действий пользователя до по­
лучения подтверждения правильности действия;

• проверка системой всех действий пользователя перед их приняти­
ем;

• самостоятельный выбор системой необходимых команд или пара­
метров, когда от пользователя требуется только проверка.

3. Скорость обучения. Пользовательский интерфейс должен содер­жать средства, позволяющие пользователю в максимально короткие сроки научиться работать с программой или системой. К таким средст­вам относятся различного вида справочные системы, подсказки, инфор­мационные сообщения.