INTERFACES

1.Интерфейс. Классификация интерфейсов.

Интерфейс(в широком смысле) – взаимодействие между двумя сущностями.

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.

3 вида интерфейса:

1.Пользовательский(интерфейс пользователя)

2.Программный

3.Аппаратный(физический)

2.Аппаратный интерфейс и их виды.

Аппаратный(физический) интерфейс – взаимодействие между аппаратными частями системы. Способ взаимодействия физических устройств

Сетевой интерфейс

Сетевой шлюз — устройство, соединяющее локальную сеть с более крупной, например, Интернетом

Шина (компьютер)

3.Программный интерфейс и их виды.

Программный интерфейс - взаимодействие между программами(различные протоколы). Способ взаимодействия виртуальных устройств (Программный интерфейс)

Интерфейс функции

Интерфейс программирования приложений (API): набор стандартных библиотечных методов, которые программист может использовать для доступа к функциональности другой программы.

Удалённый вызов процедур

COM­интерфейс

Интерфейс объектно­ориентированного программирования

4.Пользовательский интерфейс и их виды.

Интерфейс пользователя — набор методов взаимодействия компьютерной программы и

пользователя этой программы.

Способ взаимодействия человек­машина (Интерфейс пользователя)

Совокупность средств, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными программами и устройствами.

Интерфейс командной строки: инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк (команд).

Графический интерфейс пользователя: программные функции представляются графическими элементами экрана.

Диалоговый интерфейс: например, Поиск

Естественно­языковой интерфейс: пользователь «разговаривает» с программой на родном ему языке.

Тактильный интерфейс: руль, джойстик и т. д.

Нейрокомпьютерный интерфейс: отвечает за обмен между нейронами и электронным устройством при помощи специальных имплантированных электродов.

Пользовательская модель интерфейса – совокупность обобщенных представлений конкретного пользователя или некоторой группы пользователей о процессах, происходящих во время работы программы или программной системы. Эта модель базируется на особенностях опыта конкретных пользователей, которые характеризуются:

1)уровнем подготовки в предметной области разрабатываемого ПО;

2)интуитивными моделями выполнения операция в этой предметной области;

3)уровнем подготовки в области владения компьютером;

4)устоявшимися стереотипами работы с компьютером.

Критерии оценки интерфейса пользователя. Основные критерии:

1)простота освоения и запоминаний операций системы – конкретно оценивают время освоения и продолжительность сохранения информации в памяти;

2)скорость достижения результатов при использовании системы – определяется количеством вводимых данных или выбираемых мышью команд;

3)субъективная удовлетворенность при эксплуатации системы(удобство работы, утомляемость и т.д.).

Для пользователей профессионалов на первое место выходят 2й и 3й критерии, а для непрофессионалов – 1й и 3й.

Классификации диалогов и общие принципы их разработки.

Диалог – процесс обмена информацией между пользователем и программной системой, представляемой через интерактивный терминал и по определенным правилам.

Соответствие типов диалога и его форм:

Директивная

Управляемый польз­м Типы диалогов Фразовая Формы диалогов

Управляемый сист­й

Табличная Диалог, управляемый системой, предусматривает наличие жесткого диска, линейного или

древовидного, т.е. включающий возможные альтернативные варианты сценария диалога, заложенного в ПО. Такой диалог обычно сопровождается большим количеством подсказок. Диалог, управляемый пользователем, подразумевает, что сценарий зависит от пользователя, который применяет систему для выполнения необходимых ему операций, при этом система обеспечивает возможность реализации различных пользовательских сценариев.

Никакой диалог не возможен если не существует языка, понятного собеседнику. Фразовая форма предполагает общение с пользователем на естественном языке или его подмножестве.

Интерфейс, реализующий фразовую форму, должен преобразовывать сообщения из естественно­ языковой формы в форму внутреннего представления и обратно, выполнять анализ и синтез сообщений пользователя и системы, отслеживать и запоминать пройденную часть диалога. Достоинство: свободное общение с системой.

Недостатки:

­большие затраты ресурсов;

­отсутствие гарантии однозначной интерпретации формулировок;

­необходимость ввода длинных грамматически правильных фраз.

Директивная форма – через команды, комбинации клавиш на клавиатуре, перетаскивании пиктограмм(манипулирование мышью), комбинации 2го и 3го способов.

Достоинства:

­сравнительно небольшой объем информации;

­гибкость;

­ориентации на диалог, управляемы пользователем;

­использование минимальной области экрана или неиспользование вообще;

­возможность совмещения с другими формами.

Недостатки:

­необходимость навыков ввода текстовой информации или манипуляции мышью;

­отсутствие возможности настройки пользователем;

­отсутствие подсказок на экране.

Табличная форма предполагает варианты. Достоинства:

­наличие подсказки;

­сокращение количества ошибок ввода;

­сокращение времени обучения пользователя;

­возможность совмещения с другими формами;

­в некоторых случаях возможности настройки пользователем. Недостатки:

­наличие навыков навигации по экрану;

­использование сравнительно большой площади экрана для изображения визуальных компонентов;

­интенсивное использование ресурсов компьютера, связанное с необходимостью постоянного обновления информации на экране.

7. Выработка требований к разработке интерфейса.

Факторы оценки пользовательских интерфейсов.

1.Скорость работы пользователя.

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, в течение которого пользователь работает с компьютером, поэтому качественный пользовательский интерфейс должен уменьшить влияние факторов, усложняющих (и, соответственно, замедляющих) процесс мышления.

2. Количество человеческих ошибок.

Элементы, которые позволят уменьшить количество допускаемых ошибок:

­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 получения подтверждения правильности действия;

­проверка системой всех действий пользователя перед их принятием;

-самостоятельный выбор системой необходимых команд или параметров, 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.

8. Концептуальное проектирование.

Концептуальное проектирование есть определение общей структуры и взаимодействия продукта. По определению Алана Купера [2, с. 190], концептуальные принципы проектирования

«помогают определить сущность продукта и его место в более широком контексте использования, который требуется пользователям».

Концептуальное проектирование включает:

Определение типа интерфейса будущего приложения (монопольный, временный, фоновый);

Организацию инфраструктуры взаимодействия; Согласно определению, тип интерфейса определяет поведенческую сущность продукта, то

есть то, как он предъявляет себя пользователю. Тип интерфейса – это способ описать то, как много внимания пользователь будет уделять взаимодействию c продуктом, и каким образом продукт будет реагировать на это внимание.

Следует отметить зависимость типа интерфейса от используемой технической платформы: персонального компьютера, Интернет, информационный киоск, мобильное устройство, бытовая техника.

Применительно к программам, которые разрабатываются для современных персональных компьютеров, в литературе также используется термин «настольное приложение».

Интерфейс настольных приложений можно отнести к одному из трёх типов: монопольный, временный и фоновый.

К приложениям монопольного типа относятся программы, которые полностью завладевают вниманием пользователя на длительные периоды времени. Для продуктов с монопольным интерфейсом характерна длительная работа в течение длительных отрезков времени. В процессе работа пользователя монопольный продукт является его основным инструментом и преобладает над остальными.

Приложение временного типа приходит и уходит, предлагая одну функцию и ограниченный набор связанных с этой функцией элементов управления. Приложение этого типа вызывается при необходимости, делает свою работу и быстро исчезает, позволяя пользователю продолжить прерванную (как правило, в окне монопольного приложения) деятельность. Типичный пример сценария работы с временным приложением – вызов Проводника Windows для поиска и открытия другого файла в то время, когда пользователь уже редактирует один файл в MS Word.

Фоновыми называют приложения, которые в нормальном «рабочем» состоянии не взаимодействуют с пользователем. Такие программы выполняют задачи, которые в целом важны, но не требуют вмешательства пользователя. Примеры: драйвер принтера, подключение к сети.

9. Макетирование общей инфраструктуры взаимодействия

Макетирование общей инфраструктуры взаимодействия охарактеризовано как «фаза прямоугольников», поскольку эскизы будущего интерфейса начинаются с разделения каждого представления на прямоугольные области, соответствующие панелям, элементам управления и другим высокоуровневым контейнерам. При этом каждому прямоугольнику даётся своё название и показывается, каким образом одна группа элементов может влиять на другие. Содержательно этот шаг предназначен для исследования различных вариантов представления информации и функциональности в интерфейсе, при этом затраты на внесение изменений должны быть минимальны.

Известны два вида макетов: с жёсткой компоновкой и без компоновки. При этом макет с жёсткой компоновкой:

содержит взаимное расположение элементов и визуальную информацию о приоритетах;

ограничивает работу графического дизайнера. Для макета без компоновки характерно то, что он:

не содержит графического представления элементов;

содержит текстовое описание элементов и их приоритетов;

не ограничивает работу графического дизайнера.

10. Принципы проектирования.

Проектирование интерфейсов выполняется на основе четырех основных взаимосвязанных принципов: группового, агрегатирования, унификации, взаимозаменяемости.

Принцип группового проектирования заключается в создании ряда (семейства) функционального и конструктивно подобранных устройств(модулей, систем) определенного назначения, соответствующих разнообразным условиям их использования. Основная задача группового проектирования – достижение максимальной универсальности и совместимости ЭВМ, вычислительных комплексов (ВК) внутри проектируемого ряда. Примером эффективного использования принципа группового проецирования являются разработки IBM РС – техники, Macintosh Apple .

Принцип агрегатирования (модульного построения) состоит в рациональном разделении системы, устройства на совокупность более простых функционально и конструктивно законченных блоков (модулей) с целью совершенствования их технических характеристик, а также обеспечения высокопроизводительных способов производства и обслуживания.

Принцип унификации заключается в минимизации номенклатуры составных узлов, блоков устройства, модулей связей между ними при условии рациональной компоновки и эффективного функционирования устройства или системы. Интерфейс можно рассматривать как практический пример унификации связей и устройств составных элементов ЭВМ и систем.

Принцип взаимозаменяемости основывается на способности модуля выполнять в устройстве различные установочные функции без дополнительной конструкторской доработки. Взаимозаменяемость является следствием процесса унификации. Эта характеристика определяет степень универсальности

11.Детальное проектирование

Архитектура ПО является реализацией нефункциональных требований к системе, в то время как проектирование ПО является реализацией функциональных требований.

Архитектура ПО, которую также можно представить себе в виде разработки стратегии — это деятельность, связанная с определением глобальных ограничений, накладываемых на проектирование системы, такие как выбор парадигмы программирования, архитектурных стилей, стандарты разработки ПО, основанные на использовании компонентов, принципы проектирования и ограничения, накладываемые государственным законодательством. Детальное проектирование, то есть разработка тактики — это деятельность, связанная с определением локальных ограничений проекта, такие как шаблоны проектирования, архитектурные модели, идиомы программирования и рефакторинга. Согласно «гипотезе напряжения/окрестности» (Intension/Locality Hyphotysis), различие между архитектурным и детальным проектированием определяется критерием окрестности (Locality Criteria), согласно которому утверждение, что дизайн ПО не является локальным (а является архитектурным) истинно тогда и только тогда, когда программа, которая удовлетворяет этому критерию может быть расширена в программу, которая не удовлетворяет ему. Например, стиль приложения клиент­сервер является архитектурным стилем (стратегическим дизайном), потому что программа, которая построена на этом принципе, может быть расширена в программу, которая не является клиент­сервером, например, путем добавления peer­to­peer узлов.

12. Факторы оценки пользовательских интерфейсов.

Существует четыре основных (все остальные – производные) критерия качества любого интерфейса, а именно: скорость работы пользователей, количество человеческих ошибок, скорость обучения и субъективное удовлетворение пользователей (подразумевается, что соответствие интерфейса задачам пользователя является неотъемлемым свойством интерфейса).

Скорость выполнения работы

Скорость выполнения работы является важным критерием эффективности интерфейса. В чистом виде этот критерий ценят довольно редко, но почти всегда он является крайне желательной составляющей целого. Любая попытка как­то увеличить производительность труда всегда встречается с восторгом. Длительность выполнения работы пользователем состоит из длительности восприятия исходной информации, длительности интеллектуальной работы длительности физических действий пользователя и длительности реакции системы. Как правило, длительность реакции системы является наименее значимым фактором. Критерий скорости работы удостоился определенного почета: для его оценки был выведен чуть ли не единственный в интерфейсной науке неэвристический метод, называемый GOMS «Предсказание скорости».В 1983 году Кард, Моран и Ньювел создали метод оценки скорости работы с системой, названный

аббревиатурой GOMS (Goals, Operators, Methods, and Selection Rules – цели, операторы, методы и правила их выбора).Идея метода очень проста: все действия пользователя можно разложить на составляющие (например, взять мышь или передвинуть курсор).Впоследствии было разработано несколько более сложных (и точных) вариантов этого метода, но самым распространенным всё равно является изначальный, называемый Keystrokelevel Model (KLM). К сожалению, этот вариант метода имеет определенные недостатки:

­он применим в основном для предсказания действий опытных пользователей;

­он никак не учитывает ни прогресса в обучении, ни возможных ошибок, ни степени удовлетворения пользователей;

­он плохо применим при проектировании сайтов из­за непредсказуемого времени реакции системы.

Для его использования достаточно знать правила разбиения задачи на составляющие и длительность каждой составляющей (рекомендую на первое время повесить у себя на рабочем месте листок с цифрами).

Правила GOMS

Нажатие на клавишу клавиатуры, включая Alt, Ctrl и Shift (К): 0,28 сек

Нажатие на кнопку мыши (М): 0,1 сек

Перемещение курсора мыши (П): 1,1 сек

Взятие или бросание мыши (В): 0,4 сек

Продолжительность выбора действия (Д): 1,2 сек.

Время реакции системы (Р): от 0,1 сек до бесконечности.

Методика расчетов.

Итого на эту операцию пользователю потребуется 16,08 секунд. Предположим теперь, что ту же самую операцию выполняет продвинутый пользователь, знающий, что если закрыть программу с помощью пиктограммы в её титульной строке, имея несохраненный документ, то программа сама предложит его записать:

Итого 8,56 сек. Чуть ли не вдвое меньше. Второй вариант при прочих равных условиях эффективнее. Все и раньше это знали, но зато теперь у нас есть научное доказательство.

Длительность интеллектуальной работы

Согласно Дональду Норманну, взаимодействие пользователя с системой (не только компьютерной) состоит из шести 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.

Из этого списка становится видно, что процесс размышления занимает почти все время, в течение которого пользователь работает с компьютером, во всяком случае, шесть из семи этапов полностью заняты умственной деятельностью. Соответственно, повышение скорости этих размышлений приводит к существенному улучшению скорости работы.

Непосредственное манипулирование

Смысл этого метода очень прост. Пользователь не отдает команды системе, а манипулирует объектами. Первым популярным применением этого метода была корзина для удаления файлов на Macintosh (начиная с Windows 95, такая корзина стала стандартом и в Windows­мире, хотя присутствовала она и раньше).

Потеря фокуса внимания

Пользователи работают с системой отнюдь не всё время, в течение которого они работают с системой. Это внешне парадоксальное утверждение имеет вполне разумный смысл. Дело в том, что пользователи постоянно отвлекаются.Телефонный звонок, обеденный перерыв, анекдот, рассказанный коллегой. В течение работы происходит множество таких отвлечений. Каждое такое отвлечение занимает определенное время. Хуже того, оно сбивает фокус внимания, т.е. обработку текущего действия. После каждого такого отвлечения пользователь должен либо вспоминать текущую задачу, либо заново её ставить перед собой (занимает это несколько секунд, что много). Дело в том, что у человека есть только один фокус внимания, так что при любом отвлечении, старый фокус внимания теряется. Было бы еще ничего, если бы возвращение фокуса требовало только изменения направления взгляда. Таким образом, необходимо максимально облегчать возвращение пользователей к работе и проектировать интерфейс так, чтобы пользователи возможно меньше о нем думали. Понятно, что создание «бездумного» интерфейса задача всеобъемлющая, об этом, собственно, вся эта книга. Так что эта глава только о том, как сделать максимально легким возвращение пользователей к работе.

Итак, для продолжения работы пользователь должен знать: _ на каком шаге он остановился _ какие команды и параметры он уже дал системе

_ что именно он должен сделать на текущем шаге _ куда было обращено его внимание на момент отвлечения.

Таким образом, просто снизив насыщенность экрана элементами, можно значительно облегчить пользователю возвращение к работе.

Длительность физических действий

Длительность физических действий пользователя, прежде всего, зависит от степени автоматизации работы и степени необходимой точности работы. Об автоматизации что­либо конкретное сказать сложно. Понятно, что чем больше работы делает компьютер, тем лучше. Непонятно только, как это можно универсально описать, поскольку степень автоматизации очень сильно зависит от автоматизируемого процесса. С точностью все гораздо проще.

Быстрый или точный

Любое физическое действие, совершаемое с помощью мускулатуры, может быть или точным или быстрым. Вместе точность и быстрота встречаются исключительно редко, поскольку для этого нужно выработать существенную степень автоматизма. Объясняется это сугубо физиологическими факторами: при резком движении невозможно быстро остановиться, соответственно, чем точнее должно быть движение, тем более плавным и замедленным оно должно быть. Таким образом, чтобы физическое действие пользователя было быстрым, оно не должно быть точным. Еще в 1954 году Поль Фитс (Paul Fitts)1 сформулировал правило, впоследствии ставшее известным как Закон Фитса: Время достижения цели обратно пропорционально размеру цели и дистанции до цели. Популярно говоря, лучший способ повысить доступность кнопки заключается в том, чтобы делать её большой и располагать ближе к курсору. У этого правила есть два не сразу заметных следствия. Чтобы «бесконечно» ускорить нажатие кнопки, её, во­первых, можно сделать бесконечного размера и, во­вторых, дистанцию до неё можно сделать нулевой.

Кнопка бесконечного размера.

При подведении курсора к краю экрана он останавливается, даже если движение мыши продолжается. Это значит, что кнопка, расположенная впритык к верхнему или нижнему краю экрана, имеет бесконечную высоту (равно как кнопка у левого или правого края имеет бесконечную ширину). Таким образом, скорость достижения такой кнопки зависит только от расстояния до неё (ну и точности выбора начального направления движения). Понятно, что кнопка, расположенная в углу экрана, имеет «еще более бесконечные» размеры, если так вообще можно сказать (т.е. не важно даже, с какой точностью перемещали мышь). Для достижения такой кнопки от пользователя требуется всего лишь дёрнуть мышь в нужном направлении, не заботясь о её скорости и не делая попыток остановить её в нужном месте. Это делает такие кнопки наиболее доступными для пользователя.

Длительность реакции системы

Часто пользователи надолго прерывают свою работу. Помимо потери фокуса внимания, о котором уже сказано, это плохо тем, что лишенная руководства система начинает простаивать. Проблема в том, что сразу после того, как человек отвлекается, системе зачастую, во что бы то ни стало, начинает требоваться что­либо от человека. Человек же, уверенный в том, что система работает, уходит в другую комнату. Таким образом, человек и система бездельничают. Это делает всегда верным следующее правило: если процесс предположительно будет длительным, система должна убедиться, что она получила всю информацию от пользователя до начала этого процесса. Есть другое решение этой проблемы: система может считать, что если пользователь не ответил на вопрос, скажем, в течение пяти минут, то его ответ положительный. . Этот метод вполне работоспособен, так что им стоит пользовать всегда, когда невозможен первый метод.

13.Традиционный LPT-порт.

Традиционный, он же стандартный, LPT­порт называется SPP (Standard Parallel Port) и является

интерфейсу Centronics.

Адаптер LPT­порта SPP содержит три 8-битных регистра, расположенных по соседним адресам в пространстве ввода­вывода, начиная с базового адреса порта BASE (3BCh, 378h или 278h). Data Register (DR) — регистр данных, адрес=ВАSЕ. Данные, записанные в этот регистр, выводятся на выходные линии интерфейса. Данные, считанные из этого регистра, в зависимости от схемотехники адаптера соответствуют либо ранее записанным данным, либо сигналам на тех же линиях, что не всегда одно и то же. Status Register (SR) — регистр состояния; представляет собой 5-битный порт ввода сигналов состояния принтера (биты SR.4­SR.7), адрес=ВАSЕ+1. Бит SR.7 инвертируется — низкому уровню сигнала соответствует единичное значение бита в регистре, и наоборот. Control Register (CR) — регистр управления, адрес=ВАSЕ+2. Как и регистр данных, этот 4-битный порт вывода допускает запись и чтение (биты 0­3), но его выходной буфер обычно имеет тип «открытый коллектор». Это позволяет корректно использовать линии данного регистра как входные при программировании их в высокий уровень. Биты 0, 1, 3 инвертируются. Главный недостаток вывода через стандартный порт — невысокая скорость обмена при значительной загрузке процессора. Порт удается разогнать до скоростей 100­150 Кбайт/с при полной загрузке процессора, что недостаточно для печати на лазерный принтер. Другой недостаток — функциональный — сложность использования в качестве порта ввода.

14.Расширение параллельного порта

Недостатки стандартного порта частично устраняют новые типы портов, появившихся в компьютерах семейства PS/2.

Двунаправленный порт 1 (Typel parallel port) — интерфейс, введенный с PS/2. Такой порт кроме стандартного режима может работать в режиме ввода или двунаправленном. Протокол обмена формируется программно, а для указания направления передачи в регистр управления порта введен специальный бит: при CR.5=0 буфер данных работает на вывод, при CR.5=1 — на ввод.

Порт с прямым доступом к памяти (Type 3 DMA parallel port) применялся в PS/2 моделей 57, 90, 95. Этот тип был введен для повышения пропускной способности и разгрузки процессора при