19 ступеней вверх, или История графических пользовательских интерфейсов

Наивно было бы считать, что современные графические оболочки появились одновременно с персональными компьютерами. Евгений Патий

🕛 09.02.2006, 01:58

Наивно было бы считать, что современные графические оболочки появились одновременно с персональными компьютерами. Печально, но факт: потрясающее количество пользователей совершенно не имеют понятия о самом словосочетании "графический интерфейс" и тем самым невольно вызывают у автора аналогию с пресловутой слушательницей хореографических курсов имени Леонардо да Винчи из гениальных "12 стульев" Ильфа и Петрова, полагавшей, "что творог добывается из вареников"...

Безусловно, иконки, перетаскивание объектов мышью и разнообразные украшательства наподобие полупрозрачных и оттененных окон не возникли ниоткуда. У графических интерфейсов своя богатейшая история, и с высоты прожитых лет весьма интересно освежить в памяти, что, когда и зачем появилось. Ведь в итоге мы пришли к тому, к чему пришли: не всегда разумному балансу удобства, потребления вычислительных ресурсов, комфорта и множества прочих факторов. Не отвлекаясь на многочисленные "ветвления", разделения и слияния исторической линии развития пользовательских интерфейсов "в картинках", отметим лишь основные ее вехи.

1973 год. Вначале, как и полагается, не было ничего. Вернее, существовал суровый Unix с командной строкой, и основные пользователи компьютеров - ученые и инженеры - даже не мечтали о чем-либо помимо "черного" терминала. Но именно в том далеком 73-м появилась разработка, радикальным образом изменившая сам процесс "компьютинга" с точки зрения рядового пользователя. Если, как говаривал Билл Гейтс, выход Windows 95 по значимости сравним с высадкой человека на Луне, то детище компании Xerox вполне достойно претендовать на аналогию с колониальными поселениями землян где-нибудь в районе Урана.

Идея графического пользовательского интерфейса находит свое практическое воплощение в легендарном исследовательском центре компании Xerox - PARC (Palo-Alto Research Center). В его лабораториях трудятся исследователи в области лазерной физики, создатели интегральных схем, систем CAD и, конечно, разработчики в сфере компьютеров. Плоды их труда - это и сетевые технологии, базы данных, системы подготовки документов, и, разумеется, графические интерфейсы. Нас в первую очередь интересует - почему при прочих равных условиях именно в PARC была реализована идея пользовательского графического интерфейса? И вот здесь нужно вспомнить, что в социальном плане 1973-й - не самый простой год в истории США: огромное количество студентов, талантливой, теоретически подкованной молодежи с университетским образованием крайне недовольно действиями правительства во Вьетнаме. И компания Xerox, тонко уловив ситуацию, решила собрать под крышей PARC "достойнейших из недовольных", не желающих, в силу указанных причин, работать на правительство. (То был идеальный в стратегическом отношении шаг - даже в отсутствие конкретной задачи такие классные специалисты что-нибудь да изобретут.) Сотрудникам PARC предоставляется полная творческая свобода, одним из плодов которой становится концепция WIMP - Windows, Icons, Menus, Point-n-Click. И сегодня, более чем тридцать лет спустя, мы следуем этой концепции, практически ни на йоту не отходя от ее "генеральной линии".

Свежеизобретенный графический интерфейс нашел применение в компьютере Alto. Эта экспериментальная разработка, к сожалению, не имела шумного рыночного успеха, хотя и обладала всеми свойствами, ныне упоминаемыми в каждом втором пресс-релизе: инновационностью и революционностью. Alto имел черно-белый CRT-монитор, установленный в "портретной" ориентации, трехкнопочную мышь, аппаратные и программные средства для работы с Ethernet и, конечно, графический интерфейс, отвечающий парадигме WIMP.

1979 год. Компания Three Rivers Computer Company представляет графическую рабочую станцию под названием PERQ (от англ. perquisite - "льгота"). Один из ее основателей, Брайан Роузен, входит в число создателей Xerox Alto, поэтому неудивительно, что PERQ оказывается ее прямым концептуальным потомком. Основное отличие скорее не техническое, а маркетинговое - PERQ изначально коммерчески ориентированная рабочая станция. Свой отпечаток накладывает и использование "альбомной" ориентации дисплея, ставшей сегодня традиционной. (К сожалению, Three Rivers Computer Company покинула компьютерный рынок в 1986 году, не выдержав мощного натиска со стороны Sun и Silicon Graphics.)

1981 год. Xerox все-таки решается вдохнуть жизнь в экспериментальный Alto, выпустив на рынок его полноценного коммерческого преемника - компьютер Star. Здесь, как и в PERQ, портретная ориентация монитора изменена на альбомную, но в плане графического интерфейса - настоящий прорыв. Монохромный CRT-дисплей имеет разрешение уже 1024х768 пикселей, к иконкам можно применять "двойной клик", окна без труда перекрывают друг друга, используются диалоговые окна. С тех пор основные черты интерфейса Star применяются в любой графической среде пользователя.

Xerox Star

1983 год. Один из столпов сегодняшнего рынка персональных компьютеров преодолевает период "гаражно-наколенного" развития и становится компанией, с мнением которой считаются абсолютно все. Речь идет, естественно, об Apple, и в частности, о компьютере Apple Lisa. Кстати, и компания Apple не обходится без наработок Xerox PARC, имея в штате сотрудников и инженеров, некогда приложивших руку к созданию теперь уже легендарного Alto.

Глядя сегодня на снимки экранов Lisa, с удивлением отмечаешь, что даже современнейшая Mac OS "десятка" концептуально строго придерживается принципов, впервые реализованных в Lisa - взять хотя бы знаменитое "яблочное" меню у верхней границы экрана. Эта строка, как и выпадающие подменю, стала на тот период основным нововведением в сфере графических интерфейсов.

Apple Lisa

1983-й запомнился не только в связи с выпуском Apple Lisa, события развивались весьма динамично по всем фронтам. Для отметившего свое двухлетие IBM PC тоже появляется графическая оболочка - детище компании Visi Corp под названием Visi On. Правда, на фоне роскошных Apple Lisa и Xerox Star оболочка IBM PC с установленной Visi On выглядит довольно убого - но лиха беда начало. Черно-белая палитра уже не котируется - хотя не будем забывать о том, что в самом начале PC был для IBM не более чем забавой, поэтому появление для него графического интерфейса от сторонних производителей - уже весьма значительный по своей оправданности и риску шаг. Кроме того, о себе, как создателе графических оболочек, заявляет и Microsoft, анонсировав среду Windows 1.0, выпущенную, впрочем, лишь два года спустя.

Visi On

1984 год. Apple переживает довольно серьезные внутренние потрясения, однако находит в себе силы для выпуска персонального компьютера Macintosh - оказавшегося, что весьма примечательно, первым по-настоящему успешным коммерческим продуктом, использовавшим графический пользовательский интерфейс. В немалой степени этому поспособствовала идея Apple - так называемая Desktop Metaphor, согласно которой отдельные файлы представляются как листы бумаги, а каталоги файловой системы - как папки для этих листов. Следуя Desktop Metaphor, монитор отображает пользователю "рабочий стол", на котором можно разместить, например, файлы и папки. Их содержимое может быть открыто в окне и иметь вид обычного бумажного документа.

Кроме того, появляется набор графических утилит, в значительной степени облегчающих пользователю рабочий процесс. Утилиты (desk accessories) к тому же предназначаются для осуществления многозадачности. Хотя об истинной многозадачности говорить еще не приходится, она появится много позже. Тем не менее desk accesories уже выполняются параллельно с основным графическим приложением и фактически, на уровне операционной системы, представляют собой разновидность драйвера.

В том же году компания Digital Research представляет свою оболочку для компьютеров на базе процессора 8086 под управлением ОС DOS (графическая надстройка, работающая выше уровня операционной системы, аналог и конкурент MS Windows). Она называется GEM Desktop и позднее будет портирована для выполнения на компьютерах Atari ST. Такой шаг объясняется тем, что в мире IBM PC GEM Desktop добилась весьма скромного коммерческого успеха, а на компьютерах Atari ST впоследствии стала основной графической средой пользователя.

Еще одно эпохальное событие 1984 года - анонс графической подсистемы X Window system (Project Athena), родившейся в недрах MTI, Массачусетского технологического института, и с тех пор ставшей основной графической системой для ОС семейства Unix. Помимо основной задачи - отображения графических примитивов - X Window позволяет удаленную работу посредством сети. Пользователь за локальным терминалом работает лишь с вводом и выводом для X Window, сама же система выполняется на другом компьютере.

На сегодня X Window system имеет версию 11. Версии 1-6 были монохромными и использовались на дисплеях DEC VS100, подключенных к рабочим станциям VAXen и VAXstation 1 и 2. Версии 8-10 уже подразумевали расширение цветовой палитры и работали на VAXstation II/GPX - но с замечательной возможностью выполнения на аппаратуре и других производителей. В актуальной версии 11 полностью пересмотрена архитектура - увеличена производительность и расширяемость, а также улучшено качество работы с графикой.

1985 год. Развитие графических интерфейсов вступает в пору настоящего расцвета. Для компьютеров Apple II и 8-битного Commodore 64 (позднее появляется порт и для IBM PC) выпущена среда GEOS, поставлявшаяся с несколькими прикладными программами, включая текстовый редактор и календарь и в общем имевшая неплохие шансы на успех. Впоследствии наработки GEOS широко используются для только-только появившихся прототипов сегодняшних карманных компьютеров - начиная от HP OmniGo и заканчивая PalmPilot. Даже Nokia обращается к GEOS как к базовой среде для своих коммуникаторов, прежде чем окончательно переключиться на EPOC (Symbian).

1985-й ознаменован и запуском торговой марки Amiga компании Commodore. Оригинальный интерфейс пользователя получает название Amiga Workbench. Workbench, разработанная практически с нуля человеком по имени R. J. Mical, базируется на внутреннем ядре, отслеживающем все входные события (движок Intuition), вызываемые действиями пользователя - будь то нажатие клавиши на клавиатуре или перемещение указателя мыши. Кроме того, Intuition содержит библиотеку основных графических элементов, из которых строится интерфейс Workbench. Настраиваемый вид указателя мыши, анимированные иконки - все это впервые появляется в Workbench. А первая модель компьютера, управляемого Workbench 1.0, зовется Amiga 1000.

Amiga Workbench

В том же году на свет появляется и Windows 1.0 - прабабушка популярнейшей сегодня операционной системы. Из непривычных особенностей отметим невозможность расположения окон внахлест, а только изолированно друг от друга, и выделение внизу экрана особой области для иконифицированных окон программ, недоступной для размещения прочих элементов интерфейса. В отличие от монохромной предварительной версии, появившейся в 1983 году, релиз Windows 1.0 уже работает с цветом.

1986 год. Компания Apple предъявляет серьезные претензии к Digital Research, чей GEM Desktop достаточно явно копирует наработки "яблочного" интерфейса. В итоге Digital Research вынуждена пересмотреть интерфейс GEM Desktop, что оборачивается наличием всего двух окон файлового менеджера на экране, не способных изменять размер и перемещаться.

1987 год. Период, весьма богатый на инновации в сфере графических пользовательских интерфейсов. Прежде всего, Apple выпускает свой первый цветной компьютер Macintosh II с разрешением 640х480 точек при 256 цветах на пиксель. Microsoft также не теряет времени даром и творчески переосмысливает потребности пользователя с точки зрения удобства работы. В Microsoft Windows версии 2.03 уже можно накладывать окна друг на друга и по желанию изменять их размер. Претерпевают изменения и средства управления окнами.

Одно из наиболее значительных событий 1987 года - разработка и выпуск компанией Acorn компьютера Arthur, управляемого операционной системой RISC OS. В 1980-х Acorn создает RISC OS, предназначенную для компьютеров на базе ARM-процессоров, - операционную систему с цветным графическим интерфейсом, способную работать с трехкнопочной мышью. Имеется в ней и столь важная деталь, как панель задач (называемая, однако, панелью иконок - iconbar). Файловая навигация в RISC OS, с точки зрения интерфейса, практически полностью имитирует аналогичную функциональность Mac OS.

1988 год. Некоторое затишье обманчиво - уже осенью свет увидели три новые графические среды пользователя. Apple выпускает 16-разрядную операционную систему GS/OS для компьютера Apple IIGS c типичным для того времени макинтошевским интерфейсом. А IBM, окончательно убедившись в потенциале своего детища - IBM PC, создает ОС OS/2 1.0, работающую только в текстовом режиме. Однако имеется и графическая надстройка - программа Presentation Manager, разработанная Microsoft и полностью повторяющая интерфейс второй версии Windows.

Наиболее интересное событие - появление в октябре прекрасной операционной системы NeXTSTEP, которой предписывается работать на компьютерах NEXT. На первый взгляд может показаться, что это просто "еще одна" ОС с графическим интерфейсом, но многие заложенные в нее принципы полноценно реализуются именно сейчас. Начнем с того, что даже Mac OS X разрабатывается во многом с оглядкой на NextSTEP. А уж основной козырь NextSTEP - молниеносно быстрый интерфейс благодаря специализированному чипу для обсчета графики - удается побить лишь в Mac OS X 10.2, позволяющей весь вывод графики на экран преобразовать из двумерного в трехмерный OpenGL с последующей обработкой видеоакселератором! Многие тогда подметили разительный прирост скорости в прорисовке графики, если сравнивать Mac OS X 10.1 и 10.2, но далеко не всем были известны причины и цена такого "разгона".

1990 год. Хорошо известная Commodore объявляет о релизе Workbench 2 для Amiga A3000. При первом знакомстве создается ощущение, будто первая и вторая версии Workbench не имеют ничего общего - настолько значительны изменения и улучшения графического интерфейса. Налицо новые трехмерные эффекты (конечно, в терминах пятнадцатилетней давности), полностью пересмотренная система меню и кое-что "по мелочам".

Заметный прогресс в интерфейсах от Microsoft находит воплощение в Windows 3.0. Именно в этой системе появляется приложение Program Manager - размещение всего и вся в строго означенных папках. Поведение окон отработано практически безукоризненно. Этот же интерфейс остается и в нескольких последующих версиях Windows - 3.1 (1992 год) и 3.11 for Workgroups (включая некоторые новые мультимедийные возможности интерфейса), а также в 32-разрядной системе Windows NT 3.1 (1993 год). На поле битвы за интерфейс появляется новичок - среда PC-GEOS от GeoWorks.

1992 год. Вдохновленная успехом и потенциалом первой версии "полуоси", IBM выпускает OS/2 2.0, насквозь 32-разрядную операционную систему. Новый интерфейс, полностью принадлежащий перу IBM, назван Workplace Shell и являет собой объектно-ориентированную разработку, неразрывно связанную с самой операционной системой. Даже в наши дни еще имеются заядлые фанаты OS/2 2.0, считающие, что время остановилось в 92-м году.

Активизировавшаяся Commodore выпускает новый релиз Workbench 3, в которой можно пользоваться такими естественными, с сегодняшней точки зрения, возможностями, как установка "обоев" на рабочий стол и изменение цветовой гаммы.

1993 год. На рынок выходит 32-разрядная ОС Windows NT 3.1 сразу для нескольких аппаратных платформ - Intel, Alpha, PowerPC и MIPS. Как уже отмечалось, интерфейс остается неизменным со времен Windows 3.0

1994 год. Канадская QNX Software, занимающаяся продвижением "серьезной" операционной системы реального времени QNX, выпускает графическую оболочку Photon microGUI. О продуманности и рациональном подходе к разработке графического интерфейса говорит наглядный пример: с сайта QNX Software можно загрузить образ одной дискеты 1,44 Мбайт, который содержит образ операционной системы вместе с графической оболочкой, интернет-браузером и возможностью дозвона к провайдеру. Впрочем, это уже легенда, и нет смысла повторять об этом в очередной раз.

1995 год. Пожалуй, здесь и начинается новейшая история. 24 августа Microsoft выпускает ОС Windows 95 с совершенно невиданным интерфейсом. (Идеи, заложенные в его основу, успешно эксплуатируются по сей день как самой Microsoft, так и сторонними разработчиками.) Можно сказать, что Windows 95 предложила самую удачную модель интерфейса, что и неудивительно - над его созданием, помимо программистов, работали психологи, биологи, физиологи и представители других профессий, на первый взгляд совершенно не связанных с информационными технологиями. Казалось бы, почему в Windows 95 системный лоток с часами находится по умолчанию справа внизу? Оказывается, потому, что человек эффективнее воспринимает информацию, расположенную "правее", чем "левее".

Windows 95

Для огромного количества людей Windows 95 оказывается первой операционной системой. И не случайно интерфейсы всех последующих версий Windows схожи между собой - так большинству из нас легче ориентироваться при работе. И если Windows-подкованного пользователя принудительно "погрузить" в какой-нибудь NextSTEP, ему потребуется немало времени для "акклиматизации".

В 1995-м дебютирует и практически оставшаяся незамеченной ОС BeOS. Великолепная во всех смыслах, впоследствии она становится жертвой маркетингового головотяпства. Как и прочие "идеологически верные" среды, BeOS спроектирована по объектно-ориентированным канонам и отличается прекрасной скоростью работы на архитектурах Intel и PowerPC - интерфейса в том числе.

ОС BeOS

1996-1999 гг. Время застоя в истории оригинальных интерфейсов. Новинки со значительным ростом вычислительных мощностей аппаратуры представляют собой по большому счету лишь последующие версии хорошо известных решений. К примеру, Windows NT 4.0 обладает интерфейсом Windows 95, а вот Windows 98 уже содержит изюминку, сигнализирующую о возрастающей популярности интернет-технологий. Замысел Microsoft просто и изящен - сделать представление интернет-сайтов, удаленных хранилищ данных и локальных накопителей совершенно прозрачным для пользователей. Идея опережает время - на момент выхода Windows 98 такая возможность, реализованная при помощи браузера Internet Explorer 4, требует недюжинной вычислительной мощности - попросту говоря, интерфейс заметно "тормозит".

В эти же годы происходят значительные подвижки в деле придания операционным средам семейства Unix "человеческого лица" - об этом свидетельствуют новорожденные интегрированные среды KDE и Gnome версий 1.0. Поистине эпохальный шаг, ведь прежде вся работа в Unix-системах и их клонах сводилась к оперированию большим числом по сути разрозненных программ, каждую из которых подчас приходилось настраивать отдельно. Еще не существует таких привычных сегодня вещей, как, например, общий буфер обмена данными (clipboard). А KDE и Gnome развиваются параллельно, являя пример здорового соперничества: подход к разработке подразумевает совершенно безболезненное использование интересных наработок из лагеря конкурентов. На сегодня, пожалуй, эти графические среды предоставляют наибольшие возможности настройки "под себя" - как конструктор, из которого пользователь волен собрать интерфейс по душе.

Наши дни. Кажется, освежить графический интерфейс уже просто невозможно. "Декорации" достигли немыслимого уровня - оттенение и полупрозрачность окон на рабочем столе, полноценное задействование для отрисовки элементов интерфейса мощнейших возможностей 3D-акселераторов, различные мигания и затухания больше не впечатляют избалованного пользователя. Однако нет предела совершенству, а стало быть, и есть куда расти - достаточно ознакомиться с интересными экспериментами по истинно трехмерному размещению объектов на экране (окна "выдвигаются" на первый план и удаляются вдаль), а также с последними снимками экранов операционной системы, именуемой Windows Vista.

Но абсолютным чемпионом функциональности и комфорта сегодня, думаю, стоит признать Mac OS X. О ней не упоминалось в статье, потому что этот интерфейс слишком богат и всеобъемлющ для обзорного материала - с ним необходимо знакомиться исключительно "собственноручно".