用户界面管理系統

UIMS的基本思想是：用户的應用程序可以被認為是應用程序設計人員要完成的許多任務(task)。而要完成每一個任務都要若干個動作(action)，如掀鍵盤上的鍵、按功能鍵、按鼠標鍵等。用户每做這一動作，我們稱之為事件(event)。為了使用户能夠明確地指定要從事哪一個任務，我們將這些任務列表於屏幕上，供用户選擇，這個屏幕上的列表選擇項稱為菜單(menu)。由於一項菜單一般是與一項任務聯繫起來的，亦把一個菜單稱為一個任務。稱之為菜單時，強調它在屏幕上的顯示；稱之為任務時，強調它與應用函數的聯繫。由於任務的性質和內容不定，事件的發生亦是隨機的。所以，UIMS用任務與事件的名稱就抽象地概括了人機界面的設計規律，從而是通用的。

UIMS可以有兩種程序進程控制方式，設計人員可採用某一種，亦可以兼而有之，由應用程序設計人員自己決定。這兩種控制方式是：UIMS控制方式和程序控制方式。對於UIMS控制方式，只要程序設計員將應用函數與任務聯繫起來，UIMS一旦選擇了此項任務，就會自動執行應用函數。 ^[2] 

UIMS的一個很重要的功能就是實現界面的對話結構(或稱對話語法)。UIMS分析用户的操作，調用適當的應用程序，顯示該應用程序的輸出，並隨時顯示該應用程序可用的用户界面選擇項。正如其名字所指的那樣，UIMS由設計師定義，由程序員實現，用於管理用户界面。

UIMS通常採用軟件工具箱的形式，該軟件工具箱中帶有程序員可調用的各種函數。UIMS通常適用於一種特定的語言，並經常只適合於在一種或一類計算機系統上使用。UIMS的典型問題之一就是較強的系統依賴性，未來的UIMS將向系統設計師提供一系列擴展的支持功能，包括提供一個帶有各種非常有效的小器具的擴展的小器具工具盒，把圖形生成支持功能改進到遠遠超過GKS標準、支持更一般的剪裁、搬移和UNDO操作，提供上下文有關的幫助，擁有維護用户概貌並修整用户界面的顯示以滿足用户要求的能力。 ^[3] 

用户界面管理系統由兩部分組成。其一是構造用户界面的工具集，稱為用户界面開發環境或設計環境(UIDE)，其二是用户界面運行支持系統，稱為用户界面系統(UIS)，它與應用系統的功能核心共同組成該應用系統。 ^[4] 

W.Newman在1968年建立的“反饋處理器”是最早的UIMS。但UIMS作為專門術語是D.J.Kasik在1982年首次提出的。早期UIMS的功能僅限於原型構造或顯示管理，可用性較差。1982年召開的圖形輸入交互技術(GIlT)研討會首次闡述了UIMS的概念、作用及結構模型等，此後UIMS有較快發展，出現了TIGER，GWUIMS，Alberta UIMS等實驗系統。80年代中後期出現了一些商品化UIMS，我國也研製了一些突驗性系統。 ^[4] 

早期的界面工具是一種界面或原型的構造工具，也包括一些“應用生成器”。 它們給程序員提供設計輔助工具，具有有限的功能，產生的界面往往用BNF形式的語言描述，從可用性來講比較差。 這類工具如Hanau及Lenorovitz研製的IDS，Mason及Carey研製的ACT/1，Wong及Reid研製的FLAIR等。

1982年在圖形輸入交互技術(Graphical Input Interaction Technique，GILT)的研討會上，進一步闡明瞭用户界面管理系統的概念，確定了它的作用、類型和邏輯模型。在這以後，用户界面管理系統有很大發展，其中若干系統有一定代表性，如Kasik的TIGER，Buxton的MENULAY，Kamran的Abstract Interaction Handler，以及後來的GWUIMS，Ehrich等的DMS，Olsen等的SYNG(Syntax directed Graphics)及MIKE(Menu Interaction Kontrol Environment)，Wasserman等的RAPID/USE，Apollo公司的Domain/Dialogue Manager，Granor等的GUIDE(Graphical User Interface Development Environment)，Enter/Act及SmethersBarnes Prototyper，等等商用產品。其他還有Rubel的BLOX，Hayes的COUSIN(Cooperative User Interface)，Hill的Sassafras及M.Green的University ofAlberta UIMS等。

這一時期的用户界面管理系統不僅在最終用户、非程序員使用的界面開發上有很大進展，而且在異步對話、事件模型、支持直接操作等技術方面有很多成果。但總的來看，用户界面管理系統在應用方面還沒有很大突破，人們還不能十分容易地生成界面，這裏原因之一是因為用户界面的複雜性及現有工具尚難使用。

1986年在西雅圖舉行的“用户界面管理軟件工具”研討會上哺"，對用户界面管理系統的研究進行了回顧，並進一步深入探討了若干新問題。隨着X窗口系統及面向對象技術的廣泛重視和推廣，基於圖形交互方式、採用面向對象技術的用户界面管理系統開始出現，這類系統如GWUIMS，NEXT公司的Interface Builder及SUN公司的Openwindows Developer’S Guide等。國內也已開展這方面的研製工作，這些系統中不少是基於窗口系統的對象類上開發的，往往不採用語言的描述方法生成界面，而選用交互對話直接操作而生成圖形用户界面，因而可減輕界面開發人員的工作量。 ^[1] 

這裏討論的模型是指一個用户界面管理系統的結構模型或框架，而不是指界面的表示模型。隨着用户界面管理系統的發展，其模型也有很多改進，下面對一些主要模型作幾點説明。

在GIlT(Graphical Input Interaction Technique)工作小組的報告中，對用户界面管理系統的模型作了説明，它指出UIMS的角色是在最終用户和應用程序之間進行協調，並説明了UIMS應着重於圖形支持方面。該報告指出，在GIIT會議上及1980年SeillacII會議上討論的最合適的交互系統模型分為三個部分：一為應用程序，二為用户界面管理器，三為圖形系統。在這個模型中，並未出現最終用户的連接。對於界面的實現，該模型採用一個“用户界面管理器”來接受並存儲界面的表示。

GIIT模型説明，人機界面管理系統(稱之為界面管理器)是建立在圖形系統之上的。但該模型在若干重要1司題上並未説明，例如用户界面管理器是否處理所有的圖形輸入和輸出，語法和詞法反饋怎樣產生，用户界面管理器能見到多少應用程序，能否直接修改應用程序的數據等。

Seeheim模型是體現分離用户界面和應用功能設計思想的UIMS模型的最早和最知名的模型。Seeheim模型是在德國Seeheim舉行的國際用户界面管理系統研討會上提出的。該模型基於對話獨立性概念，即會話與應用通過一個控制單元實現鬆散耦合來實現其聯繫，這一控制單元定義了對話和應用間的關係，傳輸運行時標記的往來。 ^[5] 

Seeheim模型，它把用户界面管理系統分成三部分：表示部件、對話控制及應用接口。該模型基於對話獨立性原則，並體現了最終用户的位置。它只是用户界面的一個“執行”模型，並不能反映整個用户界面軟件的生存期，而且對於直接操作的圖形用户界面的設計不適用，因為它要求一致的、連續的語義反饋。 ^[1] 

Lantz等於1987年提出了有關交互軟件、窗口系統及併發任務的一種參考模型。該模型仿着重於執行，而不是設計。該模型包含四個主要部分：

1)硬設備。這是指支持應用程序用户界面的輸入輸出設備，包括顯示零、鍵盤及鼠標器等。

2)工作站接口。工作站接口是硬設備與系統之間的基本接口，它的主要功能是用虛設備來隱藏硬設備的具體細節，同時它也提供對多任務的基本支持。工作站接口只提供一組相對較低級的輸入輸出原語，而這種原語是與媒體有關的。

3)對話管理部件。對話管理部件負責將來自工作站接口的輸入輸出原語組織成交互技術，併為各具體應用任務選擇特定的交互技術。對話管理部件在用户與應用程序之閬提供實際的對話控制，包括對應用的激發及對其響應的處理。

4)工作站管理部件。工作站管理部件可包含在應用部分這一層內。這是一種層次較高的管部部件，它提供多任務及多設備時工作站管理的策略，處理多道的對話任務，它為設備的共享提供策略，負責各種對話的切換。 ^[1] 

用户界面管理系統的一個重要作用是將應用程序與它的交互部分分別設計與實現。從應用代碼和交互部分的相互關係來看，UIMS的控制結構可分為三種類型：

這是指當用户使用應用系統時，通過用户界面管理系統對輸入進行響應，然後根據輸入要求來激發應用的各種模塊。應用程序本身被編程為分離的功能子模塊，當需要時這些功能子模塊對於UIMS是可調用的。現有的大多數用户界面管理系統採用這種模式的控制結構。

此時由應用程序負責各軟件包之間的控制流向，一旦用户需要時由應用程序發請求以得到各種抽象設備的支持。嚴格地講，這種結構是一種用户界面管理工具箱。着認為UIMS必須把對話説明工具與運行時支持環境統一集成的話，這種類似子例程庫的工具包不能稱為用户界面管理系統。

在這種結構中應用程序與UIMS並行運行，它們及圖形系統均在同等層次上，它們之間的通訊與協調是通過具有多任務設施的併發進程來進行的，通過進程間通訊機制來交換信息。 ^[1]