追溯ＧＵＩ历史

 

追溯ＧＵＩ历史

■　周朝晖

《个人电脑》2005年第7期　　电脑网络-技术精粹

- - 　　未来的图形操作系统将稳定在微软、苹果和Linux阵营三足鼎立的格局，三大体系各自都有坚实的基础。 　　 　　如果你使用电脑已经有一些年头，那么必定知道那些没有图形界面的操作系统，微软的DOS、UNIX以及最初的Linux，要熟练使用这些操作系统，用户必须牢牢记住大量的命令并且达到应用自如的程度。在那些年代，如果能够掌握计算机操作技能绝对会让人肃然起敬，但也正是由于操作的复杂性，计算机很难真正进入家庭、为普通用户所掌握。 　　计算机业界很早就意识到这个问题，以图形界面（GUI，Graphic User Interface）代替字符界面成为广泛的共识—图形界面操作直观，用户不加以特殊训练也能够很容易掌握，计算机应用的门槛大大降低。在上世纪八十年代之后，各种类别的操作系统都竞相引入图形界面，这其中除了我们熟知的微软Windows和苹果机之外，还有为数众多、但后来没落无踪的其他系统。在九十年代中期，图形界面开始真正取代字符界面成为标准，这其中又以微软的Windows 95为典型代表。进入到2000年后，操作系统原本残留的字符界面模式被完全取消，而图形界面也不满足以简陋的设计，朝向注重视觉体验的方向发展，苹果Mac OS X与微软Windows XP堪称是两大支柱。而在这之后，图形界面走向完美和个性化时代，终端用户都可以参与其中，为自己设计一套个人化的界面外观，而业界则将目光放到更遥远的将来，希望能在未来操作系统中采用3D化的全新视觉界面。 　　在下面的文字中，我们将向大家详细介绍图形界面的概念起源、实现以及详细的发展历程，期间将涉及到形形色色的操作系统。 　　 　　从理论探索到产品雏型 　　 　　GUI界面电脑的概念始于上世纪三十年代，当时有一位名为“凡尼佛·布什（Vannevar Bush）”的人物，他天马行空提出一个称为“Memex”的智慧设备，他认为这种设备具有与书桌类似的外观，同时还有两个可触摸操作的显示器、一个输入键盘以及一个扫描仪，通过这个设备，用户可以访问到人类的所有知识库。在那个年代，计算机远未产生，凡尼佛·布什的想法纯属没有根据的科学幻想，根本不可能成为现实。但不可否认的是，这套设想极富远见，它成功地描绘了半个世纪后的计算机形态，也许微软的平板电脑曾经从Memex的直接触摸操作概念中获取灵感。 　　 　　道格拉斯博士的NLS系统 　　 　　我们无法确认微软是否借鉴了凡尼佛·布什的天才设想，但可以确信的是，这套设想对操作系统引入GUI图形界面起到了至关重要的启蒙作用。1948年，道格拉斯·恩格尔巴特（Douglas Englebart，GUI与鼠标的发明者）在取得学士学位后进入美国国家航空咨询委员会（NACA，美国宇航局前身）工作，但他不满足于仅从事一些范围狭窄的小项目，而希望自身从事的工作能让整个世界获益。在一次上班途中，他突然回忆起凡尼佛·布什关于“Memex”的文章，并开始思考这样的设备应该如何实现。对于其中的触摸式显示屏，道格拉斯很自然就想到阴极射线管技术—在二战时，道格拉斯曾是一位雷达兵，而当时的雷达显示屏都是使用阴极射线管作为信号显示的核心装置。道格拉斯同时想到，屏幕上的信息应该以图形的方式存在，而操作者能够自由地在屏幕的任何范围选择自己感兴趣的内容。这个设想让道格拉斯兴奋不已，但他万万没有想到，第一个雏形系统到20年后才真正出现。 　　后来，道格拉斯离职进入加州大学伯克利分校，并于1956年获得电气工程与计算机博士学位，之后道格拉斯博士进入著名的斯坦福研究所，而在此期间他可以真正将自己的构想变成现实。1968年，道格拉斯博士终于获得成功，他将自己所开发的“NLS”图形系统公开演示，这套系统包括一个圆形的CRT显示器、一个键盘和一个鼠标，其名称“NLS”是“在线系统”的缩写，因为它是建立在几台计算机联网的基础上。NLS可以显示出图形界面，用户可以通过移动鼠标在整个屏幕上自由选择内容，实现无纸化的办公。尽管今天看来这种场景再平常不过，但在1968年绝对是革命性的新概念，以至于道格拉斯博士在演示NLS系统时，许多家电视台都进行实时报道、并引起外界的轰动。道格拉斯博士被因此誉为是“GUI界面之父”，不过他还拥有另外一个同样响亮的头衔：“鼠标之父”—他为NLS系统研制的鼠标后来成为计算机的标准输入设备之一，并深刻影响了计算机发展的进程。 　　 　　Alto电脑与Smalltalk语言 　　 　　道格拉斯博士的NLS系统让外界震惊，无纸化办公成为许多企业津津乐道的话题，施乐公司（Xerox）因此感到深深不安。印刷设备是施乐的命脉所在，在NLS系统出现后，施乐担忧“无纸时代”的到来将对他们产生巨大的冲击，意识到其中的“风险”，施乐高层认为不如抢先掌握这门技术，成为新领域的领导者，遂于1970年成立著名的帕罗奥托研究中心（PARC）来专门负责此事。尽管无纸化的风险在后来被证明纯属多余（进入PC时代后，办公纸张不仅未减少，反而消耗越多），但施乐高层当时所作的决定仍然是非常英明的。PARC成为世界上最好的研究所，它拥有一流的设备和人材，几乎所有人都是博士，或是各自领域中最好的专家。很自然，PARC拿出了包括操作系统GUI界面在内的大量成果，而且也孕育了许多顶尖的科技人物，这其中包括3Com的创立者Bob Metcalfe以及微软的首席架构师（Chief Architect）查尔斯·西蒙尼（Charles Simonyi），当然这些都是后话。 　　PARC中心同时进行多个研究项目，在它们的第一批发明成果中就有激光打印机，这被誉为是打印技术的革命性突破。不过，PARC所发明的激光打印机无法独立工作，必须有一台图形化的电脑为它提供待打印的文档才行，而在那时，尚未有这样的电脑存在。PARC的计算机科学家干脆自己动手，他们从道格拉斯博士的NLS系统中获取灵感，并于1973年发明了Alto电脑。Alto被认为是操作系统GUI界面发展史上的里程碑，它拥有视窗（Windows）和下拉菜单（Pull－Down MENU），并通过鼠标（Mouse）进行灵活操作，真正打破了困扰业界已久的人机阻隔，极大提升了操作效率，由此也组成了工业界的WIMP标准。这里有一个不得不提到的插曲：一位名叫查尔斯·西蒙尼的伯克利分校学生有幸参与Alto开发项目，他为Alto电脑编写了一个文本编辑器：“Bravo”，Bravo改变了信息组织和显示的方式，被公认是第一个“所见即所得”的文字处理软件。 　　1975年，PARC正式对外公开Alto电脑，当时有大量的精英人物前往参观。在花旗银行的代表参观时，西蒙尼向他们演示Alto电脑、Bravo软件、网络和激光打印机的协作过程。Bravo使用各种字体来编辑文件，这些文件被显示在Alto电脑的屏幕上，然后相关数据通过以太网被传输到打印机上，而打印出的文件与屏幕上显示的内容看起来一模一样。“所见即所得”的概念由此产生，而这整整比苹果Macintosh电脑早了11年，但成为标准的却是后者。 　　与Alto电脑共生的还有Smalltalk语言。Smalltalk是第一种面向对象的编程语言，且具有类似Java的自动内存管理功能，用任何语言来形容这个伟大的成果都不过分。PARC使用Smalltalk语言来设计图形化环境，并带来许多崭新的GUI编程理念，今天我们所见的所有可视化开发平台，都可以看作是Smalltalk的思想衍生。在Alto电脑发明之后，PARC的许多开发成员都希望能够将它商业化—Alto比后来的苹果机屏幕要大，一样有鼠标和图形界面，前景可观。可遗憾的是，施乐一直拘泥于“产品越大越好”的大公司作风，只愿意生产复杂而昂贵的机器，对Alto电脑兴趣不高。Alto电脑定价为5万美元，而激光打印机需要二十万美元，后者自然成为施乐的新方向，Alto电脑则被施乐高层所忽视。随后，PARC的成员坚持对Alto进行多番改进，并最终发展到Alto III型，但开发者强烈的商业化意愿再度被施乐拒绝。直到1981年，施乐公司才将Alto电脑的精简版—Star 8010文档处理机以17000美元的价格推向市场，Star 8010与Alto有较大的不同，但它具备优秀的文档处理能力，多个文档可以并列在屏幕上不相互交叠，用户可以很方便地同时处理。可惜在这个时候，施乐已经错失抢占制高点的最佳时机，在市场上Star 8010没有获得多大的反响。更不幸的是，PARC的众多精英不满施乐而另谋出路，大量的精英加入苹果电脑公司展开冒险之旅，不过开发Bravo软件的查尔斯·西蒙尼却去了当时名不见经传的微软公司，后来他成为了微软的事实缔造者之一。