Аппараттық және бағдарламалық жасақтамада минимализм философиясы

Кіріспе

Аппараттық және бағдарламалық жасақтамадағы минималистік философиялар

Есептеу саласында минимализм – аппараттық және бағдарламалық жасақтаманы жобалау және пайдалану кезінде минималистік философиялар мен қағидаларды қолдануды білдіреді. Осы контексте минимализм дегеніміз – мүмкіндігінше аз аппараттық және бағдарламалық ресурстарды қолданатын жүйелерді құру.

Тарих

1970 жылдардың соңы мен 1980 жылдардың басында бағдарламашылар жалпы қолданыстағы платформалардың салыстырмалы түрде қымбат және шектеулі ресурстары шегінде жұмыс істеді. Сегіз немесе он алты килобайт RAM жиі кездесетін; 64 килобайт үлкен көлем деп есептелді және 8 биттік CPU-дың толық адрестік кеңістігі болып табылды, ол дербес компьютерлердің алғашқы буындарында басым болды. Ең көп таралған сақтау ортасы – 88-ден 170 килобайтқа дейін сыйымдылығы бар 5,25 дюймдік дискет. 5 мегабайттан 10 мегабайтқа дейінгі сыйымдылықтағы қатты дискілер мыңдаған доллар тұратын. Уақыт өте келе, жеке компьютерлердің жады сыйымдылығы экспоненциалды түрде өсті және бағдарламашылар қосымша жадты пайдаланып, бағдарламалық жасақтама мүмкіндіктерін арттырды және жоғары деңгейдегі тілдерді қолдану арқылы әзірлеуді жеңілдетті. Ал, ескі бағдарламалық жасақтамаға қойылатын жүйе талаптары өзгеріссіз қалды. Нәтижесінде, тіпті өткеннің ең күрделі, мүмкіндіктерге толы бағдарламалары да қазіргі бағдарламалармен салыстырғанда қарапайым көрінеді. Жүйе талаптары бір кезде оған салмақты бедел берген бағдарламаның мысалы – GNU Emacs мәтіндік редакторы, ол 8 мегабайт жадтың көп болған кезінде "Сегіз мегабайт және үнемі ауыстыру" деген атқа ие болды. Бүгінде Emacs-тің негізінен мәтіндік буферге негізделген парадигмасы Eclipse немесе Netbeans сияқты ұқсас мүмкіндіктері бар десктоп метафоралық GUI IDE-лерге қарағанда әлдеқайда аз ресурстарды қолданады. 2002 жылғы Халықаралық Lisp конференциясындағы сөйлеген сөзінде Ричард Столлман GNU және Emacs-ты әзірлеуде минимализмнің маңызды болғанын, бұл оның Lisp-пен және сол кездегі төменгі деңгейдегі мини-компьютерлердің жүйе талаптарымен алған тәжірибесіне негізделгенін айтты. 1980 және 1990 жылдары жалпы десктоп бағдарламалық жасақтамасы мен операциялық жүйелердің мүмкіндіктері мен жүйе талаптары өскен сайын, бағдарламалық жасақтаманы әзірлеуге қарама-қайшы, сәнді бағдарламалық жасақтаманы әзірлеу әдістемелерін қолдайтын командалар басымдық алды, кейбір әзірлеушілер минимализмді философия ретінде қабылдады және өз бағдарламаларын алдын ала белгіленген өлшеммен немесе ауқыммен шектеуді жөн көрді. Бағдарламалық жасақтаманы оңтайландыруға назар аудару минималистік бағдарламалық жасақтамаға әкелуі мүмкін, өйткені бағдарламашылар орындалу жылдамдығын арттыру үшін бағдарламалары орындайтын операциялар санын азайтады. XXI ғасырдың басында компьютерлік технологиядағы жаңа жетістіктер минимализмді алға шығарды. "ПК-ден кейінгі дәуір" деп аталатын заманда, жалпы есептеу тапсырмаларын орындау үшін жоғары деңгейдегі жеке компьютер сатып алудың қажеті жоқ. Мобильді есептеу құрылғылары, мысалы смартфондар, планшеттік компьютерлер, нетбуктер және қосылатын компьютерлер, көбінесе, олар алмастыруға тиіс жеке компьютерлермен салыстырғанда, кішкентайрақ жад сыйымдылығына, нашаррақ графикалық қосалқы жүйелеріне және баяу процессорларға ие. Сонымен қатар, альфа-араластыру сияқты графикалық эффекттерді көп пайдалану батареяны "жазық UI" -ден гөрі жылдам тоздырады. Бұл құрылғылардың танымалдылығы артып, минимализмді маңызды дизайн мәселесіне айналдырды. Google Chrome браузері мен ChromeOS жиі минималистік дизайнның мысалдары ретінде келтіріледі. Windows 8 тағы бір мысал, онда Microsoft "жауапты, тікбұрышты" Metro интерфейсін енгізді, ол Windows 7 және Windows Vista-да қолданылған бұрынғы Aero интерфейсіне қарағанда графикалық жүктемесі аз болды. Бұл өзгеріс ішінара кішкентай, батареямен жұмыс істейтін құрылғылардың көбеюіне және қуатты үнемдеу қажеттілігіне байланысты болды. Apple iOS-тің 7-ші нұсқасы да пайдаланушы тәжірибесін жақсарту мақсатында ұқсас өзгерістер енгізді.

In the late 1970s and early 1980s, programmers worked within the confines of relatively expensive and limited resources of common platforms. Eight or sixteen kilobytes of RAM was common; 64 kilobytes was considered a vast amount and was the entire address space accessible to the 8 bit CPUs predominant during the earliest generations of personal computers. The most common storage medium was the 5.25 inch floppy disk holding from 88 to 170 kilobytes. Hard drives with capacities from five to ten megabytes cost thousands of dollars. Over time, personal computer memory capacities expanded by orders of magnitude and mainstream programmers took advantage of the added storage to increase their software's capabilities and to make development easier by using higher level languages. By contrast, system requirements for legacy software remained the same. As a result, even the most elaborate, feature rich programs of yesteryear seem minimalist in comparison with current software. One example of a program whose system requirements once gave it a heavyweight reputation is the GNU Emacs text editor, which gained the backronym "Eight Megabytes And Constantly Swapping" in an era when 8 megabytes was a lot of RAM. Today, Emacs' mainly textual buffer based paradigm uses far fewer resources than desktop metaphor GUI IDEs with comparable features such as Eclipse or Netbeans. In a speech at the 2002 International Lisp Conference, Richard Stallman indicated that minimalism was a concern in his development of GNU and Emacs, based on his experiences with Lisp and system specifications of low end minicomputers at the time. As the capabilities and system requirements of common desktop software and operating systems grew throughout the 1980s and 1990s, and as software development became dominated by teams espousing conflicting, faddish software development methodologies, some developers adopted minimalism as a philosophy and chose to limit their programs to a predetermined size or scope. A focus on software optimization can result in minimalist software, as programmers reduce the number of operations their program carries out in order to speed execution. In the early 21st century, new developments in computing have brought minimalism to the forefront. In what has been termed the post PC era it is no longer necessary to buy a high end personal computer merely to perform common computing tasks. Mobile computing devices, such as smartphones, tablet computers, netbooks and plug computers, often have smaller memory capacities, less capable graphics subsystems, and slower processors when compared to the personal computer they are expected to replace. In addition, heavy use of graphics effects like alpha blending drains the battery faster than a "flat ui". The growing popularity of these devices has made minimalism an important design concern. Google's Chrome browser and ChromeOS are often cited as examples of minimalist design. Another example is Windows 8, where Microsoft implemented the "simple, squared off" Metro appearance, which was less graphics intensive than the previous Aero interface used in Windows 7 and Windows Vista. This change was made in part because of the rise of smaller, battery powered devices and the need to conserve power. Version 7 of Apple's iOS made similar changes for user experience reasons.

Қолданылуы

Жасаушылар пайдаланушы интерфейстерін мүмкіндігінше қарапайым ету үшін, пайдаланушыны шатастыруы мүмкін батырмалар мен диалогтық терезелерді жою арқылы құра алады. Минимализм кейде көркем өнер мағынасында қолданылады, әсіресе аппараттық құрылғының немесе бағдарламалық жасақтама тақырыбының өнеркәсіптік дизайнында. Кейбір әзірлеушілер белгілі бір функцияны кодтың ең аз жолдарында немесе берілген платформадағы ең кішкентай компиляцияланған файл көлемінде орындайтын бағдарламалар жасауға тырысты. Кейбір Linux дистрибутивтері минимализмді мақсат ретінде көрсетеді. Alpine Linux, Arch Linux, Puppy Linux, Bodhi Linux, CrunchBang Linux, dynebolic және Tiny Core Linux – мысалдардың ішінде. Unix жүйесінің бастапқы дамуы төмен қуатты аппараттық құралдарда жүрді, ал Деннис Ричи мен Кен Томпсон бұл шектеу жүйенің «дизайнның әсемдігіне» үлес қосқанын айтты. Бағдарламалау тілінің дизайнерлері синтаксистік қант пен кең кітапханалық функцияларды қабылдамау арқылы минималды бағдарламалау тілдерін құра алады. Мұндай тілдер, ортақ бағдарламалау міндеттеріне стандартты қолдау көрсетілмегендіктен, Тьюринг қабықтары болуы мүмкін. Лисп интерпретаторының минималды нұсқасын жасау – компьютерлік ғылым студенттеріне берілетін оқу міндеті. Алонзо Черч жасаған Ламбда есебі – функцияның анықтамалары мен функцияның қолданылуын ғана пайдаланатын минималды бағдарламалау тілі. Scheme, Forth және Go – практикалық минималды бағдарламалау тілдерінің мысалдары ретінде келтіріледі. Код-гольф хоббисі минималистік бағдарламалық жасақтаманы тудырады, бірақ бұл көбінесе жаттығулар немесе код поэзиясы, пайдалы қолданбалы бағдарламалық жасақтама емес. Джон Миллер Кэрролл «Минимализм Нюрнберг шұңқынан тыс» кітабында минимализмді қолданудың нәтижесінде пайдаланушыға оқулықтарды қажет етпейтін, «бірден қолдануға болатын» құрылғылар пайда болатынын – мысалы, бейне ойындар, банкоматтар, дауыс беру машиналары және сауда орталықтарындағы киосктер пайда болатынын көрсетті. Пайдаланушы интерфейсі зерттеушілері минимализмнің, үнемділік және ашықтық принциптерімен көрсетілгендей, тиімділікті және үйренуге қабілеттілікті арттыратынын көрсететін тәжірибелер жүргізді. Минимализм Unix философиясында «барлығы мәтін ағыны» және «бір нәрсені жаса және оны жақсы жаса» түсінігінде жатыр, бірақ қазіргі Unix/Linux дистрибутивтері бұл философияны бұрынғыдай қатаң ұстанбайды.

Developers may create user interfaces to be as simple as possible by eliminating buttons and dialog boxes that may potentially confuse the user. Minimalism is sometimes used in its visual arts meaning, particularly in the industrial design of the hardware device or software theme. Some developers have attempted to create programs to perform a particular function in the fewest lines of code, or smallest compiled executable size possible on a given platform. Some Linux distributions mention minimalism as a goal. Alpine Linux, Arch Linux, Puppy Linux, Bodhi Linux, CrunchBang Linux, dynebolic and Tiny Core Linux are examples. The early development of the Unix system occurred on low powered hardware, and Dennis Ritchie and Ken Thompson have stated their opinion that this constraint contributed to the system's "elegance of design". Programming language designers can create minimal programming languages by eschewing syntactic sugar and extensive library functions. Such languages may be Turing tarpits due to not offering standard support for common programming tasks. Creating a minimal Lisp interpreter is a common learning task set before computer science students. The Lambda calculus, developed by Alonzo Church is a minimal programming language that uses only function definitions and function applications. Scheme, Forth, and Go are cited as examples of practical, minimal programming languages. The programming hobby of code golf results in minimalist software, but these are typically exercises or code poetry, not usable applications software. John Millar Carroll, in his book Minimalism Beyond the Nürnberg Funnel pointed out that the use of minimalism results in "instant use" devices such as video games, ATMs, voting machines, and mall kiosks with little or no learning curve that do not require the user to read manuals. User Interface researchers have performed experiments suggesting that minimalism, as illustrated by the design principles of parsimony and transparency, bolsters efficiency and learnability. Minimalism is implicit in the Unix philosophies of "everything is a text stream" and "do one thing and do it well", although modern Unix/Linux distributions do not hold so rigorously to this philosophy.