Минимализм в аппаратном и программном обеспечении.

Введение

Минималистские философии в аппаратном и программном обеспечении

В вычислительной технике минимализм означает применение минималистских философий и принципов при разработке и использовании аппаратного и программного обеспечения. Минимализм в данном контексте подразумевает создание систем, использующих минимально возможное количество аппаратных и программных ресурсов.

История

В конце 1970-х и начале 1980-х годов программисты работали в условиях относительно дорогих и ограниченных ресурсов типовых платформ. Восемь или шестнадцать килобайт оперативной памяти были обычным явлением; 64 килобайта считались огромным объемом и представляли собой все адресное пространство, доступное для 8-битных процессоров, доминировавших в первые поколения персональных компьютеров. Наиболее распространенным носителем информации была 5,25-дюймовая гибкая дискета емкостью от 88 до 170 килобайт. Жесткие диски объемом от пяти до десяти мегабайт стоили тысячи долларов. Со временем емкость памяти персональных компьютеров увеличилась на порядки, и программисты стали использовать дополнительное пространство для расширения возможностей своего программного обеспечения и упрощения разработки с помощью языков программирования более высокого уровня. В отличие от этого, системные требования к устаревшему программному обеспечению оставались прежними. В результате даже самые сложные и многофункциональные программы прошлых лет кажутся минималистичными по сравнению с современными. Одним из примеров программы, чьи системные требования когда-то создали ей репутацию ресурсоемкой, является текстовый редактор GNU Emacs, получивший акроним "Восемь мегабайт и постоянный обмен" (Eight Megabytes And Constantly Swapping) в эпоху, когда 8 мегабайт считались большим объемом оперативной памяти. Сегодня парадигма Emacs, основанная главным образом на текстовых буферах, потребляет гораздо меньше ресурсов, чем графические среды разработки (GUI IDE) с сопоставимой функциональностью, такие как Eclipse или Netbeans. В своей речи на Международной конференции по Lisp в 2002 году Ричард Столлман отметил, что минимализм был важным фактором при разработке GNU и Emacs, основанным на его опыте работы с Lisp и спецификациях маломощных мини-компьютеров того времени. По мере роста возможностей и системных требований обычного настольного программного обеспечения и операционных систем в 1980-х и 1990-х годах, а также по мере того, как разработка программного обеспечения стала доминировать в командах, придерживающихся противоречивых и быстро меняющихся методологий, некоторые разработчики приняли минимализм как философию и решили ограничить свои программы предопределенным размером или масштабом. Ориентация на оптимизацию программного обеспечения может привести к созданию минималистичного программного обеспечения, поскольку программисты уменьшают количество операций, выполняемых программой, для повышения скорости работы. В начале XXI века новые достижения в области вычислительной техники выдвинули минимализм на передний план. В так называемую пост-ПК эпоху больше не требуется покупать высокопроизводительный персональный компьютер только для выполнения обычных вычислительных задач. Мобильные устройства, такие как смартфоны, планшетные компьютеры, нетбуки и подключаемые компьютеры, часто имеют меньший объем памяти, менее производительные графические подсистемы и более медленные процессоры по сравнению с персональными компьютерами, которые они призваны заменить. Кроме того, интенсивное использование графических эффектов, таких как альфа-смешивание, быстрее разряжает батарею, чем "плоский интерфейс" (flat UI). Растущая популярность этих устройств сделала минимализм важным аспектом дизайна. Браузер Google Chrome и ChromeOS часто приводятся в качестве примеров минималистичного дизайна. Другой пример – Windows 8, где Microsoft реализовала "простой, с четкими углами" интерфейс Metro, который был менее требователен к графическим ресурсам, чем предыдущий интерфейс Aero, использовавшийся в Windows 7 и Windows Vista. Это изменение было частично вызвано ростом числа небольших устройств, работающих от батареи, и необходимостью экономии энергии. Версия 7 iOS от Apple внесла аналогичные изменения в целях улучшения пользовательского опыта.

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.

Использование

Разработчики могут создавать пользовательские интерфейсы максимально простыми, устраняя кнопки и диалоговые окна, которые потенциально могут запутать пользователя. Минимализм иногда используется в значении, принятом в визуальном искусстве, особенно в промышленном дизайне аппаратного обеспечения или программной темы. Некоторые разработчики пытались создавать программы для выполнения конкретной функции в минимальном количестве строк кода или с наименьшим возможным размером скомпилированного исполняемого файла на данной платформе. Некоторые дистрибутивы Linux заявляют о минимализме как о цели. Примерами служат Alpine Linux, Arch Linux, Puppy Linux, Bodhi Linux, CrunchBang Linux, dynebolic и Tiny Core Linux. Ранняя разработка системы Unix велась на маломощном оборудовании, и Деннис Ричи и Кен Томпсон утверждали, что это ограничение способствовало "элегантности дизайна" системы. Разработчики языков программирования могут создавать минималистичные языки программирования, избегая синтаксического сахара и обширных библиотечных функций. Такие языки могут оказаться "Тьюрингскими болотами" из-за отсутствия стандартной поддержки общих задач программирования. Создание минимального интерпретатора Lisp – распространенное учебное задание для студентов компьютерных наук. Лямбда-исчисление, разработанное Алонзо Черчем, – минималистичный язык программирования, использующий только определения и применения функций. Scheme, Forth и Go приводятся в качестве примеров практичных минималистичных языков программирования. Программистское хобби – code golf – приводит к созданию минималистичного программного обеспечения, но обычно это упражнения или программная поэзия, а не прикладное программное обеспечение. Джон Миллер Кэрролл в своей книге "Минимализм за пределами Нюрнбергской воронки" отметил, что использование минимализма приводит к созданию устройств с "мгновенным использованием", таких как видеоигры, банкоматы, устройства для голосования и киоски в торговых центрах, с незначительной или отсутствующей кривой обучения, не требующих от пользователя чтения инструкций. Исследователи пользовательских интерфейсов провели эксперименты, показывающие, что минимализм, иллюстрируемый принципами экономичности и прозрачности, повышает эффективность и обучаемость. Минимализм заложен в философии Unix "всё – это поток текста" и "делай одно дело и делай его хорошо", хотя современные дистрибутивы Unix/Linux не придерживаются этой философии столь строго.

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.