מערכת חלונות

בתחום המחשוב, מערכת חלונות (באנגלית: windowing system) היא תוכנה המנהלת בנפרד חלקים שונים של מסכי תצוגה. זהו סוג של ממשק משתמש גרפי (GUI) המיישם את פרדיגמת WIMP (חלונות, אייקונים, תפריטים, מצביע) עבור ממשק משתמש. לכל יישום פעיל מוקצה שטח ממסך התצוגה, שלרוב ניתן לשנות את גודלו ובדרך כלל הוא מלבני, כדי להציג את ממשק המשתמש הגרפי שלו למשתמש; חלונות אלו עשויים לחפוף, בניגוד לממשק ריצוף שבו הם אינם רשאים לחפוף. בדרך כלל קיימת מסגרת סביב החלון. התכנות הן של מסגרת החלון והן של ווידג'טים זמינים בתוך החלון, שהם אלמנטים גרפיים לאינטראקציה ישירה של המשתמש, כגון מחוונים, לחצנים וכו', מוקל ומפושט באמצעות שימוש בערכות כלים של ווידג'טים. המרכיב העיקרי של כל מערכת חלונות נקרא בדרך כלל שרת התצוגה, אם כי כינויים חלופיים כגון שרת חלונות או קומפוזיטור נמצאים גם הם בשימוש. כל יישום שרץ ומציג את הממשק הגרפי שלו בחלון, הוא לקוח של שרת התצוגה. שרת התצוגה והלקוחות שלו מתקשרים זה עם זה באמצעות פרוטוקול תקשורת, הנקרא בדרך כלל פרוטוקול שרת התצוגה, שרת התצוגה הוא המתווך בין היישומים למשתמש. הוא מקבל את כל הקלט מליבת מערכת ההפעלה, שבתורה מקבלת קלט מכל התקני הקלט המחוברים, כגון מקלדת, מכשירי הצבעה או מסך מגע, ומשדר אותו ליישום הנכון. שרת התצוגה אחראי גם על הפלט של היישומים לצג המחשב. השמע בדרך כלל לא מנוהל על ידי שרת התצוגה, אבל עוצמת הקול מטופלת בדרך כלל באמצעות יישומונים של ממשק המשתמש ושרת התצוגה הוא זה שמחליט אילו יישומים נמצאים בראש סדר העדיפויות בהגדרות השמע. מערכת חלונות מאפשרת למשתמש במחשב לעבוד עם מספר תוכנות בו זמנית. שרת תצוגה או שרת חלון הוא תוכנית שהמשימה העיקרית שלה היא לתאם את הקלט והפלט של היישומים אל שאר מערכת ההפעלה והחומרה. שרת התצוגה מתקשר עם היישומים באמצעות פרוטוקול שרת התצוגה, פרוטוקול תקשורת. שרת התצוגה הוא מרכיב מפתח בכל ממשק משתמש גרפי, ובמיוחד במערכת החלונות. דוגמה בולטת לשרת תצוגה היא שרת X.Org, שרץ על גבי הליבה (בדרך כלל ליבה דמוית Unix, כגון לינוקס או BSD). הוא מקבל נתוני קלט משתמש (למשל מ evdev בלינוקס) ומעביר אותם לאחת האפליקציות הלקוחות שלו. שרת התצוגה מקבל גם נתונים מלקוחותיו; הוא מעבד את הנתונים, הוא מבצע את הרכבת השכבות ובלינוקס הוא מעביר את הנתונים לאחד משלושה רכיבי ליבה – DRM, gem או Driver KMS. הרכיב כותב את הנתונים לתוך ה-framebuffer ותוכן ה-framebuffer מועבר למסך המחובר ומוצג למשתמש. אחד המימושים של קונספט שרת התצוגה הואX Window System, במיוחד הגרסה שבה נעשה שימוש בפועל – X.Org Server וספריות צד לקוח Xlib ו-XCB. שרת X.Org הוא שרת תצוגה, אבל במימוש הנוכחי שלו הוא מסתמך על תוכנית שנייה, מנהל החלונות המרכיב, כגון Mutter או KWin, לביצוע ההרכבה. שרתי תצוגה המיישמים את פרוטוקול שרת התצוגה של Wayland נקראים מרכיבי (או קומפוזיטורי) Wayland. כמו כל שרת תצוגה, רכיב Wayland אחראי לטיפול בקלט ופלט עבור הלקוחות שלו, ובניגוד ל-X11 - אחראי גם על ההרכבה. דוגמאות הן Weston, Mutter, KWin או Enlightenment. מרכיבי Wayland מתקשרים עם לקוחות Wayland באמצעות פרוטוקול שרת התצוגה של Wayland. פרוטוקול זה מגדיר שלקוחות יכולים לכתוב נתונים ישירות לתוך ה-framebuffer באמצעות ה-API לעיבוד EGL. שרת התצוגה עדיין יכול להחליט איזה חלון נמצא למעלה ולכן גלוי למשתמש וגם עדיין אחראי להעברת נתונים לגבי התקני קלט מ-evdev ללקוחותיו. Wayland משמש במידה מסוימת בהפצות שולחן העבודה של לינוקס, כגון פדורה ואובונטו. היא מתאימה גם למחשוב נייד ואומצה, למשל, על ידי הפרויקטים הממוקדים בסמארטפונים וטאבלטים Tizen, Sailfish OS ו-AsteroidOS. מימוש של Wayland זמין תחת רישיון MIT, הספריות libwayland-client ו-libwayland-server. ישנו מאמץ מתמשך להוסיף תמיכה ב-Wayland במערכת ההפעלה Chrome OS. שרת התצוגה של Mir מגיע עם פרוטוקול שרת תצוגה משלו, השונה מאלה המשמשים את X11 ו-Wayland. עם זאת, Mir תומך בנוסף בפרוטוקול X11. הוא פותח על ידי קנוניקל ונועד להיות שרת התצוגה המועדף עבור אובונטו. החל משנת 2017, הוא הוחלף בשרת התצוגה של Wayland עבור מהדורות שולחן העבודה של אובונטו. ישנם מימושים חופשיים של שרת התצוגה של Mir, הספריות libmir-server ו-libmir-client זמינות תחת הרישיון החופשי GPLv3. גוגל פיתחה שרת תצוגה בשם SurfaceFlinger עבור אנדרואיד (מערכת הפעלה מבוססת ליבת לינוקס בעיקר למכשירים ניידים): הכל באנדרואיד מוצג אל "משטח"; "משטחים" מיוצרים על ידי אפליקציות וממוקמים בתור המנוהל על ידי SurfaceFlinger. עבור משפחת מערכות ההפעלה macOS של אפל, Quartz Compositor ממלא את המשימות של שרת תצוגה ושל מנהל חלונות במערכת החלונות. עבור Microsoft Windows, מ-Windows Vista ואילך, Desktop Window Manager מאפשר שימוש בהאצת חומרה לעיבוד ממשק המשתמש הגרפי. הוא נוצר במקור כדי לאפשר חלקים מחוויית המשתמש החדשה של "Windows Aero", שאפשרה אפקטים כמו שקיפות, החלפת חלונות תלת־ממדית ועוד. הוא כלול גם ב-Windows Server 2008, אך דורש התקנת התכונה "חוויית שולחן עבודה" ומנהלי התקנים גרפיים תואמים. מ-חלונות 8 ואילך לא ניתן להשבית את DWM והוא מבצע עיבוד גרפי באמצעות תוכנה אם לא מותקן כרטיס גרפי מתאים. 8½ ו-rio עבור תוכנית 9 FramebufferUI – מערכת חלונות בתוך הליבה HP Windows/9000 (בגרסאות מוקדמות של HP-UX) ספיר עבור מחשבי PERQ ManaGeR (MGR) Metisse Mir NeWS / OpenWindows NeXT DPS Orbital Qt מורחב קומפוזיטור קוורץ (Mac OS X) SunView Twin (Text WINdows) מערכת החלונות W wayland מערכת החלונות X XFast Xynth מנהל חלונות שולחן העבודה (DWM) ב-Microsoft Windows (Vista ואילך) ReactOS Explorer Classic Shell Pokki RetroUI טליסמן דסקטופ דוג'ו ExtJS TIBCO ערכת כלים של ווידג'טים סביבת שולחן עבודה מדיה וקבצים בנושא מערכת חלונות בוויקישיתוף Kent, Allen; Williams, James G. (1996-10-11). Encyclopedia of Microcomputers: Volume 19 - Truth Maintenance Systems to Visual Display Quality. CRC Press. p. 227. ISBN 9780824727178. נבדק ב-8 ביוני 2017. {{cite book}}: (עזרה) "Ozone Overview". נבדק ב-2017-08-20. "Android system architecture" (PDF). אורכב מ-המקור (PDF) ב-2016-04-08. "Android Developer: Surface". "Android Developer: SurfaceFlinger and Hardware Composer". "HP Windows/9000 User's Manual" (PDF). Hewlett Packard. באפריל 1988. נבדק ב-2021-10-26. {{cite web}}: (עזרה) Myers, Brad (דצמ' 1984). "The User Interface for Sapphire" (PDF). IEEE Computer Graphics and Applications. 4 (12): 13–23. doi:10.1109/MCG.1984.6429376. {{cite journal}}: (עזרה)