Graafinen käyttöliittymä

Graafinen käyttöliittymä (, GUI), tarkoittaa tekstiin, kuviin ja käyttöliittymäelementteihin perustuvaa tapaa käyttää tietokonetta tai tietokoneohjattua laitetta.

Graafinen käyttöliittymä koostuu käyttöliittymäkomponenteista (kuten ikkunoista, valikoista, valinta­napeista, valintaruuduista ja kuvakkeista), joita käytetään näppäimistön lisäksi osoitinlaitteella (kuten hiirellä, kosketuslevyllä tai trackballilla). Komponentit saadaan useimmiten käyttöön käyttöliittymäkirjastosta. Näitä graafisen käyttöliittymän osia voidaan korostaa käyttämällä nimitystä WIMP, joka tarkoittaa ikkunoita, kuvakkeita, valikkoja ja osoitinlaitetta (). Kämmentietokoneiden ilmestyminen johti niin sanottuun Post-WIMP -käyttöliittymäsuunnitteluun.
Käyttöliittymissä voidaan soveltaa työpöytä-metaforaa tai paperi-metaforaa. Nykyaikaisen tietokoneen käyttöliittymä koostuu yleensä työpöytäympäristöstä ja sen kautta käytettävistä graafisista ohjelmista.

 Historiaa 
pienoiskuva|upright|Xerox Alto
Stanfordin tutkimusinstituutissa toimineen Douglas Engelbartin essee Augmenting Human Intellect julkaistiin vuonna 1962. Esseessä Engelbart antoi teoreettisena esimerkkinä käyttökohteesta arkkitehdin rakennussuunnittelua CAD-ohjelmaa vastaavalla ohjelmalla. Vuonna 1968 Engelbart esitteli interaktiivista graafista järjestelmää nimeltä oN-Line System (NLS). NLS pystyi näyttämään vektorigrafiikkaa, tekstiä ja videokuvaa. Demossa esiteltiin useita konsepteja kuten hyperlinkit, pikaviestintää ja videoneuvottelua.

Englebartin demon jälkeen Xerox PARCin tutkijat kehittivät Xerox Alto -minitietokoneen, jossa useita konsepteja kehitettiin edelleen.
Alan Kay kehitti käyttöliittymämallin Doing With Images makes Symbols (), jossa "tekeminen" on hiiren käyttämistä, "kuvat" ovat kuvakkeita (ikoneja) tietokonenäytöllä ja "symbolit" olivat Smalltalk-kieli.
Useimmat yleiskäyttöiset graafiset käyttöliittymät on johdettu tästä järjestelmästä. Tästä syystä tätä käyttöliittymätyyppiä voidaan nimittää englannin kielessä myös nimellä ARC ser nterface (PUI).
pienoiskuva|vasen|Kaaviokuva Smalltalk-76:n käyttöliittymän ominaisuuksista.
Muun muassa Steve Jobs vieraili Xeroxin tutkimuskeskuksessa ja näki Xerox Alton graafisen käyttöliittymän. Apple Lisan kehitys oli alkanut tekstipohjaisella käyttöliittymällä mutta suunnitelma muuttui vierailun jälkeen.

Vuonna 1979 SIGGRAPH-tapahtumassa esiteltiin PERQ-työasema, jonka kehitykseen Xerox Alto vaikutti.
Xerox Alton tekniikkaa kaupallistettiin vuonna 1981 julkaistussa Xerox Star (Xerox 8010) -tietokoneessa.
Starin käyttöliittymää käsitelleen artikkelin mukaan siinä on kaikki toiminnot näkyvillä, joka helpottaa kuormaa ihmisen lyhytaikaiselle muistille toimimalla "visuaalisena välimuistina". Käyttäjän toimille on myös aina seurattava jokin palaute, vähintään virheilmoitus: käyttäjän mallille on haitallista kun järjestelmä ei tee mitään vastineena käyttäjän toimelle. Xeroxin käyttöliittymä käytti bittikarttagrafiikkaa ja kuvakkeita, joilla pystyi tekemään toimintoja kuten tulostamaan siirtämällä dokumentin kuvakkeen tulostimen kuvakkeen päälle.

1980-luvun alussa tehokkaiden työasemien myötä laitteiston hinta laski ja käsiteltävän informaation arvo ylitti laitteiston kustannukset, jonka johdosta aiemmat menetelmät tietojenkäsittelyresurssien hallintaan eivät enää olleet sopivia. Stanfordin yliopistossa oli tutkimuskäyttöön tarkoitettu V-käyttöjärjestelmä (V-System), jossa sovelluksia voitiin suorittaa tietokoneverkon välityksellä.

Ensimmäisenä laajemmin levinneenä graafisena käyttöjärjestelmänä on pidetty Apple Macintosh -tietokoneiden käyttöjärjestelmää vuodelta 1984. Siitä puuttuu kokonaan tekstipohjainen komentoliittymä ja tietokonetta on siis mahdollista käyttää ainoastaan graafisen käyttöliittymän avulla, yleensä hiirellä. Vuonna 1985 markkinoille tulleissa Atari ST:ssä ja Amigassa oli myös graafiset käyttöliittymät (ST:n GEM, Amigan Workbench), mutta tietokonetta pystyi molemmissa käyttämään myös komentoliittymän kautta. GEM ja Workbench eivät lisänneet Macintoshin graafiseen käyttöliittymään kovin paljoa uutta, mutta Amiga toi käyttöliittymään ainakin paljon värejä muokattavine kuvakkeineen.

Vuoden 1984 toukokuussa julkaistiin MIT:n ja Digitalin yhteistyön tuloksena X Window System. Sitä käytti kuitenkin aluksi vain kourallinen yhtiöitä ja meni useampia vuosia, ennen kuin graafinen käyttöjärjestelmä yleistyi UNIXia käyttäneissä koneissa. X Window Systemin kanssa kilpaili muun muassa Sun Microsystemsin NeWS (alkujaan nimellä SunDew), joka perustui PostScript-kieleen. X ja NeWS käyttivät verkkoprotokollaa sovellusten ja ikkunointijärjestelmän välillä kun taas muut ratkaisut ovat käyttäneet joko suoria proseduurikutsuja ikkunointijärjestelmään tai erikoistuneiden käyttöjärjestelmätoimintojen kautta.

VisiCorp julkaisi graafisen käyttöliittymän nimeltä VisiOn vuonna 1983 IBM PC:lle. Tandy Computers julkaisi DeskMaten vuonna 1984.
Vuonna 1985 Digital Research julkaisi GEM-ikkunoinnin CP/M:lle ja Microsoft julkaisi Windows 1.0 -käyttöliittymän MS-DOS:ille.
Microsoft oli lisensoinut Xeroxilta tekniikkaa Windowsiin. Windowsin todellinen läpimurto tapahtui vasta 1990-luvun puolella 3.X -versioiden myötä ja PC-tietokoneissa suosittiin pitkään MS-DOSia tai muita tekstipohjaisia käyttöjärjestelmiä. Vuonna 1986 julkaistiin Berkeley Softworksin (myöhemmin GeoWorks) toimesta Commodore 64:lle graafinen käyttöliittymä nimeltä GEOS. Käytännössä 8-bittisiä tietokoneita kuten Commodore 64:ää käytettiin lähes aina tekstipohjaisin käyttöliittymin.
Graafisiin käyttöliittymiin törmäsi 1980-luvulla todennäköisemmin kotimikroissa (Apple Macintosh, Amiga, Atari ST) kuin työelämässä. 

IBM julkaisi vuonna 1987 Systems Application Architecture -määrittelyn, joka kuvasi miltä ohjelmistojen käyttöliittymien pitäisi näyttää ja miten niiden pitäisi toimia. Tämä vaikutti OS/2:n suunnitteluun, sekä Microsoft Windowsiin, DOS:iin ja sovelluksiin.

1990-luvulla NeXTin Nextstep-käyttöjärjestelmässä oli Display PostScriptiin perustuva graafinen käyttöliittymä.
Vuonna 1990 Microsoft julkaisi Windowsin version 3.0, joka muodostui parissa vuodessa oletukseksi PC-koneisiin. Tällöin tekstipohjainen MS-DOS -käyttöjärjestelmä oli yhä tietokoneissa ja usein Windows piti käynnistää erikseen. MS-DOS -ohjelmat eivät yleensä toimineet Windows 3.X:ssä riittävän nopeasti. Windows 95:n (1995) myötä MS-DOSista tuli pelkkä Windowsin osa. IBM:n OS/2:n mukana oli Presentation Manager, mutta OS/2 ei levinnyt yhtä yleisesti kuin Windows. 

pienoiskuva|Esitys syötteiden ja palautteiden toistosta ihmisen ja koneen vuorovaikutuksessa.
Kosketusnäyttöön perustuvissa kämmentietokoneissa, taulutietokoneissa ja älypuhelimissa graafinen käyttöliittymä on ollut keskeinen lähestymistapa. Kosketusnäytöllä visuaalinen esitys ja käyttäjän ohjaus ovat päällekkäisiä erona tietokoneen työpöydästä, jossa voi olla erilliset ohjausmenetelmät. Kosketusohjausta esitettiin vuonna 1965, kosketusohjaus otettiin käyttöön CERNissä vuonna 1976 ja kaupalliseen tuotantoon vuonna 1983. 
Modernit käyttöliittymät voivat antaa myös tuntoaistiin perustuvaa palautetta käyttäjälle visuaalisen tiedon lisäksi. Fyysiset ohjaimet ovat nopeimpia ja tarvitsevat vähiten silmien kohdistamista. Autoissa käytettävien kosketusnäyttöjen ja käyttöliittymien suunnittelussa on otettava turvallisuus huomioon.

 Oikeuskiistat 
Käyttöliittymät ovat olleet useiden oikeuskiistojen aiheena, muun muassa 1980-luvulla:
 Apple haastoi Digital Researchin oikeuteen
 Apple haastoi Microsoftin oikeuteen
 Xerox haastoi Applen oikeuteenCOMPANY NEWS; Xerox Sues Apple Computer Over Macintosh Copyright 

 Katso myös 
 Komentoliittymä
 Tekstipohjainen käyttöliittymä
 Virtuaalityöpöytä

 Lähteet 

 Aiheesta muualla 

A History of the GUI (Jeremy Reimer, ARS Technica) 

Luokka:Käyttöliittymät
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit