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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Informationenvisualisierung
und insbesondere die Anzeige von Darstellungen von verknüpften Informationen
auf Basis des Benutzer-Interesses.
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Viele
Anwendungen von Rechnern auf praktische Probleme sind mit der Anzeige
von Darstellungen von verknüpften
Informationen, wie beispielsweise hierarchischen Daten, verbunden.
Verknüpfte
Informationen beziehen sich auf Informationen, die irgendeine logische
oder organisatorische Beziehung aufweisen. Beispiele dafür sind Organigramme,
Computerprogramme, Websites, Ablagesysteme oder biologische Taxonomien.
Diese Datenstrukturen sind oft viel größer als bequem auf den Bildschirm
eines Computer-Anzeigemonitors passt, damit Informationen leicht
abgerufen werden können.
Jedoch einen Weg zu finden, diese Strukturen für Benutzer so darzustellen,
dass sie (1) Elemente in der Struktur rasch finden können und
(2) die Beziehung eines Elements zu dem umgebenden Kontext verstehen
können,
ist eine ausschlaggebende Funktion (enabler) für viele Einsatzmöglichkeiten
solcher Daten.
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Ein
Beispiel ist im Bereich von verknüpften hierarchischen Daten
zu finden. Verknüpfte
hierarchische Daten werden oft in einer Baumstruktur angezeigt.
Mehrere Verfahrenstypen sind verwendet worden, um solche Baumstrukturen
anzuzeigen, einschließlich
gleichmäßigem oder
skaliertem Aufbau solcher Baumstrukturen, Baum-Abbildungen, Fischaugen-Darstellungen,
Fokus-plus-Kontext-Darstellungen und hyperbolische Bäume.
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Einige
Beispiele von Anzeigeverfahren und -Techniken werden in "Improving the visualization
of hierarchies with treemaps: design issues and experimentation", D. Turo und andere,
(Proceeding Visualization 1992, S. 124–131, 19.–23. Okt. 1992, XP002228633)
bereitgestellt. Insbesondere werden spezielle Algorithmen zur Partitionierung
eines Anzeigeplatzes offenbart, die darauf beruhen, dass jeder Knoten
eine vorgegebene "Gewichtung" aufweist, die gemäß den angezeigten
Informationen ermittelt wird. Diese Technik leidet jedoch darunter,
dass Knoten mit niedriger Gewichtung unlesbar werden, je mehr die
Anzeige partitioniert wird.
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"Graphical fisheye
views of graphs",
M. Sarkar und andere, CHI '92,
3.–7.
Mai 1992, XP000426810) beschreibt eine verzerrende Fischaugen-Darstellungstechnik,
die den "visuellen
Wert" eines Knotens
auf Basis seines geometrischen Abstands von einem ausgewählten Knoten
in der normalen (unverzerrten) Darstellung ermittelt. Diese Näherungsweise
ist nur effektiv, wenn der abstrakte Abstand zwischen Knoten ihrer
Nähe in
der Zeichnung entspricht. Wenn dies nicht der Fall ist, treten erhebliche
Anomalien in der Fischaugen-Darstellung auf.
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"Exploring large hyperdocuments:
fisheye views of nested networks",
E.G. Noik, (Proceeding cascon 1993, S. 661–676, Bad. 2, XP002228634)
beschreibt eine Technik zum Generieren von Fischaugen-Darstellungen
von verschachtelten Strukturen ohne Filterung oder Verzerrung. Die
Größe jedes
Knotens wird geändert,
um seinen Interessegrad (DOI) wiederzugeben, bevor er positioniert
wird. Da diese Technik eine bestehende Anordnung nicht verändert, werden
in dem Dokument keine Probleme erörtert, die sich beim Einpassen der
Visualisierung in den Anzeigebereich ergeben können.
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Trotz
solcher Verfahren und Techniken besteht weiterhin ein Bedarf, nützliche
Informationen aus großen
Hauptteilen von verknüpften
Daten anzuzeigen und zu extrahieren.
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Die
vorliegende Erfindung dient Benutzern zum Durchsuchen von großen Sammlungen
von verknüpften
Informationen auf einer rechnerbasierten Anzeige. Eine Visualisierung
wird erzeugt, die eine Darstellung der vollständigen Sammlung von Informationen
auf der Anzeige bietet. Die Visualisierung passt vollständig in einen
festen Bereich der rechnerbasierten Anzeige, wodurch die Notwendigkeit
entfällt,
Informationen in den Anzeigebereich hinein oder aus diesem heraus
zu verschieben. Die Visualisierung basiert auf identifizierten Fokus-Knoten
und erfolgt durch Berechnung eines Interessegrads (DOI) für jeden
der Knoten in der Struktur. Anordnung und Darstellung der Visualisierungsstruktur
basieren auf den DOI-Werten in Kombination mit Berücksichtigungen
von verfügbarem
Anzeigeplatz. Ein Benutzer kann Ansichten der Struktur dynamisch
manipulieren, indem einer oder mehrere Fokus-Knoten ausgewählt werden,
wodurch eine erneute Berechnung des Interessegrads veranlasst wird.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Anzeigen einer
Darstellung einer gesamten Sammlung von verknüpften Informationen unter Verwendung
einer Visualisierungstechnik in einem Anzeigebereich bereitgestellt,
wobei jede der verknüpften
Informationen eine Vielzahl von Knoten umfasst, die jeweils eine
oder mehrere Verknüpfungen
zu der Vielzahl von Knoten aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden
Schritte umfasst:
- a) identifizieren von einem
oder mehreren Fokus-Knoten aus der Vielzahl von Knoten;
- b) Generieren eines Interessegrad-(DOI)Werts für jeden
der Vielzahl von Knoten, wobei der Interessegrad-Wert auf wenigstens
einem Abstand zwischen jedem Knoten und dem einen oder mehreren
Fokus-Knoten basiert und einer Knoten-Anzeigegröße entspricht und die folgenden
Schritte umfasst:
b1) Zuordnen eines höchsten DOI-Werts zu dem einen
oder mehreren Fokus-Knoten
und ihrem bzw. ihren übergeordneten
Knoten bis zu einem Hauptverzeichnis der verknüpften Informationen;
b2)
für jedes
Geschwister der Fokus-Knoten Zuordnen eines DOI-Werts, der kleiner
als der höchste DOI-Wert
ist und auf einer Reihenfolge des Geschwister-Knotens basiert; und
b3)
für alle
restlichen Knoten Zuordnen eines DOI-Werts, der kleiner als derjenige
ihres übergeordneten Knotens
ist;
- c) Anordnen der Vielzahl von Knoten, die auf verbundenen Verknüpfungen
basierend in einer Baumstruktur positioniert und auf verbundenen
Interessegrad-Werten
basierend dimensioniert sind;
- d) Identifizieren und Durchführen
irgendeiner Komprimierung der Knoten-Anzeigegrößen, die zum Anzeigen der verknüpften Informationen
auf Basis der Anord nung der Vielzahl von Knoten notwendig sind,
so dass die Darstellung vollständig
in dem Anzeigebereich angezeigt wird; und
- e) Anzeigen der verknüpften
Informationen auf Basis der Anordnung der Vielzahl von Knoten und
der Knoten-Komprimierung in dem Anzeigebereich, und wobei das Generieren
der DOI-Werte des Weiteren nach Schritt b2 und vor Schritt b3 das
Identifizieren des bzw. der interessantesten abgeleiteten Knoten
des Fokus-Knotens
bis zu einer benutzerdefinierten Anzahl von Ebenen unter dem Fokus-Knoten und das Zuordnen
von DOI-Werten, die niedriger als diejenigen der identifizierten
Knoten sind und auf einer Reihenfolge des Geschwister-Knotens basieren,
zu den Geschwistern der identifizierten Knoten umfasst.
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Die
Erfindung stellt des Weiteren ein System zum Durchsuchen einer Sammlung
von verknüpften
Datenelementen bereit, wobei das System umfasst:
eine Anzeigeeinrichtung,
die einen Anzeigebereich zum Darstellen von Ansichten einer Visualisierung
der Sammlung von verknüpften
Datenelementen aufweist; und
eine Eingabevorrichtung zum Bereitstellen
einer Eingabe zum Ändern
der Ansicht der Visualisierung der Sammlung von verknüpften Datenelementen;
gekennzeichnet durch
ein Visualisierungsverarbeitungselement,
das mit der Anzeigeeinrichtung und der Eingabevorrichtung gekoppelt
ist, wobei das Element so ausgelegt ist, dass es eine Visualisierung
der Sammlung von verknüpften
Datenelementen auf Basis eines Interessegrads und einer Größe des Anzeigebereichs
in Übereinstimmung
mit dem oben beschriebenen Verfahren erzeugt.
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Die
vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um Informationen-Einheiten
anzuzeigen, die aus Datenelementen bestehen, die statisch, dynamisch
oder eine Kombination aus statisch und dynamisch sind. Ein Beispiel
für Informationen-Einheiten,
die statische Datenelemente aufweisen, wären die Knoten in einem Organigramm.
Ein Beispiel für
eine Informationen-Einheit, die dynamische Daten aufweist, wäre die Darstellung
einer Website, in der eine Informationen-Einheit eine Web-Seite
innerhalb der Site dar stellt und ein dynamisches Datenelement enthält, welches
die Anzahl von "Treffern" darstellt, auf welche
die entsprechende Seite über
einen bestimmten Zeitraum trifft.
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Einige
Beispiele für
Verfahren und Systeme gemäß der vorliegenden
Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die folgenden
begleitenden Zeichnungen beschrieben:
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1 ist
ein Ablaufdiagramm der grundlegenden Schritte zum Erzeugen einer
Visualisierung einer verknüpften
Struktur;
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2 ist
eine Veranschaulichung eines DOI-Baums mit gleichmäßiger Struktur,
die den Stammknoten als den Fokus-Knoten aufweist;
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3 ist
eine Veranschaulichung des DOI-Baums von 2, wobei
sich der Fokus-Knoten zu einem Knoten zweiter Ebene verschoben hat;
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4 ist
eine Veranschaulichung des DOI-Baums von 2, wobei
sich der Fokus zu einem Astknoten verschoben hat, so dass er der
neue Fokus-Knoten wird;
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5 ist
eine Veranschaulichung eines DOI-Baums, der verschiedene Baum-Komprimierungstechniken
zeigt;
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6 ist
eine Veranschaulichung von verschiedenen vorgegebenen Bereichen
in einem Anzeigebereich, der zum Anzeigen eines DOI-Baums verwendet
werden kann;
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7 und 8 sind
Veranschaulichungen des DOI-Baums von 2 mit und
ohne Verwendung der Techniken zur Erweiterung auf Passform (Expand
to Fit) der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
eine Veranschaulichung eines großen Organigramms;
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10 ist
eine Veranschaulichung einer Darstellung einer großen Datenbank
mit einem Astknoten, der als der Gegenstand einer Suche festgelegt
ist und damit als ein Fokus-Knoten angezeigt wird;
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11 ist
eine Veranschaulichung eines Baums, der von einer Datenbank mit
mehreren Verknüpfungen
pro Knoten abgeleitet ist, wobei ein Knoten verwendet wird, um die
Baumstruktur zu generieren, und andere Verknüpfungen nach einer Benutzer-Aktion
sichtbar werden;
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12 ist
eine Veranschaulichung eines Biblioplex, der mehrere Generationen
von Verknüpfungen aus
einem Hauptdokument zeigt;
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13 ist
eine Veranschaulichung eines Bedienfelds zum Steuern der DOI-Baum-Visualisierung der gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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14 ist
ein Blockschaltplan, der die funktionalen, von der Software implementierten
Komponenten und den Datenfluss veranschaulicht, der zum Implementieren
der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; und
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15 ist
ein Blockschaltbild eines rechnerbasierten Systems, das verwendet
werden kann, um die gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu implementieren.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Informationen-Visualisierungstechnik
bereit, die es einem Benutzer ermöglicht, große Sammlungen von verknüpften Daten
effizient zu durchsuchen. Wenn ein Benutzer die vorliegende Erfindung
einsetzt, ist er in der Lage, Ansichten von großen Mengen von angezeigten
Daten so zu manipulieren, dass die dargestellten Informationen vom
Betrachter effektiv wahrgenommen werden. Die vorliegende Erfindung
kann verwendet werden, um Informationen-Einheiten anzuzeigen, die
aus Datenelementen bestehen, die statisch, dynamisch oder eine Kombination
aus statisch und dynamisch sind. Ein Beispiel für Informationen-Einheiten,
die statische Datenelemente aufweisen, wären die Knoten in einem Organigramm.
Ein Beispiel für
eine In formationen-Einheit, die dynamische Daten aufweist, wäre die Darstellung
einer Website, in der eine Informationen-Einheit eine Web-Seite
innerhalb der Site darstellt und ein dynamisches Datenelement enthält, welches
die Anzahl von "Treffern" darstellt, auf welche
die entsprechende Seite über
einen bestimmten Zeitraum trifft.
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Die
vorliegende Erfindung arbeitet an verknüpften Informationen, die oft
als eine Knoten-Verknüpfungs-Struktur
dargestellt werden können.
in einer Knoten-Verknüpfungs-Darstellung stellt
jeder Knoten eine Informationen-Einheit dar, und die Verknüpfung stellt
eine Beziehung zwischen den verschiedenen Knoten dar. Die zu Grunde
liegenden Daten können
eine tatsächliche
Verknüpfung
aufweisen, z.B. Web-Seiten oder andere Dokumente, die Hypertext-Verknüpfungen
enthalten), oder eine logische Verknüpfung, (z.B. die Knoten, aus
denen ein Organigramm besteht).
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Die
vorliegende Erfindung wurde für
den Betrieb auf rechnerbasierten Systemen, die eine grafische Benutzerschnittstelle
aufweisen, implementiert, wie beispielsweise diejenigen, die das
Windows®-Betriebssystem
von Microsoft, Inc. oder das MAC-OS-Betriebssystem von Apple Computer,
Inc. einsetzen. Solche grafischen Benutzerschnittstellen weisen
das Merkmal auf, dass ein Benutzer mit dem Rechnersystem unter Verwendung
einer Cursor-Steuervorrichtung und/oder über eine Sensorbildschirm-Anzeige
statt nur über
eine Tastatur-Eingabevorrichtung interagieren kann. Solche Systeme
weisen auch das Merkmal auf, dass sie mehrere "Fenster" aufweisen können, in denen diskrete Betriebsfunktionen
oder Anwendungen vorkommen können.
Eine umfassendere Beschreibung eines solchen rechnerbasierten Systems,
auf dem die vorliegende Erfindung implementiert werden kann, wird
im Folgenden bereitgestellt.
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Die
vorliegende Erfindung kombiniert (a) den Gedanken der Berechnung
der Interessegrad-(DOI)Schätzwerte
von Benutzer-Interesse mit (b) Fokus- + Kontext-Techniken zum dynamischen Ändern der
Ansicht, wenn sich der DOI ändert,
und (c) der Anpassung dessen, was angezeigt wird, auf der Basis
der verfügbaren
Anzeige-Ressource, (z.B. der sichtbare Bereich einer Computer-Anzeige
oder die Größe eines "Fensters" auf der Anzeige).
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Die
vorliegende Erfindung kann man sich als modular vorstellen, so dass
die Anzeige von Informationen für
den Benutzer in zwei Teilen berechnet wird: (1) eine Schätzung des
Interessegrads des Benutzers an jedem der Knoten und (2) eine Visualisierung
der Daten auf Basis des berechneten Benutzer-Interesses und der
Menge an verfügbarer
Anzeige-Ressource. Eine Visualisierung unter Verwendung der vorliegenden
Erfindung kann dazu verwendet werden, verschiedene Visualisierungen
von verknüpften
Informationen darzustellen, wie beispielsweise Baumstrukturen oder
Sammlungen von hyperverknüpften
Dokumenten. Die vorliegende Erfindung setzt des Weiteren Animation
ein, um glatte visuelle Übergänge für die Angabe
von DOI-Änderungen
in der angezeigten Struktur zu ermöglichen.
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(1) Schätzwert von Benutzer-Interessegrad
in Knoten
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Der
Interessegrad (DOI) bezieht sich auf einen Wert, der einem speziellen
Knoten in Bezug auf irgendeinen Fokus-Knoten beigeordnet wird. Der
DOI-Wert bietet eine Möglichkeit,
den Knoten einen quantitativen Wert beizumessen. Der DOI-Wert kann
auf viele verschiedene Arten berechnet werden und steht oft in direktem
Bezug zu der Art und Weise, wie die zu visualisierenden Daten erfasst
werden. Zum Beispiel können Echtzeit-Nutzungsdaten zum
Berechnen eines DOI verwendet werden, also könnte der DOI-Wert auf der Nutzung
basieren.
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Beim
bisherigen Stand der Technik wird der DOI eines Knotens in einer
Baumstruktur als die intrinsische Wichtigkeit (intrinsic Importance)
plus dem Abstand von einem Fokus-Knoten geschätzt. Die intrinsische Wichtigkeit
stellt die Relevanz oder Wichtigkeit eines Knotens in Bezug auf
einen Stammknoten dar und wird als die Anzahl von Knoten ab dem
Stammknoten bis zu dem betreffenden Knoten gemessen. Der Abstand
eines Knotens von dem Fokus-Knoten ist die Anzahl der Knoten, die
von folgenden über-
und untergeordneten Verknüpfungen
ab dem interessanten Knoten durchquert werden müssen, bis der betreffende Knoten
erreicht ist.
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In
der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich die Berechnung des
Interessegrades für
eine Baumstruktur von derjenigen, die im bisherigen Stand der Technik
offenbart wurde. Im bisherigen Stand der Technik weisen alle Geschwister-Knoten,
die den gleichen Abstand von dem Fokus-Knoten haben, den gleichen DOI-Wert
auf. Die Berechnung der vorliegenden Erfindung behandelt die abgeleiteten
Knoten eines übergeordneten
Knotens als in Reihenfolge angeordnet (ordered) und weist den abgeleiteten
Knoten auf Basis eines Reihenfolge-Abstands von dem Fokus-Knoten
fraktionale DOI-Versätze
zu. Je weiter der Geschwister-Knoten von dem Fokus-Knoten auf Basis
der Reihenfolgen-Anordnung entfernt ist, desto höher ist die fraktionale Verringerung
in seinem DOI, (doch ist die Verringerung immer kleiner als 1).
Des Weiteren basiert der DOI der abgeleiteten Knoten von den Geschwister-Knoten
auf dem Geschwister-DOI. Dies ermöglicht es dem Visualisierungselement
zu entscheiden, welche Geschwister-Knoten komprimiert werden, und
wie sie komprimiert werden.
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(2) Visualisierung
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Wie
oben angemerkt, können
verschiedene Visualisierungstechniken verwendet werden, wenn die vorliegende
Erfindung implementiert wird. Zunächst entspricht jeder DOI-Wert einem Knotengrößen-Parameter.
Typischerweise kann dieser Knotengrößen-Parameter einer größten Knotengröße für einen
bestimmten Bereich von DOI-Werten entsprechen. Beim Generieren der
Struktur in der Visualisierung werden die Knoten unter Verwendung
des Knotengrößen-Parameters
zusammen mit beliebigen strukturbasierten Anpassungen angeordnet.
Diese strukturbasierten Anpassungen erleichtern die optimale Nutzung
des Anzeigebereichs in Bezug auf die Darstellung der Informationen
sowie die Bereitstellung eines glatteren visuellen Erscheinungsbilds
der Struktur. Weitere Visualisierungskomprimierungen der Knoten
in der Struktur können
auf dem verfügbaren
Anzeigebereich basieren. Zum Beispiel können Teile der Struktur, die
in vorbestimmten Bereichen liegen, vereinigt werden, oder gewisse
Teile der Struktur können
als Ergebnis ihrer niedrigeren DOI-Werte kollektiv durch ein Symbol
dargestellt werden, (wobei die Größe des Symbols für die Anzahl
von Knoten stehen kann, die dargestellt werden). Alternativ kann
die angezeigte Struktur eine Anzeige-Ressource nicht vollständig nutzen,
in welchem Fall Visualisierungserweiterungen eintreten, um die verfügbare Anzeige-Ressource effizient
zu nutzen.
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Die
gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird implementiert, um hierarchisch verknüpfte Daten
in einer Baumstruktur anzuzeigen. Dies wird im Folgenden als ein
Interessegrad (DOI) bezeichnet. Der DOI-Baum kann zum Anzeigen verschiedener
Typen von hierarchischen Informationen verwendet werden, wie beispielsweise
Organigramme, Dateistrukturen oder Darstellungen von Web-Sites.
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Die
folgende Terminologie wird verwendet, um eine Baumstruktur zu beschreiben.
Ein Stammknoten bezieht sich auf den obersten Knoten in der Struktur
und denjenigen, von dem der Rest der Baumstruktur ausgeht. Eine
Baumstruktur weist mehrere Ebenen auf, wobei jede Ebene einen horizontalen
Teil der Struktur darstellt. Die Knoten in der Baumstruktur sind
Ober Verknüpfungen
verbunden. Die Knoten weisen Beziehungen zu anderen Knoten auf,
die als übergeordneter
Knoten, abgeleiteter Knoten oder Geschwister-Knoten bezeichnet werden. Ein Knoten
ist ein zu einem anderen Knoten übergeordneter
Knoten, wenn er direkt verknüpft
ist und eine Ebene über
dem anderen Knoten liegt. Desgleichen ist ein Knoten ein abgeleiteter
Knoten, wenn er direkt verknüpft
ist und eine Ebene unter dem anderen Knoten liegt. Geschwister-Knoten
sind diejenigen, die auf der gleichen Ebene liegen und den gleichen übergeordneten
Knoten aufweisen.
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1 ist
ein Ablaufdiagramm, welches das allgemeine Verfahren der vorliegenden
Erfindung beschreibt. Zunächst
werden Knoten-Informationen für
Knoten in der Visualisierung generiert, Schritt 101. Diese Knoten-Informationen
werden unter Verwendung von gespeicherten Daten für die Knoten
generiert. Anschließend
wird ein Fokus-Knoten bestimmt, Schritt 102. Nach dem ersten
Anzeigen der Visualisierung kann der Fokus-Knoten der "Stamm"-Knoten sein oder
darauf basieren, wie die Anzeige der Struktur angefordert wurde. Während des
Durchsuchens der Struktur wird der Fokus-Knoten typischerweise durch
die Benutzer-Auswahl eines bestimmten Knotens identifiziert. Dann
wird der DOI für
die Knoten generiert, Schritt 103. Wie oben beschrieben,
wird der DOI nicht nur durch den Abstand von dem Fokus-Knoten bestimmt,
sondern basiert auch auf seiner Reihenfolge (bzw. seines übergeordneten
Knotens) in Bezug auf den Fokus-Knoten.
Die Knoten werden dann dimensioniert und auf der Basis ihres DOI-Werts
angeordnet, Schritt 104. Eine Art und Weise, in welcher
Knoten dimensioniert werden, wird im Folgenden unter Bezugnahme
auf den in Tabelle 1 bereitgestellten Pseudo-Code angegeben. Die
Art und Weise der Anordnung der Knoten basiert auf der Visualisierungsstruktur
(z.B. ein Baum oder irgendeine andere Struktur). Dann werden Visualisierungsanpassungen
vorgenommen, um die Nutzung des Anzeigebereichs zu optimieren, Schritt 105.
Wie oben angemerkt, können
diese Visualisierungsanpassungen Visualisierungskomprimierungen
oder Visualisierungserweiterungen sein. Die Visualisierungsstruktur
wird angezeigt, Schritt 106. Wenn ein neuer Fokus-Knoten
ausgewählt
und erfasst wird, Schritt 107, werden die Schritte ab Schritt 103 wiederholt,
wobei die neue Vi sualisierungsstruktur vorzugsweise unter Verwendung
von Animations-Techniken angezeigt wird.
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Tabelle
1 stellt Pseudo-Code bereit, der die Art und Weise der Verarbeitung
von Knoten in der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
beschreibt.
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TABELLE 1 Pseudo-Code für Knoten-Verarbeitung
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Unter
Bezugnahme auf Tabelle 1 werden die aufgelisteten Abläufe rekursiv
für jeden
Knoten wiederholt. Im Allgemeinen weisen die Fokus-Knoten die größtmögliche Größe auf,
wobei kleinere Größen auf
Basis des DOI-Werts zugewiesen werden. Die in Tabelle 1 angegebenen
numerischen Werte dienen zur Veranschaulichung und sind eigentlich
parametrische Schwellenwerte, die sich ändern könnten. Es ist anzumerken, dass
die Knotengrößen auf
Basis von DOI-Werten zugewiesen werden, die in einen bestimmten
Bereich fallen. Die Verwendung von anderen Werten oder parametrischen
Schwellenwerten würde
keine Abweichung vom Gedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung
verursachen. Die Option des Ausblendwerts ist eine Technik, um kleine
Unterscheidungen zwischen Knoten zu treffen, die andernfalls die
gleiche Größe aufweisen
würden.
Der Ausblendwert ist ein fraktionaler Wert, der zum Verringern der
Größe von Knoten
verwendet wird, je weiter sie vom Fokus-Knoten entfernt sind. Zum
Beispiel würde
ein Ausblendwert von 0,10 für
eine hierarchische Struktur die Größe der Reihe von Knoten über und
unter der Fokus-Reihe um 10% verkleinern. Die nächste Reihe über und
unter diesen Reihen wäre
um 20% kleiner. Dies lässt
mehr Platz für
den Fokus-Knoten für große Bäume mit
vielen Ebenen zu.
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Anhand
von Tabelle 1 sollte ebenfalls angemerkt werden, dass, wenn ein
DOI-Wert unter einen bestimmten Schwellenwert fällt, hier <–4,
dann wird der Knoten übergangen,
(d.h. er wird nicht angezeigt).
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Die
grundlegende Berechnung des Interessegrades (DOI) für Knoten
unter Verwendung der Standard-Anordnung folgt den nachstehenden
Regeln:
- 1. Den Fokus-Knoten und übergeordneten
Knoten bis zum Stammknoten wird ein DOI-Wert von 0 zugewiesen.
- 2. Ein DOI-Wert von –1
plus Versatz wird Geschwister-Knoten von Knoten mit einem DOI-Wert
von 0 zugewiesen.
- 3. Für
die restlichen Knoten wird ein DOI-Wert zugewiesen, der um eins
geringer ist der ihrer übergeordneten
Knoten.
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Die
Standard-Anordnung ist eine, in der ein einzelner Fokus-Knoten vorhanden
ist. In einem alternativen Schema, in dem mehrere Fokus-Knoten vorhanden
sein können,
(z. B. Knoten, die als Ergebnis einer Suche gefunden werden), würden die
Regeln zum Zuweisen des DOI wie folgt lauten:
- 1.
Ein DOI-Wert von –1
wird allen ausgewählten
Knoten zugewiesen.
- 2. Ein DOI-Wert von –1
wird übergeordneten
Knoten von ausgewählten
Knoten bis zum Stammknoten zugewiesen.
- 3. Für
die restlichen Knoten wird ein DOI-Wert zugewiesen, der um eins
geringer ist der ihrer übergeordneten
Knoten.
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In
Bezug auf den oben beschriebenen Versatz behandelt die DOI-Berechnung
der vorliegenden Erfindung die abgeleiteten Knoten eines übergeordneten
Knotens als in Reihenfolge angeordnet und weist den abgeleiteten
Knoten auf Basis eines Reihenfolge-Abstands von dem Fokus-Knoten fraktionale
DOI-Versätze
zu. Je weiter der Geschwis ter-Knoten von dem Fokus-Knoten auf Basis
der Reihenfolgen-Anordnung entfernt ist, desto höher ist die fraktionale Verringerung
in seinem DOI, (doch ist die Verringerung immer kleiner als 1).
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Für die Visualisierung
des DOI-Baums ist eine kleine Anzahl von möglichen Knotengrößen zum
Darstellen der Informationen vorhanden, die mit dem Knoten verbunden
sind. Für
die meisten Baumstrukturen wurde bestimmt, dass drei eine sinnvolle
Zahl von Knotengrößen ist,
doch könnten
genauso gut fünf
oder irgendeine andere Zahl von Knotengrößen verwendet werden. Wie oben
unter Bezugnahme auf allgemeine Konzepte beschrieben, hängt die
spezielle verwendete Knotengröße vom DOI
des Knotens ab. Während
der Erstellung der Visualisierung kann für die Abbildung von DOI-Werten
in Knotengrößen eine
Tabelle verwendet werden. Die Tabelle kann tatsächliche Knotengrößen oder
Dimensionierungsfaktoren für
die Verwendung beim Zeichnen jedes der Knoten enthalten.
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2 zeigt
die Anzeige eines gleichmäßigen Baums
von 4 Ebenen mit jeweils 4 Zweigen auf jeder Ebene und dem Fokus
auf dem Stammknoten 201. Der Stammknoten 201 ist
als Fokus-Knoten ausgewählt worden
und weist automatisch eine größere Größe auf.
Um ferner anzugeben, dass es sich um einen Fokus-Knoten handelt,
kann er so angezeigt werden, dass er sich optisch mehr unterscheidet,
z. B. in einer anderen Farbe als die anderen Knoten. Für Knoten
mit einem niedrigeren DOI wurden automatisch kleinere Knotengrößen ausgewählt. Zum
Beispiel werden Knoten auf Ebene 202, Ebene 203 und
Ebene 204 als fortlaufend kleiner dargestellt. Es ist ebenfalls
anzumerken, dass in 2 auf Grund der Anzeigeplatz-Einschränkungen die
Sammlung von Knoten auf Ebene 205 (unter Ebene 204)
insgesamt als ein Dreieck dargestellt wird. In der gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsform
ist der höchste
DOI 0, die niedrigeren DOIs sind negative Zahlen.
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In 3 ist
ein Knoten 301 des in 2 angezeigten
Baums ausgewählt
worden. Der Knoten 301 befindet sich auf der nächstniedrigeren
Ebene, und die Auswahl verursacht die Änderung der DOI-Berechnung für die Knoten.
Wenn der Knoten angezeigt wird, wird gemäß den berechneten DOIs für die Knoten
eine Verkleinerung des Knotens 201 und eine Vergrößerung der
abgeleiteten Knoten 302 unter dem neuen Fokus-Knoten 301 in
dem Baum vorgenommen. Obwohl nicht dargestellt, erfolgt der Übergang
von ei nem Zustand in den nächsten
vorzugsweise über
eine glatte Animation. Es wurde festgestellt, dass eine solche Animation
wünschenswert
ist, damit der Benutzer die Übersicht
behält
und keine Verwechslung in Bezug auf Übergang und Änderung
in Fokus-Knoten
entsteht.
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Unter
Bezugnahme auf 4 hat der Benutzer einen der
niedrigsten Knoten 401 entweder durch direkte Auswahl oder
durch Auswahl nahe gelegener Knoten ausgewählt, wodurch verursacht wird,
dass der Fokus-Knoten größer und
leichter auswahlbar wird. Es ist anzumerken, dass andere Knoten
auf Basis ihres DOI-Werts neu dimensioniert worden sind. Zum Beispiel
sind die Knoten 402 und 403 größer geworden, während die
Knoten 301 und 201 kleiner geworden sind. Wiederum
würde dies
für den
Benutzer durch einen animierten Übergang
dargestellt werden.
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Das
Verfahren zum Anordnen der Knoten ist wie folgt. Für mehrere
inkrementelle Knotengrößen gibt es
eine feste Originalgröße. Der
Baum wird mit diesen Größen so angeordnet,
als ob unbegrenzter Platz vorhanden wäre. Wenn die Höhe des Baums
größer als
die Höhe
des Fensters ist, wird ein Skalierungsfaktor berechnet, so dass
er vertikal hinein passt. Das Verfahren bestimmt dann die tatsächliche
Knotengrößen multipliziert
mit dem Skalierungsfaktor und ordnet die Bildschirmpositionen auf
Basis dieser Größen an.
Wenn für
die Knoten auf einer bestimmten Ebene horizontal nicht genügend Platz
vorhanden ist, wird Platz für
den Fokus-Knoten und für
seine übergeordneten
Knoten und anschließend
für ihre
Geschwister-Knoten in der Reihenfolge rechts und links vom Fokus-Knoten
zugeteilt, bis ein gewisser Prozentsatz des horizontalen Raums übrig ist.
Dann wird der horizontale Raum für
den Rest der Knoten und die Zweige darunter gleichmäßig komprimiert.
Das heißt,
der Zweig unter jedem Geschwister-Knoten wird horizontal so komprimiert,
dass er unter den Geschwister-Knoten passt.
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Es
wurde festgestellt, dass es wünschenswert
ist, immer eine Darstellung des vollständigen Baums in dem verfügbaren Anzeigebereich
anzuzeigen. Der Anzeigebereich für
den Baum auf der Anzeigevorrichtung ist im Allgemeinen jedoch eine
feste Ressource. Dementsprechend muss der Baum so eingeschränkt werden, dass
er innerhalb der Ressource bleibt. Die grundlegende Anzeigetechnik
auf DOI-Basis reduziert den Druck auf diese Ressource in hohem Maße. Selbst
mit der bisher beschriebenen Technik ist es möglich, dass nicht alle Knoten
effektiv auf dem Bildschirm dargestellt werden. Da bei sind zwei
Fälle zu
berücksichtigen,
und zwar dass der Baum nicht in der horizontalen Richtung hineinpasst,
und dass der Baum nicht in der vertikalen Richtung hineinpasst.
Dass der Baum nicht in der horizontalen Richtung hineinpasst, kommt
oft vor und ist entweder auf einen großen Verzweigungsfaktor unter
einem Knoten oder, weil sich Bäume
in der Breite exponentiell erweitern, auf eine Ansammlung von Breiten
zurückzuführen.
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Wenn
die Anzahl von Knoten auf Grund der Ansammlung von mehreren Zweigen
groß ist,
werden diese speziell bearbeitet, weil die Knoten unter jeder Box
in dem für
jede Box verfügbaren
horizontalen Platz angeordnet sind. Dieses Muster ist in dem Baum
zu sehen, der in 5 dargestellt ist. Wenn der
Verzweigungsfaktor groß ist,
werden die Knoten gefaltet, wie bei den Knotengruppen 501 und 502,
die in 5 dargestellt sind. Die Faltung bezieht sich auf
eine Technik, in der eine Knotengruppe so organisiert ist, dass
ein Teil von ihr vertikal unter einen anderen Teil verschoben wird.
Wenn übergangene
Knoten unter einem Schwellenwert-DOI-Wert vorhanden sind, wird ein
Dreieckssymbol verwendet, das eine entsprechende Größe aufweist, um
die Anzahl der Knoten zu protokollieren. Ein solches Symbol ist
das Dreieck 503, das in 5 gezeigt
ist.
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Wenn
die Anzahl von Knoten über
die Anzeige auf jeder Ebene groß ist,
wird die verfügbare
Anzeige-Ressource, in welcher die Knoten angezeigt werden sollen,
vertikal in drei Bereiche aufgeteilt, wie in 6 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 6 wird eine reguläre freie
Anordnungszone 601, eine Komprimierungszone 602 und
eine Zusammenfassungszone 603 angezeigt. Typischerweise
liegen 70% des Bildschirms in der freien Anordnungszone 601,
20% in den kombinierten Komprimierungszonen 602 und 10%
in kombinierten Zusammenfassungszonen 603. Falls notwendig,
kann die horizontale Anordnung für
einige der Knoten komprimiert werden, indem sie zum Beispiel überlappt
werden. Dies wird durch Ebene 504 von 5 veranschaulicht.
Wenn in der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
eine Cursor-Steuervorrichtung über
diese Knoten bewegt wird, werden sie in den Vordergrund versetzt,
wobei sie ihre Nachbarn überlappen,
wodurch es dem Benutzer gestattet wird, sie zu prüfen. Wenn
die höchste
Komprimierung erreicht ist, wird eine Zusammenfassungs-Darstellung
für die
restlichen Knoten vorgenommen, so dass durch eine Auswahl in diesem
Bereich der diesem Bereich entsprechende Knoten ausgewählt wird.
Wenn sich zum Beispiel 100 Knoten in dem Zusammenfassungsbereich
befinden, würde
durch Auswählen
von 30% des Wegs zur Kante der Anzeige der 30. Knoten ab der Innenkante
des Bereichs ausgewählt.
-
Tabelle
2 enthält
Pseudo-Code, der die Anordnung einer Visualisierungsstruktur, in
der Knoten komprimiert sind, ausführlicher beschreibt.
-
TABELLE 2 Pseudo-Code zum Anordnen der
Visualisierungsstruktur
-
Die
Knoten mit den höchsten
DOIs auf einer Ebene weisen die größte Knotengröße auf,
(siehe zum Beispiel Knoten 401 in 4). Diese
Knotengröße bildet
die vertikale Höhe
eines Bereichs, in dem die unmittelbaren Abkömmlinge aller Knoten auf dieser
Ebene angeordnet werden sollen. Wenn horizontal zu viele Abkömmlinge
vorhanden sind, werden die Abkömmlinge
in mehrere Reihen gefaltet. Eine solche Faltung in mehrere Reihen
ist eine übliche
Organigramm-Konvention, (wobei eine vertikale Linie die Reihen verbindet).
-
Der
lokale DOI-Wert bezieht sich auf den Wert auf jeder Ebene des Baumes,
der Prioritäten
für horizontalen
Raum nur auf dieser Ebene bestimmt. Dieser Wert könnte auch
für geringfügige Variationen
in der Größe von Geschwister-Knoten
auf einer Ebene verwendet werden. Die Verwendung des DOI für eine selektive
Knoten-Erweiterung (wie im Folgenden beschrieben) und die Verwendung
von Faltungsreihen erhöhen
die Größe eines
Baums, der horizontal angeordnet werden kann, in hohem Maße. Des
Weiteren gestattet die Verwendung von Komprimierungs- und Zusammenfassungszonen,
dass alle Bäume
in einen festen Anzeigebereich eingepasst werden können. Es
kann auch vorkommen, dass ein Baum in vertikaler Richtung zu tief
ist, um in den Platz zu passen. In diesem Fall werden die Knoten
abhängig
vom DOI entweder im unteren oder mittleren Bereich des Baums übergangen.
Der Begriff übergehen
bzw. übergangen
soll angeben, dass die Knoten nicht angezeigt werden und nicht,
dass der Knoten oder seine zu Grunde liegenden Daten gelöscht werden.
Zunächst
wird ein Schwellenwert-DOI so erstellt, dass, wenn die Knoten für einen
Baum kleiner sind als der Schwellenwert-DOI, sie übergangen
und durch eine Übergehungs-Grafik
ersetzt werden. Da die Knoten in elliptischer Wichtigkeit mit dem
Abstand vom Hauptverzeichnis und in Abstandswichtigkeit mit dem
Abstand von dem bzw. den Fokus-Knoten abnehmen, würde ein
sehr tiefer Baum dann dazu neigen, einige Knoten um das Hauptverzeichnis
und einige Knoten um den Fokus-Knoten zu zeigen, wodurch typischerweise
verursacht würde,
dass einige der dazwischenliegenden Knoten übergangen würden. Die vorliegende bevorzugte Ausführungsform
sorgt jedoch für
die Erstellung einer Übergehungs-Grafik über einem
Knoten in einem gewissen Abstand über dem Fokus-Knoten. Die Übergehungsgrafik
würde übergangene
Knoten, einschließlich
des Stammknotens darstellen. Die Breite des Symbols ist proportional
zu der Aufzeichnung der Anzahl von dargestellten Knoten. Die Anzahl
der Ebenen über
dem anzuzeigenden Fokus kann durch eine Variable gesteuert werden,
die vom Benutzer spezifiziert wird.
-
Wenn
der DOI für
den unteren Teil des Baums niedriger ist, wie dies für Zweige
der Fall ist, die in eine Knotenhöhe eingepasst werden oder die
bis zum Boden des Anzeigebereichs reichen würden, wird der untere Teil
des Baums durch eine entsprechend proportionierte Übergehungs-Grafik
ersetzt, d.h. ein Dreieck, dessen Breite zu der Aufzeichnung der
Baumbreite proportional ist und dessen Höhe zu der Baumtiefe proportional
ist.
-
Es
kann sein, dass wie in 2 der Einsatz der bisher beschriebenen
Techniken nicht genutzten Platz in dem Anzeigebereich lässt. Daher
sorgt die vorliegende Erfindung dafür, dass ein Benutzer einen
Teil des Baums in diesen nicht genutzten Platz erweitern kann. Ungenutzter
Platz ergibt sich normalerweise aus einer Obergrenze bezüglich der
Knotengröße, wodurch
der Baum veranlasst wird, weniger vertikalen Platz einzunehmen,
als in einem typischen Fenster vorhanden ist. Es wurde festgestellt,
dass eine Erweiterung zur vertikalen Einpassung verursachen würde, dass
die Knoten ungewöhnlich
groß und
verzerrt erscheinen würden. Des
Weiteren würde
horizontaler Platz begrenzt, von dem sich herausgestellt hat, dass
er noch beengter ist.
-
Eine
Knoten-Erweiterung erfolgt, wenn auf der Anzeige noch vertikaler
Platz verfügbar
ist. Die Erweiterung tritt auf dem "interessantesten Knoten" auf. Die Anzahl
von Ebenen unter dem Fokus-Knoten, der sich automatisch erweitern
soll, kann durch den Benutzer gesteuert werden. Als praktische Grenze
haben sich drei oder vier Ebenen erwiesen.
-
Die
Grenze ist notwendig, um zu verhindern, dass ein sehr tiefer Baum
skaliert wird, so dass alle Knoten zu klein werden. Eine Knoten-Erweiterung
auf jeder Ebene tritt bei dem "interessantesten
Knoten" ein.
-
Tabelle
3 stellt einen Pseudo-Code bereit, der eine solche Knoten-Erweiterung
beschreibt:
-
TABELLE 3 Pseudo-Code für Knoten-Erweiterung
-
Der
Baum wird automatisch unter dem Fokus-Knoten erweitert, indem der
Knoten in der Ebene darunter mit den meisten Abkömmlingen ausgewählt wird.
Die nächste
Ebene unter diesem Knoten wird auf die gleiche Weise erweitert,
bis die gesamte Tiefe des Baums gezeigt wird oder die vom Benutzer
spezifizierte Anzahl von Ebenen erreicht wird. Dies ist der Fall,
sobald der Benutzer einen neuen Knoten, auf den er sich konzentriert,
auswählt,
der die Erweiterung des Zweigs des Baums mit dem aktuellen Knoten
zeigt. Die auf jeder Ebene für
die Erweiterung ausgewählten
Knoten bilden ein "Rückgrat" von Knoten, die
in der ungefähr
doppelt so großen
Größe wie ihre
mittelgroß dimensionierten
Geschwister-Knoten dargestellt werden. Dies sorgt für Raum für die Anzeige
der Baumstruktur unter den Geschwister-Knoten unter Verwendung der
Knoten mit der kleinsten Größe. Da die
Größe der Knoten
in dem Rückgrat
dieser Erweiterung nahezu die gleiche ist, wird ein "Ausblend"-Wert verwendet,
um alle Knoten auf jeder vom aktuellen Fokus-Knoten entfernten Ebene
kleiner zu machen. Damit wird verhindert, dass die automatische
Skalierung alle Knoten für
sehr tiefe Bäume
zu klein macht.
-
Die
Knoten in der Nähe
des Fokus-Knotens werden somit immer in einer relativ großen Größe angezeigt.
-
Es
gibt mehrere Möglichkeiten
zum Bestimmen oder anderweitigen Identifizieren des "interessantesten
Knotens", der erweitert
werden soll. Dies kann ein automatisierter Prozess sein oder einer,
der auf einer Benutzer-Eingabe basiert. Einige Beispiele sind: (1)
Dies könnte
der Knoten mit dem höchsten
DOI auf einer Ebene sein, oder (2) es könnte ein Knoten sein, der auf
Basis von Suchbegriffen, die vom Benutzer vorgegeben werden, identifiziert
wird.
-
7 und 6 stellen
den Baum von 2 gemäß dem Zweig dar, der die meisten
Knoten aufweist. Unter Bezugnahme auf 7 nimmt
der Baum nicht den gesamten Anzeigebereich ein, wie durch den nicht genutzten
Bereich 701 dargestellt wird. Unter Bezugnahme auf 8 umfassen
der Knoten 801 und die Abkömmlinge den Zweig mit der höchsten Anzahl
von untergeordneten Knoten. Auf der Ebene 802 sind der
Knoten 801 und sein Zweig erweitert worden. Dies wird auf
Ebene 804 so fortgeführt,
der Knoten 803 und sein Zweig werden erweitert, und auf
Ebene 806 werden der Knoten 805 und sein Zweig
erweitert. Wie dargestellt, wird die Knoten-Erweiterung fortgesetzt,
bis die untersten Knoten oder "Astknoten" des Baums erreicht
sind.
-
Eine
solche Knoten-Erweiterung hat sich insofern als sehr nützlich erwiesen,
als sie oft Einsichten in Suchebenen über das normale bereitgestellte
Maß hinaus
gestattet, (bis zu 6 Ebenen). Dies könnte Suchzeiten für bestimmte
Informationen drastisch reduzieren.
-
Jeder
Knoten weist typischerweise eine Anzahl von Datenelementen auf,
die angezeigt werden sollen. Zum Beispiel könnten für ein Organigramm die anzuzeigenden
Datenelemente Felder umfassen wie beispielsweise Dienststelle, die
Dienststelle, an die berichtet wird, Name, Titel, Büro-Durchwahl,
E-Mail, Bilddatei-Verknüpfung,
Homepage-Verknüpfung usw.
Je größer die
Anzahl von anzuzeigenden Datenelementen ist, um so größer ist
der Anzeigenoberfläche-Bereich,
der für
einen Knoten benötigt
wird. Für
den Fokus-Knoten kann der größte Teil
der Informationen angezeigt werden.
-
Wie
oben erläutert,
weisen die Knoten typischerweise verschiedene Größen auf. Wenn die Knoten kleiner
werden, ist weniger Platz vorhanden, um diese Informationen anzuzeigen.
Informationen, die auf den Knoten angezeigt werden, sind nach Prioritäten geordnet,
und da die Knoten weniger Raum zur Verfügung haben, werden die Elemente
mit der höheren
Priorität
angezeigt. Die vorliegende Erfindung stellt mehrere Techniken bereit,
um zu gestatten, dass Informationen auf einen Knoten passen:
- 1. Datenlöschung.
Kleinere Knoten zeigen nur einige der Datenelemente an.
- 2. Wortabkürzung.
Wörter
und Sätze
werden abgekürzt,
wenn auf der Zeile, auf der sie angezeigt werden, kein Platz ist.
Es werden verschiedene Textabkürzungsregeln
je nach Typ der Informationen (Namen, Telefonnummern, E-Mail-Adressen)
angewendet. Aus einer Datei wird auch eine Substitutionstabelle
ausgelesen, um im Bedarfsfall übliche
Wörter
durch Abkürzungen
zu ersetzen. Zum Beispiel wird Vize-Präsident zu V.P.
- 3. Knoten-Rotation. Die normale Ansicht von Knoten zeigt sie
als 3-D-Boxen (dargestellt in 10). Unter Verwendung
eines Vorgangs, wie beispielsweise den Cursor auf einer Box nach
links oder rechts zu ziehen, wird der Anschein erzeugt, als drehten
sich die Boxen, so dass jetzt eine andere Seite der Boxen nach vorne
zeigt. Dies ermöglicht
die Darstellung weiterer Datenelemente. Softwarebasierte Programmiertechniken zum
Durchführen
einer solchen Knoten-Rotation zum Darstellen verschiedener Informationen
sind im Fachgebiet bekannt.
-
Es
sollte des Weiteren angemerkt werden, dass alle oder einige dieser
Techniken verwendet werden könnten.
Alternativ könnte
ein anderes Fenster entlang der Struktur angezeigt werden, um alle
Informationen anzuzeigen.
-
Die
Benutzer-Ausrichtung im Baum wird beibehalten, indem die Ansichten
des Baums in Animation ineinander übergehen (animate into each
other). Die Animationszeit wird auf einen wünschenswerten Bereich eingestellt,
für gewöhnlich im
Bereich von (0,7–1,0
Sek.). Die durchschnittliche Zeichenzeit pro Rahmen für die letzten
Rahmen wird verwendet, um die Anzahl von Animationsrahmen einzustellen,
die dieses Mal gezeichnet werden können. Dies wird zum Berechnen
der Zwischenpositionen der Boxen verwendet.
-
Ein
Baum-Übergang
wird basierend auf einem Anfangszustand und einem Endzustand des
Baums berechnet. Das Generieren eines Endzustands wird zum Beispiel
durch einen Benutzer initiiert, der einen neuen Fokus-Knoten auswählt.
-
Die
vorliegende Erfindung ist zum Bereitstellen eines interaktiven Browsers
für Knoten-Verknüpfungsstrukturen
angewendet worden. Die Erfindung könnte auf eine Reihe von Kontexten
angewendet werden, in denen Knoten-Verknüpfungs-Strukturen visualisiert
werden. Insbesondere könnte
die Erfindung beim Visualisieren von webbezogenen Strukturen angewendet
werden, wie beispielsweise die Struktur, die durch eine cachegespeicherte
Gruppe von Web-Seiten oder anderen Web-Objekten ausgebildet wird.
-
Allgemeiner
ausgedrückt,
die Erfindung könnte
angewendet werden, um einen Browser für Organigramme, Dateisystem-Hierarchien,
Hypertext-Hierarchien, WorldWideWeb-Konnektivitätsstrukturen, Stücklisten,
SGML-Strukturen oder irgendwelche anderen großen Knoten-Verknüpfungs-Strukturen
bereitzustellen. Der Browser könnte
zum Bearbeiten von Strukturen oder ihren Inhalten verwendet werden.
-
Elemente
in dem Baum können
zu frei wählbaren
Internetadressen- (Uniform Resource Locator – URL) Seiten oder zu Programmen
verknüpft
werden, wie beispielsweise einem E-Mail-Programm. Somit kann der
Baum als ein Browser zum Initiieren der Anzeige von Web-Daten agieren.
Der Baum als Browser arbeitet schneller als ein herkömmlicher
Web-Browser, weil eine Gruppe der Seiten zusammen auf dem Bildschirm
betrachtet werden kann und ihre Beziehung zu anderen Seiten gezeigt
wird.
-
Im
Folgenden werden mögliche
Anwendungen beschrieben.
- (1) Organigramm. Eine
Einsatzmöglichkeit
besteht für
Organigramme, in denen die Knoten als Verknüpfungen zu unterstützenden
Daten dienen, wie in 9. Dieses Organigramm weist über 400
Knoten auf, ist über
das Web zugänglich
und kombiniert alle Informationen, die in 12 getrennten Organigrammen
enthalten sind, (von denen jedes eine Seite füllt). Indem nach einem Namen
gesucht oder das Diagramm durchsucht wird, werden die Details der
einzelnen Organisationen aufgedeckt. Des Weiteren dient das Diagramm
als Schnittstelle in die Organisations-Homepages der verschiedenen
Or ganisationen, (auf die durch Anklicken der entsprechenden Verknüpfung in
dem Knoten zugegriffen wird). Es kann ferner verwendet werden, um auf
die E-Mail jeder Einzelperson zuzugreifen, deren E-Mail auf dem
Diagramm angegeben ist, indem einfach auf die Verknüpfung geklickt
wird.
- (2) Web-Sites. Eine weitere Verwendungsmöglichkeit ist die Ansicht von
Web-Sites, die in Baum-Form gezwungen oder anderweitig dazu reduziert
wurden. Miniaturisierte Bildvorschauen von Seiten können in
den Knoten angezeigt werden. Ganzseiten-Anzeigen der Seiten können neben
dem Baum unter Verwendung einer geeigneten Web-Browser-Anwendung angezeigt
werden.
- (3) Web-Site-Statistiken. Der DOI von einzelnen Seiten in einer
Web-Site kann auf eine Abhängigkeit
von der Anzahl der Treffer eingestellt werden, welche die Seite
in einem vorgegebenen Zeitraum erhalten hat, wie beispielsweise
dem vergangenen Monat oder der letzten Woche oder Stunde oder einer
anderen Zeitspanne. Oder es könnte
eine Funktion, welche eine Art Gewichtungs-Zugangszeitraum darstellt,
verwendet werden, (zum Beispiel die Gewichtung von Treffern als
eine abnehmende Exponentialfunktion (declining exponential) von
Tagen vor dem gegenwärtigen).
Somit können
Site-Sponsoren die Aktivität
auf ihren Web-Sites überwachen.
Der Gewichtungs-Zeitraum könnte
sogar auf Minuten reduziert werden, so dass Sponsoren die unmittelbare
Aktivität
auf ihren Sites überwachen
könnten.
- (4) Datenbanken. Datenbanken, die sich durch Bäume ausdrücken lassen,
können
angezeigt und durchsucht werden. Als Beispiel wird die 7000 Knoten
umfassende Taxonomie-Datenbank, die von ACM/SIGCHI für Wettbewerbstests
(competitive tests) verwendet wird, in 10 gezeigt.
In diesem Wettbewerbstest stellen die Kandidaten Visualisierungen
der Datenbank dar, die dann durchsucht werden, um bestimmte Datenelemente
zu finden. Indem er den Gruppierungen höherer Ebenen gefolgt ist, hat
der Benutzer den Knoten 1001 mit dem Titel "Ebola-Virus" gefunden. Ein Vorteil
des Einsatzes des DOI-Baums zum Durchsuchen besteht darin, dass
der gesamte Baum immer sichtbar ist, was dem Benutzer dabei hilft,
den Kontext der einzelnen Knoten beizubehalten. Weiteren relevanten
Knoten in der Standard-Anordnung wird immer mehr Platz eingeräumt, während der
Benutzer den Baum durchsucht. Die automatische Erweite rung unter
dem Fokus-Knoten kann dabei helfen, den Zweig des Baums zu verstehen,
der den neuen Fokus enthält.
- (5) Mehrfach verknüpfte
Datenbanken. Die Knoten können
Elemente in einer Datenbank sein, wie in 11. Die
Elemente in der Datenbank sind in eine Baum-Form gezwungen oder
wurden anderweitig dazu umgewandelt. Die Elemente in der Datenbank
weisen jedoch mehrfache Verknüpfungen
zu anderen Elementen in der Datenbank auf. Eine Gruppe oder Klasse
von Verknüpfungen
wird zum Erstellen der Baumstruktur verwendet. Typischerweise ist
diese Klasse von Verknüpfungen
indikativ für
eine Beziehung zwischen diesen Elementen. In dieser Anwendung können zusätzliche
Verknüpfungen
zu anderen Elementen angezeigt werden, wenn eine vorgegebene Benutzertätigkeit
ausgeführt
wird, z.B. der Benutzer einen Cursor über irgendein Element bewegt.
Dies wird durch die Verknüpfungen 1101 auf
Element 1101 dargestellt.
In einer anderen Möglichkeit
zum Darstellen eines allgemeinen Diagramms mit mehrfachen Verknüpfungen können mehrfache
Instances eines Knotens in der Struktur dargestellt werden. Dies
kann auf einer bestimmten Art und Weise der Erstellung der Struktur
aus der Datenbank basieren. In diesem Fall können die angezeigten Verknüpfungen
auf andere Instances des Knotens verweisen. Solche duplizierten
Knoten können
so angezeigt werden, dass sie sich optisch von anderen Knoten unterscheiden,
(z. B. durch verschiedene Farbe, Form usw.).
Unter Verwendung
dieser Techniken werden komplexe Strukturen, die als verallgemeinerte
Diagramme schwierig zu zeichnen wären, als Bäume gezeichnet, doch können die
anderen Verknüpfungen
immer noch untersucht werden. In diesem Fall, in dem einige der
Knoten mit einem Dreieck unter einem Knoten zusammengefasst worden
sind, wird eine Linie zu dem Dreieck gezeichnet.
- (6) Bibliografien. Ein Biblioplex ist eine Gruppe von Dokumenten,
die generiert werden, indem nacheinander Generationen von Zitationen
durchquert werden, wie in 12. Dies
kann als ein DOI-Baum angezeigt werden. Der DOI für einzelne
Knoten kann durch Verteilen der Aktivierung unter den Verknüpfungen
oder durch Kozitations-Analyse berechnet werden.
- (7) E-Mail-Strom-Visualisierung. E-Mail-Ströme können als Bäume dargestellt werden. Der
DOI für
diese Ströme
könnte
auf Basis der Inhaltsähnlichkeit
und Baum-Nähe
generiert werden.
-
13 stellt
ein Bedienfeld 1301 dar, das für einen Benutzer bereitgestellt
wird und zur Bereitstellung von Visualisierungs-Präferenzen
sowie zum Angeben eines Suchbegriffs (Feld 1302) verwendet
werden kann. In der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann mehr als ein Fokus-Knoten vorhanden
sein. Dieser Fall würde
typischerweise eintreten, wenn irgendein Typ von Suche für die Daten
in den Elementen der Visualisierungsstruktur durchgeführt wird.
-
Unter
erneuter Bezugnahme auf 13 umfassen
die verschiedenen anderen Steuervorrichtungen Felder und Kontrollkästchen zum
Angeben von Parameter für
die Visualisierung und Befehls-Schaltflächen, um zu veranlassen, dass
spezifische Befehle ausgeführt
werden. Das Feld 1303 dient zum Spezifizieren der Größe des Anzeigebereichs,
das Feld 1304 dient zum Spezifizieren der Anzahl von abgeleiteten
Knoten, die vor der Faltung angezeigt werden sollen, das Feld 1305 spezifiziert
ein Bild, das für
die "Box", die einen Knoten darstellt,
verwendet werden soll, das Feld 1306 wird zum Spezifizieren
der Farbe der Box verwendet, das Feld 1307 wird zum Spezifizieren
einer Übergangszeit
für Animationszwecke
verwendet, das Feld 1308 dient zum Spezifizieren des "Ausblend"-Werts zum Bestimmen
des endgültigen
DOI-Werts, der bei der Wiedergabe eines Knotens verwendet wird,
das Feld 1309 wird verwendet, um einen maximalen DOI-Wert
vor der Übergehung
zu spezifizieren, das Feld 1310 wird zum Spezifizieren
eines Hintergrundbilds für
die Visualisierung verwendet, das Feld 1311 wird verwendet,
um die Farbe für
Linien und Text zu spezifizieren, das Feld 1312 wird verwendet,
um die Spezifikation eines neuen Stammknotens zu aktivieren, das
Kontrollkästchen 1313 wird verwendet,
um zu spezifizieren, dass die Knoten-Erweiterung erfolgen soll,
das Kontrollkästchen 1314 wird verwendet,
um zu spezifizieren, dass Fotos angezeigt werden können, das
Kontrollkästchen 1316 wird
verwendet, um zu spezifizieren, dass der DOI-Wert für die Knoten
angezeigt werden soll, das Kontrollkästchen 1315 wird verwendet,
um zu spezifizieren, dass ausgewählte
Knoten unterdrückt
werden sollen, Kontrollkästchen 1317 wird
verwendet, um zu spezifizieren, dass nichtausgewählte Knoten unterdrückt werden
sollen, das Kontrollkästchen 1318 wird
verwendet, um eine Abfrage zuzulassen, das Kontrollkästchen 1319 wird
verwendet, um die Unterdrückung
von unteren mittleren (low medium) Knoten zu spezifizieren, das
Kontrollkästchen 1320 wird
verwendet, um Ton ein- oder auszuschalten, das Kontrollkästchen 1321 dient
zum Aktivieren der Benutzer-Zuweisung von DOI-Werten.
-
Die
Schaltfläche 1322 dient
zum Durchqueren des Baums in Vorwärtsrichtung basierend auf vorherigen
Befehlen, die Schaltfläche 1323 dient
zum Durchqueren des Baums in Rückwärtsrichtung
basierend auf vorherigen Befehlen, die Schaltfläche 1324 dient zum
Anzeigen aller Knoten, die bisher ausgewählt worden sind, die Schaltfläche 1325 dient
zum Löschen
des Speichers für
vorher ausgewählte
Knoten, die Schaltfläche 1326 dient
zum Veranlassen der Auswahl aller Knoten, die Schaltfläche 1327 dient
zum Zurücksetzen
jedes Speichers für
bisher eingegebene Befehle, die Schaltfläche 1328 dient zum
Veranlassen, dass der Baum erneut gezeichnet wird, die Schaltfläche 1329 dient
zum Veranlassen, dass der Baum mit größeren Blöcken gezeichnet wird, die Schaltfläche 1330 dient
zum Veranlassen, dass der Baum mit kleineren Blöcken gezeichnet wird, die Schaltfläche 1331 dient
zum Veranlassen, dass der Baum mit breiteren Boxen gezeichnet wird,
die Schaltfläche 1332 dient
zum Veranlassen, dass der Baum mit schmaleren Boxen gezeichnet wird,
die Schaltfläche 1333 dient
zum Veranlassen, dass der Baum mit höheren Boxen gezeichnet wird,
die Schaltfläche 1334 dient
zum Veranlassen, dass der Baum mit kürzeren Boxen gezeichnet wird,
die Schaltfläche
dient zum Veranlassen, dass der gegenwärtige Fokus-Knoten der Stammknoten
wird, die Schaltfläche 1336 dient
zum Veranlassen einer Visualisierung eines Zweigs auf Basis des
anzuzeigenden gegenwärtigen
Fokus-Knoten, und die Schaltfläche 1337 dient
zum Veranlassen, dass ausgewählte
Knoten gelöscht
werden.
-
Eine
alternative Implementierung würde
bestimmte, häufig
verwendete Steuerfunktionen bereitstellen, die auf einer Symbolleiste
angegeben werden, die in dem Fenster oder Anzeigebereich positioniert
ist. Der Einsatz von Symbolleisten ist im Fachgebiet von Benutzerschnittstellen
für rechnerbasierte
Systeme bekannt.
-
14 ist
ein Blockschaltbild, das die Funktionskomponenten und den Datenfluss
der gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 14 ist das
DOITreeApp 1405 das Hauptprogramm. Es kann entweder als
ein Java-Programm implementiert werden oder kann ein Applet sein.
Ein Applet ist ein Teil von Software-Code, der typischerweise für die Ausführung in ei nern
Web-Browser vorgesehen ist. Wie oben erwähnt, wird die gegenwärtig bevorzugte
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Java®-Programmiersprache
zum Betrieb auf einem Java®-fähigen Web-Browser implementiert.
Somit ist die gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsform
als ein Applet implementiert. Die DOITreeApplet-Schnittstelle 1410 definiert
eine Schnittstelle für
weitere üblicherweise
verwendete und öffentlich
verfügbare
Applet-Funktionen, die verwendet werden, um das DOITree-System zu
implementieren, wie beispielsweise playAudioClip, showDocument,
getImage usw.
-
DOITreeApp 1405 startet
DOITree 1406 und stellt dafür ein DOITreeModel 1407 bereit.
Das DOITree-Modell 1407 definiert die Daten, die zum Erstellen
des Baums verwendet werden sollen. Das Modell enthält eine
Gruppe von DOITreeNodes 1408 in einer hierarchischen Struktur.
Die Daten für
jeden Knoten werden aus einer Datendatei 1401 unter Verwendung
eines Dienstprogramms, wie beispielsweise loadData 1404,
ausgelesen, das abhängig
vom Datenformat ReadSpreadsheet 1402, ReadDS 1403 oder
andere Eingabe-Routinen verwendet. Die Art und Weise, in welcher
die Datendatei 1401 erstellt wird, wird im Folgenden ausführlicher
beschrieben. ReadSpreadsheet 1402 verwendet ein Eingabeformat,
bei dem die Daten für
jeden Knoten sich auf einer Zeile in einer Textdatei befinden und
Datenfelder tabulatorbegrenzt sind. Dies ist ein Format, das von
im Handel erhältlicher
Tabellenkalkulations- oder Datenbank-Software erzeugt werden kann.
-
Sobald
DOITree 1406 gestartet ist, empfängt es Eingaben vom Benutzer über Maus- oder Tastatur-Steuervorrichtungen.
DOITree 1406 bestimmt die Anordnung, Größe und Position von Knoten
in den Baum-Anzeigen. DOITree 1406 ruft DOITreeCellRenderer 1409 auf,
um jeden Knoten auf der Anzeige 1411 zu zeichnen und auch
Linien, Bilder und anderen Text oder Grafik auf der Anzeigevorrichtung 1411 zu
verbinden.
-
In
der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
ist die Software so organisiert, dass das hauptsächliche Anordnungsprogrammelement
und die Bildaufbereitungsvorrichtung (DOITree 1406 und
DOITreeCellRenderer 1409) in andere Software eingebettet
und als Maschinencodeleser (viewer) für Baum-Daten behandelt werden
können.
Programmieren in der Java-Umgebung ist dem Fachmann bekannt, und
daher wird eine weitere Erörterung
oder Beschreibung der Programmiertechniken, die zum Implementieren
der gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsform
verwendet werden, nicht als notwendig erachtet.
-
Wie
oben angemerkt, werden die zu Grunde liegenden Daten in der Datendatei 1401 gespeichert.
In der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsform
stellen diese Daten die grundlegende Struktur dar, die zum Anzeigen
der Visualisierung eingesetzt wird. Solche Daten können statisch
sein oder ganz oder teilweise dynamisch generiert werden. Die Daten
für DOI-Bäume können in
einer Datenbank gespeichert oder daraus abgeleitet werden, oder
sie können
aus tabulatorbegrenzten Dateien ausgelesen werden. Benutzer können somit Bäume für die DOI-Baum-Anzeige
unter Verwendung einer Tabellenkalkulations-Anwendung, wie beispielsweise
Microsoft Excel®,
vorbereiten und bearbeiten und die eingegebenen Daten als eine tabulatorbegrenzte Datei
speichern. In einer tabulatorbegrenzten Datei geben die Tabulatoren
eine Trennung von Datenelementen und Knoten-Informationen an.
-
Es
ist ebenfalls anzumerken, dass der Baum interaktiv aufgebaut werden
kann, so dass Knoten dynamisch zu der Baumstruktur hinzugefügt oder
daraus entfernt werden können.
Des Weiteren kann eine solche Baumstruktur interaktiv aufgebaut
werden, indem Informationen in Reaktion auf Benutzer-Anfragen aus
einer Datenbank extrahiert werden.
-
Ein
rechnerbasiertes System, auf dem die gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung implementiert werden kann, wird unter
Bezugnahme auf 15 beschrieben. Die gegenwärtige bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wurde auf einem rechnerbasierten System
unter Verwendung des Windows®-Betriebssystems und der
Internet Explorer®-Browser-Anwendung implementiert,
(die beide Warenzeichen der Microsoft Corporation in Redmond, Washington,
sind). Wie oben angemerkt, wird die vorliegende Erfindung unter
Verwendung von Software-Programmieranweisungen, die in der Java®-Programmiersprache
geschrieben sind, zur Ausführung
auf einem rechnerbasierten System implementiert. Java ist ein Warenzeichen
von Sun Microsystems in Mountain View, Kalifornien. Es wird somit
erwartet, dass die gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung auf jedem rechnerbasierten System betrieben werden
kann, das eine grafische Benutzeroberfläche und die Java-Betriebsumgebung
unterstützt.
Unter Bezugnahme auf 15 besteht das rechnerba sierte
System in jedem Fall aus einer Vielzahl von Komponenten, die über einen
Bus 1501 gekoppelt sind. Der Bus 1501 kann aus
einer Vielzahl von parallelen Bussen, (z. B. Adress-, Daten- und
Status-Busse), sowie einer Hierarchie von Bussen bestehen, (z.B.
einem Prozessor-Bus, einem lokalen Bus und einem I/O-Bus). In jedem
Fall besteht das Rechnersystem des Weiteren aus einem Prozessor 1502 zum
Ausführen
von Anweisungen, die Ober den Bus 1501 vom inneren Speicher 1503 bereitgestellt
werden, (es ist anzumerken, dass der interne Speicher 1503 typischerweise
eine Kombination aus Direktzugriffs- und Festwertspeicher ist).
Anweisungen zum Ausführen
solcher Abläufe
werden aus dem internen Speicher 1503 abgerufen. Solche
Abläufe,
die vom Prozessor 1502 durchgeführt würden, würden die Verarbeitungsschritte
umfassen, die im Ablaufdiagramm von 1 und den
begleitenden Ausführungen
beschrieben worden sind. Die Abläufe
würden
typischerweise in der Form von codierten Anweisungen in einer geeigneten
Programmiersprache unter Verwendung bekannter Programmiertechniken
bereitgestellt werden. Der Prozessor 1502 und der interne
Speicher 1503 können
diskrete Komponenten oder eine einzelne integrierte Vorrichtung
sein, wie beispielsweise ein anwendungsspezifischer integrierter
Schaltungs-(Application Specification Integrated Circuit)(ASIC)Chip.
-
Des
Weiteren sind mit dem Bus 1501 eine Tastatur 1403 für alphanumerische
Eingaben, ein externer Speicher 1505 zum Speichern von
Daten, eine Cursor-Steuervorrichtung 1507 zum Anzeigen
visueller Ausgaben und eine Netzwerkverbindung 1508 gekoppelt.
Die Tastatur 1504 wäre
typischerweise eine Standard-QWERTY-Tastatur, kann aber auch ein
Tastenblock ähnlich
wie beim Telefon sein. Der externe Speicher 1505 kann ein
festes oder entfernbares Magnet- oder Bildplattenlaufwerk sein.
Die Cursor-Steuervorrichtung 1506,
z.B. eine Maus oder Rollkugel, weist typischerweise eine damit verbundene
Taste bzw. einen Schalter auf, auf welche die Durchführung bestimmter
Funktionen programmiert werden kann. Die Anzeigevorrichtung 1507 kann
einen oder mehrere physikalische Anzeigemonitore umfassen. Die Netzwerkverbindung 1508 stellt Mittel
zum Verbinden mit einem Netzwerk bereit, z.B. eine Lokalnetz-(Local
Area Network – LAN)Karte
oder Modemkarte mit entsprechender Software. Abgesehen vom Kommunikationszugriff
kann die Netzwerkverbindung 1508 für den Zugriff auf verschiedene
Ressourcen, (d.h. Server) verwendet werden, wie beispielsweise gemeinsam
genutzte Rechen-, Speicher- oder Druck-Ressourcen.
-
Die
Erfindung wurde in Bezug auf Software-Implementierungen beschrieben,
doch könnte
die Erfindung mit spezieller Hardware implementiert werden, die
für den
Betrieb in einer Systemarchitektur, wie oben beschrieben, ausgelegt
ist.
