في الحوسبة ، يوفر نظام النوفذة إكس (X) والمعروف بـإكس 11 (X11) قابلة رسومية بنوافذ لأجهزة العرض النقطية. يوفر النظام حزمة أدوات وبروتوكول لبناء قابلة المستخدم على أنظمة يونكس والأنظمة الشبيهة بيونكس، وكل إصدارات أنظمة التشغيل الحديثة تقريباً تدعمه.

يوفر X بيئة العمل الأساسية لبيئة القابلة الرسومية: رسم النوافذ وتحريكها على الشاشة، والتفاعل مع الفأرة و/أولوحة المفاتيح. لا يدير X قابلة المستخدم، فالبرامج ذات القابلات الرسومية تقوم بهذه المهمة، وبالتالي فإن أسلوب عرض البرامج ذات القابلات الرسومية يختلف بشكل كبير؛ فالبرامج المتنوعة قد تظهر بأساليب مختلفة للغاية.

يعمل نظام X بشفافية عبر الشبكة، حيث حتى الجهاز الذي يشغل البرنامج قد يختلف عن الجهاز الذي يظهر القابلة الرسومية لهذا البرنامج، ويسمى البرنامج الذي يستخدم نظام X للعرض والتفاعل (برنامجاً عميلاً) ويسمى نظام X الذي يقوم بعرض قابلة البرنامج بـ"خادم العرض"، وهذا ما يسبب بعض الحيرة لبعض المستخدمين، إذ إذا خادم العرضقد يكون الجهاز المحلي، بينما يمكن حتى يعمل البرنامج الزبون على جهاز آخر.

نشأ نظام X في MIT عام 1984. ونسخة البروتوكول المستخدمة حالياً، X11، ظهرت في سبتمبر 1987. تقود مؤسسة X.Org مشروع X حالياً، وتقوم على بناء الإصدار 7.0 للنسخة 11، موفرة إياه كبرنامجٍ حر تحت رخصة MIT ورخصاً أخرى توفر حرية عالية في استخدامه.

يعمل نظام X الرسومي كبيئة قياسية أومعيارية على الكثير من أنظمة يونكس الحالية، وذلك يضم معظم إصدارات لينوكس وBSD، كما يدعمه نظام التشغيل الحالي لأجهزة ماكنتوش Mac OS X، فيما توجد نسخ منه مخصصة للعمل تحت بيئة مايكروسوفت ويندوز.

مبادئ تصميم إكس

فى سنة 1984 وضع Bob Scheifler وJim Gettys مبادئ X المبكرة:

• لا تضف وظيفة جديدة ما لم يتعذر إكمال برنامج حقيقى بدونها.
• من المهم تقرير ما لاقد يكونه النظام كما هومهم تقرير ماقد يكونه. لا تقم بكل ما يحتاجه العالم؛ بدلاً من هذا، اجعل النظام قابلاً للتمديد بحيث يمكن تلبية الاحتياجات الجديدة بصورة متوافقة.
• الشيء الوحيد اﻷسوأ من التعميم من مثال واحد هوالتعميم من لا أمثلة على اﻹطلاق.
• لوكانت هناك معضلة غير مفهومة تماماً، فربما من اﻷفضل عدم توفير حلٍ على اﻹطلاق.
• إذا استطعت الحصول على 90% من التأثير عن طريق 10% من العمل، فاستخدم الحل اﻷبسط.
• اعزل التعقيد حدثا أمكنك.
• وفر آلية بدلاً من سياسة؛ بالتحديد: ضع سياسة قابلة المستخدم في يد العميل.

المبدأ اﻷول تغير أثناء تصميم X11 ليصبح: "لا تضف وظيفة جديدة ما لم تفهم حتى هناك برنامجاً حقيقياً ما سيحتاجها".

لقد حافظ X بشكل كبير على هذه المبادئ منذ ذلك الحين. صُممت التطبيقات المرجعية مع النظر إلى الامتداد والتحسين، بينما تحافظ على التوافقية مع بروتوكول 1987 اﻷصلي.

قابلات المستخدم

لا يحتوي X عن عمد مواصفات لتطبيقات قابلة المستخدم، مثل اﻷزرة والقوائم وأشرطة عناوين النوافذ وما إلى ذلك. بدلاً من هذا فإن برمجيات المستخدم -مثل مديروالنوافذ أوأدوات تطوير القابلة الرسومية أوبيئات سطح المخط أوقابلات المستخدم الخاصة ببرامج معينة- توفر/تعهد جميع هذه التفاصيل. ولهذا فإن قابلة X "المثالية" تغيرت بشكلٍ هائل بمرور الزمن.

يتحكم مدير النوافذ في وضع وشكل نوافذ التطبيقات. وهذا قد تكون له قابلة مماثلة لتلك المستخدمة في ويندوز أوماكنتوش (اﻷمثلة على هذا تضم Kwin في كى.دى.إى أوميتاسيتى في جنوم) أولديه أدوات تحكم مختلفة جذرياً (مثل مديروالنوافذ المبلّطة). مدير النوافذ قد يحدث بسيطاً جداً (مثل twm، مدير النوافذ البدائي الذى يوفره X) أويوفر خصائص تقترب من بيئة سطح مخط كاملة (مثل Enlightenment).

الكثير من المستخدمين يستخدمون X مع بيئة سطح مخط كاملة، والتى تضم مدير نوافذ، والكثير من التطبيقات، وقابلة متناسقة. أكثر بيئات سطح المخط شعبية هما جنوم وكى.دى.إى. بيئة سطح مخط يونكس القياسية هى Common Desktop Environment (CDE). أما مبادرة freedesktop.org تهتم بالتوافق بين أسطح المخط والمكونات الضرورية لسطح مخط X قادر على المنافسة.

التطبيقات

يعد تطبيق X المرجعي التطبيق الرسمي لـ X. بسبب حرية الترخيص ، ظهرت الكثير من صور X المتنوعة، حرة وتجارية. كما قام الكثير من منتجى أنظمة يونكس التجارية بأخذ تطبيق X المرجعى وتطويعه ليعمل على عتادهم، وعادة يقوموا بتعديله بصورة كبيرة ويضيفوا امتدادات محتكرة.

حتى 2004 وفّر XFree86 أكثر صور X شهرة على اﻷنظمة الحرة الشبيهة بيونكس. بدأ XFree86 كنقل لـX إلى الحواسيب المتوافقة مع 386 ومع نهاية التسعينيات (1990) أصبح أكبر مصدر للإبداع التقنى في X والمكان اﻷساسى لتطويره. مع عام 2004 أصبح تطبيق X.Org المرجعي، المنشق عن XFree86، هوالسائد.

بالرغم من حتى مستخدمى الحاسوب كثيراً ما يربطون بين X ويونكس، فإن خوادم X تتوفر للعديد من البيئات الرسومية اﻷخرى. يحتوي نظام التشغيل OpenVMS من هيولت باكارد على نسخة من X مع CDE تعهد باسم DECwindows، كسطح مخط قياسي له. أيضا يحتوي Mac OS X 10.3 وما بعده من أبل على X11.app المبنية على XFree86 4.3 وX11R6.6 والتي توفر تكامل أفضل مع Mac OS X. كما توجد خوادم X ﻷنظمة ماكثمانية وتسعة من قبل شركات أخرى مثل MacX.

بالرغم من حتى ميكروسوفت ويندوز لا يأتي بدعم لـ X. لكن توجد الكثير من التطبيقات التى توفرها أطراف أخرى، إما برامج حرة مثل Cygwin/X، وXming، وWeirdMind، وWeirdX؛ أومنتجات إحتكارية مثل Xmanager،وX-Deep/32،وWiredX، وExceed، وX-Win32، وتستخدم عادة للتحكم في عملاء X عن بعد.

عندما يعمل X تحت نظام نوفذة آخر (مثل مايكروسوفت ويندوز أوماك أو.إس)، فإن نظام X يعمل "بلا جذر"، مما يعنى حتى بيئة النوفذة المضيفة تعتني بالنافذة الجذر (الخلفية والقوائم المتعلقة بها) وتدير أبعاد نوافذ X المستضافة -بالرغم من حتى بعض الخوادم (Exceed على سبيل المثال) يمكنها إنشاء نافذة جذر للعميل البعيد وعرضها كنافذة مستقلة في النظام المضيف.

طرفيات إكس

طرفية X هى تعبير عن بترة عتاد مخصصة يعمل عليها خادم X كعميل رفيع. اشتهرت هذه البنية لاستخدامها لبناء مجموعات من الطرفيات غير المكلفة لتسمح للعديد من المستخدمين باستخدام نفس الخادم الضخم في وقت واحد، يقترب هذا الاستخدام كثيراً من الغرض اﻷصلي لمشروع MIT.

تستطيع طرفيات X استكشاف الشبكة المحلية باستخدام بروتوكول التحكم في مدير عرض X لتكوين قائمة بالأنظمة المضيفة المتوفرة التى يمكن تشغيل العميل عليها. يحتاج هذا إلى تشغيل مدير عرض X على المضيف اﻷولي - حيث يعمل خادم X -.

أصبحت طرفيات X المخصصة (العتادية) أقل شهرة، حيث حتى حاسوب شخصي مع خادم X يوفر نفس الوظيفة بشكل نموذجي وتكلفة أقل.

أوجه القصور والنقد لإكس

خصص كتيب كارهي يونكس فصلاً كاملاً لكارثة نوافذ-X، مخصصاً لمشكلات X في نهاية الثمانينيات وبداية التسعينيات. أما "لماذا X ليس نظامنا المثالى للنوافذ" تأليف Gajewska وManasse وMcCormack فيصف بالتفصيل مشكلات البروتوكول مع توصيات لتحسينه.

عتاد الصوت والصورة

يتوقف الحصول على اﻷداء العالي من بطاقات العرض الحديثة على وظائف الرسوميات اﻷكثر تطوراً. يقوم المصنعون بتطبيق هذه الوظائف بشكل نموذجى في مشغلات (drivers) احتكارية، عادة ما يوفروها لويندوز أولاً (السوق ذات الزبائن اﻷكثر). قام XFree86 وX.Org Server بالبرمجة العكسية للعديد من مشغلات البطاقات اﻷقدم. أيضاً، فإن أغلب المصنعين لبطاقات العرض الحديثة يرفضون اﻹفصاح عن التفاصيل البرمجية الخاصة ببطاقاتها ويعتبروها إما شديدة السرية أوخاضعة لبراءة اختراع.

الكثير من خوادم X الحالية تتعامل مع العتاد مباشرة، لذا فإن خادم X سيء التصرف قد يؤدى إلى توقف العرض عن الاستجابة، حتى ولوكان نظام التشغيل مستمراً في العمل بكفاءة، مما قد يحتاج إلى إعادة التشغيل.

خصائص قابلة المستخدم

لا ينطوي X بشكل متعمد على مواصفات لقابلة المستخدم أوأغلب صور التواصل بين التطبيقات. مما نتج عنه الكثير من القابلات المتنوعة تماماً، وتطبيقات لا تعمل جيداً مع بعضها البعض. ICCCM - وهي مواصفات لتسهيل التعامل بين البرامج العميلة - لها سمعة سيئة لكونها صعبة التطبيق بشكل سليم. وقد أدى هذا إلى إحباط المستخدمين والمبرمجين لوقت طويل [1]. واﻵن، فإن فإن مبرمجى الرسوميات يعملون على تناسق مظهر البرنامج وتواصله بكتابته لبيئة سطح مخط محددة أوباستخدام widget toolkit رسومية محددة، مما يتفادى التعامل مع ICCCM مباشرة.

لا يوفر برتوكول X أي وسائل للتعامل مع الصوت، تاركاً هذا لنظام التشغيل ليوفر دعم العتاد السمعي وتشغيل الصوت. ومع زيادة اهتمام المستخدمين بالصوت، ظهرت الكثير من أنظمة الصوت غير المتوافقة مع بعضها. أغلب المبرمجين في الماضي اختاروا تجاهل مسائل الشبكة، واستخدام قابلات برمجة الصوت المحلية والخاصة بكل نظام. ضم الجيل اﻷول من أنظمة صوت الخادم-العميل rplay ونظام صوت الشبكة. أدت المجهودات اﻷحدث إلى ظهور EsounD (جنوم) وARts (كي.دي.إي). وقد بدأ التطوير في نظام آخر خادم تطبيقات الوسائط.

الشبكة

لا يمكن حالياً فصل عميل لـX أوجلسة من أحد الخوادم وإعادة توصيلها بخادم آخر، كما في حوسبة الشبكة الوهمية (VNC). لقد بدأ العمل ﻹضافة هذه الوسيلة لـX، وهناك حلول للتغلب على هذا (VNC :0 viewers) لجعل شاشة خادم X الحالية متوفرة عبر VNC.

لا يوجد تشفير بصورة افتراضية لنقل البيانات بين خادم X وعميل X البعيد. يمكن لمهاجم يستخدم packet sniffer تفسيرها وقراءتها. يقابل أغلب المستخدمون هذا عن طريق تمرير X عبر نفق SSH؛ معظم التطبيقات تدعم تمرير تطبيقات X عبر أنفاق وإن كانت أحياناً غير معملة بشكل افتراضى.

استقلالية-اﻷجهزة والفصل بين الخادم والعميل يؤدي إلى زيادة الحمل. شفافية الشبكة في X تتطلب حتى يعمل الخادم والعميل بشكل منفصل. في الأيام اﻷولى، أدى هذا إلى غرامة واضحة في اﻷداء مقارنة باﻹصدارات الحالية وقتها من مايكروسوفت ويندوز وماك أو.إس، التى غرست النوفذة عميقاً في نظام التشغيل. كان أنصار X ينصحون ب أربعة إلىثمانية م.ب من الرام للحصول على أداء معقول. حتى منتصف التسعينات كان هذا يظهر كثيراً مقارنة بويندوز أوماك.

يوجد في اﻹصدارات الحالية من ويندوز أوكوارتز الخاص بماك أو.إس.إكس فصل داخلى للنظام الفرعى مشابه لانقسام الخادم/العميل في X مع مقاربة لأداء واستخدام الموارد في X مع كى.دى.إى أوجنوم.

منافسي إكس

تستخدم تقريباً جميع اﻷنظمة الشبيهة بيونكس X للرسوميات. على الرغم من هذا، فقد حاول البعض كتابة بدائل لـ X. البدائل التاريخية تضم NeWS من صن مايكروسيستمز، عرض بوست سكريبت الخاص بـ NeXT الذى أصبح فيما بعد كوارتز من أبل المستخدم في نظامها ماك أو.إس.إكس.

المحاولات الحديثة لعلاج الانتقادات الموجهة لـX واستبداله تضم Fresco ونظام النوفذة Y. مع هذا، يشك المهتمون بهذا اﻷمر في فاعلية أى بديل لا يحافظ على التوافقية مع X.

حاول منافسون آخرون التغلب على زيادة الحمل في X بالتعامل مع العتاد مباشرة. هذه المشاريع تضم DirectFB وFBUI الصغير جداً.الـDRI، الذى يهدف إلى توفير قابلة فعالة على مستوى النواة للـ framebuffer والذي قد يغطي على المشاريع اﻷخرى.

التاريخ

البدايات

ظهرت عدة انظمة عرض لأجهزة العرض النقطية قبل نظام إكس ، من شركة زيروكس Xerox ظهر ألتوXerox Alto (1973) وزيروكس ستار (1981) . أيضا ظهر من شركة أبل أنظمة أبل ليزا (1983) وأبل ستار (1984) . أما عالم يونكس فقد شهد أنظمة مثل مشروع أندروAndrew Project (1982) وطرفية بليت لروب بايك.

يشتق اسم إكس X على أساس أنه لاحق لنظام النوافذ قبل عام 1983 المدعودبليوW Window System (وبما حتى X تلي W مباشرة في الأبجدية اللاتينية فقد سمي X ). كان نظام النوافذ دبليويعمل تحت نظام التشغيل في (النظام الخامس). hاستخدم دبليوبروتوكول شبكة يدعم النوافذ الطرفية والرسومية ، حيث يقوم الخادم بالحفاظ على قائمة العرض .

الأصول والتطورات الأولى

ظهرت الفكرة الأساسية لنظام إكس في معهد ماستشوشتش للتقانة في عام 1984 كتعاون بين جيم غيتيس Jim Gettys من مشروع أثينا وبوب شيفلر من مخبر إم.آي.تي لعلوم الحاسوب . حيث احتاج شيفلر لبيئة عرض قابلة للاستخدام للقيام بتنقيح debugging لنظام أرغوس. في نفس الوقت كان مشروع أثينا (مشروع مشهجر بين منظمة المعدات الرقمية (DEC), وإم.آي.تي وآي.بي.إم لتأمين وصول سهل لموارد الحوسبة لجميع الطلاب ) يحتاج أيضا نظام رسوميات مستقل-المنصة لييربط بين أنظمته المتناغرة مع بعضها البعض . كان نظام النوفذة قيد التطوير وقتها هومشروع أندروفي جامعة كارنيجي ميلون لكنه لم يطرح رخص من أجل البيع ولم تتواجد بدائل أيضا .

قام المشروع بحل القضية عن طريق خلق بروتوكول يمكن حتى يشغّل كلا من التطبيقات المحلية ويستطيع استنادىء المصادر البعيدة remote resources أيضا. في منتصف 1983 اشتغل نسخة مبدئية للنظام دبليوعلى يونكس بسرعة تقدر خُمس سرعته على نظام في V . في مايو1984 ، استبدل شيفلر البروتوكول المتزامن للنظام دبليوببرتوكول غير متزامن وقائمة العرض بنمط رسومي حالّي ليقوم بإطلاق نظام إكس نسخة 1 X version 1 . كان إكس بهذا أول نظام نوفذة يوفر استقلالية عن العتاد حقيقية واستقلالية عن أي مطور/داعم vendor .

عمل شيفلر وغيتيس مع رون نيومان على إكس الذي بدأ في التقدم بسرعة . بحلول يناير 1985 كانت النسخةستة قد تم إطلاقها عندها قررت DEC إطلاق أول محطات عمل من طراز أولتريكس Ultrix مزودة بنظام النوفذة إكس . قام مهندسودي.إي.سي بنقل إكس6 ليعمل مع جهاز العرض QVSS على أجهزة MicroVAX.

في الربع الثاني من عام 1985 تطلب إكس دعم ألوان ليعمل في محطات عمل DEC VAXstation-II/GPX، وبهذا تشكلت لدينا النسخةتسعة . ومع حتى إم.آي.تي قامت بترخيص إكس6 لعدة مجموعات خارج الولايات المتحدة لقاء أجر مادي ، فقد قررت في ذلك الوقت حتى تطرح إكس9 والنسخ المستقبلية تحت ما يدعى رخصة إم.آي.تي . ظهر إكس9 إلى النور في سبتمبر 1985 .

لاحقا قامت مجموعة من جامعة براون بنقل النسخةتسعة إلى أنظمة آي.بي.إم RT/PC، لكن المشكلة مع قراءة البيانات غير المصفوفة unaligned data على RT أجبرتهم على عمل بروتوكول غير متوافق ، مما أدى للنسخةعشرة في أواخر 1985 .في عام 1996 ، قامت منظمات خارجية بطلب إكس . تم إطلاق X10R3 في فبراير 1986 . كان X10R3 أول نسخة تستخدم بشكل موسع ، مع إطلاق دي.إي.سي وهيوليت-باكرد منتجات تعتمد على إكس . قامت شركات أخرى بنقل إكس10 إلى محطات عمل أبولووصن وحتى حواسيب آي.بي.إم PC/AT . في هذا الوقت عرضت التطبيقات التجارية الأولى المعتمدة على إكس في معرض Autofact التجاري. آخر نسخة من إكس10 كانت X10R4 وظهرت في ديسمبر 1986 .

الاتجاهات المستقبلية

مع منظمة X.Org وfreedesktop.org، عاد الخط الرئيسي لتطور X للتقدم بسرعة مرة أخرى. ينوي المطورون إصدار اﻹصدارات الحالية والمستقبلية كمنتجات كاملة وقابلة للاستخدام، وليس كقاعدة يبني عليها اﻵخرون منتجاتهم.

في 21 ديسيمبر 2005 [2]، أصدر X.Org اﻹصدارة X11R6.9، شجرة المصدر ككتلة واحدة لمستخدمي X التقليديين، وX11R7.0، نفس الكود المصدري ولكن مقسم إلى وحدات منفصلة جميع وحدة يتم تطويرها كمشروع مستقل. أصدرت المنظمة X11R7.1 في 22 مايو2006 بعد أربعة أشهر من X11R7.0 وبه الكثير من التحسينات الكبيرة.

لجمعٍ أفضل بين نظم التشغيل والعتاد، يخطط X.Org للوصول إلى عتاد الصوت والصورة فقط عن طريق OpenGL وDRI. ظهر DRI ﻷول مرة في اﻹصدارة 4.0 من XFree86 ثم أصبح قياسياً مع اﻹصدارة X11R6.7 وما بعدها[3]. بدأت الكثير من أنظمة التشغيل في إضافة دعم النواة للتعامل مع العتاد، وهذا العمل يتقدم بشكل متزايد.

تاريخ اﻹصدارات

انظر أيضا

• تاريخ قابلات المستخدم الرسومية
• نظام نوفذة
• بروتوكولات ومعمارية نظام النوفذة إكس
• بروتوكول النواة للنظام إكس
• مدير النوافذ إكس
• Xgl
• قابلة رسومية عامة General Graphics Interface (GGI)
• AIGLX
• VirtualGL
• نظام النوفذة واي Y Window System
• قائمة برامج يونكس
• Sax2

روابط خارجية

منظمة X.Org (المسقط الرسمى)

مدراء نوافذ لإكس