在進行Linux下的圖形系統編程時，我們常常會遇到以下這些概念：
Framebuffer, X11, SDL，DFB, miniGUI, OpenGL，QT, GTK，KDE, GNOME等等。
一、Linux 圖形領域的基礎設施
1.1 X Window
X Window從邏輯上分爲三層：X Server、X Client和X協議。
最底層的X Server（X服務器）主要處理輸入/輸出信息並維護相關資源，它接受來自鍵盤、鼠標的操作並將它交給X Client（X客戶端）作出反饋，而由X Client傳來的輸出信息也由它來負責輸出；
最上層的X Client則提供一個完整的GUI界面，負責與用戶的直接交互（KDE、GNOME都是一個X Client）。
X協議則是銜接X Server與X Client的通訊協議，它的任務是充當這兩者的溝通管道。儘管UNIX廠商採用相同的X Window，但終端的X Client並不相同。
XFree86是X Window系統的一個開源的實現。它主要運行於Unix以及類Unix操作系統上。XFree86在顯示硬件（鼠標、鍵盤以及顯卡）與桌面環境（也就是窗口管理器）之間提供了一個Client/Server接口。
1.2 SVGALib
SVGALib是Linux下的底層圖形庫，也是Linux系統中最早出現的非X圖形支持庫，它支持標準的VGA圖形模式和一些其他的模式，SVGALib的缺點是程序必須以root權限登錄，並且它是基於圖形卡的，所以不是所有的硬件都支持它。
自從framebuffer這個孿生姐妹誕生後，許多軟件由只支持SVGALib變爲同時支持兩者，甚至一些流行的高層函數庫如QT 和GTK只支持Framebuffer，作爲一個老的圖形支持庫，SVGALib目前的應用範圍越來越小，尤其是在 Linux 內核增加了FrameBuffer驅動支持之後。
1.3 FrameBuffer
FrameBuffer是出現在Linux 2.2.xx內核當中的一種驅動程序接口。這種接口將顯示設備抽象爲幀緩衝區。用戶可以將它看成是顯示內存的一個映像，將其映射到進程地址空間之後，就可以直接對顯存進行讀寫操作，而寫操作可以立即反映在屏幕上。該驅動程序的設備文件一般是/dev/fb0、/dev/fb1 等等。
在應用程序中，一般通過將FrameBuffer設備映射到進程地址空間的方式
來使用，比如下面的程序就打開/dev/fb0設備，並通過mmap系統調用進行地址映射，隨後用memset將屏幕清空（這裏假設顯示模式是1024x766-8位色模式線性內存模式）：
FrameBuffer設備還提供了若干ioctl命令，通過這些命令，可以獲得顯示
設備的一些固定信息（比如顯示內存大小）、與顯示模式相關的可變信息（比如分辨率、象素結構、每掃描線的字節寬度），以及僞彩色模式下的調色板信息等等。
FrameBuffer 實際上只是一個提供顯示內存和顯示芯片寄存器從物理內存映
射到進程地址空間中的設備。所以，對於應用程序而言，如果希望在 FrameBuf
之上進行圖形編程，還需要完成其他許多工作。FrameBuffer 就像一張畫布，用什麼樣子的畫筆，如何畫畫，還需要你自己動手完成。
1.4 LibGGI
LibGGI試圖建立一個一般性的圖形接口，而這個抽象接口連同相關的輸入（鼠標、鍵盤、遊戲杆等）抽象接口一起，可以方便地運行在X Window、SVGALib、FrameBuffer等等之上。建立在LibGGI之上的應用程序，不需重新編譯，就可以在上述這些底層圖形接口上運行。但不知何故，LibGGI的發展幾乎停滯。
二、Linux 圖形領域的高級函數庫
2.1 Xlib及其他相關函數庫
在X Window系統中進行圖形編程時，可以選擇直接使用Xlib。Xlib實際上是對底層X協議的封裝，可通過該函數庫進行一般的圖形輸出。如果你的X Server支持DGA，則可以通過DGA擴展直接訪問顯示設備，從而獲得加速支持。對一般用戶而言，由於Xlib的接口太原始而且複雜，因此一般的圖形程序選擇其他高級一些的圖形庫作爲基礎。比如GTK、QT 等等。這兩個函數庫同時還是一些高級的圖形用戶界面的支持函數庫。由於種種原因，GTK、QT等函數庫存在龐大、佔用系統資源多的問題，不太適合在嵌入式系統中使用。這時，你可以選擇使用 FLTK，這是一個輕量級的圖形函數庫，但它的主要功能集中在用戶界面上，提供了較爲豐富的控件集。
2.2 SDL
SDL（Simple DirectMedia Layer）是一個跨平臺的多媒體遊戲支持庫。其中包含了對圖形、聲音、遊戲杆、線程等等的支持，目前可以運行在許多平臺上，其中包括 X Window、X Window with DGA、Linux FrameBuffer控制檯、Linux SVGALib，以及Windows DirectX、BeOS 等等。
因爲SDL是專門爲遊戲和多媒體應用而設計開發，所以它對圖形的支持非常優秀，尤其是高級圖形能力，比如Alpha混和、透明處理、YUV覆蓋、Gamma 校正等等。而且在SDL環境中能夠非常方便地加載支持OpenGL的Mesa庫，從而提供對二維和三維圖形的支持。
可以說，SDL是編寫跨平臺遊戲和多媒體應用的最佳平臺，也的確得到了廣泛應用。相關信息，可參閱 http://www.libsdl.org/。
2.3 Allegro
Allegro是一個專門爲x86平臺設計的遊戲圖形庫。最初的Allegro運行在 DOS環境下，而目前可運行在Linux FrameBuffer控制檯、Linux SVGALib、X Window等系統上。Allegro提供了一些豐富的圖形功能，包括矩形填充和樣條曲線生成等等，而且具有較好的三維圖形顯示能力。由於Allegro的許多關鍵代碼是採用彙編編寫的，所以該函數庫具有運行速度快、資源佔用少的特點。然而，Allegro也存在如下缺點：
1）對線程的支持較差。Allegro的許多函數是非線程安全的，不能同時在兩個以上的線程中使用。
2）對硬件加速能力的支持不足，在設計上沒有爲硬件加速提供接口。
有關 Allegro 的進一步信息，可參閱http://www.allegro.cc/。
2.4 Mesa3D
Mesa3D是一個兼容OpenGL規範的開放源碼函數庫，是目前Linux上提供專業三維圖形支持的惟一選擇。Mesa3D同時也是一個跨平臺的函數庫，能夠運行在X Window、X Window with DGA、BeOS、Linux SVGALib 等平臺上。
有關 Mesa3D 的進一步信息，可參閱 http://www.mesa3d.org/。
2.5 DirectFB
DirectFB是專注於Linux FrameBuffer硬件加速的一個圖形庫，並試圖建立一個兼容GTK的嵌入式GUI系統。它以可裝載函數庫的形式提供對加速 FrameBuffer驅動程序的支持。目前，該函數庫正在開發之中（最新版本 0.9.97），詳情可見 http://www.directfb.org/。
三、面向嵌入式Linux系統的圖形用戶界面
3.1 MicoroWindows/NanoX
MicroWindows（http://microwindows.censoft.com/）是一個開放源碼的項目，目前由美國Century Software公司主持開發。該項目的開發一度非常活躍，國內也有人蔘與了其中的開發，並編寫了GB2312等字符集的支持。但在 Qt/Embedded發佈以來，該項目變得不太活躍，並長時間停留在0.89Pre7版本。可以說，以開放源碼形勢發展的MicroWindows項目，已基本停滯。
MicroWindows是一個典型的基於客戶/服務器體系結構的GUI系統，基本分爲三層。最底層是面向圖形輸出和鍵盤、鼠標或觸摸屏的驅動程序；中間層提供底層硬件的抽象接口，並進行窗口管理；最高層分別提供兼容於X Window和 Windows CE（Win32 子集）的API。
該項目的主要特色在於提供了類似X的客戶/服務器體系結構，並提供了相對完善的圖形功能，包括一些高級的功能，比如Alpha混合，三維支持，TrueType 字體支持等。但需要注意的是，MicroWindows的圖形引擎存在許多問題，可以歸納如下：
1）無任何硬件加速能力。
2）圖形引擎中存在許多低效算法，同時未經任何優化。比如在直線或者圓弧繪圖函數中，存在低效的逐點判斷剪切的問題。
3）代碼質量較差。由於該項目缺少一個強有力的核心代碼維護人員，因此代碼質量參差不齊，影響整體系統穩定性。這也是MicroWindows長時間停留在 0.89Pre7 版本上的原因。
MicroWindows 採用MPL條款發佈（該條款基本類似 LGPL 條款）。
3.2 OpenGUI
OpenGUI（http://www.tutok.sk/fastgl/）在Linux系統上存在已經很長時間了。最初的名字叫FastGL，只支持256色的線性顯存模式，但目前也支持其他顯示模式，並且支持多種操作系統平臺，比如 MS-DOS、QNX 和Linux等等，不過目前只支持x86硬件平臺。OpenGUI也分爲三層。最低層是由彙編編寫的快速圖形引擎；中間層提供了圖形繪製API，包括線條、矩形、圓弧等，並且兼容於 Borland的BGI API。第三層用C++編寫，提供了完整的GUI對象集。
OpenGUI採用LGPL條款發佈。OpenGUI比較適合於基於x86平臺的實時系統，可移植性稍差，目前的發展也基本停滯。
3.3 Qt/Embedded
Qt/Embedded是著名的Qt庫開發商TrollTech（http://www.trolltech.com/）發佈的面向嵌入式系統的Qt版本。因爲Qt是KDE等項目使用的GUI支持庫，所以有許多基於Qt 的X Window程序可以非常方便地移植到Qt/Embedded版本上。因此，自從Qt/Embedded以GPL條款形勢發佈以來，就有大量的嵌入式Linux開發商轉到了Qt/Embedded系統上。比如韓國的Miz 公司，臺灣省的某些嵌入式Linux應用開發商等等。
不過，在筆者看來，Qt/Embedded還有一些問題值得開發者注意：
1）目前，該系統採用兩種條款發佈，其中包括GPL條款。對函數庫使用GPL條款，意味着其上的應用需要遵循GPL條款。當然了，如果要開發商業程序，TrollTech也允許你採用另外一個授權條款，這時，就必須向TrollTech交納授權費用了。
2）Qt/Embedded是一個C++函數庫，儘管Qt/Embedded聲稱可以裁剪到最少 630K，但這時的Qt/Embedded庫已經基本上失去了使用價值。低的程序效率、大的資源消耗也對運行Qt/Embedded的硬件提出了更高的要求。
3）Qt/Embedded庫目前主要針對手持式信息終端，因爲對硬件加速支持的匱乏，很難應用到對圖形速度、功能和效率要求較高的嵌入式系統當中，比如機頂盒、遊戲終端等等。
4）Qt/Embedded提供的控件集風格沿用了PC風格，並不太適合許多手持設備的操作要求。
5）Qt/Embedded的結構過於複雜，很難進行底層的擴充、定製和移植，尤其是那個用來實現signal/slot機制的著名的moc文件。
因爲上述這些原因，目前所見到的Qt/Embedded 的運行環境，幾乎是清一色基於StrongARM的iPAQ。
注：目前，Qt/Embedded已經增加了對DirectFB驅動的支持，因此具有了圖形加速能力，其性能也大大地得到提高。
3.4 MiniGUI
MiniGUI（http://www.minigui.org/）是由許多自由軟件開發人員支持的一個自由軟件項目（遵循 LGPL 條款發佈），其目標是爲基於Linux 的實時嵌入式系統提供一個輕量級的圖形用戶界面支持系統。該項目自 1998 年底開始到現在，已歷經3年多的開發過程。到目前爲止，已經非常成熟和穩定。目前，已經正式發佈了穩定版本 1.0.9，並且開始了新版本系列的開發，即 MiniGUI Version 1.1.x，該系列的正式版也即將發佈。
在MiniGUI幾年的發展過程中，有許多值得一提的技術創新點，正是由於這些技術上的創新，才使得 MiniGUI 更加適合實時嵌入式系統；而且 MiniGUI 的靈活性非常好，可以應用在包括手持設備、機頂盒、遊戲終端等等在內的各種高端或者低端的嵌入式系統當中。這些技術創新包括：
1）圖形抽象層。圖形抽象層對頂層 API 基本沒有影響，但大大方便了 MiniGUI 應用程序的移植、調試等工作。目前包含三個圖形引擎，SVGALib、LibGGI 以及直接基於 Linux FrameBuffer 的 Native Engine，利用 LibGGI 時，可在 X Window 上運行 MiniGUI 應用程序，並可非常方便地進行調試。與圖形抽象層相關的還有輸入事件的抽象層。MiniGUI 現在已經被證明能夠在基於 ARM、MIPS、StrongARM 以及 PowerPC 等的嵌入式系統上流暢運行。
2）多字體和多字符集支持。這部分通過設備上下文（DC）的邏輯字體（LOGFONT）實現，不管是字體類型還是字符集，都可以非常方便地進行擴充。應用程序在啓動時，可切換系統字符集，比如 GB、BIG5、EUCKR、UJIS。利用 DrawText 等函數時，可通過指定字體而獲得其他字符集支持。對於一個窗口來說，同時顯示不同語種的文字是可能的。MiniGUI 的這種字符集支持不同於傳統通過 UNICODE 實現的多字符集支持，這種實現更加適合於嵌入式系統。
3）兩個不同架構的版本。最初的 MiniGUI 運行在 PThread 庫之上，這個版本適合於功能單一的嵌入式系統，但存在系統健壯性不夠的缺點。在 0.9.98 版本中，我們引入了 MiniGUI-Lite 版本，這個版本在提高系統健壯性的同時，通過一系列創新途徑，避免了傳統 C/S 結構的弱點，爲功能複雜的嵌入式系統提供了一個高效、穩定的 GUI 系統。
在 MiniGUI 1.1.0 版本的開發中，我們參照 SDL 和 Allegro 的圖形部分，重新設計了圖形抽象層，並增強了圖形功能，同時增強了 MiniGUI-Lite 版本的某些特性。這些特性包括：
1）MiniGUI-Lite 支持層的概念。同一層可容納多個能夠同時顯示的客戶程序，並平鋪在屏幕上顯示。
2）新的 GAL 能夠支持硬件加速能力，並能夠充分使用顯示內存；新 GAL 之上的新 GDI 接口得到進一步增強。新的 GDI 接口可以支持 Alpha 混和、透明位塊傳輸、光柵操作、YUV覆蓋、Gamma 校正，以及高級圖形功能（橢圓、多邊形、樣條曲線）等等。
MiniGUI 新版本在圖形方面的增強和提高，將大大擴展它的應用領域，希望能夠對嵌入式 Linux 上的多媒體應用、遊戲開發提供支持。
縱觀嵌入式 Linux 系統上的各種圖形系統方案，我們發現，許多圖形系統（如 Qt/Embedded 和 MicoroWindows），只注重手持設備上的需求，卻不太注重其他應用領域的需求，而其他許多需要圖形支持的嵌入式 Linux 系統卻需要許多獨特的、高級的圖形功能，而不僅僅是圖形用戶界面。爲此，在接下來的開發中，我們還將在如下領域繼續開發 MiniGUI：
1）提供運行在 MiniGUI上的 JAVA 虛擬機 AWT 組件的實現。
2）提供 MiniGUI 上的OpenGL 實現。
3）提供類QT 控件集的C++ 封裝。
3）提供窗口/控件風格主題支持。
4）在 MiniGUI-Lite 當中增加對矢量字體的支持。
四、Linux/Unix系統圖形界面原理簡單介紹及GTK、QT、GNOME和KDE的關係
最近IT新聞出現較多的就是諾基亞的新版手機操作系統Symbian 3。今天看到在cnbeta上看大家爲這個系統爭論不休，其焦點也逐漸轉移到到塞班新系統的核心技術：Qt 。評論區大家脣槍舌戰，不過很多人連基本概念都沒搞明白，今天正好無事可做，稍微整理下X11,GTK,QT,GNOME，KDE的區別與聯繫。
一、在這之前你必須要了解：
1.linux是基於Unix的
2.塞班Symbian、蘋果max os等系統的最底層也是unix
3.linux本身沒有圖形界面,linux現在的圖形界面的實現只是linux下的應用程序
實現的
4.Xwindow、Xfree中的X是協議,不是具體的某個軟件
5.linux圖形界面層次關係：linux本身-->X服務器<-[通過X協議交談]->窗口管
理器(綜合桌面環境)-->X應用程序
二、linux和windows下界面系統的區別：
圖形界面並不是linux的一部分 ,linux只是一個基於命令行的操作系統,linux和Xfree的關係就相當於當年的DOS和 WINDOWS3.0一樣,windows3.0不是獨立的操作系統,它只是DOS的擴充,是DOS下的應用程序級別的系統,不是獨立的操作系統,同樣 XFree只是linux下的一個應用程序而已.不是系統的一部分,但是X的存在可以方便用戶使用電腦.WINDOWS95及以後的版本就不一樣了,他們 的圖形界面是操作系統的一部分,圖形界面在系統內核中就實現了,沒有了圖形界面windows就不成爲windows了,但linux卻不一樣,沒有圖形界面linux還是linux,很多裝linux的WEB服務器就根本不裝X服務器。這也WINDOWS和linux的重要區別之一。
三、關於linux兩大圖形界面KDE和Gnome
KDE早於Gnome出現，但是KDE基於的Qt是不遵循GPL開源協議的，Qt是一個跨平臺的C++圖形用戶界面庫 ，它是挪威TrollTech公司的產品(2008年底被NOKIA收購)。 Qt具有優良的跨平臺特性（支持Windows、Linux、各種UNIX、OS390和QNX等）、面向對象機制以及豐富的API，同時也可支持2D/3D渲染和OpenGL API。在當時的同類圖形用戶界面庫產品中，Qt的功能最爲強大.但底層的基礎 Qt卻是一個不遵循GPL的商業軟件，這就給KDE上了一道無形的枷鎖並帶來可能的法律風險。一大批自由程序員對KDE項目的決定深爲不滿，它們認爲利用非自由軟件開發違背了GPL的精神。於是這些GNU的狂熱信徒兵分兩路：其中一部分人去製作Harmonny，試圖重寫出一套兼容Qt的替代品，這個項目雖然技術上相對簡單，但卻沒有獲得KDE項目的支持；另一路人馬則決定重新開發一套名爲“GNOME（GNU Network Object Environment）”的圖形環境來替代KDE。
GNOME選擇完全遵循GPL的GTK圖形界面庫爲基礎，因此我們也一般將GNOME和KDE兩大陣營稱爲GNOME/GTK和 KDE/Qt。與Qt基於C++語言不同，GTK採用較傳統的C語言 ，雖然C語言不支持面向對象設計，看起來比較落後，但當時熟悉C語言的開發者遠遠多於熟悉C++的開發者。加之GNOME/GTK完全遵循GPL版權公約，吸引了更多的自由程序員參與。
四、linux/unix基於X window的圖形顯示處理原理
X Window從邏輯上分爲三層：最底層的X Server（X服務器）主要處理輸入/輸出信息並維護相關資源，它接受來自鍵盤、鼠標的操作並將它交給X Client（X客戶端）作出反饋，而由X Client傳來的輸出信息也由它來負責輸出；最外層的X Client則提供一個完整的GUI界面，負責與用戶的直接交互（KDE、Gnome都是一個X Client），而銜接X Server與X Client的就是“X Protocol(X通訊協議)”、它的任務是充當這兩者的溝通管道。儘管UNIX廠商採用相同的X Window，但終端的X Client並不相同。
五、Qt、GTK 和KDE、GNOME的關係
簡單來說：爲了方便開發人員編寫X clients，就有了Xlib來封裝X協議；Xlib還不夠方便，於是就有了qt和gtk，它們提供了很多窗口控件（widgets）。爲了方便用戶 ，就出現了gnome和kde等桌面管理系統。一般來說，linux用戶看到的界面就是其中之一了。gnome用的是gtk庫，kde用的是qt庫。
