Информационная технология

Язык  программирования — формализованный язык для описания алгоритма решения задачи на компьютере.

Средства  для создания приложений — совокупность языков и систем программирования, а также различные программные комплексы для отладки и поддержки создаваемых программ.

    Языки программирования, если в качестве признака классификации взять синтаксис образования его конструкций, можно условно разделить на классы:

• машинные языки (computer language) — языки программирования, воспринимаемые аппаратной частью компьютера (машинные коды);
• машинно-ориентированные языки (computer-oriented language) — языки программирования, которые отражают структуру конкретного типа компьютера (ассемблеры);
• алгоритмические языки (algorithmic language) — не зависящие от архитектуры компьютера языки программирования для отражения структуры алгоритма (Паскаль, Фортран, Бейсик и др.);
• процедурно-ориентированные языки (procedure-oriented language) — языки программирования, где имеется возможность описания программы как совокупности процедур (подпрограмм);
• проблемно-ориентированные языки (universal programming language) — языки программирования, предназначенные для решения задач определенного класса (Лисп, РПГ, Симула и др.);
• интегрированные системы программирования.

    Другой  классификацией языков программирования является их деление на языки, ориентированные  на реализацию основ структурного программирования, и объектно-ориентированные языки, поддерживающие понятие объектов и их свойств и методов обработки.

    Программа, подготовленная на языке программирования, проходит этап трансляции, когда происходит преобразование исходного кода программы (source code) в объектный код (object code), который далее пригоден к обработке редактором связей. Редактор связей — специальная программа, обеспечивающая построение загрузочного модуля (load module), пригодного к выполнению (рис. 9.6).

Рис. 9.6.  Схема процесса создания загрузочного модуля программы

    Трансляция  может выполняться с использованием средств компиляторов (compiler) или интерпретаторов (interpreter). Компиляторы транслируют всю программу, но без ее выполнения. Интерпретаторы, в отличие от компиляторов, выполняют пооператорную обработку и выполнение программы.

    Существуют  специальные программы, предназначенные  для трассировки и анализа  выполнения других программ, так называемые отладчики (debugger). Лучшие отладчики позволяют осуществить трассировку (отслеживание выполнения программы в пооператорном варианте), идентификацию места и вида ошибок в программе, "наблюдение" за изменением значений переменных, выражений и т.п. Для отладки и тестирования правильности работы программ создается база данных контрольного примера.

Системы программирования (programmingsystem)включают.

компилятор;

интегрированную среду разработчика программ;

отладчик;

средства  оптимизации кода программ;

набор библиотек (возможно с исходными  текстами программ);

редактор  связей;

сервисные средства (утилиты) для работы с библиотеками, текстовыми и двоичными

файлами;

справочные  системы;

документатор  исходного кода программы;

систему поддержки и управления проектом программного комплекса.

    Средства  поддержки проектов — новый класс  программного обеспечения, предназначен для:

• отслеживания изменений, выполненных разработчиками программ;
• поддержки версий программы с автоматической разноской изменений;
• получения статистики о ходе работ проекта.

    Инструментальная  среда пользователя представлена специальными средствами, встроенными в пакеты прикладных программ, такими, как:

библиотека  функций, процедур, объектов и методов  обработки;

макрокоманды;

клавишные макросы;

языковые  макросы;

программные модули-вставки;

конструкторы  экранных форм и отчетов;

генераторы приложений;

языки запросов высокого уровня;

языки манипулирования данными;

конструкторы  меню и многое другое.

Более подробно эти средства рассмотрены  в гл. 19.

    Средства  отладки и тестирования программ предназначены для подготовки разработанной программы к промышленной эксплуатации.

    Интегрированные среды разработки программ. Дальнейшим развитием локальных средств  разработки программ, которые объединяют набор средств для комплексного их применения на всех технологических  этапах создания программ, являются интегрированные программные среды разработчиков. Основное назначение инструментария данного вида — повышение производительности труда программистов, автоматизация создания кодов программ, обеспечивающих интерфейс пользователя графического типа, разработка приложений для архитектуры клиент-сервер, запросов и отчетов.

*        СASE-технология создания информационных систем

Средства  CASE-технологии — относительно новое, сформировавшееся на рубеже 80-х гг. направление. Массовое применение затруднено крайне высокой стоимостью и предъявляемыми требованиями к оборудованию рабочего места разработчика.

CASE-технология — программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем.

Средства  CASE-технологий делятся на две группы:

• встроенные в систему реализации — все решения по проектированию и реализации 
  привязаны к выбранной системе управления базами данных (СУБД);
• независимые от системы реализации — все решения по проектированию ориентирова 
  ны на унификацию начальных этапов жизненного цикла и средств их документирова 
  ния, обеспечивают большую гибкость в выборе средств реализации.

    Основное  достоинство CASE-технологии — поддержка коллективной работы над проектом за счет возможности работы в локальной сети разработчиков, экспорта/импорта любых фрагментов проекта, организационного управления проектом.

    Некоторые CASE-технологии ориентированы только на системных проектировщиков и предоставляют специальные графические средства для изображения различного вида моделей:

• диаграмму потоков данных (DFD — data flow diagrams) совместно со словарями данных и спецификациями процессов;
• диаграмму "сущность-связь" (ERD — entity relationship diagrams), являющуюся инфо-логической моделью предметной области (см. гл. 15);

• диаграмму переходов состояний (STD — state transition diagrams), учитывающую события и реакцию на них системы обработки данных.

      Диаграмма DFD устанавливает связь источников информации с потребителями, выделяет логические функции (процессы) преобразования информации, определяет группы элементов данных и их хранилища (базы данных).

      Описание  структуры потоков данных, определение  их компонентов хранятся в актуальном состоянии в словаре данных, который выступает как база данных проекта. Каждая логическая функция может детализироваться с помощью DFD нижнего уровня согласно методам нисходящего проектирования (см. гл. 18).

    Выполняются автоматизированное проектирование спецификаций программ (задание основных характеристик  для разработки программ) и ведение словаря данных.

Другой  класс CASE-технологий поддерживает только разработку программ, включая:

• автоматическую генерацию кодов программ на основании их спецификаций;
• проверку корректности описания моделей данных и схем потоков данных;
• документирование программ согласно принятым стандартам и актуальному состоянию проекта;
• тестирование и отладку программ.

    Кодогенерация программ выполняется двумя способами: создание каркаса программ и создание полного продукта. Каркас программы  служит для последующего ручного варианта редактирования исходных текстов, обеспечивая возможность вмешательства программиста; полный продукт не редактируется вручную.

    В рамках CASE-технологий проект сопровождается целиком, а не только его программные коды. Проектные материалы, подготовленные в CASE-технологий, служат заданием программистам, а само программирование скорее сводится к кодированию — переводу на определенный язык структур данных и методов их обработки, если не предусмотрена автоматическая кодогенерация.

    Большинство CASE-технологий использует также метод "прототипов" для быстрого создания программ на ранних этапах разработки. Кодогенерация программ-осуществляется автоматически — до 85 - 90% объектных кодов и текстов на языках высокого уровня, а в качестве языков наиболее часто используются Ада, Си, Кобол.

 

      ПАКЕТЫ  ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ

      Характеристика  пакетов прикладных программ

      Данный  класс программных средств наиболее представителен, что обусловлено  прежде всего широким применением  средств компьютерной техники во всех сферах деятельности человека, созданием автоматизированных информационных систем различных предметных областей.

 

Рис. 9.7.  Классификация пакетов прикладных программ

 

10. Основные виды обработки данных. Обработка аналоговой и цифровой информации. Устройства обработки данных и их характеристики.

 

      Классификация ЭВМ по принципу действия

Электронная вычислительная машина, компьютер — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

    По  принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса (рис. 5.1): аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).

Рис. 10.1. Классификация вычислительных машин по принципу действия

    Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают (рис. 10.2).

Рис. 10.2.  Две формы представления  информации в машинах: а — аналоговая; б — цифровая импульсная

Цифровые  вычислительные машины (ЦВМ) — вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.

Аналоговые  вычислительные машины (АВМ) — вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения)

    Аналоговые  вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как  правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой (больше, чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.