Файл: История развития прикладного программного обеспечения..pdf

Проблема документирования заключается в составлении единых правил описания программ библиотеки. Наличие качественной доку­ментации существенно упрощает доступ к отдельным программам, организацию взаимодействия между программами, включение новых программ. Важную роль при решении указанной проблемы играют средства автоматизации документирования, обеспечивающие широкое применение шаблонов (для титульных листов, фрагментов текста и т. п.), использование текстов программ библиотеки для автоматизи­рованного составления документации и т. д.^[14]

Тестирование библиотеки состоит в проверке программ на спе­циально подготовленных тестовых данных. Результаты тестирования в большой мере зависят от правильности и полноты набора тестов. Тестирование, в частности, включает проверку соответствия текс­та программы выбранному стандарту языка программирования, опре­деление области применимости программы и качестве диагности­ческого аппарата, выявление разнообразных количественных характеристик, программы (скорость работы, точность получаемых результатов и т. п.) сравнение с другими программами для реше­ния той же задачи.

Проблема переносимости состоит в разработке методов и средств, обеспечивающих возможность использования программ биб­лиотеки в различных вычислительных условиях (на различных типах ЭВМ, в различных операционных системах и т.д.) Эта проблема включает в себя такие аспекты, лак следование стандарту языка программирования, организация работы с машинно-зависимыми конс­тантами, создание инструментальных средств, позволяющих автоматизировать перенос программ из одной вычислительной среды в другую.

Доступ к программам библиотеки осуществляется с использова­нием штатных средств того или иного языка программирования. Разработка библиотек программ обычно осуществляется силами прикладных программистов. При этом нередко в библиотеку включаются программы, написанные в. разное время и разными авторами. Отсутствие в составе библиотеки специализированного системного обеспечения позволяет в большинстве случаев при ее конструиро­вании обойтись без какой-либо существенной помощи системных программистов (они могут привлекаться, например, для написания лишь отдельных служебных программ).^[15]

Таким образом, характерной особенностью библиотек программ является отсутствие проблемно-ориентированного входного языка и достаточно развитого системного обеспечения. Как правило, библиотеки программ ориентированы на типовые задачи предметной об­ласти и не содержат средств решения специфических прикладных задач (в первую очередь это относится к библиотекам широкого применение программы которых могут использоваться для решения задач из различных предметных областей).

---

Перейдем теперь к рассмотрению пакетов прикладных программ (ППП) как самостоятельной формы прикладного программного обес­печения. Для этого прежде всего необходимо уточнить само поня­тие пакета. В настоящее время не существует признанной всеми специалис­тами единой точки зрения по этому вопросу. Отсутствует также единая терминология в пакетной проблематике. Это объясняется прежде всего новизной данного научного направления, которое сложилось, в основном за последние 30 лет (приблизительно с начала 70-х годов).

Кроме того, различные определения ППП расс­матривают это понятие с разных точек зрения, выделяя те или иные функциональные или структурные особенности пакетов. ППП определяется и как совокупность прог­рамм для решения определенного класса задач, к которой обраща­ются при помощи простой символики (языка) и как совокупность программ, совместимых по структуре данных, способам управления, объединяемых общностью функционального назначениями представляющих со­бой средство решения класса задач определенным кругом пользова­телей.

При этом под классом задач понимается множество прикладных проблем, обладающих общностью применяемых алгоритмов и информационных массивов, а также определение пакета как комплекса взаи­мосвязанных программ, обладающих специальной организацией, ко­торая обеспечивает значительное повышение производительности труда программистов и пользователей пакета. В данном случае не делается попытки выделить ППП среди других форм программного обеспечения ЭВМ.^[16]

Будем считать пакетом программ любой комплекс, ориентированный на решение некоторого класса задач. Формально такое определение не исключает из числа пакетов и библиотеки программ. Однако сложившееся на сегодняшний день представление о ППП как о самостоятельной форме программного обеспечения, позволяет указать на ряд характерных отличительных особенностей пакетов.

Одной из главных особенностей является ориентация ППП не на отдельную задачу, а на некоторый класс задач, включающий и спе­цифические задачи предметной области. Отсюда следует необходи­мость, модульной организации ППП как основного технологического принципа его конструирования. Суть этого принципа состоит в оформлении общих фрагментов используемых алгоритмов в виде са­мостоятельных модулей. Решение сформулированной пользователем задачи осуществляется некоторой «цепочкой» таких модулей.

Другой особенностью ППП является наличие в его составе специализированных языковых средств, обеспечивающих удобную работу пользователя с пакетом. Как правило, развитый пакет обладает несколькими входными языками, ориентированными на выполнение различных функций и различные типы пользователей. Язык может предназначаться для формулировки исходной задачи, описания ал­горитма решения и начальных данных, организации доступа и поддержания базы данных или информационной базы ППП, разработки программных модулей, описания модели предметной области, управ­ления процессом решения в диалоговом режиме и других целей.^[17]

---

Еще одна особенность ППП состоит в наличии специальных сис­темных средств, обеспечивавших принятую в предметной области дисциплину работы. К их числу относятся специализированные бан­ки данных, средства информационного обеспечения, средства взаи­модействия пакета с операционной системой и т. п.

Наконец, интегрированной программной системой назовем комп­лекс программ, элементами которого являются различные пакеты и библиотеки программ. Примером служат системы автоматизированно­го проектирования, имеющие в своем составе несколько ППП раз­личного назначения. Часто в подобной системе решаются задачи, относящиеся к различным классам или даже к различным предметным областям.

Следует указать на отсутствие четких и однозначных границ между перечисленными формами прикладного программного обеспече­ния. Так, отдельная прикладная программа, ориентированная на решение класса задач и оформленная в виде совокупности модулей может рассматриваться как библиотека или даже пакет программ несмотря на отсутствие специализированных языковых и системных средств.^[18]

Переход от создания библиотек программ к разработке ППП был вызван целым рядом причин. К их числу прежде всего относится резкое увеличение возможностей ЭВМ. Это привело к значительному усложнению системного обеспечения вычислительных машин. Произошли существенные изменения в большинстве областей применения ЭВМ.

3.2. Структура и основные компоненты прикладного программного обеспечения

Несмотря на большое разнообразие конкретных пакетных разработок, можно выделить следующие основные компоненты ППП:

- входные языки;

- предметное обеспечение;

- системное обеспечение.^[19]

Важно отметить, что такое разбиение на составные элементы отражает в первую очередь функции, выполняемые программами ППП, а не структуру самих программ, которая зависит от индивидуаль­ных особенностей конкретного пакета. В разных пакетах указанные компоненты могут быть развиты в различной степени или вовсе отсутствовать. Однако наиболее развитые ППП, как правило, облада­ют всеми этими компонентами, каждый из которых может иметь до­вольно сложную структуру.

---

В многочисленных работах, посвященных пакетной проблемати­ке, из-за не устоявшейся терминологии нередко используются другие названия составных элементов ППП. Например, входной язык называют также языком заданий или языком управления. Для обозначения предметного обеспечения применяются термины «функцио­нальное наполнение», «функциональная подсистема» или «тело па­кета». Системное обеспечение часто называют системным наполнением, организующей или управляющей программой, а также процессором пакета.^[20]

Рассмотрим функции каждого из компонентов ППП.

Входные языки представляют собой средство общения пользова­теля с пакетом. Как отмечалось в п. 3.1, развитый пакет может обладать несколькими входными языками, предназначенными для выполнения различных функций и ориентированными на различные типы пользователей. Можно выделить следующие основные типы пользователей ППП.

Разработчик ППП, осуществляющий его модификацию и развитие с учетом изменения круга пользователей, класса решаемых задач (появление новых типов задач, развитие численных методов, модификация форм проведения работ и т. д.), а также состава аппаратного и программного обеспечения ЭВМ.

Ответственный за сопровождение, в функции которого входит поддержание пакета в работоспособном состоянии в условиях конкретной вычислительной системы (обеспечение сохранности программ и массивов данных, своевременное дублирование информационных файлов, выявление ошибок в программах пакета).

Администратор, отвечающий за организацию доступа пользо­вателей к пакету, содержимое базы данных, защиту информации от несанкционированного доступа.

Конечный пользователь, применяющий пакет для решения конкретных прикладных задач.

Входные языки отражают объем и качество предоставляемых па­кетом средств, а также удобство их использования. Таким образом, с точки зрения конечного пользователя именно входной язык является основным показателем возможностей ППП.

В качестве входных языков могут использоваться как универсальные, так и специализированные языки программирования. Например, в качестве входного языка разработчика ППП для написания прикладных и системных программ пакета обычно используется тот или иной универсальный язык программирования (Фортран, Паскаль). В то же время входной язык конечного пользователя в развитом пакете, как правило, является языком качественно более высокого уровня по сравнению с универсальными языками. Изобра­зительные средства такого языка учитывают особенности задач предметной области и специфику пользователей. Подобные языки называют проблемно-ориентированными, или предметно-ориентиро­ванными.

---

Перейдем теперь к рассмотрению других компонентов ППП, конкретная прикладная деятельность характеризуется двумя факторами:

- классом решаемых задач и используемых для этих целей методов;

- дисциплиной работы, т.е. совокупностью правил, соглашений и технологических приемов, принятых при разработке, отладке, эксплуатации программ.^[21]

Предметное обеспечение представляет собой компонент пакета, отражающий особенности первого из этих факторов, т. е. особенности конкретной предметной области. Предметное обеспечение включает:

- программные модули, реализующие алгоритмы (или их отдель­ные фрагменты) решения прикладных задач;

- средства сборки программ из отдельных модулей.^[22]

Определение состава библиотеки модулей и форм их взаимодействия между собой является одной из наиболее трудоемких задач при построении ППП. Ее решение предполагает проведение тщательного и квалифицированного модульного анализа используемых алгоритмов. Удачно проведенный модульный анализ в значительной степени влияет на полноту охвата предметной области, а также на возможность расширения класса решаемых задач. Таким образом, выделение модулей существенно зависит от специфики задач и используемых алгоритмов и, по сути дела, отражает принятый в пакет способ сборки программ.

Наиболее распространено в настоящее время оформление каждого модуля в виде программной единицы на том или ином языке программирования (например, в виде подпрограммы или подпрограммы–функции на языке Фортран). Такой модуль обеспечивает решение некоторой самостоятельной задачи и связан с другими модулями лишь входной и выходной информацией. Организация предметного обеспечения в виде библиотеки программ характерна для большинства существующих ППП.

Помимо рассмотренного подхода к оформлению модулей как программных единиц используются и другие способы.

Системное обеспечение представляет собой совокупность системных средств (программы, файлы, таблицы и т. д.), обеспечивающих определенную дисциплину работы пользователя при решении прикладных задач. По своей роли в составе ППП и выполняемым функциям системное обеспечение по существу является специализированной операционной системой, определяющей операционное окружение пакета.

Несмотря на многообразие способов реализации системного обеспечения в рамках конкретных пакетных разработок, можно выделить его следующие основные компоненты:

---