Файл: Курс лекций по дисциплине Информационные технологии в юридической деятельности.rtf

1.1 Формализация задачи

Для того чтобы можно было решить с помощью ЭВМ какую-нибудь задачу, её необходимо вначале четко и однозначно сформулировать в виде условных (например, математических) обозначений.

Формализация - представление задачи с помощью условных обозначений. В свою очередь формализация задачи включает в себя ряд элементов:

- формулирование условий задачи;

- анализ методов решения подобных задач;

- выбор методов решения.

Формулирование условий задачи

Сначала формулируется условие задачи, определяются допустимые значения исходных данных и форма выдачи результатов вычислений. Выбор формы выдачи результатов вычислений направлен на достижение возможности получения количественных характеристик, по которым можно будет оценить эффективность принятия тех или иных решений по достижению цели поставленной задачи.

Количественной мерой оценки эффективности при решении расчетных задач являются так называемые критерии эффективности. К ним относятся различные количественные показатели, в том числе и вероятностного характера. Например, в качестве критерия эффективности может быть принята вероятность появления желаемого события, достижения нужных параметров и т.п. Неправильный выбор критериев эффективности (рассчитываемых показателей) может подчас сделать весь расчет на ЭВМ невыполнимым, неэффективным или напрасным.

Анализ методов решения подобных задач

Далее анализируются известные методы решения подобных задач, их достоинства и недостатки, применимость к конкретному случаю. При этом может оказаться, что ни один из известных методов не подходит для решения конкретной задачи по причине сложности учета всех исходных данных, входящих в её условие. В этом случае формулируются ограничения, которые позволяют упростить расчет, не меняя при этом сущности задачи. Иначе говоря, в расчетах не используются второстепенные, не имеющие принципиального значения исходные данные.

Выбор методов решения

С учетом указанных факторов окончательно выбирается метод решения задачи, устанавливающий зависимость искомых результатов от исходных данных и обеспечивающий разбивку вычислительного процесса на ряд элементарных операций. Не исключена ситуация, когда поставленная задача вообще не имеет аналогов или подходов к решению среди известных и применяемых методов обработки информации. Тогда перед разработчиками встает проблема создания нового (иногда экспериментального) метода решения данной задачи и описания последовательности ее выполнения на основе сформулированных правил.

---

1.2 Алгоритмизация решения задачи

Оценив исходные условия и выбрав метод решения конкретной задачи, переходят к её алгоритмизации, т.е. составлению подробного алгоритма действий (плана) выполнения задачи.

Алгоритм - последовательность элементарных операций над исходными данными с целью получения конечного результата на основе выбранного метода решения задачи.

К любым алгоритмам предъявляется ряд требований: определенность, массовость, результативность.

Определенность алгоритма предполагает однозначность толкования конечного числа всех этапов требуемых операций.

Массовость алгоритма обеспечивает его применимость к любым допустимым значениям исходных данных.

Результативность алгоритма дает возможность получить за конечное число шагов вычисление искомого результата.

1.3. Программирование решения задачи

Машинная реализация составленного алгоритма решения задачи выполняется в процессе программирования. На этом этапе алгоритм записывается в виде программы решения задачи на ЭВМ. Для того чтобы описание алгоритмов стало понятным машине, используются различные языки программирования. С их помощью из отдельных элементов (операторов) записывается текст программы.

Программа - последовательность операторов, каждый из которых является соответствующей инструкцией для выполнения необходимой арифметической или логической операции.

На сегодняшний день разработано довольно-таки большое количество языков программирования (несколько тысяч). Каждый из них предназначен для использования при решении определенного класса задач (вычислительных, логических, моделирования, реализации баз и банков данных и т.д.). Среди наиболее известных языков программирования: PASCAL, BASIC, C (C++, C#), JAVA, PHP и многие другие.

Программа на языке программирования принципиально не зависит от того, на каком типе ЭВМ будет решаться данная задача. Вместе с тем для каждой программы требуется выполнить ее перевод на так называемый машинный язык данной ЭВМ (т.е. внутренний, конкретно управляющий аппаратурой именно этого компьютера или класса подобных компьютеров). Для этой цели существуют специальные программные средства, называемые трансляторами.

Трансляция (с англ. - перевод) осуществляется автоматически при вводе программы задачи в ЭВМ. В процессе трансляции программа расчленяется на соответствующие машинные операции, которые может выполнять данная ЭВМ.

---

Последовательность команд, реализующих эти операции, и образует машинную программу решения задачи, записанную на определенном для данного типа ЭВМ машинном языке. Каждая из таких команд содержит: код операции, которую должна выполнить машина; адреса ячеек памяти, в которых хранятся числа, участвующие в выполнении данной операции; адрес ячейки памяти, куда должен быть помещен результат, полученный после вычислений.

Дальнейшим развитием этого направления было создание программных средств трансляции, выполненных на более высоком уровне. Они позволяют не просто в текущем режиме преобразовывать (транслировать) инструкции языка программирования в машинные коды (команды), но и создавать уже готовые для выполнения, загружаемые в оперативную память программные модули.

Данный процесс получил название компиляции, а соответствующие программные средства - компиляторы.

На современном этапе рассматриваемые программные средства интегрировались в единые системы разработки программного обеспечения. Такие системы сочетают возможности разработки программ на одном из языков программирования с трансляцией и компиляцией в загружаемые программные модули. Последними достижениями являются так называемые CASE-средства. Их использование уже не требует знания конкретного языка программирования. Разработка программ сводится к визуальному конструированию основных компонентов системы: пользовательского интерфейса, элементов данных, функций обработки данных в программе и т.д. При этом программный код (загружаемый программный модуль) формируется автоматически.

1.4 Отладка программы и ее эксплуатация

Этап программирования задачи завершается отладкой (выявлением ошибок, их исправлением, внесением изменений и т.д.) всех блоков разработанной программы, а также пробным решением контрольного варианта задачи. Следует оговориться, что бывают случаи, когда проверить работоспособность, надежность, правильность функционирования разработанной программы по тем или иным причинам нельзя или крайне затруднительно.

После контрольного прогона задачи (если он возможен и существует) устраняются выявленные недостатки и ошибки в технологии решения.

Затем наступает очередь опытной эксплуатации программы - проверка решения основной задачи. В случае успешного её решения программа принимается в постоянную эксплуатацию и сдается на хранение на машинных носителях информации, откуда она может быть вызвана при необходимости решения аналогичных задач.

---

Далее начинается коммерческая часть распространения программы и ее эксплуатация конечными пользователями.
2. Понятие и состав программного обеспечения ЭВМ

2.1 Программное обеспечение персонального компьютера

Работа современных ЭВМ осуществляется по заранее подготовленным программам. Поэтому программы являются необходимой составной частью ЭВМ.

Ранее также было отмечено, что структурно любая программа для ЭВМ представляет собой себя последовательность команд, на элементарном уровне указывающих процессору ЭВМ какие действия с информацией необходимо осуществить, как организовать требуемые информационные потоки, вопросы считывания и записи в памяти машины. Исходя из необходимости такого детального распределения действий всех устройств компьютера, программы для сложной обработки информации являются значительными по объему, требуют тщательного, безошибочного написания, обеспечения возможностей быстрой проверки и т.д.

Поэтому реализация хороших, эффективных программных средств в настоящее время в мире является прерогативой целой индустрии разработки программного обеспечения. Уровень затрат, которые тратятся на разработку программных продуктов в некоторой степени может быть проиллюстрирован стоимостью программ.

Некоторые из них стоят десятки миллионов долларов, некоторые стоят десятки долларов, но общая тенденция говорит о превышении стоимости программных средств над стоимостью аппаратных.

Отмеченное положение еще с одной точки зрения характеризует важность и значимость программного обеспечения ЭВМ. Об этом же, в частности, указывает и тот факт, что одним из самых распространенных компьютерных преступлений сейчас является именно кража программного обеспечения с целью последующей его продажи.

К настоящему времени для различных классов вычислительной техники разработано и эксплуатируется большое множество программ. Среди них наиболее распространены, универсальны, удобны и поэтому привлекательны для массового пользователя программы, созданные для персональных ЭВМ.

Данное направление программных средств уже насчитывает десятки тысяч разнообразных программ и продолжает расширяться наиболее значительными темпами.

---

К тому же в структуре программного обеспечения персональных ЭВМ имеются различные по типам программы, которые реализуют основные идеи компьютерной обработки информации, применяемые в мировой практике и, в том числе, для других классов вычислительной техники.

Исходя из этого, дальнейшее изложение состава и назначения программного обеспечения ЭВМ проведем, ориентируясь именно на персональные ЭВМ.

2.2 Общая характеристика и состав программного обеспечения ЭВМ

Программное обеспечение ЭВМ - это комплекс рабочих программ и инструкций к ним, обеспечивающих автоматическое функционирование вычислительной системы, а также решение различных прикладных задач.

Состав программного обеспечения ЭВМ.

В существующем программном обеспечении персональных ЭВМ выделяют следующие основные классы:

• 
  операционные системы, сервисные программы и утилиты;
  
• 
  инструментальные средства и системы программирования;
  
• 
  прикладные системы и программы.
  

Первые два класса программ еще обобщают как – системное программное обеспечение.

А прикладные системы и программы в целом образуют прикладное программное обеспечение.

Тем самым определяется различие программных средств по их назначению и роли в технологическом и функциональном процессе работы с ЭВМ.

Операционные системы - обслуживают работу аппаратных средств компьютера и дают возможности прикладным программам обращаться к внешним устройствам, а пользователю - в целом управлять работой машины через соответствующие команды.

Сервисные программы и утилиты - обеспечивают наглядность, простоту и иные удобства в выполнении рутинных, каждодневных задач общего управления ЭВМ и обработки информации.

Инструментальные средства и системы программирования - являются особой категорией среди всех классов программных средств. С их помощью создаются все другие программы. Эта категория программных средств аналогична средствам производства в промышленности: информация в виде текстовых, числовых, графических данных является сырьем для обработки указанными программами.

Прикладные системы и программы - предназначены для решения конкретных информационных задач. Они являются законченными программными продуктами и обращены к самому распространенному кругу пользователей, которые не обязаны уметь программировать или даже глубоко знать устройство ЭВМ.

Таким образом, все представленные виды программных средств действительно можно разделить на два больших класса -

---