Основные понятия и определения

Лекция 2.3.2.

Тема: Программное обеспечение информационных технологий.

Общие сведения о программах.

Понятия программного обеспечения и его виды.

Системное программное обеспечение.

Системы меню и подсказок.

Прикладные программы запросов к базам данных.

Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ по отраслям и сферам деятельности железнодорожного транспорта.

Общие сведения о программах.

Основные понятия и определения

    Информационные технологии, основанные на использовании компьютеров, требуют наличия соответствующих программных средств. В настоящее время существуют тысячи программ, обеспечивающих самые разные информационные потребности пользователей.

    Основной компонент ПО – программа – упорядоченная в соответствии с некоторым алгоритмом последовательность команд (инструкций) компьютера для решения задачи пользователя. Чаще всего образ программы хранится в виде исполняемого модуля (отдельного файла или группы файлов).

    Пользователь – лицо, заинтересованное в решении некоторой задачи средствами вычислительной техники.

    Задача (problem, task) – проблема, подлежащая решению в интересах пользователя.

    Термин "задача" в программировании означает единицу работы вычислительной системы, требующую выделения вычислительных ресурсов (процессорного времени, оперативной и внешней памяти, файлов и т.п.).

  Приложение(application) – программная реализация решения задачи на компьютере. Приложение может состоять из одной или нескольких взаимосвязанных и взаимодействующих программ.

Принято (весьма условно) делить программы на небольшие (простые), средней сложности и большие [5].

Программа считается небольшой как по размерам, так и по другим признакам, если она удовлетворяет следующим признакам:

1. решает одну четко поставленную задачу в хорошо известных ограничениях, к тому же, не очень существенную для какой-либо практической или исследовательской деятельности;

2. неважно, насколько быстро она работает;

3. ущерб от неправильной работы программы – практически нулевой (за исключением возможности обрушения ею системы, в которой выполняются и другие, более важные задачи);

4. не требуется дополнять программу новыми возможностями, практически никому не нужно разрабатывать ее новые версии или исправлять найденные ошибки;

5. в связи со сказанным выше не очень нужно прилагать к программе подробную и понятную документацию – для человека, который ею заинтересуется, не составит большого труда понять, как ею пользоваться, просто по исходному коду.

Сложные, или большие, программы, называемые также программными системами, программными комплексами, программными продуктами, отличаются от небольших не столько по размерам (хотя обычно они значительно больше), сколько наличием дополнительных факторов. Эти факторы связаны с их востребованностью и готовностью пользователей платить деньги, как за приобретение самой программы, так и за ее сопровождение и даже за специальное обучение работе с ней.

Обычно сложная программа обладает следующими свойствами [10]:

1. программа решает одну или несколько связанных задач, зачастую сначала не имеющих четкой постановки, настолько важных для каких-либо лиц или организаций, что те приобретают значимые выгоды от ее использования;

2. существенно, чтобы программа была удобной в использовании. В частности, она должна включать достаточно полную и понятную пользователям документацию, возможно, также специальную документацию для администраторов, а также набор документов для обучения работе с программой;

3. низкая производительность программы на реальных данных приводит к значимым потерям для пользователей;

4. неправильная работа программы наносит ощутимый ущерб пользователям и другим организациям и лицам, даже если сбои происходят не слишком часто;

5. для выполнения своих задач программа должна взаимодействовать с другими программами и программно-аппаратными системами и обеспечивать работу на разных платформах;

6. пользователи, работающие с программой, приобретают дополнительные выгоды от того, что программа развивается, в нее вносятся новые функции и устраняются ошибки. Необходимо наличие проектной документации, позволяющей развивать ее, возможно, вовсе не тем разработчикам, которые ее создавали, без больших затрат на обратную разработку (реинжиниринг);

7. в разработку программы вовлечено значительное количество людей (более 5-ти человек). Большую программу практически невозможно написать с первой попытки, с небольшими усилиями и в одиночку;

8. большая программа имеет намного большее количество ее возможных пользователей по сравнению с небольшими программами, и еще больше тех лиц, деятельность которых будет так или иначе затронута ее работой и результатами.

Примером большой программы может служить стандартная библиотека классов Java или C#, соответствующих систем программирования.

Строго говоря, ни одно из указанных свойств не является обязательным для того, чтобы программу можно было считать большой, но при наличии двух-трех из них достаточно уверенно можно утверждать, что она большая. На основании некоторых из перечисленных свойств можно сделать вывод, что большая программа или программная система чаще всего представляет собой не просто код или исполняемый файл, а включает еще и набор проектной и пользовательской документации.

Процесс создания программ можно представить как последовательность следующих действий:

1. постановка задачи;

2. алгоритмизация решения задачи;

3. программирование.

Постановка задачи (problem definition) – это точная формулировка требований (функциональных и нефункциональных), предъявляемых к работе программы, с описанием входной и выходной информации, и, возможно, описание подходов к решению задачи.

Алгоритм – точный набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя (компьютера), от допустимых исходных данных для достижения результата решения задачи за конечное время. В старой трактовке вместо слова "порядок" использовалось слово"последовательность", но по мере развития параллельности в работе компьютеров слово "последовательность" стали заменять более общим словом "порядок". Это связано с тем, что работа каких-то инструкций алгоритма может быть зависима от других инструкций или результатов их работы. Таким образом, некоторые инструкции должны выполняться строго после завершения работы инструкций, от которых они зависят. Независимые инструкции или инструкции, ставшими независимыми из-за завершения работы инструкций, от которых они зависят, могут выполняться в произвольном порядке, параллельно или одновременно, если это позволяют используемые процессор иоперационная система.

Программирование (programming) – теоретическая и практическая деятельность, связанная с созданием программ.

Разработка программных систем (ПС), т.е. программирование, имеет ряд специфических особенностей. Прежде всего, следует отметить некоторое противостояние: неформальный характер требований к ПС (постановки задачи) и понятия ошибки в нем, но формализованный основной объект разработки – программы ПС. Тем самым разработка ПС содержит определенные этапы формализации, а переход от неформального к формальному существенно неформален.

Разработка ПС носит творческий характер (на каждом шаге приходится делать какой-либо выбор, принимать какое-либо решение), а не сводится к выполнению некоей последовательности регламентированных действий. Тем самым эта разработка ближе к процессу проектирования сложных устройств, но никак не к их массовому производству. Этот творческий характер разработки ПС сохраняется до самого ее конца.

Следует отметить также особенность продукта разработки. Он представляет собой некоторую совокупность текстов (т.е. статических объектов), смысл же (семантика) этих текстов выражается процессами обработки данных и действиями пользователей, запускающих эти процессы (т.е. является динамическим). Это предопределяет выбор разработчиком ряда специфичных приемов, методов и средств. Продукт разработки имеет и другую специфическую особенность: ПС при своем использовании (эксплуатации) не расходуется и не расходует используемых ресурсов.

В первую очередь на любом компьютере обязательно установлена операционная система, задача которой обеспечить пользователю удобное управление компьютером и эффективное использование аппаратно-программных ресурсов. Обычно это одна из версий Microsoft Windows (Windows XP, Vista, Windows 7 и 8).

Для решения прикладных дизайнерских задач на компьютер устанавливается прикладное программное обеспечение. Одни из них являются универсальными и могут использоваться специалистами разных профессий, например, программный пакет Microsoft Office. Другие используются ограниченным кругом пользователей, например, программа ArchiCAD.

Эффективная работа с любым программным средством возможна лишь в том случае, когда пользователь четко представляет себе все его потенциальные возможности.