Инструментальное программное обеспечение. Исследование инструментальных средств разработки и системного программного обеспечения Используемые инструментальные средства для разработки по
Разработка программного обеспечения осуществляется с использованием различных инструментальных средств, обеспечивающих:
оригинальное программирование;
использование пакетов прикладных программ – типовые программы, реализующие функции обработки данных;
автоматизацию основных этапов разработки программ.
Наиболее традиционными средствами разработки являются языки и системы программирования. Языки программирования принято делить на машинные и алгоритмические языки.
Машинные языки содержат машинные команды, соответствующие простейшим операциям обработки. Машинные команды привязаны к определенному классу компьютеров и/или операционных систем.
Алгоритмические языки программирования описывают алгоритм задачи, обеспечивают наглядность алгоритма и удобство сопровождения программы. Алгоритмические языки делятся на машинно-ориентированные, процедурно-ориентированные и проблемно-ориентированные языки.
Машинно -ориентированные языки программирования являются языками низкого уровня, поскольку они учитывают архитектуру и тип компьютеров. Программирование на таких языках трудоемко, но программы оптимальны с точки зрения потребных ресурсов компьютера. Примеры машинно-ориентированных языков программирования - различные ассемблеры 1 (Macro Assembler, Turbo Assembler и др.) определенного класса компьютеров.
Процедурно -ориентированные языки программирования, такие как Visual Basic, Pascal, C++, Ada, Cobol, PL1 и др. позволяют описать набор процедур обработки, реализуют типовые вычислительные структуры:
1. Последовательности блоков (инструкций): 1, 2, 3, 4 и т.д.
Все блоки (инструкции) выполняются в строгой последовательности (Рис.5 А)
2. Условный переход (Рис.5 Б) – проверка заданного условия (2) и выбор альтернативного действия: если условие истинно – 3, иначе - 4. После этого управление передается блоку 5.
3. Альтернативный выбор (Рис.5 В) – проверка условия (2), если условие истинно – выполнение действия 3, иначе проверка условия (4); если условие истинно – выполнение действия 5 и т.д. Если не выполнилось ни одного условия или выполнились действия (3 или 5 и т.п.), управление передается блоку 6.
А Б В
Рисунок 5
4. Циклический процесс – цикл «пока» (Рис. 6А). Цикл повторяется, пока истинно условие (2) – блок 3. Если условие (2) ложно, передача управления блоку 4.
5. Циклический процесс – цикл «до» (Рис. 6Б). Цикл выполняется как минимум один раз – блок 2. После проверки условия (3), если оно истинно, выполняется блок (2), иначе управление передается блоку 4.
Рисунок 6
Языки программирования объектного типа используют в программном коде класса объектов или процедурах обработки событий также элементы структурного программирования.
Проблемно -ориентированные языки программирования - реляционные языки запросов высокого уровня, генераторы отчетов и т.д. позволяют идентифицировать проблему, входную и выходную информацию, не указывая конкретных процедур обработки.
Пакеты прикладных программ (ППП) делятся на классы:
Проблемно-ориентированные ППП – обеспечивают решение задач определенной предметной области;
Методо-ориентированные ППП – поддерживают определенного вида модели и методы решения задач, применяются независимо от предметной области;
ППП общего назначения – обеспечивают поддержку информационных технологий (текстовые работы, графические работы, стандартные вычисления и т.п.).
Қазақстан Республикасының Министерство
Білім және ғылым образования и науки
министрлігі Республики Казахстан
Д. Серікбаев ат ындағы ВКГТУ
ШҚМТУ им. Д. Серикбаева
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФИТиБ
М. Кылышканов
2015 г.
БАҒДАРЛАМАНЫ ӘЗІРЛЕУДІҢ ҚҰРАЛ-САЙМАНДАРЫ
Жұмыс модульдік оқу бағдарламасы және силлабус
ИНСТРУМЕНАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММ
Количество кредитов дисциплины: 3
Усть-Каменогорск
Рабочая модульная учебная программа и силлабус разработаны на кафедре «Информационные системы и компьютерное моделирование» на основании Государственного общеобязательного стандарта образования РК ГОСО РК 5.04.019 - 2011 Высшее образование. Бакалавриат, Рабочего учебного плана, Типовой учебной программы и Модульной специальности.
Обсуждён на заседании кафедры «Информационные системы и компьютерное моделирование»
Зав. кафедрой Н. Денисова
Одобрен учебно – методическим советом ФИТиБ
Председатель Г. Уазырханова
Протокол № ____ от ____ ____________ 2015
Разработали
доцент кафедры Т. Балова
старший преподаватель кафедры И. Увалиева
Нормоконтролёр И. Фазылова
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1 Краткое содержание изучаемой дисциплины
Дисциплина «Инструментальные средства разработки программ» (далее ИСРП) относится к обязательному компоненту цикла профилирующих дисциплин образовательной программы специальности 5В070400-«Вычислительная техника и программное обеспечение» и входит в состав модуля разработки программ модульной образовательной программы специальности 5В070400-«Вычислительная техника и программное обеспечение».
Содержание изучаемой дисциплины направлено на формирование у обучающихся знаний в области современных технологий программирования и инструментальных средств их поддержки, способствует формированию ИТ-специалиста с широким кругозором и культурой мышления, подготовленного для использования в сфере современных CASE-средств проектирования программных продуктов.
1.2 Цели и задачи изучения дисциплины
Цель изучения дисциплины «Инструментальные средства разработки программ» - ознакомление обучающихся с теоретическими знаниями в области технологий проектирования и обеспечения жизненного цикла программных систем, а также приобретение практических навыков использования современных технологий, ориентированных на моделирование бизнес-процессов и проектирование программных систем средствами CASE-технологий (Computer Aided Software/System Engineering, CASE). Цель дисциплины согласована с общими целями модульной образовательной программы специальности.
Компетентностный подход в преподавании дисциплины «Инструментальные средства разработки программ» определяет её основные задачи:
Сформировать у обучающихся систему знаний в области программной инженерии (Software engineering) и программирования (computer programming);
Ознакомить обучающихся с теоретическими основами моделирования бизнес-процессов, с методологиями проектирования и разработки программных продуктов и набором инструментальных средств, обеспечивающих их жизненный цикл;
Выработать навыки применения CASE-средств структурного и объектно-ориентированного моделирования и проектирования программных средств.
Задачи изучения дисциплины обеспечивают реализацию установленных в квалификационной характеристике требований к подготовке бакалавров по образовательной программе 5В070400-«Вычислительная техника и программное обеспечение».
1.3 Результаты изучения дисциплины
Результаты обучения определяются на основе Дублинских дескрипторов соответствующего уровня образования и выражаются через следующие компетенции:
знать и понимать:
Модели жизненного цикла программного обеспечения и теоретические основы методологии проектирования программного обеспечения;
Принципы классификации современных инструментальных средств разработки программных продуктов;
Подходы к моделированию и реструктуризации бизнес-процессов и систем;
уметь применять на практике CASE-средства, поддерживающие:
Методологию функционального моделирования IDEF0;
Методологию событийного моделирования IDEF3;
Методологию моделирования потоков данных DFD;
Методологию семантического моделирования данных IDEF1X;
Методологию объектно-ориентированного моделирования программного обеспечения и метамодели UML;
быть готовым формировать суждения:
О выборе модели жизненного цикла для конкретного проекта и проекта;
По вопросам совершенствования программного обеспечения в рамках корпоративных информационных систем и крупных государственных проектов (от модели AS-IS к модели TO-BE);
О значении и последствиях своей профессиональной деятельности с учётом социальных, профессиональных и этических позиций;
развивать коммуникативные способности, в том числе:
развивать навыки обучения, способствующие:
Профессиональному и личностному развитию, повышению квалификации в области международных стандартов программной инженерии;
Самостоятельному приобретению и использованию в практической деятельности новых знаний и умений работы с инструментальными CASE-средствами, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности.
Учебно-методическое обеспечение дисциплины направлено на успешное формирование указанных результатов обучения.
1.4 Пререквизиты
Для полноценного усвоения материала по дисциплине ИСРП необходимо наличие знаний по дисциплинам, связанным с алгоритмизацией и технологией программирования.
1.5 Постреквизиты
Полученные знания необходимы для качественного освоения материала дисциплин: интерфейсы компьютерных систем и Интернет технологии; системы и проектирование персональных баз данных; проектирование информационных систем и прикладное программирование. Полученные знания необходимы для успешной подготовки в части разработки программного обеспечения.
2.1 Тематический план
Наименование темы, её содержание |
и другие источники | Трудоёмкость, |
Модуль 1 «CASE-средства структурно-функционального проектирования программных средств» |
||
Лекционные занятия |
||
Тема 1 «Введение в дисциплину». Основные понятия. Классификация современных инструментальных средств разработки программных продуктов. Цель и задачи инструментальных средств разработки программ. История развития инструментальных средств. | ||
Тема 2 «Методы проектирования программного обеспечения». Общие требования к методологии и технологии проектирования программного обеспечения. Руководство к своду знаний по программной инженерии SWEBOK. Обзор методов проектирования программного обеспечения. Обзор инструментария проектирования программного обеспечения | ||
Тема 3 «Основы методологии проектирования программного обеспечения». Проектирование программ как сложных систем. Жизненный цикл программного обеспечения. Основные процессы ЖЦ ПО. Вспомогательные процессы ЖЦ ПО. Организационные процессы ЖЦ ПО | ||
Тема 4 «Модели жизненного цикла программного обеспечения». Понятие модели жизненного цикла программного обеспечения. Классическая модель процесса разработки программ. Прототипирование. Стратегия инкрементальной разработки. Спиральная модель процесса. Модель быстрой разработки приложений RAD | ||
Тема 5 «Методологии разработки программного обеспечения». XP - процесс или экстремальное программирование. Методология Rational Unified Process (RUP). Гибкие (agile) методологии. Выбор модели жизненного цикла для конкретного проекта. Порядок разработки программного обеспечения | ||
Тема 6 «Современные CASE - технологии». CASE - технологии и их использование. Общая характеристика и классификация современных CASE-средств. Технологии внедрения и освоения CASE-средств. Оценка CASE-средств | ||
Тема 7 «Моделирование бизнес-процессов». Понятие бизнес-процесса. Реструктуризация бизнес-процессов. Моделирование бизнес-процессов. Методы моделирования бизнес процессов | ||
Тема 8 «CASE-технологии структурного анализа и проектирования программных средств». Методология структурного анализа и проектирования. Методология функционального моделирования IDEF0. Методология событийного моделирования IDEF3. Моделирование потоков данных DFD. Методология семантического моделирования данных IDEF1X | ||
Лабораторные занятия |
||
Тема 1 «Разработка функциональной модели IDEF0» | ||
Тема 2 «Разработка моделей информационных процессов IDEF3 и потоков данных DFD» | ||
Тема 3 «Методология семантического моделирования данных IDEF1X» | ||
Тема 1 «Отчёты и Sibling диаграммы IDEF0-модели» | ||
Тема 2 «Средства коллективной разработки функциональных моделей в среде BPwin» | ||
Тема 3 «Создание отчётов в ERwin» | ||
Тема 1 «Создание диаграмм FEO» | ||
Тема 3 «Создание связи категоризации в IDEF1X-модели» | ||
Итого по модулю 1 | ||
Модуль 2 «CASE-средства объектно-ориентированного проектирования программных средств» |
||
Тема 9 «Основы объектно-ориентированного моделирования программного обеспечения и метамодели UML». Иерархия метаописаний, используемых в визуальном моделировании программного обеспечения. Назначение и уровни моделей UML. Представления в UML | 21, 22, 23, 24, 25 | |
Тема 10 «Унифицированный язык моделирования UML. Модель UML». UML – унифицированный язык моделирования. Сущности в UML. Отношения в UML | 22, 23, 24, 25, 26, 27 | |
Тема 11 «Унифицированный язык моделирования UML. Диаграммы UML». Виды диаграмм UML. Общие диаграммы UML. Специальные диаграммы UML | 22, 23, 24, 25, 26, 27 | |
Тема 12 «Унифицированный язык моделирования UML. Общие механизмы UML». Использование общих механизмов UML. Общие свойства модели. Точки семантики | 22, 23, 24, 25, 26, 27 | |
Тема 13 «Общее описание системы с позиции представления UML». Представления UML с позиции обобщения описаний. Общие механизмы UML. Общие свойства модели | 22, 23, 24, 25, 26, 27 | |
Тема 14 «Описание функциональности разработки программного обеспечения». Управление рисками проекта. Порядок разработки программного обеспечения. Документирование программных средств. Управление требованиями | ||
Тема 15 «Научно-технологические тренды и самые быстрорастущие сегменты на мировом ИТ рынке». Три платформы в эволюции рынка ИТ. Новые тренды ИТ: прогноз компании Gartner. Мировые Top тренды развития ИТ на ближайшие 3-5 лет | ||
Лабораторные занятия |
||
22, 23, 24, 25, 26, 27 | ||
22, 23, 24, 25, 26, 27 | ||
22, 23, 24, 25, 26, 27 | ||
Самостоятельная работа обучающегося под руководством преподавателя (СРОП) |
||
Тема 4. «Построение структурных диаграмм UML» | 22, 23, 24, 25, 26, 27 | |
Тема 5. «Построение поведенческих диаграмм UML» | 22, 23, 24, 25, 26, 27 | |
Тема 6. «Генерация программного кода по модели UML» | 22, 23, 24, 25, 26, 27 | |
Самостоятельная работа обучающегося (СРО) |
||
Тема 4. «Построение структурных диаграмм UML» | 22, 23, 24, 25, 26, 27 | |
Тема 5. «Построение поведенческих диаграмм UML» | 22, 23, 24, 25, 26, 27 | |
Тема 6. «Генерация программного кода по модели UML» | 22, 23, 24, 25, 26, 27 | |
Итого по модулю 2 | ||
Итого по дисциплине, кредит РК |
2.2 Задания для самостоятельной работы (СРОП, СРО)
Продолжитель-ность выполнения, уч. неделя | Форма контроля | Срок сдачи (номер уч. недели) |
||
Задание на СРОП –IDEF0-модель дополнить отчётами и диаграммами Node Tree. Задание на СРО –IDEF0-модель дополнить диаграммой FEO. | Познакомиться с основными приёмами коллективной разработки функциональных моделей в среде BPwin | Инд. задание и дополнительные вопросы при защите . Тестовые задания | ||
Задание на СРОП: Выполнить расщепление IDEF0-модели и ABC анализ. Задание на СРО – изучить элементы имитационной модели. | Получить практические навыки использования средств коллективной разработки модели с элементами анализа ABC | |||
Задание на СРОП - для IDEF1X-модели построить шаблон отчёта. Задание на СРО – изучить работу по созданию связи категоризации в IDEF1X-модели | Изучить приёмы построения шаблонов отчёта средствами Report Builder среды ERwin и освоить процедуры работы со связями категоризации | Инд. задание и дополнительные вопросы при защите лабораторной работы Тестовые задания | ||
Сенсорный многопозиционный ввод и события WPF | Получить начальные сведения о способах взаимодействия с приложением WPF с помощью касания экрана для интерактивного взаимодействия | Инд. задание и дополнительные вопросы при защите лабораторной работы. Тестовые задания | ||
Триггеры свойств и событий WPF | Познакомиться с механизмом триггеров WPF для создания анимационного эффекта | Инд. задание и дополнительные вопросы при защите лабораторной работы. Тестовые задания | ||
Использование API-интерфейса Office и первичных сборок. Net Microsoft. Office. Interop | Освоить упрощённый механизм взаимодействия с СОМ с целью расширения практических приёмов организации межпрограммного взаимодействия | Инд. задание и дополнительные вопросы при защите лабораторной работы. Тестовые задания | ||
2.3 График выполнения и сдачи заданий по дисциплине
Основная литература
1 Рамбо Дж. Унифицированный процесс разработки программного обеспечения / А. Якобсон, Г. Буч, Дж. Рамбо - СПб.: Питер, 2002.-496 с.:ил.
2 CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем / - М.: Финансы и статистика, 1998.- 176 с.
3 Бахтизин, разработки программного обеспечения: учеб. пособие / , . - Минск: БГУИР, 2010. - 267 с. : ил.
4 , Анализ и компьютерное моделирование информационных процессов и систем / , .- Диалог-МИФИ, 2009. - 416 стр.
5 ISO/IEC 12207:2008. Systems and software engineering - Software life cycle processes [Электронный ресурс]. - URL: http://www. iso. org/iso/catalogue_detail? csnumber=43447, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 30.10.2015)
6 ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств. – М. Изд-во стандартов, 2011., 115с.
7 ГОСТ Р ИСО/МЭК 11179-2-2012 Информационная технология. Регистры метаданных (РМД). Часть 2. Классификация [Электронный ресурс]. - URL: http:///Catalog/64/6430.shtml, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 30.10.2015)
8 ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 12182 – 2002. Информационная технология. Классификация программных средств. – Введ. 2002 – 06 – 11. – М. Изд-во стандартов, 2002
9 IEEE Computer Society. SWEBOK [Электронный ресурс]. - URL: http://puter. org/web/swebok, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 30.10.2015)
10 , Учебное пособие к практическим занятиям «Структурно-функциональный подход к проектированию и с использованием CASE-средств» / Перм. гос. тещн. ун.-т. – Пермь, 2005.- 245 с.
11 Марка МакГоуэн етодология структурного анализа и проектирования SADT [Пер. с англ.] / арка, акГоуэн - М.: МетаТехнология, 1993. -240 с.
12 РД 50.1.028-2001. Методология функционального моделирования IDEF0, Руководящий документ. Издание официальное. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - 75 с.
13 оделирование и анализ систем. IDEF-технологии: практикум/С. Черемных, И. Семенов, В. Ручкин.- М.: Финансы и статистика, 2006. -192 с.
14 , Структурный анализ систем. IDEF - технологии/С. Черемных, И. Семенов, В. Ручкин.- М.: Финансы и статистика,2001. – 208 с.
15 труктурные модели бизнеса: DFD-технологии/ А. Калашян, Г. Калянов.- М.: Прикладные информационные технологии, 2009.- 256 с.
Дополнительная литература
16 IEEE Std. 1320.2–1998. Стандарт IEEE по синтаксису и семантике языка концептуального моделирования IDEFIX97 (IDEF Object). - Введ. 1998-06-25. – Нью-Йорк: IEEE, 1998.
17 ффективное моделирование с AllFusion Process Modeler/ В. Дубейковский.- М.: Диалог-МИФИ, -2007.- 384 с.
18 оделирование бизнес-процессов с AllFusion Process Modeler/ С. Маклаков.- М.: Диалог-МИФИ, -2004.- 240 с.
19 BPwin и Erwin. CASE-средства для разработки информационных систем / С. Маклаков. - Диалог-МИФИ, 2000. - 320 с.
20 , Методология функционального проектирования IDEF0. Учебное пособие по курсу «Технология разработки программного обеспечения» для студ. спец. 40 01 01 Программное обеспечение информационных технологий дневной формы обучения. – Минск: БГУИР, 2003. – 24 с.: ил.
21 , Моделирование на UML. Теория, практика, видеокурс. - СПб, Профессиональная литература, Наука и Техника, 2010, 640 с.
22 зык UML. Руководство пользователя. Второе издание. - ДМК, 2006, 496 с.
23 Дж. Рамбо, М. Блаха, UML 2.0. Объектно-ориентированное моделирование и разработка.- Питер, 2007г., 544 с.
24 Мартин Фаулер. UML. Основы. Краткое руководство по стандартному языку объектного моделирования. Символ-Плюс, 2011., 192с.
25 The Unified Modeling Language (UML) [Электронный ресурс]. - URL: http://www. uml. org/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 30.10.2015)
26 ведение в UML: [Электронный ресурс] - Открытые курсы Интернет-университета информационных технологий (ИНТУИТ). - Режим доступа http://www. intuit. ru/studies/courses/1007/229/info (дата обращения: 30.10.2015)
27 изуальное моделирование в среде IBM Rational Rose 2003: [Электронный ресурс] - Открытые курсы Интернет-университета информационных технологий (ИНТУИТ). - Режим доступа http://www. intuit. ru/studies/courses/14/14/info (дата обращения: 30.10.2015)
28 The Gartner Symposium/ITxpo [Электронный ресурс]. - URL: http://www. /technology/symposium/japan/exhibitor-directory. jsp, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 30.10.2015)
29 Обзор и оценка перспектив развития мирового и российского рынков ИТ / Блог компании Московская Биржа, IT-стандарты, ИТ-инфраструктура [Электронный ресурс]. - URL: http://habrahabr. ru/company/moex/blog/250463/, свободный. – Загл. с экрана (дата обращения: 30.10.2015)
4 ОЦЕНКА ЗНАНИЙ
4.1 Требования преподавателя
Требования преподавателя:
Посещение лекционных и лабораторных занятий, СРСП по расписанию является обязательным;
Присутствие студентов на занятиях проверяется в начале занятий, в случае опоздания студент должен бесшумно войти в аудиторию и включиться в работу, а в перерыве объяснить преподавателю причину опоздания;
Оцениваемые в баллах лабораторные работы следует сдавать в установленные сроки, к рубежному тестированию допускаются студенты, защитившие не менее одной лабораторной работы текущего рейтинга;
Повторное прохождение студентом рубежного контроля, в случае получения неудовлетворительной оценки, не допускается;
В течение занятий мобильные телефоны должны быть отключены;
Студент обязан приходить на занятия в деловой одежде.
4.2 Критерии оценки
Оценка всех видов заданий осуществляется по 100-балльной системе.
Текущий контроль проводится на каждой неделе и включает контроль посещения лекций, практических занятий и выполнение самостоятельной работы.
Рубежный контроль знаний проводится на 7 и 15 неделе семестра в форме тестирования. Рейтинг складывается из следующих видов контроля:
Экзамен по дисциплине проходит во время экзаменационной сессии в форме тестирования.
Итоговая оценка знаний студента по дисциплине включает:
40% результата, полученного на экзамене;
60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчёта итоговой оценки:
где Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и её цифровой эквивалент в баллах:
4.3 Материалы для итогового контроля
4.3.1 Модуль 1 «CASE-средства структурно-функционального проектирования программных средств»
В соответствии с международным стандартом ISO и IEC (International Electrotechnical Commission) технология программирования – это
A) один из видов деятельности, входящих в цикл разработки программного обеспечения
B) процесс создания программистом (человеком) программы (информационной структуры), предназначенной для последующего исполнения (компьютером)
C) совокупность обобщённых и систематизированных знаний, или наука об оптимальных способах проведения процесса программирования, обеспечивающего в заданных условиях получение программной продукции с заданными свойствами
D) совокупность методов и средств, позволяющих наладить производственный процесс создания программного обеспечения
E) алгоритм, записанный на языке программирования
F) последовательность команд (операторов, инструкций) компьютера, выполнение которых приводит к получению результата решения задачи
Инструментальные программные средства (Software tools) – это:
A) браузеры, предоставляющее графический интерфейс для интерактивного поиска, обнаружения, просмотра и обработки данных в сети
B) программное обеспечение предприятий, функции которого обеспечивают финансовое управление, систему отношений с потребителями, управление кадрами и пр.
C) компоновщики и отладчики
D) программное обеспечение, используемое в ходе проектирования, разработки, модификации или развития других программных продуктов
E) программное обеспечение для доступа к цифровому контенту или ресурсам без их редактирования, примерами выступают медиа-плееры, веб-браузеры и пр.
Компилятор - это:
A) программа, преобразующая исходный текст, написанной на языке программирования высокого уровня, в исполняемый программный код, который может использоваться на других компьютерах без дополнительных преобразований
B) набор средств разработки программных продуктов на конкретном языке программирования, включающий редактор исходного текста, транслятор или интерпретатор, компоновщик, отладчик, библиотеки стандартных подпрограмм и др.
C) программный комплекс, который предназначен для разработки программных продуктов и интегрирует редакторы исходных текстов и ресурсов, компилятор или интерпретатор, компоновщик и др.
D) модуль системы программирования или самостоятельная программа, которая собирает результирующую программу из объектных модулей и стандартных библиотечных модулей
E) программа, которая обеспечивает пошаговое исполнение программы, просмотр текущих значений переменных, вычисление значения любого выражения программы и другие функции
Основными преимуществами CASE-средств являются:
A) Увеличение затрат на разработку
B) Уменьшение затрат на разработку
C) Усложнение доступа к данным
D) Увеличение времени на разработку
E) Облегчение при модификации систем
F) Возможность хранения данных
В соответствии с проектом ICAM (Интеграция компьютерных и промышленных технологий) методология функционального моделирования производственной среды или системы связана с нотацией
К основным элементам IDEF3-модели относятся
B) связи (Links)
C) внешние сущности (external entities)
D) перекрёстки (Junctions)
E) потоки данных (data flow)
F) хранилища данных (data stores)
G) внешние сущности (external entities)
H) процессы или работы (activity)
4.3.2 Модуль 2 «CASE-средства объектно-ориентированного проектирования программных средств»
Риск, который связан с выходом за рамки бюджета, негативной реакцией заказчика или плохими контактами с пользователями:
A) технического риска
B) календарного риска
C) управленческого риска
D) коммерческого риска
Используемый языком UML принцип моделирования, в соответствии с которым в модель следует включать только те элементы проектируемой системы, которые имеют непосредственное отношение к выполнению ей своих функций или своего целевого предназначения, другие элементы опускаются, чтобы не усложнять процесс анализа и исследования модели, называется
A) наследованием
B) инкапсуляцией
C) полиморфизмом
D) абстрагированием
E) многомодельностью
F) иерархическим построением
На диаграмме использования UML применяют следующие типы сущностей
B) Варианты использования
C) Действующие лица
D) Интерфейсы
F) Состояния
G) Объекты
Какая структурная сущность UML находится вне моделируемой системы и непосредственно взаимодействует с ней
A) класс (class)
B) интерфейс (interface)
C) действующее лицо (actor)
D) вариант использования (use case)
E) артефакт (artifact)
F) узел (node)
5 ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ И МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ
Для повышения мотивации обучающихся к усвоению знаний по дисциплине используются:
Контекстное обучение, позволяющее выявить связи между конкретным знанием и его применением на практике;
Интерактивная модель обучения, предусматривающая публичную защиту лабораторных работ в форме презентации, сообщения по теме СРОП и СРС;
Программное обеспечение, позволяющее при выполнении лабораторных работ создавать группы разработчиков программ, управлять процессами комплексной отладки, тестирования и программ, что повышает творческую активность обучающихся, стимулирует к теоретическому осмыслению знаний и самостоятельному поиску решения задач индивидуального задания;
Проектная технология, предполагающая индивидуальную или коллективную деятельность по систематизации знаний по смежным дисциплинам (модули проектирования баз данных и проектирования ИС), предполагающим по реальной производственной теме;
Обучение на основе научного и производственного опыта преподавателей, что позволяет активизировать обучающихся за счёт ассоциации собственного опыта с предметом изучения;
Дистанционная технология обучения.
Для формирования индивидуальных заданий с элементами научных исследований при выполнении лабораторных работ используются результаты научных исследований учёных кафедры.
6 ВРЕМЯ КОНСУЛЬТАЦИЙ
Консультации проводятся по графику работы преподавателя.
Инструментальное программное обеспечение (Software tools) - программное обеспечение, используемое в ходе разработки, корректировки или развития других программ: редакторы, компиляторы, отладчики, вспомогательные системные программы, графические пакеты и др.
Сюда входят языки программирования, интегрированные среды разработки программ, CASE-системы и др.
Выбор языка программирования
Существующие на сегодняшний день языки программирования можно выделить в следующие группы :
- универсальные языки высокого уровня;
- специализированные языки разработчика программного обеспечения;
- специализированные языки пользователя;
- языки низкого уровня.
В группе универсальных языков высокого уровня безусловным лидером на сегодня является язык С++. Действительно, он имеет ряд достоинств:
- масштабируемость. На языке С++ разрабатывают программы для самых различных платформ и систем;
- возможность работы на низком уровне с памятью, адресами, портами, что при неосторожном использовании может легко превратиться в недостаток;
- C++ имеет мощный препроцессор, унаследованный от С, но, как и любой другой мощный инструмент, требует осторожного использования;
- возможность создания обобщенных алгоритмов для разных типов данных, их специализация и вычисления на этапе компиляции, используя шаблоны.
При этом язык C++ обладает рядом существенных недостатков:
- подключение интерфейса внешнего модуля через препро-цессорную вставку заголовочного файла (#include) серьезно замедляет компиляцию при подключении большого количества модулей;
- недостаток информации о типах данных во время компиляции;
- сложность для изучения и компиляции;
- некоторые преобразования типов неинтуитивны. В частности, операция над беззнаковым и знаковым числами выдает беззнаковый результат.
Для C++ существует большое количество библиотек классов, поддерживающих создание пользовательского интерфейса, клиент-серверных приложений, работу с базами данных и т. д., поэтому пока альтернативы C++ нет . Для второстепенных проектов иногда используется Visual Basic. Язык Java рассматривался как альтернатива Basic, но из-за отсутствия визуального средства разработки форм он пока остается малопригодным. Современный Object Pascal, как и Pascal, предложенный Н. Виртом в середине 70-х годов XX в., остается наиболее привлекательным для обучения основам программирования в силу своей простоты, структурированности и обнаружения компилятором большого количества не только синтаксических, но и семантических ошибок.
В нынешнее время в отличие от 60-х годов XX в. языки программирования создаются крайне редко. За последние 15 лет можно отметить лишь две новинки, получившие широкое распространение - это Java (Sun Microsystems, 1995 г.), ставший популярным во многом благодаря технологии его использования в Интернете и появления такого понятия, как виртуальная Java-машина, и C# (Microsoft, 2000 г.), созданный на основе C++.
Создателем языка является сотрудник Microsoft Андреас Хейлсберг. Он стал известным в мире программистов задолго до того, как пришел в Microsoft. Хейлсберг входил в число ведущих разработчиков одной из самых популярных сред разработки - Delphi. В Microsoft он участвовал в создании версии Java - J++, так что опыта в написании языков и сред программирования ему не занимать. Как отмечал сам Андреас Хейлсберг, C# создавался как язык компонентного программирования, и в этом одно из главных достоинств языка, направленное на возможность повторного использования созданных компонентов.
Другие достоинства языка С#:
- сохраняет лучшие черты популярных языков программирования C/C++, на основе которых он создан. В связи с этим облегчается переход программистов от C++ к С#;
- является проще и надежнее C++. Простота и надежность главным образом связаны с тем, что на C# хотя и допускаются, но не поощряются такие опасные свойства C++, как указатели, адресация, разыменование, адресная арифметика;
- является полностью объектно-ориентированным языком, где даже типы, встроенные в язык, представлены классами;
- реализует возможности наследования и универсализации;
- учитывает все возможности Framework .Net, так как C# создавался параллельно с данной средой;
- благодаря каркасу Framework .Net, ставшему надстройкой над операционной системой, программисты C# получают те же преимущества работы с виртуальной машиной, что и программисты Java. Эффективность кода даже повышается, поскольку исполнительная среда CLR представляет собой компилятор промежуточного языка, в то время как виртуальная Java-машина является интерпретатором байт-кода;
- мощная библиотека каркаса поддерживает удобство построения различных типов приложений на С#, позволяя легко строить Web-службы, другие виды компонентов, достаточно просто сохранять и получать информацию из базы данных и других хранилищ данных;
- является источником надежного и эффективного кода.
Кроме вышеописанных языков к группе универсальных
принадлежат также Modula, Ada, COBOL, FORTRAN и некоторые другие. Каждый из вышеописанных языков имеет свои особенности и, соответственно, свою область применения. В настоящее время универсальные языки программирования применяются в самых различных областях человеческой деятельности, таких как:
- научные вычисления (языки C++, FORTRAN, Java);
- системное программирование (языки C++, Java);
- обработка информации (языки C++, COBOL, Java);
- искусственный интеллект (LISP, Prolog);
- издательская деятельность (Postscript, ТеХ);
- удаленная обработка информации (Perl, РНР, Java, C++);
- описание документов (HTML, XML).
С течением времени одни языки развивались, приобретали новые черты и остались востребованными, другие утратили свою актуальность и сегодня представляют в лучшем случае чисто теоретический интерес (Focal, PL/1 и др.). В значительной степени это связано с такими факторами:
- наличие среды программирования, поддерживающей разработку приложений на конкретном языке программирования;
- удобство сопровождения и тестирования программ;
- стоимость разработки с применением конкретного языка программирования;
- четкость и ортогональность конструкций языка;
- применение объектно-ориентированного подхода.
Специализированные языки разработчика используют для создания конкретных типов программного обеспечения. К ним относят:
- языки баз данных;
- языки создания сетевых приложений;
- языки создания систем искусственного интеллекта и т. д.
Специализированные языки пользователя обычно являются частью профессиональных сред пользователя, характеризуются узкой направленностью и разработчиками программного обеспечения не используются.
Языки низкого уровня позволяют осуществлять программирование практически на уровне машинных команд. При этом получают самые оптимальные как с точки зрения времени выполнения, так и с точки зрения объема необходимой памяти программы. Недостатком их является то, что они не поддерживают принципов структурного программирования .
В настоящее время языки типа ассемблера обычно используют:
- при написании сравнительно простых программ, для обращения к техническим средствам, например драйверов;
- в виде вставок в программы на языках высокого уровня, например, для ускорения преобразования данных в циклах с большим количеством повторений.
В большей степени выбор языка программирования определяется опытом разработчика, требованиями ведущей разработку организации или просто устоявшимся мнением.
Технология программирования в целом и средства поддержки разработки ПО, в частности, развиваются настолько быстро, что даже простое перечисление основных инструментальных систем заняло бы в этой книге слишком много места. Вот почему ниже мы остановимся кратко лишь на нескольких проектах в области технологии программирования, которые интересны в контексте данного издания.
Любая развитая технологическая система должна поддерживать все основные этапы создания проектируемого программного комплекса. Для достижения этой цели в общей структуре типовой технологической системы поддержки разработки (рис. 6.3) обычно выделяют базу данных проекта; подсистему автоматизации проектирования и программирования; подсистемы отладки, документирования и сопровождения, а также подсистему управления ходом выполнения проекта.
Рис. 6.3. Общая структура типовой технологической системы поддержки разработки
Развитые библиотечные системы поддержки разработки используются в настоящее время во всем мире во всех сколько-нибудь серьезных программных проектах. Но в подавляющем большинстве случаев такие системы достигли уровня удобства работы с ними квалифицированных программистов. Нас же, прежде всего, интересуют системы и проекты, в которых имеются тенденции к эксплицитному представлению технологических знаний, даже если они и не базируются на идеях и методах ИИ.
Один из таких проектов - Gandalf - ориентирован на автоматизированную генерацию систем разработки программного обеспечения. Исследования, выполняемые в рамках проекта Gandalf, касаются трех аспектов поддержки проектирования ПО: управление проектом, контроль версий и инкрементное программирование, а также интеграция их в единую среду. Управление в Gandalf-среде базируется на предположении, что разрабатываемый проект должен трактоваться как множество абстрактных типов данных, над которыми могут выполняться лишь определенные операции. Средством, реализующим данную концепцию, явилась система SDC (Software Development Control), представляющая собой набор программ, первоначально реализованных на языке Shell в системе UNIX, а позднее переведенная на язык С.
Исследования в области контроля версий были начаты еще Л. Коопридером на базе проекта FAFOS , где изначально анализировались возможности создания семейства операционных систем. Была разработана нотация для описания взаимодействия между подсистемами, для описания различных версий подсистем (исходного и объектного кода, документации и т. п.) и для описания действующих на этапе разработки механизмов (компиляция, редактирование связей и т. п.). Затем был создан специальный язык Intercol как средство описания взаимосвязи и версий модулей в системе. И, наконец, в систему были встроены знания о том, как конструировать систему из частей, не заставляя заниматься этим пользователя. В развитие этих работ была создана система SUCE, в рамках которой отслеживались различия между реализациями (версиями, которые действительно дают код для ряда спецификаций) и композициями (версиями, определяющими новые подсистемы как группы существующих подсистем).
В системе LOIPE (Language-Oriented Incremental Programming Environment) инкрементная компиляция выполняется на уровне отдельной процедуры. Достоинством такого подхода является то, что при коррекции процедуры на уровне локальных объектов или типов перекомпилируется только она. Если же меняется спецификация, то перекомпилируются и все зависящие от нее процедуры. Пользовательский интерфейс с LOIPE-системой базируется на подсистеме синтаксически-ориентированного редактирования ALOE (A Language-Oriented Editor). Целью разработки этой подсистемы было исследование возможности создания и использования синтаксически-ориентированных редакторов в качестве базиса для сред программирования.
Анализ литературы последних лет по технологии программирования показывает, что новой ветвью в технологии промышленной разработки и реализации, сложных и значительных по объему систем программного обеспечения является CASE-технология (Computer Aided Software Engineering) .
Первоначально CASE-технология появилась в проектах создания промышленных систем обработки данных. Это обстоятельство наложило свой отпечаток и на инструментальные средства CASE-технологии, где самое серьезное внимание уделялось, по крайней мере, в ранних CASE-системах, поддержке проектирования информационных потоков. В настоящее время наблюдается отход от ориентации на системы обработки данных, и инструментальные средства CASE-технологии становятся все более универсальными.
Все средства поддержки CASE-технологии делятся на две большие группы: САSE-Toolkits и CASE-Workbenches. Хороших русских эквивалентов этим терминам нет. Однако первые часто называют «инструментальными сундучками» (пакетами разработчика, технологическими пакетами), а вторые - «станками для производства программ» (технологическими линиями).
По определению CASE-Toolkit - коллекция интегрированных программных средств, обеспечивающих автоматическое ассистирование в решении задач одного типа в процессе создания программ.
Такие пакеты используют общее «хранилище» для всей технической и управляющей информации по проекту (репозиторий), снабжены общим интерфейсом с пользователем и унифицированным интерфейсом между отдельными инструментами пакета. Как правило, CASE-Toolkit концентрируются вокруг поддержки разработки одной фазы производства программ или на одном типе прикладных задач.
Все вышесказанное справедливо и по отношению к CASE-WorkBench. Но здесь, кроме того, обеспечивается автоматизированная поддержка анализа решаемых задач по производству программного обеспечения, которая базируется на общих предположениях о процессе и технологии такой деятельности; поддерживается автоматическая передача результатов работ от одного этапа к другому, начиная со стадии проектирования и кончая отчуждением созданного программного продукта и его сопровождением.
Таким образом, CASE-WorkBench является естественным «замыканием» технологии разработки, реализации и сопровождения программного обеспечения.
В настоящее время «типовая» система поддержки CASE-технологии имеет функциональные возможности, представленные на рис. 6.4.
Рис. 6.4. Функциональные возможности типовой системы поддержки CASE-технологии
Как следует из этой Н-диаграммы, в CASE-среде должны поддерживаться все основные этапы разработки и сопровождения процессов создания программных систем. Однако уровень такой поддержки существенно различен. Так, например, если говорить об этапах анализа и проектирования, большинство инструментальных пакетов поддерживает экранные и отчетные формы, создание прототипов, обнаружение ошибок. Значительная часть этих средств предназначена для ПЭВМ. Многие поддерживают такие широко используемые методологии, как структурный анализ DeMarco или Gane/Sarson, структурное проектирование Yourdan/Jackson и некоторые другие. Существуют специализированные пакеты разработчиков для создания информационных систем, например Ana Tool (Advanced Logical Software) для Macintosh; CA-Universe/Prototype (Computer Associates International) для ПЭВМ. Имеются CASE-среды и для поддержки разработки систем реального времени.
В среде разработчиков ПО существуют две оценки данного подхода: часть из них считает, что CASE-технология кардинально меняет процессы разработки и эксплуатации ПО, другие отрицают это и оставляют за инструментальными средствами CASE лишь функцию автоматизации рутинных работ . Однако анализ литературы показывает, что CASE средства все-таки «сдвигают» технологии разработки ПО с управления выполнением проектов в сторону метода прототипизации. И этот сдвиг, на наш взгляд, чрезвычайно важная тенденция в современной технологии программирования.
К инструментальному программному обеспечению относятся средства разработки программного обеспечения. Это системы программирования, включающие программные средства, необходимые для автоматического построения машинного кода. Они являются инструментами для программистов- профессионалов и позволяют разрабатывать программы на различных языках программирования.
В состав средств разработки программного обеспечения входят следующие программы:
- ассемблеры – компьютерные программы, осуществляющие преобразование программы в форме исходного текста на языке ассемблера в машинные команды в виде объектного кода;
- трансляторы – программы, выполняющие трансляцию программы;
- компиляторы – программы, переводящие текст программы на языке высокого уровня в эквивалентную программу на машинном языке;
- интерпретаторы – программы, анализирующие команды или операторы программы и тут же выполняющие их;
- компоновщики (редакторы связей) – программы, которые производят компоновку – принимают на вход один или несколько объектных модулей и собирают по ним исполнимый модуль;
- препроцессоры исходных текстов – это компьютерные программы, принимающие данные на входе, и выдающие данные, предназначенные для входа другой программы, например такой, как компилятор;
- отладчики (debugger) – программы, являющиеся модулем среды разработки или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе;
- специализированные редакторы исходных текстов – программы, необходимые для создания и редактирования исходного кода программ. Специализированный редактор исходных текстов может быть отдельным приложением или встроенным в интегрированную среду разработки и др.
Языки, представляющие алгоритмы в виде последовательности читаемых (не двоично-кодированных) команд, называются алгоритмическими языками. Алгоритмические языки подразделяются на машинно-ориентированные, процедурно-ориентированные и проблемно-ориентированные.
Машинно-ориентированные языки относятся к языкам программирования низкого уровня – программирование на них наиболее трудоемко, но позволяет создавать оптимальные программы, максимально учитывающие функционально-структурные особенности конкретного компьютера. Программы на этих языках, при прочих равных условиях, будут более короткими и быстрыми. Кроме того, знание основ программирования на машинно-ориентированном языке позволяет специалисту подробнейшим образом разобраться с архитектурой компьютера. Большинство команд машинно-ориентированных языков при трансляции (переводе) на машинный (двоичный) язык генерируют одну машинную команду.
Процедурно-ориентированные и проблемно-ориентированные языки относятся к языкам высокого уровня, использующим макрокоманды. Макрокоманда при трансляции генерирует много машинных команд (для процедурноориентированного языка это соотношение в среднем "1 к десяткам машинных команд", а для проблемно-ориентированного – "1 к сотням машинных команд". Процедурноориентированные языки программирования являются самыми используемыми (Basic, Visual Basic, Pascal, Borland Delphi, С и др.). В этом случае программист должен описывать всю процедуру решения задачи, тогда как проблемно-ориентированные языки (их называют также непроцедурными) позволяют лишь формально идентифицировать проблему и указать состав, структуры представления и форматы входной и выходной информации для задачи.
При выполнении инструкций программ компьютеру необходимо преобразовать удобные для человеческого восприятия операторы, написанные на каком-либо языке программирования, в форму, попятную для компьютера. Инструментальное программное обеспечение имеет специальные программы, транслирующие (translate) текст программ, написанных на различных языках программирования, в машинные коды, которые затем выполняются компьютером. Этот вид программного обеспечения называется компилятором или интерпретатором. Текст программы, написанной на языке программирования высокого уровня, до того как быть преобразованным в машинные коды, называется исходным кодом (source code). Компилятор (compiler) преобразует исходный код в машинные коды, называемые объектным кодом (object code) – программой на выходном языке транслятора. Перед выполнением происходит процесс редактирования связей (linkage editing), заключающийся в том, что модули выходной программы объединяются с другими модулями объектного кода, содержащими, например, данные. Результирующий загрузочный модуль – это команды, непосредственно выполняемые компьютером. Некоторые языки программирования содержат не компилятор, а интерпретатор (interpreter), который преобразует каждое отдельное выражение исходного кода в машинные коды и сразу выполняет их. Интерпретатор удобен на этапе отладки программы, так как обеспечивает быструю обратную связь при обнаружении ошибки в исходном коде. Основы программирования на языке высокого уровня Visual Basic изложены в гл. 12 настоящего учебника.
К инструментальному ПО относят также некоторые системы управления базами данных (СУБД). СУБД – это специализированный комплекс программ, предназначенный для организации и ведения баз данных. Так как системы управления базами данных не являются обязательным компонентом вычислительной системы, их не относят к системному программному обеспечению. А так как отдельные СУБД осуществляют лишь служебную функцию при работе других видов программ (веб-серверы, серверы приложений), их не всегда можно отнести к прикладному программному обеспечению. По этим причинам их часто относят к инструментальному программному обеспечению.
Основные функции таких СУБД:
- управление данными во внешней памяти (на дисках);
- управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;
- фиксация изменений в специальных журналах, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;
- поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).
Теоретические основы СУБД описаны выше (параграф 3.2), а практическое применение описано в гл. 10.