История развития прикладного программного обеспечения

 

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.

 

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.

 

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.

 

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 ППП

 

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

 

- входные языки;

 

- предметное обеспечение;

 

- системное обеспечение.

 

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.

 

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:

 

1) классом решаемых задач  и используемых для этих целей  методов,

 

2) дисциплиной работы, т.е.  совокупностью правил, соглашений  и технологических приемов, принятых  при разработке, отладке, эксплуатации  программ.

 

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,

 

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:

 

- монитор, управляющий  процессом решения и взаимодействием  всех компонентов ППП;

 

- трансляторы с входных  языков;

 

- средства работы с  данными;

 

- средства информационного  обеспечения, реализующие выдачу  разнообразной справочной информации  как по запросам пользователей  (о структуре и возможностях  ППП, о допущенных ошибках и  т.д.), так и по запросам различных  компонентов пакета (например, сведения  о свойствах модулей предметного  обеспечения, необходимые планировщику  вычислений);

 

- различные служебные  программы, в том числе реализующие  взаимодействие пакета с операционной  системой (работа с внешней памятью,  средства ввода/вывода, драйверы  специализированных, внешних устройств  и др.).

 

В конкретном ППП, как правило, отсутствует четкое структурное  разделение программ на предметное и  системное обеспечение. Например, программа  планирования вычислений может одновременно выполнять те или иные служебные  функции {информационное обеспечение, связь с операционной системой и  т. п.) и тем самым носиться как  к предметному, так и к системному обеспечению. Кроме того, одни и те же программы в одном пакете могут  относиться к предметному обеспечению, а в другом - к системному. Так, программы вывода графиков в рамках специализированного пакета машинной графики естественно отнести  к предметному обеспечению. Однако те же программы следует считать  служебными и относящимися к системному обеспечению, например, в пакете решения  вычислительных задач).

 

3.3 Этапы развития  ППП

 

Пакетная проблематика в  качестве самостоятельного научно направления  сложилась в основном за последние 15-20 лет. Первые ППП представляли собой  простые тематические подборки программ для решения отдельных задач  в той или иной прикладной области. Современный пакет является сложной  программной системой, включающей специализированные системные и языковые средства. В  относительно короткой истории развития вычислительных ППП можно выделить 4 основных поколения (класса) пакетов. Каждый из этих: классов характеризуется  определенными особенностями входящих состав ППП компонентов - входных  языков, предметного и системного обеспечения.

 

 В качестве входных  языков ППП первого поколения  использовались универсальные языки  программирования (Фортран, Алгол-60 и т. п.) или языки управления  заданиями соответствующих операционных  систем Проблемная ориентация  входных языков достигалась за  счет соответствующей мнемоники  в именах переменных, функций  процедур, а также в текстовых  константах. Составление заданий  на таком языке практически  не отличалось от написания  программ на алгоритмическом  языке.