1.3.4. Техническое обеспечение

Под техническим обеспечением понимается комплекс технических средств (КТС), обеспечивающих эффективное функционирование системы информатизации. Технические средства предназначены для работы с информацией. Они призваны выполнять следующие виды работ:

- преобразование информации (изменение формы представления, языка);

- перемещение информации, передачу данных в пространстве;

- перемещение во времени (фиксация данных, запоминание);

- обработку данных (сортировка, комбинирование);

- размножение данных и др.

Основу КТС составляют средства вычислительной техники.

Каждый тип применяемых технических средств (прежде всего ЭВМ) имеет достоинства и недостатки, которые необходимо учитывать при построении системы. Количество и номенклатура оборудования и материалов зависят от объема выпускаемой и перерабатываемой документации, ее форматов и информативности, необходимости вариантной проработки решений, других специфических (для данной строительной организации) условий.

1.3.5. Программное обеспечение

Программное обеспечение представляет собой совокупность программ для реализации системы информатизации на базе применения средств вычислительной техники. Примерная структура программного обеспечения приведена на рис. 1.3.3.

Разработка программного обеспечения на персональных компьютерах идет по следующим направлениям:

- разработка средств графического редактирования (например, редактор топологии библиотечных элементов для стройгенплана, многоцелевой графический редактор для схем производства работ);

- использование персональных компьютеров в качестве базы для обработки моделей и алгоритмов;

- разработка экспертных систем.

Программы решения задач составляют прикладное программное обеспечение системы автоматизации.

Процесс программирования начинается с анализа математического алгоритма, а также функциональной схемы решения задачи и построения на их основе блок-схемы программы, состоящей из взаимодействующих подпрограмм и программных модулей. При составлении схемы необходимо заботиться о том, чтобы легко было проследить логическую нить программы.

Рис. 1.3.3. Структура программного обеспечения

Схема служит удобной исходной формой представления программы для анализа различных вариантов ее исполнения. Контрольный вариант исполнения программы представляет собой путь, начинающийся в блоке, содержащем вход в программу, проходит по другим блокам и заканчивается в блоке, содержащем выход из программы. В корректно составленной схеме программы через каждый блок должен проходить хоть один путь, связанный с некоторым вариантом исполнения программы. Рассматривая схему без учета условий решающих блоков и функциональных связей между ними, можно указать на два случая нарушения условий принадлежности вершины хотя бы одному пути. Один из случаев состоит в том, что некоторый блок становится недоступным для любого из путей, идущих от входов программы. В другом случае из некоторого блока или совокупности блоков не существует ни одного пути, ведущего хотя бы к одному выходу из программы. В первом случае в программе имеется лишний блок, команды которого вообще никогда не исполняются, во втором случае  тупиковые блоки или совокупности блоков, образующие тупиковые пути или циклы, из которых нет путей к выходным программам.

При проектировании прикладной программной системы необходимо ответить на несколько принципиальных вопросов, касающихся общей структуры программы и способа взаимодействия отдельных ее компонентов. При этом должны быть определены следующие характеристики будущего программного продукта:

А. Состав исходного текста программы:

 единый текст на языке программирования;

 отдельные текстовые модули, составляемые независимо.

Б. Структура исполняемой программы:

 единый модуль, полностью загружаемый в оперативную память при запуске системы;

 несколько сегментов, загружаемых в оперативную память по мере необходимости;

 резидентная часть, загружаемая в оперативную память в начале сеанса, и одна или несколько нерезидентных частей, загружаемых в оперативную память по мере необходимости.

В. Способ хранения данных, с которыми работает система:

 все данные располагаются в одном файле;

 данные распределены по нескольким файлам.

Различные сочетания указанных характеристик приводят к построению прикладных систем, сильно отличающихся друг от друга. Характеристики А влияют на способ и качество разработки. Характеристики Б оказывают воздействие на оперативные данные системы  объем требуемой памяти и быстродействие. Характеристики В, с одной стороны, влияют на быстродействие при доступе к данным, с другой стороны,  на характер использования и экономию внешней памяти.

Самый простой способ разработки программ не предполагает применения каких-либо приемов деления на модули или сегменты. Для составления такой программы обычно используется текстовый редактор общего назначения или редактор, встроенный в систему. Программа включает описания типов данных, переменных и констант.

Важнейшими компонентами программы являются процедуры и функции, которые обеспечивают структуризацию программы на уровне исходных текстов. В исходном тексте можно выделить три основных компонента:

1. Заголовок программы  название, список параметров, описания типов, глобальных переменных, констант;

2. Описание процедур  их заголовки с описаниями параметров и тела, состоящие из выражений;

3. Тело программы  последовательность выражений, среди которых встречаются обращения к определенным выше процедурам.

Таким образом, структуризация программы на уровне исходного текста обеспечивается благодаря оформлению отдельных частей алгоритмов в виде процедур и последующему вызову этих процедур в теле программы. Все необходимые связи между формальными и фактическими параметрами процедур устанавливаются транслятором языка программирования.

Обычно используется две весьма распространенные технологии программирования. Нисходящее программирование (программирование "сверху-вниз") базируется на идее декомпозиции программы на ряд программных модулей. Строится программа, в которой эти модули выступают как некоторые именованные процедуры, к которым можно организовать обращение. Те модули, которые еще не обработаны, временно заменяются программистскими "заглушками", что позволяет иметь действующий вариант программы, годный для первого шага отладки и поиска улучшенных вариантов. После этого к отдельным модулям применяется такой же прием. Восходящее программирование (программирование "снизу-вверх") основано на противоположном процессе. Сначала пишутся и отлаживаются программы самого нижнего уровня, а потом постепенно из них собираются более крупные блоки. Эта процедура заканчивается тогда, когда вся программа будет собрана и отлажена. Программы автоматизированных систем характеризуются большим объемом и сложным логическим построением. Составить такую программу без ошибок практически невозможно, поэтому встает проблема их обнаружения, которая решается в процессе отладки, т.е. в процессе поиска и исправления ошибок в программе.

По своему характеру ошибки в программах делят на алгоритмические, синтаксические и семантические. Алгоритмические ошибки  ошибки в программной трактовке алгоритма, например при большом количестве вариантов работы алгоритма какие-то из них в программе могут быть упущены. Синтаксические ошибки  ошибки, связанные с нарушением синтаксиса, т.е. правил языка программирования. Семантические ошибки  ошибки, связанные с содержанием и смыслом программы. Наличие алгоритмических ошибок целесообразно контролировать в процессе так называемой ручной отладки программы без применения ЭВМ. По существу это непосредственное продолжение и часть процесса разработки алгоритмов и программ. Проверку и корректировку проводят по написанному тексту программы до начала ее трансляции. Последовательным просмотром схемы алгоритма по отдельным маршрутам обработки информации устанавливают участки программы, соответствующие каждому блоку схемы, и контролируют правильность их программной записи. Синтаксические и частично семантические ошибки обнаруживаются в процессе автономной отладки на ЭВМ. Подавляющее число семантических ошибок находится в процессе трансляции программ. Трансляторы в ходе своей работы обнаруживают синтаксические ошибки и указывают их местонахождение в программе. Автономная отладка на ЭВМ заключается в проверке работоспособности от транслированной программы путем обработки тестов. Тесты должны предусматривать прохождение всех возможных маршрутов обработки информации и принятия программой логических решений. Выполнение тестов должно дать анализ условных и безусловных переходов, которые совместно с соответствующими линейными участками образуют полные маршруты обработки информации. Завершающим этапом отладки программы является ее комплексная отладка на специально подготовленных в задании на программирование контрольных примерах. Контрольные примеры должны быть построены таким образом, чтобы при работе с ними программа прошла все основные пути алгоритма, поскольку на каждом из путей могут быть свои ошибки, и используемые при расчете данные могли принимать свои граничные допустимые значения. Если при автономной отладке программы нет необходимости в интерпретации содержания полученной выходной информации, т.е. достаточно убедиться в работоспособности маршрута прохождения информации, то при комплексной отладке интерпретация содержания выходной информации обязательна. При прохождении контрольного примера необходимо добиться полного совпадения результатов счета.

В случае, если отлаживаемая программа задачи является одной из задач некоторого комплекса, например, АРМ (автоматизированного рабочего места), то после отладки процесса решения отдельных задач необходимо провести системную отладку всего программного комплекса, обратив внимание на передачу информации между задачами, решаемыми АРМ.