Лекции по ТП / 01. Введение

1 Введение

1.1 Цели и задачи дисциплины. Содержание дисциплины

Дисциплина “Технология программирования” читается для студентов, обучающихся по следующим образовательным программам:

• направлению бакалаврской подготовки 552800- Информатика и вычислительная техника;

• специальностям:

• 220100 - вычислительные машины, комплексы, системы и сети;

• 220200 - автоматизированные системы обработки информации и

• управления;

• 220300 - системы автоматизированного проектирования.

Согласно учебных планов перечисленных специальностей и направления дисциплина “Технология программирования” относится к блоку специальных дисциплин.

Дисциплина ‘Технология программирования’ предназначена для изучения студентами процесса разработки программных продуктов, создающихся как неразрывное целое в виде хорошо оттестированных программ и методических материалов, описывающих их назначение и использование.

Цель дисциплины - формирование у студентов представления о программировании как о процессе формализации требований заказчика (пользователя) в виде внешнего проекта, создания необходимых структур данных, кодирования программ, их тестирования и отладке, а также формализованного документирования результатов проектирования.

Задачи дисциплины: усвоение и практическое использование методов производства программ, методов отладки и тестирования, схем программ согласно действующим ГОСТ .

В стандарте высшего профессионального образования по специальностям направления 654600 предусмотрен обязательный минимум содержания подготовки по дисциплине ‘Технология программирования’, включающий:

по специальности 220100:

задача проектирования программных систем; организация процесса проектирования программного обеспечения (ПО); использование декомпозиции и абстракции при проектировании ПО; специфики процедур и данных; декомпозиция системы; методы проектирования структуры ПО; методология объектно-ориентированного программирования; технологические средства разработки программного обеспечения: инструментальная среда разработки, средства поддержки проекта, отладчики; методы отладки и тестирования программ; документирование и оценка качества программных продуктов; методы защиты программ и данных;

по специальности 220200:

основные этапы решения задач на ЭВМ; критерии качества программы; диалоговые программы; дружественность, жизненный цикл программы; постановка задачи и спецификация программы; способы записи алгоритма; стандартные типы данных; представление основных структур программирования; типы данных, определяемые пользователем; записи; файлы; динамические структуры данных; списки; программирование рекурсивных алгоритмов; способы конструирования программ; модульные программы; основы доказательства правильности; процесс производства программных продуктов; основные подходы: процедурное, логическое, функциональное и объектно-ориентированное программирование; методы, технология и инструментальные средства; тестирование и отладка; документирование и стандартизация; проектирование программного обеспечения; абстрактные структуры данных; автоматизация проектирования и технология использования САПР программного обеспечения;

по специальности 220300:

программные продукты; процесс производства, основные подходы: процедурное, логическое, функциональное и объектно-ориентированное программирование; методы, технология и инструментальные средства; тестирование и отладка; документирование; проектирование программного обеспечения; абстрактные структуры данных: способы эффективного хранения и обработки; технологический цикл разработки программных систем, коллективная работа по созданию программ; организация труда в коллективе и инструментальные средства поддержки, автоматизация проектирования и технология использования САПР ПО.

1.2 Структура систем обработки информации

Автоматизированные системы обработки информации структурируются по видам обеспечения: математическое обеспечение, программное обеспечение, техническое обеспечение, информационное обеспечение, организационное обеспечение, методическое обеспечение.

Математическое обеспечение - это совокупность математических методов, математических моделей и алгоритмов обработки информации, необходимых для выполнения прикладных процедур конкретной предметной области автоматизации.

Программное обеспечение - совокупность машинных программ, необходимых для выполнения автоматизированных процедур обработки информации. Среди этой совокупности выделяются программы для организации функционирования технических средств, т.е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения вычислительных ресурсов между многими пользователями. Эта часть представляет общесистемное программное обеспечение (ПО). Общесистемное ПО создается для многих приложений и не отражает специфику предметной области. Эта специфика находит отражение в базовом и прикладном ПО. В базовое ПО входят программы, обеспечивающие функционирование прикладных программ. В прикладном ПО реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения автоматизированных процедур обработки информации. Часто прикладное ПО реализуется в виде пакетов прикладных программ (ППП).

Техническое обеспечение (ТО) представляет совокупность технических средств, предназначенных для выполнения автоматизированных процедур обработки информации. ТО делится на группы средств: программной обработки данных, подготовки и ввода данных, отображения и документирования, архива информации, передачи данных. Средства программной обработки данных представлены процессорами и запоминающими устройствами, в которых реализуется программная обработка данных, программное управление и вычисления. Средства подготовки, ввода, отображения и документирования данных служат для общения человека с ЭВМ. Средства архивирования представлены внешними запоминающими устройствами. Средства передачи данных используются для организации связей между территориально удаленными ЭВМ и терминалами (оконечными устройствами).

Информационное обеспечение включает информацию для обработки и хранения. Информация об объектах автоматизации представляется в виде документов на машинных носителях, содержащих все необходимые для процедур обработки информации сведения справочного характера, сведения о текущем состоянии объекта автоматизации и т.п. Основная составная часть ИО - банк данных, состоящий из базы данных (БД) и системы управления базой данных (СУБД).

БД - сами данные, находящиеся на машинных носителях информации, т.е. в запоминающих устройствах ЭВМ и структурированные в соответствии с принятыми в БД правилами. СУБД - совокупность программных средств, обеспечивающих функционирование банка данных. С помощью СУБД производится запись данных в базу, их выборка по запросам пользователей и прикладных программ, обеспечивается защита данных от искажений и от несанкционированного доступа и т.п.

Лингвистическое обеспечение - это язык общения проектировщика с ЭВМ. В некоторых автоматизированных системах это очень простой язык, не требующий значительной подготовки пользователя к работе с системой. В других автоматизированных системах язык общения пользователя с ЭВМ достаточно сложен и требует высокой квалификации от пользователей. Например, в развитых САПР таких языков может быть несколько, причем каждый из них основывается на правилах формализации естественного языка и использует методы сжатия и развертывания текста.

Методическое обеспечение составляют документы, регламентирующие состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизированной обработки информации. Допускается и более широкая трактовка понятия методического обеспечения, при котором под ним понимается совокупность математического, лингвистического обеспечения и названных документов, регламентирующих правила использования средств автоматизации.

Организационное обеспечение включает положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений организаций-пользователей ПО и взаимодействие подразделений с комплексом средств автоматизации.

Сследует отметить, что в виде программ реализуются такие виды обеспечения автоматизированных систем, как математическое, информационное и лингвистическое, не говоря уже о собственно программном обеспечении. Это свидетельствует о преобладании в структуре автоматизированных систем обработки информации программной и технической составляющей. Эти составляющие известны с момента появления вычислительной техники как Hard Ware (техническая составляющая) и Soft Ware (программная составляющая). Развитие вычислительной техники происходило таким образом, что на ранних этапах в стоимости ЭВМ преобладала стоимость технических средств. После появления вычислительной техники на быстрых интегральных схемах (БИС) и сверхбыстрых интегральных схемах (СБИС) стоимость технических средств в составе вычислительной техники начала снижаться и современный этап развития вычислительной техники характеризуется преобладанием стоимости программного обеспечения. Кроме этого на рынке вычислительной техники сильна конкуренция, что приводит к быстрому моральному старению как технической, так и программной составляющей. В связи с этим обстоятельством особенно важным становится снижение сроков разработки программных средств, что, в свою очередь, требует коллективного труда при создании ПО.

В заключение хотелось бы отметить то обстоятельство, что в разных автоматизированных системах обработки информации “вес” разных видов обеспечения различный. Так, в системах автоматизированного проектирования (САПР), пожалуй, самой важной составляющей является математическое обеспечение, т.к. при проектировании объект проектирования не существует физически, а представления о будущем объекте существуют в виде его математических моделей. В информационных и банковских системах обрабатываются и хранятся большие объемы информации, поэтому для них наиважнейшее значение имеет организация баз данных, т.е. информационное обеспечение.