Инструментальные программы обеспечения. Сущность и понятие инструментального программного обеспечения Для каких целей нужно инструментальное программное обеспечение

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.

Исходя из задач, поставленных перед инструментальным программным обеспечением, можно выделить большое количество различных по назначению видов инструментального программного обеспечения:

1) Текстовые редакторы

2) Интегрированные среды разработки

4) Компиляторы

5) Интерпретаторы

6) Линковщики

7) Парсерыигенераторы парсеров(см.Javacc)

8) Ассемблеры

9) Отладчики

10) Профилировщики

11) Генераторы документации

12) Средства анализа покрытия кода

13) Средства непрерывной интеграции

14) Средства автоматизированного тестирования

15) Системы управления версиямии др.

Следует отметить, что оболочки для создания прикладных программ создаются также инструментальными программами и поэтому могут быть отнесены к прикладным программам. Рассмотрим кратко назначения некоторых инструментальных программ.

Заключение

Итак, подытожив все вышесказанное, следует отметить, что инструментальное программное обеспечение является одним из видов программного обеспечения, обладая его общими задачами и функциями.

Однако, являясь узкоспециализированным видом программного обеспечения, обладает определенным набором уникальных свойств и функций, обеспечивающих решение свойственных ему задач.

Необходимо отметить наметившуюся тенденцию к упрощению процесса программирования и создания определенного подкласса – полупрофессиональное программирование для прикладных целей.

Именно это позволит опытному пользователю компьютера, но не профессиональному программисту, создавать некие приложения и небольшие исполняемые в среде Microsoft Office файлы, используемые в первую очередь для целей учета и обеспечения документооборота в небольших компаниях.

Именно с этой целью Microsoft был разработан программный комплекс Visual Basic for Application, позволяющий облегчить процесс программирования и давший возможность заниматься прикладным программированием пользователям, а не программистам. Данная возможность была реализована в первую очередь путем создания раздела программы – «Редактор сценариев» и возможности записывать и исполнять «Макросы», как отдельную разновидность графически программируемых модулей. Реализована возможность создания приложений сграфическим интерфейсомдля MSWindows. Также достоинством данного вида инструментального программного обеспечения является простойсинтаксис, позволяющий очень быстро освоить язык, и применять его для программирования во всех стандартных приложениях Microsoft Office.

Поэтому трудно переоценить значение инструментального обеспечения в целом, и Visual Basic for Application в частности, хотя недостатки, а о них было сказано выше, также имеют место. Но это скорее даже не негативные стороны продукта, а ориентиры для дальнейшего совершенствования инструментального обеспечения в лице Visual Basic for Application.

Список использованных источников

1. Алгоритмические языки реального времени /Под ред. Янга С./ 2004 г.

2. Журнал PC Magazine Russian Edition №2 2008г. Компьютер сегодня.

3. Информатика. /Под ред. Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К/ – М.: ACADEMIA, 2000.

4. Информатика и информационные технологии: Учебник /Под ред. Романова Д.Ю./ ООО «издательство «Эксмо», 2007.

5. Новейшая энциклопедия персонального компьютера /Под ред. Леонтьева В. /Москва, 1999 год. – 271 с.

6. Новые языки программирования и тенденции их развития /Под ред. Ушковой В./ 2001 г.

7. Педагогика /Под ред. Пидкасистого П.И./ – М.: Педагогическое общество Россия, 2000.

8. Программирование для Microsoft Excel 2000 за 21 день. /Под ред. Хариса М./ – М.: Вильямс, 2000.

9. Симонович С. Информатика: базовый курс. Учеб. для ВУЗов. СПб, Питер, 2002 г.

10. С Excel 2000 без проблем. /Под ред. Ковальски/ – М.: Бином, 2000.

11. «Эффективная работа в Windows 98» /Под ред. Стинсона К./ 2000 год. – 247 с.

12. Языки программирования. кн.5 /Под ред. Ваулина А.С./ 2003 г.

13. Языки программирования: разработка и реализация /Под ред. Терренса П./ 2001 г.

14. Электронный учебник по информатике. Алексеев Е.Г.http://www.stf.mrsu.ru/economic/lib/Informatics/text/Progr.html \

Инструментальное ПО или системы программирования - это системы для автоматизации разработки новых программ на языке программирования. В самом общем случае для создания программы на выбранном языке программирования (языке системного программирования) нужно иметь следующие компоненты: 1. Текстовый редактор для создания файла с исходным текстом программы. 2. Компилятор или интерпретатор. Исходный текст с помощью программы-компилятора переводится в промежуточный объектный код. Исходный текст большой программы состоит из нескольких модулей (файлов с исходными текстами). Каждый модуль компилируется в отдельный файл с объектным кодом, которые затем надо объединить в одно целое. 3. Редактор связей или сборщик, который выполняет связывание объектных модулей и формирует на выходе работоспособное приложение – исполнимый код. Исполнимый код – это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютере, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась. Как правило, итоговый файл имеет расширение.ЕХЕ или.СОМ. 4. В последнее время получили распространение визуальный методы программирования (с помощью языков описания сценариев), ориентированные на создание Windows-приложений. Этот процесс автоматизирован в средах быстрого проектирования. При этом используются готовые визуальные компоненты, которые настраиваются с помощью специальных редакторов. Наиболее популярные редакторы (системы программирования программ с использованием визуальных средств) визуального проектирования:

 Borland Delphi - предназначен для решения практически любых задачи прикладного программирования

 Borland C++ Builder – это отличное средство для разработки DOS и Windows приложений

 Microsoft Visual Basic – это популярный инструмент для создания Windows-программ

 Microsoft Visual C++ - это средство позволяет разрабатывать любые приложения, выполняющиеся в среде ОС типа Microsoft Windows

1.3.2. Файловые системы

Все современные ОС обеспечивают создание файловой системы, которая предназначена для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Основные функции файловой системы можно разделить на две группы:

 Функции для работы с файлами (создание, удаление, переименование файлов и т.д.)

 Функции для работы с данными, которые хранятся в файлах (запись, чтение, поиск данных и т.д.)

Известно, что файлы используются для организации и хранения данных на машинных носителях. Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем или поименованная область на машинных носителях. Структурирование множества файлов на машинных носителях осуществляется с помощью каталогов, в которых хранятся атрибуты (параметры и реквизиты) файлов. Каталог может включать множество подкаталогов, в результате чего на дисках образуются разветвленные файловые структуры.Организация файлов в виде древовидной структуры называется файловой системой. Принцип организации файловой системы – табличный. Данные о том, в каком месте на диске записан файл, хранится в таблице размещения файлов (File Allocation Table, FAT). Эта таблица размещается в начале тома. В целях защиты тома на нем хранятся две копии FAT. В случае повреждения первой копии FAT дисковые утилиты могут воспользоваться второй копией для восстановления тома. По принципу построения FAT похожа на оглавление книги, так как операционная система использует ее для поиска файла и определения кластеров, которые этот файл занимает на жестком диске. Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора 512 байт. Поскольку размер FAT – таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.

Сначала для дискет и небольших жестких дисков (менее 16 Мбайт) использовалась 12-разрядная версия FAT (так называемая FAT12). Затем в MS-DOS была введена 16-разрядная версия FAT для более крупных дисков. Операционные системы MS DOS, Win 95, Win NT реализуют 16 – разрядные поля в таблицах размещения файлов. Файловая система FAT32 была введена в Windows 95 OSR2 и поддерживается в Windows 98 и Windows 2000. FAT32 представляет собой усовершенствованную версию FAT, предназначенную для использования на томах, объем которых превышает 2 Гбайт. FAT32 обеспечивает поддержку дисков размером до 2 Тбайт и более эффективное расходование дискового пространства. FAT32 использует более мелкие кластеры, что позволяет повысить эффективность использования дискового пространства. В Windows XP применяется FAT32 и NTFS. Более перспективным направлением в развитии файловых систем стал переход к NTFS (New Technology File System – файловая система новой технологии)с длинными именами файлов и надежной системой безопасности. Объем раздела NTFS не ограничен. В NTFS минимизируется объем дискового пространства, теряемый вследствие записи небольших файлов в крупные кластеры. Кроме того, NTFS позволяет экономить место на диске, сжимая сам диск, отдельные папки и файлы.

По способам именования файлов различают “короткое” и “длинное” имя. Согласно соглашению, принятому в MS-DOS, способом именования файлов на компьютерах IBM PC было соглашение 8.3., т.е. имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения имени. На имя файла отводится 8 символов, а на его расширение – 3 символа. Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита. Имена файлов, записанные в соответствии с соглашением 8.3, считаются “короткими”. С появлением операционной системы Windows 95 было введено понятие “длинного” имени. Такое имя может содержать до 256 символов. Этого вполне достаточно для создания содержательных имен файлов. “Длинное” имя может содержать любые символы, кроме девяти специальных: \ / : * ? “ < > |. В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Имя файла заканчивается расширением, состоящим из трех символов. Расширение используется для классификации файлов по типу. Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему. Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ “\” (обратный слеш - обратная косая черта).Например: D:\Documents and Settings\ТВА\Мои документы\lessons-tva\ robots.txt Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры – людям так удобнее, а все необходимые преобразования берет на себя операционная система. К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы:

 создание файлов и присвоение им имен;

 создание каталогов (папок) и присвоение им имен;

 переименование файлов и каталогов (папок);

 копирование и перемещение файлов между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска;

 удаление файлов и каталогов (папок);

 навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);

 управление атрибутами файлов.

Инструментальное программное обеспечение (ИПО) - программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ.

Применяется инструментальное обеспечение в фазе разработки. Инструментальное программное обеспечение - это совокупность программ, используемых для помощи программистам в их работе, для помощи руководителям разработки программного обеспечения в их стремлении проконтролировать процесс разработки и получаемую продукцию. Наиболее известными представителями этой части программного обеспечения являются программы трансляторов с языков программирования, которые помогают программистам писать машинные команды. Инструментальными программами являются трансляторы с языков Фортран, Кобол, Джо-виал, Бейсик, АПЛ и Паскаль. Они облегчают процесс создания новых рабочих программ. Однако трансляторы с языков это только наиболее известная часть инструментальных программ; существует же их великое множество.

Использование вычислительных машин для помощи в создании новых программ далеко не очевидно для людей, не являющихся профессиональными программистами. Часто же бывает так, что профессионалы рассказывают об инструментальном (фаза разработки) и системном (фаза использования) программном обеспечении на едином дыхании, предполагая, что не посвященному в тайны их мастерства известно об этой роли инструментального программного обеспечения. Так же как и в фазе использования (для прикладных программ), системное обеспечение работает и в фазе разработки, но только совместно с инструментальным обеспечением. Инструментальное ПО или системы программирования - это системы для автоматизации разработки новых программ на языке программирования.

В самом общем случае для создания программы на выбранном языке программирования (языке системного программирования) нужно иметь следующие компоненты:

1. Текстовый редактор для создания файла с исходным текстом программы.

2. Компилятор или интерпретатор. Исходный текст с помощью программы-компилятора переводится в промежуточный объектный код. Исходный текст большой программы состоит из нескольких модулей (файлов с исходными текстами). Каждый модуль компилируется в отдельный файл с объектным кодом, которые затем надо объединить в одно целое.

3. Редактор связей или сборщик, который выполняет связывание объектных модулей и формирует на выходе работоспособное приложение - исполнимый код.

Исполнимый код - это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютере, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась. Как правило, итоговый файл имеет расширение.ЕХЕ или.СОМ.

В последнее время получили распространение визуальный методы программирования (с помощью языков описания сценариев), ориентированные на создание Windows-приложений. Этот процесс автоматизирован в средах быстрого проектирования. При этом используются готовые визуальные компоненты, которые настраиваются с помощью специальных редакторов.

Наиболее популярные редакторы (системы программирования программ с использованием визуальных средств) визуального проектирования:

Borland Delphi - предназначен для решения практически любых задачи прикладного программирования.

Borland C++ Builder - это отличное средство для разработки DOS и Windows приложений.

Microsoft Visual Basic - это популярный инструмент для создания Windows-программ.

Microsoft Visual C++ - это средство позволяет разрабатывать любые приложения, выполняющиеся в среде ОС типа Microsoft Windows

Таким образом, сущность инструментального программного обеспечения заключается в создании любой исполняемой программы, путем преобразования формально логических выражений в исполняемый машинный код, а также его контроль и корректировка.

Задачи и функции инструментального программного обеспечения

Для инструментального программного обеспечения, как особой разновидности программного обеспечения, характерны общие и частные

функции, как и для всего программного обеспечении в целом. Общие функции рассмотрены нами выше, а специализированными функциями, присущими только данному типу программ, являются:

1. Создание текста разрабатываемой программы с использованием специально установленных кодовых слов (языка программирования), а также определенного набора символов и их расположения в созданном файле - синтаксис программы.

2. Перевод текста создаваемой программы в машинно-ориентированный код, доступный для распознавания ЭВМ. В случае значительного объема создаваемой программы, она разбивается на отдельные модули и каждый из модулей переводится отдельно.

3. Соединение отдельных модулей в единый исполняемый код, с соблюдением необходимой структуры, обеспечение координации взаимодействия отдельных частей между собой.

4. Тестирование и контроль созданной программы, выявление и устранение формальных, логических и синтаксических ошибок, проверка программ на наличие запрещенных кодов, а также оценка работоспособности и потенциала созданной программы.

Виды инструментального программного обеспечения

Текстовые редакторы

Интегрированные среды разработки

Компиляторы

Интерпретаторы

Линковщики

Парсеры и генераторы парсеров (см. Javacc)

Ассемблеры

Отладчики

Профилировщики

Генераторы документации

Средства анализа покрытия кода

Средства непрерывной интеграции

Средства автоматизированного тестирования

Системы управления версиями и др.

Текстовые редакторы.

Текстовый редактор - компьютерная программа, предназначенная для обработки текстовых файлов, такой как создание и внесение изменений.

Состав САПР

САПР - система, объединяющая технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования. В САПР обеспечивается удобство использования программ за счет применения средств оперативной связи инженера с ЭВМ, специальных проблемно-ориентированных языков и наличия информационно-справочной базы.

Структурными составными составляющими САПР являются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Это выделенные по некоторым признакам части САПР, обеспечивающие выполнение некоторых законченных проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов.

По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.

К проектирующим относятся подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, например:

· подсистема компоновки машины;

· подсистема проектирования сборочных единиц;

· подсистема проектирования деталей;

· подсистема проектирования схемы управления;

· подсистема технологического проектирования.

К обслуживающим относятся подсистемы, предназначенные для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например:

· подсистема графического отображения объектов проектирования;

· подсистема документирования;

· подсистема информационного поиска и др.

В зависимости от отношения к объекту проектирования различают два вида проектирующих подсистем:

· объектно-ориентированные (объектные);

· объектно-независимые (инвариантные).

К объектным подсистемам относят подсистемы, выполняющие одну или несколько проектных процедур или операций, непосредственно зависимых от конкретного объекта проектирования, например:

· подсистема проектирования технологических систем;

· подсистема моделирования динамики, проектируемой конструкции и др.

К инвариантным подсистемам относят подсистемы, выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, например:

· подсистема расчетов деталей машин;

· подсистема расчетов режимов резания;

· подсистема расчета технико-экономических показателей и др.

Процесс проектирования реализуется в подсистемах в виде определенной последовательности проектных процедур и операций. Проектная процедура соответствует части проектной подсистемы, в результате выполнения которой принимается некоторое проектное решение. Она состоит из элементарных проектных операции, имеет твердо установленный порядок их выполнения и направлена на достижение локальной цели в процессе проектирования. Под проектной операцией понимают условно Выделенную часть проектной процедуры или элементарное действие, совершаемое конструктором в процессе проектирования. Примерами проектных процедур могут служить процедуры разработки кинематической или компоновочной схемы станка, технологии обработки изделий и т. п., а примерами проектных операций - расчет припусков, решение какого-либо уравнения и т. п.

Структурное единство подсистем САПР обеспечивается строгой регламентацией связей между различными видами обеспечения, объединенных общей для данной подсистемы целевой функцией. Различают следующие виды обеспечения:

· методическое обеспечение - документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования;

· лингвистическое обеспечение - языки проектирования, терминология;

· математическое обеспечение - методы, математические модели, алгоритмы;

· программное обеспечение - документы с текстами программ, программы на машинных носителях и эксплуатационные документы;

· техническое обеспечение - устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства и их сочетания;

· информационное обеспечение - документы, содержащие описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные;

· организационное обеспечение - положения и инструкции, приказы, штатное расписание и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений и их взаимодействие с комплексом средств автоматизации проектирования.

· 64 CALS-технологии .

CALS-технологии служат средством, интегрирующим промышленные автоматизированные системы в единую многофункциональную систему. Целью интеграции автоматизированных систем проектирования и управления является повышение эффективности создания и использования сложной техники.

В современных условиях становления глобального информационного общества роль информации и информационных технологий в подготовке будущего специалиста значительно возрастает. В ближайшем будущем стратегический потенциал общества будут составлять не энергетические ресурсы, а информация и научные знания. Информация становится главным ресурсом научно-технического и социально-экономического развития общества, существенно влияет на ускоренное развитие науки, техники и различных отраслей производства, играет значительную роль в процессе модернизации образования. Ценностно-смысловая характеристика образования в вузе и профессиональная деятельность специалистов должна выражаться в формировании интеллектуальной профессиональной среды, наиболее полно реализующей задачи научно-исследовательской и проектной деятельности.

Широкая компьютеризация всех видов деятельности человечества: от традиционных интеллектуальных задач научного характера до автоматизации производственной, торговой, коммерческой, банковской и других видов деятельности служит для повышения эффективности производства. В условиях рыночной экономики конкурентную борьбу успешно выдерживают только предприятия, применяющие в своей деятельности современные информационные технологии.

Именно информационные технологии, наряду с прогрессивными технологиями материального производства, позволяют существенно повышать производительность труда и качество продукции и в то же время значительно сокращать сроки постановки на производство новых изделий, отвечающих запросам и ожиданиям потребителей. Все сказанное в первую очередь относится к сложной наукоемкой продукции, в том числе к продукции технического назначения.

Опыт, накопленный в процессе внедрения разнообразных автономных информационных систем, позволил осознать необходимость интеграции различных информационных технологий в единый комплекс, базирующийся на создании в рамках предприятия или группы предприятий (виртуального предприятия) интегрированной информационной среды, поддерживающей все этапы жизненного цикла выпускаемой продукции. Профессиональная среда наиболее полно раскрывает возможности для профессионального совершенствования, используя новые информационные технологии в науке и в сфере управления производственными процессами. Инновационные технологии в области индустрии переработки информации с внедрением CALS-(Continuous Acquisition and Life cycle Support) технологии – непрерывной информационной поддержки жизненного цикла проектируемого объекта, переводит автоматизацию управления производственными процессами на новый уровень.

Использование информационных технологий, основанных на идеологии CALS, является одним из факторов, способствующих более эффективному внедрению системы автоматизированного управления предприятием.

Суть концепции CALS состоит в применении принципов и технологий информационной поддержки на всех стадиях жизненного цикла продукции, основанного на использовании интегрированной информационной среды, обеспечивающей единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции (включая государственные учреждения и ведомства), поставщиков (производителей) продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала. Эти принципы и технологии реализуются в соответствии с требованиями международных стандартов, регламентирующих правила управления и взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными .

При использовании CALS-технологии повышается качество изделий за счет более полного учета имеющейся информации при проектировании и принятии управленческих решений, а также сокращаются материальные и временные затраты на проектирование и изготовление продукции. В процессе внедрения данной технологии обоснованность решений, принимаемых в автоматизированной системе управления предприятием (АСУП), будет выше, если лицо, принимающее решение и соответствующие программы управления, имеет оперативный доступ не только к базе данных АСУП, но и к базам данных других автоматизированных систем и, следовательно, может оптимизировать планы работ, содержание заявок, распределение исполнителей, выделение финансов и т.п. При этом под оперативным доступом следует понимать не просто возможность считывания данных из базы данных, но и легкость их правильной интерпретации, т.е. согласованность по синтаксису и семантике с протоколами, принятыми в АСУП. Технологические подсистемы должны с высокой точностью воспринимать и правильно интерпретировать данные, поступающие от подсистем автоматизированного конструирования. Этого не так легко добиться, если основное предприятие и организации-смежники работают с разными автоматизированными системами . Кроме того, становится актуальной проблема защиты информации по всему периметру действия технологических подсистем.

Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объемы проектных работ, так как описания ранее выполненных удачных разработок компонентов и устройств, многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в базах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю CALS-технологии. Доступность и защита опять же обеспечиваются согласованностью форматов, способов, руководств в разных частях общей интегрированной системы. Кроме того, появляются более широкие возможности для специализации предприятий, вплоть до создания виртуальных предприятий, что также способствует снижению затрат.

В процессе внедрения CALS-технологии существенно снижаются затраты на эксплуатацию, благодаря реализации функций интегрированной логистической поддержки. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации и т.п. Эти преимущества интеграции данных достигаются применением современных CALS-технологий.

Промышленные автоматизированные системы могут работать автономно, и в настоящее время организация процесса управления производством происходит на этой основе. Однако эффективность автоматизации будет заметно выше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут доступны в других системах, поскольку принимаемые в них решения станут более обоснованными .

Опыт внедрения CALS-технологии показывает, чтобы достичь должного уровня взаимодействия промышленных автоматизированных систем, требуется создание единого информационного пространства в рамках как отдельных предприятий, так и, что более важно, в рамках объединения предприятий. Единое информационное пространство обеспечивается благодаря унификации как формы, так и содержания информации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.

Унификация формы достигается использованием стандартных форматов и языков представления информации в межпрограммных обменах и при документировании.

Унификация содержания, понимаемая как однозначная правильная интерпретация данных о конкретном изделии на всех этапах его жизненного цикла, обеспечивается разработкой онтологий (метаописаний) приложений, закрепляемых в прикладных протоколах CALS.

Инструментальное ПО предназначено для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения компьютерных программ. К инструментальному ПО можно отнести следующие виды программ:

Компиляторы

Трансляторы

Ассемблеры

Интерпретаторы

Компоновщики

Отладчики

Средства автоматизированного тестирования программ

Генераторы документации

Комплект средств разработки (SDK)

Системы управления версиями

Системы программирования и интегрированные среды разработки программ

Системы автоматизации программирования (CASE)

Компилятор – это программное средство для перевода программ, написанных на каком-либо языке программирования, в программы, представленные в двоичных машинных кодах. Компиляторы делятся на три вида – трансляторы, ассемблеры и интерпретаторы.

Транслятор –это компилятор, который полностью переводит программы на каком-либо языке программирования в машинные коды или в так называемый объектный код. Полученная программа в машинных кодах может быть позже преобразована в исполнимый модуль, загружена в оперативную память и запущена на выполнение процессором. Разновидностью транслятора считается ассемблер – программа, которая переводит текст программы, написанный на машинно-ориентированном языке («мнемокоде» или «языке ассемблера») в двоичный код. Понятие ассемблера зачастую связывается непосредственно с машинно-ориентированным языком. Поэтому этот термин иногда используется в значении – язык программирования машинного уровня.

Интерпретатор – это компилятор, который построчно (или по одной команде) переводит исходную программу на языке программирования в двоичные коды и тут же передает этот двоичный код процессору на выполнение.

Компоновщик – программа, которая производит компоновку исполняемого или загрузочного кода – принимает на вход один или несколько объектных модулей и собирает по ним один исполнимый модуль, который может быть загружен в память и запущен на выполнение процессором.

Отладчик – как правило, является частью среды разработки программного обеспечения или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе. Отладчик позволяет выполнять пошаговую трассировку программы, отслеживать, устанавливать или изменять значения переменных в процессе выполнения программы, устанавливать и удалять контрольные точки или условия остановки и т. д.

Средства автоматизированного тестирования программ – программные модули, позволяющие создавать автоматизированные тесты с минимальным участием человека и в автоматизированном режиме выдавать на вход тестовые последовательности, отслеживать реакцию работы тестируемой программы. Как правило, такие средства тестируют программы на быстродействие, надежность при больших потоках данных, – это так называемое «нагрузочное тестирование». Например, проверка программ при большом сетевом трафике и т.п. Но существуют средства по проверке функциональных возможностей, например инструменты, предназначенные для проверки соответствия приложения предъявляемым бизнес-требованиям.

Генератор документации – программа или пакет программ, позволяющая получать документацию, предназначенную для программистов (документация на API) и/или для конечных пользователей системы, по особым образом комментированному исходному коду и, в некоторых случаях, по исполняемым модулям (полученным на выходе компилятора). Обычно, генератор анализирует исходный код программы, выделяя синтаксические конструкции, соответствующие значимым объектам программы (типам, классам и их членам/свойствам/методам, процедурам/функциям и т. п.). В ходе анализа также используется метаинформация об объектах программы, представленная в виде документирующих комментариев . На основе всей собранной информации формируется готовая документация, как правило, в одном из общепринятых форматов – HTML, HTMLHelp, PDF, RTF и других.

Комплект средств разработки (SDK, Software Development Kit ) или «devkit» – набор программ и библиотек подпрограмм, позволяющий специалистам по программному обеспечению создавать приложения для определённого пакета программ, программного обеспечения базовых средств разработки, аппаратной платформы, компьютерной системы, видеоигровых консолей, операционных систем и прочих платформ. Программист, как правило, получает SDK непосредственно от разработчика целевой технологии или системы. Часто SDK распространяется через Интернет. Многие SDK распространяются бесплатно для того, чтобы поощрить разработчиков использовать данную технологию или платформу.

Система управления версиями (Version Control System, VCS или Revision Control System ) - программное обеспечение для облегчения работы с изменяющейся информацией. Система управления версиями позволяет хранить несколько версий одного и того же документа, при необходимости, возвращаться к более ранним версиям, определять, кто и когда сделал то или иное изменение и многое другое. Такие системы наиболее широко применяются при разработке программного обеспечения, для хранения исходных кодов разрабатываемой программы. Однако, они могут с успехом применяться и в других областях, в которых ведётся работа с большим количеством непрерывно изменяющихся электронных документов.

Интегрированная среда разработки (ИСР) (Integrated development environment, IDE ) – система программных средств, используемая для разработки программного обеспечения. Обычно среда разработки включает в себя текстовый редактор, компилятор и/или интерпретатор, средства автоматизации сборки и отладчик. Иногда также содержит средства для интеграции с системами управления версиями и разнообразные инструменты для упрощения конструирования графического интерфейса пользователя. Многие современные среды разработки также включают браузер классов , инспектор объектов и диаграмму иерархии классов - для использования при объектно-ориентированной разработке ПО. Хотя и существуют среды разработки, предназначенные для нескольких языков - такие как Eclipse, NetBeans, Embarcadero RAD Studio или Microsoft Visual Studio, обычно среда разработки предназначается для одного определённого языка программирования - как например, Visual Basic, Delphi, Dev-C++. Частный случай ИСР - среды визуальной разработки, которые включают в себя возможность визуального редактирования интерфейса программы. Иногда ИСР называют «система программирования» , хотя в большинстве случаях ИСР охватывает расширенный спектр функций и возможностей.

Системы автоматизации программирования (Computer-Aided System Engineering , CASE ) – программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки, кодирования, отладки и сопровождения сложных программных систем. Основное достоинство CASE-технологии – это поддержка коллективной работы над проектом за счет возможности работы в локальной и глобальной сети разработчиков, экспорта(импорта) любых фрагментов проекта, организованного управления программами. Как правило, CASE-системы поддерживают автоматическую кодогенерацию программ – создание каркаса программой системы и создание полного продукта с системной документацией.

Прикладное программное обеспечение

К этой категории относятся программы, программные комплексы и программные системы с помощью которых решаются конкретные пользовательские задачи в производственных, творческих, развлекательных, учебных или каких-либо других целях. Прикладное ПО делится на следующие виды:

Проблемно-ориентированные программы

Системы автоматизированного проектирования(САПР)

ПО для автоматизированных систем управления

Программы общего назначения

Офисные системы

Интеллектуальные системы

Программные системы мультимедиа

Настольные издательские системы

Проблемно-ориентированные программы предназначены для решения прикладных задач, связанных с производственной деятельностью человека, например:

Программы бухгалтерского учета;

Программы финансовой деятельности;

Программы управления персоналом;

Программы управления предприятием;

Банковские информационные и автоматизированные системы;

Автоматизированные рабочие места на предприятии;

Системы автоматизированного проектирования (CAD System - Computer Aided Design System ) предназначены для поддержки работы конструкторов, технологов, электриков и электронщиков, архитекторов и других специалистов, связанных с разработкой чертежей, схем, моделей, графическим моделированием, конструированием. Системы такого класса очень требовательны к аппаратному обеспечению ЭВМ, быстродействию, памяти. Существенно наличие библиотек встроенных функций, объектов, интерфейсов с графическими системами и базами данных.

В САПР принято выделять семь видов обеспечения:

Техническое (ТО), включающее различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные средства);

Математическое (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы для выполнения проектирования;

Программное (ПО), представляемое компьютерными программами САПР;

Информационное (ИО), состоящее из баз данных (БД), систем управления базами данных (СУБД), а также других данных, используемых при проектировании. Вся совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР, а БД вместе с СУБД носит название банка данных (БнД);

Лингвистическое (ЛО), выражаемое языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР;

Методическое (МетО), включающее различные методики проектирования, иногда к МетО относят также математическое обеспечение;

Организационное (ОО), представляемое штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами, регламентирующими работу проектного предприятия.

По области применения можно выделить следующие группы САПР:

САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР или MCAD (Mechanical CAD) системами;

САПР для радиоэлектроники. Их названия - ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation) системы.

САПР в области архитектуры и строительства.

Кроме того, известно большое число более специализированных САПР, или выделяемых в указанных группах, или представляющих самостоятельную ветвь в классификации. Примерами таких систем являются САПР больших интегральных схем (БИС); САПР летательных аппаратов; САПР электрических машин и т.п.

Поцелевому назначению различают САПР или подсистемы САПР, обеспечивающие разные аспекты проектирования. Так, в составе MCAD появляются CAE/CAD/CAM системы:

САПР функционального проектирования, иначе САПР-Ф или CAE (Computer Aided Engineering) системы.

Конструкторские САПР общего машиностроения - САПР-К, часто называемые просто CAD системами;

Технологические САПР общего машиностроения - САПР-Т, иначе называемые автоматизированными системами технологической подготовки производства АСТПП или системами CAМ (Computer Aided Manufacturing).

Автоматизированная система управления(АСУ) - комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчеркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, связанных с заданием цели, принятием решения, либо с выполнением некоторых функций, не поддающихся автоматизации.

Наиболее всего известны следующие классы АСУ:

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) - решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте;

Автоматизированная система технической(технологической) подготовкой производства (АСТПП) – система связанная с организацией технических процессов, которые существуют или только появляются на производстве, основанные на программировании станков с числовым программным управлением, изготовлением и сборкой программно-управляемых роботов и т.п.

Автоматизированная система управления производством (АСУ П) – решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса. Для решения этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы.

Автоматизированная система управления предприятием (АСУП) - для решения этих задач применяются MRP,MRP II и ERP-системы. Например, если предприятием является высшее учебное заведение, имеет место АСУ ВУЗ.

В качестве примера наиболее известных АСУ можно выделить:

Автоматизированная система управления дорожным движением или АСУД - предназначена для управления транспортных средств и пешеходных потоков на дорожной сети города или автомагистрали;

Автоматизированная система управления уличным освещением («АСУ УО») - предназначена для организации автоматизации централизованного управления уличным освещением;

«Автоматизированная система управления» для гостиниц;

Автоматизированная система контроля проезда (АСКП) в общественном транспорте г.Москвы и др.

В последнее время повсеместно используются и внедряются автоматизированные системы обработки информации и управления (АСОИУ) – это широкий класс автоматизированных систем управления, связанных с автоматизацией в области обработки, хранения и передачи информации. АСОИУ в отличие от АСУ могут применяться практически повсеместно, в виде информационных систем, систем управления, систем автоматизации практически любой сферы деятельности человека. Современные АСОИУ базируются на использовании вычислительных сетей, ориентированы на обработку графической, видео- и звуковой информации, используют технологии мультимедиа, элементы систем искусственного интеллекта. Без такого рода программного обеспечения в настоящее время трудно себе представить современное предприятие, независимо от размера и направления деятельности. Этим объясняется стремительный рост использования АСОИУ во всех отраслях экономики.

К группе программ общего назначения можно отнести:

Системы управления базами данных (СУБД)

Серверы БД

Генераторы отчетов

Текстовые процессоры

Табличные процессоры

Средства презентационной графики

Интегрированные пакеты

Методо-ориентированные программы

Системы управления базами данных (СУБД) – обеспечивают организацию и хранение локальных БД на автономно работающих компьютерах либо централизованное хранение БД на файл-сервере и сетевой доступ к ним. В современных СУБД содержатся элементы CASE-технологии процесса проектирования, в частности:

Визуализация схем баз данных;

Автоматическая поддержка целостности БД при различных видах обработки (включение, удаление, модификация);

Наличие так называемых мастеров, обеспечивающих поддержку процесса проектирования;

Шаблоны и прототипы структур БД, отчетов форм и т.д.

Серверы БД – это ПО, предназначенное для создания и использования при работе в сети интегрированных БД в архитектуре клиент-сервер.

Многопользовательские СУБД в сетевом варианте обработки информации хранят данные на файл-сервере, специально выделенном компьютере, но сама обработки ведется на рабочих станциях.

Общим для различных видов БД является использование реляционного языка SQL (Structured Query Language) для реализации запросов к данным.

Генераторы отчетов (серверы отчетов) обеспечивают реализацию запросов и формирование отчетов в печатном или экранном виде в условиях сети с архитектурой клиент-сервер. Сервер отчетов подключается к серверу БД, используя драйверы сервиса БД (Crystal Reports, Profit for windows).

Текстовые процессоры предназначены для работы с текстовыми документами. Развитием данного направления являются издательские системы Microsoft Word).

Табличные процессоры являются удобной средой для вычислений, которая содержит средства деловой графики, средства специализированной обработки (Microsoft Excel).

Средства презентационной графики – это специализированные программы, предназначенные для создания изображений и их показ на экране, подготовка слайд-фильмов, мультфильмов и их проектирования (Microsoft PowerPoint, Flash).

Интегрированные пакеты – это набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные технологии, реализованные на единой операционной вычислительной платформе (Microsoft Office).

Компоненты интегрированных пакетов могут работать изолированно друг от друга, имеют общий интерфейс, благодаря чему их лучше осваивать.

Методо-ориентированные ППП обеспечивают, независимо от предметной области и функции информационных систем, математические, статистические и другие методы решения задач. Наиболее распространены методы математического программирования, решения дифференциальных уравнений, имитационного моделирования, исследования операций (Storm, SYSTAT, SAS и др.)

Офисные ППП обеспечивают организационное управление деятельностью офиса.

В разряд офисных ППП входят:

Органайзеры (планировщики) – ПО для планирования рабочего времени, составления протоколов встреч, расписаний, ведения записей и телефонной книжки (калькулятор, записная книжка, часы, календарь и т.п.)

Программы-переводчики, средства проверки орфографии, распознавание текста (Tiger – система распознавания русского языка, Stylus Lingvo Office, содержащий Fine Reader, Stylus for Windows – переводчик на указанный язык, корректор орфографии Lingvo Corrector и резидентный словарь Lingvo)

Коммуникационные пакеты, предназначенные для организации взаимодействия пользователей с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети (ICQ и др.)

Браузеры, средства создания WWW-страниц

Средства электронной почты (Pegasys Mail)

Настольные издательские системы – это широкий класс ПО, который реализует основные компоненты издательской деятельности.

Данный класс ПО включает программы, обеспечивающие:

Форматирование и редактирование текстов

Автоматическую разбивку текста на страницы

Компьютерную верстку печатной страницы

Монтирование графики

Подготовку иллюстраций

Подготовку оригинал-макета

К настольным издательским системам относятся:

PhotoShop for Windows

Программные средства мультимедиа . Основное значение данных программных средств – создание и использование аудио- и видеоинформации для расширения информационного пространства пользователя (различные БД компьютерных произведений искусства, видеотеки, медиатеки, библиотеки звуковых записей и т.д.)

Системы искусственного интеллекта:

Программы-оболочки для создания экспертных систем путем наполнения баз знаний и правил логического вывода

Готовые экспертные системы для принятия решений в рамках определенных предметных областей

Системы анализа и распознавания речи, текста и т.п.

Под интеллектуальными системами (ИС) можно понимать автоматические и автоматизированные системы с элементами искусственного интеллекта (ИИ).

Основными направлениями ИИ являются:

Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях

Творчество и игры (шахматы, шашки, го)

Разработка естественно-языковых интерфейсов и машинный перевод текстов

Распознавание образов (каждому объекту ставится в соответствие матрица признаков, по которой проходит его распознание)

Новые архитектуры компонентов (нейрокомпьютеры)

Интеллектуальные роботы

Специальное ПО (языки Лисп, Пролог)

Обучение и самообучение (включают модели, методы и алгоритмы, ориентированные на автоматическое накопление знаний на основе анализа и обобщения данных)

Знания – это выявление закономерности предметной области (принципы, связи, законы), позволяющие решать задачи в этой области. Знания – это данные о данных, или метаданные.

Модели представления знаний:

Продукционные модели

Семантические модели

Фреймовые модели

Формальные логические модели