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.).

Введение

В процессе разработки программного обеспечения используется большое количество самого разностороннего программного обеспечения (ПО). Данный курс лекций рассматривает когда и что используется на протяжении всего этапа разработки приложений.

Чтобы дать более полное представление о роли каждой утилиты или срезы разработки в процессе создания ПО, все рассмотренные в данном курсе лекций инструментальные средства будут рассмотрены на примере разработки приложений с использованием одного их высокоуровневых языков. Для простоты, все используемые инструментальные средства можно разделить на 4 группы. Рассмотрим подробнее каждую из групп.

Необходимые

Необходимые инструментальные средства - это те, без которых в принципе невозможно получить исполняемый код; К этой группе можно отнести:

§ редакторы текстов;

§ компиляторы и ассемблеры;

§ компоновщики или редакторы связей (linkers);

Часто используемые

Это средства, использования которых, в отличие от необходимых, можно избежать. Но без них процесс разработки весьма затрудняется и удлиняется; Из часто используемых средств стоит назвать:

§ утилиты автоматической сборки проекта;

§ отладчики;

§ программы создания инсталляторов;

§ редакторы ресурсов;

§ профилировщики;

§ программы поддержки версий;

§ программы создания файлов помощи (документации).

Специализированные

Эти инструментальные средства используются в исключительных случаях, решают довольно специфичные задачи:

§ программы отслеживания зависимостей;

§ дизассемблеры;

§ декомпиляторы;

§ hex-редакторы;

§ программы отслеживания активности системы и изменений, происходящих в системе;

§ программы-вериферы и контейнеры (создают виртуальную среду для отдельных классов программ, в которой можно исследовать поведение программы);

Интегрированные среды разработки

Интегрированные среды разработки содержат большую часть из приведенных выше программ и позволяют упростить процесс создания приложений. По большому счету, среда разработки - это программа, которая собирает вместе несколько инструментальных средств из первой и второй (а иногда и третьей) групп.

В дальнейшем, мы более подробно познакомимся с основными представителями каждой группы, а так же рассмотрим как это всё работает в интегрированной среде разработки.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ

ТЕМА 1 ПОНЯТИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ.

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ.

Инструментальная система технологии программирования - это интегрированная совокупность программных и аппаратных инструментов, поддерживающая все процессы разработки и сопровождения больших ПС в течение всего его жизненного цикла в рамках определенной технологии.

Инструментальные системы технологии программирования можно выделить три основные компоненты:

· репозиторий,

· инструментарий,

· интерфейсы.

Инструментарий - набор инструментов, определяющий возможности, предоставляемые системой коллективу разработчиков. Обычно этот набор является открытым и структурированным. Помимо минимального набора (встроенные инструменты ), он содержит средства своего расширения (импортированными инструментами ). Кроме того, в силу интегрированности по действиям он состоит из некоторой общей части всех инструментов (ядра ) и структурных (иногда иерархически связанных) классов инструментов.

Интерфейсы разделяются на пользовательский и системные. Пользовательский интерфейс обеспечивает доступ разработчикам к инструментарию. Он реализуется оболочкой системы. Системные интерфейсы обеспечивают взаимодействие между инструментами и их общими частями. Системные интерфейсы выделяются как архитектурные компоненты в связи с открытостью системы - их обязаны использовать новые (импортируемые ) инструменты, включаемые в систему.

Самая общая архитектура инструментальных систем технологии программирования представлена на рис.

Рис. Общая архитектура инструментальных систем технологии программирования.

Различают два класса инструментальных систем технологии программирования: инструментальные системы поддержки проекта и языково-зависимые инструментальные системы.

Инструментальная система поддержки проекта - это открытая система, способная поддерживать разработку ПС на разных языках программирования после соответствующего ее расширения программными инструментами, ориентированными на выбранный язык. Набор инструментов такой системы поддерживает разработкой ПС, а также содержит независимые от языка программирования инструменты, поддерживающие разработку ПС (текстовые и графические редакторы, генераторы отчетов и т.п.). Кроме того, он содержит инструменты расширения системы. Ядро такой системы обеспечивает, в частности, доступ к репозиторию.

Языково-зависимая инструментальная система - это система поддержки разработки ПС на каком-либо одном языке программирования, существенно использующая в организации своей работы специфику этого языка. Эта специфика может сказываться и на возможностях ядра (в том числе и на структуре репозитория), и на требованиях к оболочке и инструментам.

1.Инструменты разработки программных средств.

В процессе разработки программных средств в той или иной мере используется компьютерная поддержка процессов разработки ПС.

Это достигается путем представления хотя бы некоторых программных документов ПС (прежде всего, программ) на компьютерных носителях данных (например, дисках) и предоставлению в распоряжение разработчика ПС специальных ПС или включенных в состав компьютера специальных устройств , созданных для какой-либо обработки таких документов.

В качестве такого специального ПС можно указать компилятор с какого-либо языка программирования.

Компилятор избавляет разработчика ПС от необходимости писать программы на языке компьютера, который для разработчика ПС был бы крайне неудобен, - вместо этого он составляет программы на удобном ему языке программирования, которые соответствующий компилятор автоматически переводит на язык компьютера.

В качестве специального устройства, поддерживающего процесс разработки ПС, может служит эмулятор какого-либо языка.

Эмулятор позволяет выполнять (интерпретировать) программы на языке, отличном от языка компьютера, поддерживающего разработку ПС, например на языке компьютера, для которого эта программа предназначена.

ПС, предназначенное для поддержки разработки других ПС, будем называть программным инструментом разработки ПС, а устройство компьютера, специально предназначенное для поддержки разработки ПС, будем называть аппаратным инструментом разработки ПС.

Инструменты разработки ПС могут использоваться в течении всего жизненного цикла ПС для работы с разными программными документами. Так текстовый редактор может использоваться для разработки практически любого программного документа.

С точки зрения функций, которые инструменты выполняют при разработке ПС, их можно разбить на следующие четыре группы : ·

редакторы,·

анализаторы,·

преобразователи,·

инструменты, поддерживающие процесс выполнения программ.

Редакторы поддерживают конструирование (формирование) тех или иных программных документов на различных этапах жизненного цикла.

Как уже упоминалось, для этого можно использовать один какой-нибудь универсальный текстовый редактор.

Однако, более сильную поддержку могут обеспечить специализированные редакторы: для каждого вида документов - свой редактор. В частности, на ранних этапах разработки в документах могут широко использоваться графические средства описания (диаграммы, схемы и т.п.). В таких случаях весьма полезными могут быть графические редакторы .

На этапе программирования (кодирования) вместо текстового редактора может оказаться более удобным синтаксически управляемый редактор , ориентированный на используемый язык программирования.

Анализаторы производят либо статическую обработку документов, осуществляя различные виды их контроля, выявление определенных их свойств и накопление статистических данных (например, проверку соответствия документов указанным стандартам), либо динамический анализ программ (например, с целью выявление распределения времени работы программы по программным модулям).

Преобразователи позволяют автоматически приводить документы к другой форме представления (например, форматеры) или переводить документ одного вида к документу другого вида (например, конверторы или компиляторы), синтезировать какой-либо документ из отдельных частей и т.п.

Инструменты, поддерживающие процесс выполнения программ , позволяют выполнять на компьютере описания процессов или отдельных их частей, представленных в виде, отличном от машинного кода, или машинный код с дополнительными возможностями его интерпретации.

Примером такого инструмента является эмулятор кода другого компьютера . К этой группе инструментов следует отнести и различные отладчики.

По-существу, каждая система программирования содержит программную подсистему периода выполнения, которая выполняет наиболее типичные для языка программирования программные фрагменты и обеспечивает стандартную реакцию на возникающие при выполнении программ исключительные ситуации (такую подсистему мы будем называть исполнительной поддержкой ), - также можно рассматривать как инструмент данной группы.

2. Инструментальные среды разработки и сопровождения программных средств.

В настоящее время с каждой системой программирования связываются не отдельные инструменты (например, компилятор), а некоторая логически связанная совокупность программных и аппаратных инструментов поддерживающих разработку и сопровождение ПС на данном языке программирования или ориентированных на какую-либо конкретную предметную область . Такую совокупность будем называть инструментальной средой разработки и сопровождения ПС .

Для таких инструментальных сред характерно,

во-первых, использование как программных, так и аппаратных инструментов, и,

во-вторых, определенная ориентация либо на конкретный язык программирования, либо на конкретную предметную область.

Инструментальная среда не обязательно должна функционировать на том компьютере, на котором должно будет применяться разрабатываемое с помощью ее ПС. Часто такое совмещение бывает достаточно удобным (если только мощность используемого компьютера позволяет это): не нужно иметь дело с компьютерами разных типов, в разрабатываемую ПС можно включать компоненты самой инструментальной среды.

Однако, если компьютер, на котором должно применяться ПС, недоступен для разработчиков этого ПС (например, он постоянно занят другой работой, которую нельзя прерывать, или он находится еще в стадии разработки), либо неудобен для разработки ПС, либо мощность этого компьютера недостаточна для обеспечения функционирования требуемой инструментальной среды, то применяется так называемый инструментально-объектный подход.

Сущность его заключается в том, что ПС разрабатывается на одном компьютере, называемым инструментальным, а применяться будет на другом компьютере, называемым целевым (или объектным).

Различают три основных класса инструментальных сред разработки и сопровождения ПС

(рис. 16.1): ·

среды программирования, ·

рабочие места компьютерной технологии,·

инструментальные системы технологии программирования.

Среда программирования предназначена

в основном для поддержки процессов программирования (кодирования), тестирования и отладки ПС.

Рабочее место компьютерной технологии ориентировано на поддержку ранних этапов разработки ПС (спецификаций) и автоматической генерации программ по спецификациям.

Инструментальная система технологии программирования предназначена для поддержки всех процессов разработки и сопровождения в течение всего жизненного цикла ПС и ориентирована на коллективную разработку больших программных систем с длительным жизненным циклом.

Для таких систем стоимость сопровождения обычно превышает стоимость разработки.

Рис. 16.1. Основные классы инструментальных сред разработки и сопровождения ПС.

3. Инструментальные среды программирования.

Инструментальные среды программирования содержат прежде всего

текстовый редактор , позволяющий конструировать программы на заданном языке программирования, инструменты , позволяющие компилировать или интерпретировать программы на этом языке, а также тестировать и отлаживать полученные программы.

Кроме того, могут быть и другие инструменты, например, для статического или динамического анализа программ.

Взаимодействуют эти инструменты между собой через обычные файлы с помощью стандартных возможностей файловой системы.

Различают следующие классы инструментальных сред программирования (см. рис. 14.2): ·

среды общего назначения,·

языково-ориентированные среды.

Инструментальные среды программирования общего назначения содержат набор программных инструментов, поддерживающих разработку программ на разных языках программирования (например, текстовый редактор, редактор связей или интерпретатор языка целевого компьютера) и обычно представляют собой некоторое расширение возможностей используемой операционной системы. Для программирования в такой среде на каком-либо языке программирования потребуются дополнительные инструменты, ориентированные на этот язык (например, компилятор).

Рис.16.2. Классификация инструментальных сред программирования.

Языково-ориентированная инструментальная среда программирования предназначена для поддержки разработки ПС на каком-либо одном языке программирования и знания об этом языке существенно использовались при построении такой среды. Вследствие этого в такой среде могут быть доступны достаточно мощные возможности, учитывающие специфику данного языка.

Такие среды разделяются на два подкласса: ·

интерпретирующие среды, ·

синтаксически-управляемые среды.

Интерпретирующая инструментальная среда программирования обеспечивает интерпретацию программ на данном языке программирования, т.е. содержит прежде всего интерпретатор языка программирования, на который эта среда ориентирована. Такая среда необходима для языков программирования интерпретирующего типа (таких, как Лисп), но может использоваться и для других языков (например, на инструментальном компьютере).

Синтаксически-управляемая инструментальная среда программирования базируется на знании синтаксиса языка программирования, на который она ориентирована. В такой среде вместо текстового используется синтаксически-управляемый редактор, позволяющий пользователю использовать различные шаблоны синтаксических конструкций (в результате этого разрабатываемая программа всегда будет синтаксически правильной). Одновременно с программой такой редактор формирует (в памяти компьютера) ее синтаксическое дерево, которое может использоваться другими инструментами.

4. Понятие компьютерной технологии разработки программных средств и ее рабочие места.

Имеются некоторые трудности в выработке строгого определения CASE-технологии (компьютерной технологии разработки ПС).

CASE - это абревиатура от английского Computer-Aided Software Engineering (Компьютерно-Помогаемая Инженерия Программирования). Но без помощи (поддержки) компьютера ПС уже давно не разрабатываются (используется хотя бы компилятор).

В действительности, в это понятие вкладывается более узкий (специальный) смысл, который постепенно размывается (как это всегда бывает, когда какое-либо понятие не имеет строгого определения).

Первоначально под CASE понималась инженерия ранних этапов разработки ПС (определение требований, разработка внешнего описания и архитектуры ПС) с использованием программной поддержки (программных инструментов).

Теперь под CASE может пониматься и инженерия всего жизненного цикла ПС (включая и его сопровождение), но только в том случае, когда программы частично или полностью генерируются по документам, полученным на указанных ранних этапах разработки. В этом случае CASE-технология стала принципиально отличаться от ручной (традиционной) технологии разработки ПС: изменилось не только содержание технологических процессов, но и сама их совокупность.

В настоящее время компьютерную технологию разработки ПС можно характеризовать

Использованием·программной поддержки для разработки графических требований и графических спецификаций ПС,

Автоматической генерации программ на каком-либо языке программирования или в машинном коде (частично или полностью),

Программной поддержки прототипирования.

Говорят также, что компьютерная технология разработки ПС является "безбумажной", т.е. рассчитанной на компьютерное представление программных документов.

Однако, уверенно отличить ручную технологию разработки ПС от компьютерной по этим признакам довольно трудно. Значит, самое существенное в компьютерной технологии не выделено.

На наш взляд, главное отличие ручной технологии разработки ПС от компьютерной заключается в следующем.

Ручная технология ориентирована на разработку документов, одинаково понимаемых разными разработчиками ПС, тогда как компьютерная технология ориентирована на обеспечение семантического понимания (интерпретации) документов программной поддержкой компьютерной технологии.

Компьютерное представление документов еще не означает такого их понимание. Тогда как семантическое понимание документов дает программной поддержке возможность автоматической генерации программ, а необходимость обеспечения такого понимания делает желательными и различные графические формы входных документов. Именно это позволяет рационально изменить и саму совокупность технологических процессов разработки и сопровождения ПС.

Из проведенного обсуждения сущности компьютерной технологии можно понять и связанные с ней изменения в жизненном цикле ПС.

Если при использовании ручной технологии основные усилия по разработке ПС делались на этапах собственно программирования (кодирования) и отладки (тестирования), то при использовании компьютерной технологии - на ранних этапах разработки ПС (определения требований и функциональной спецификации).

При этом существенно изменился характер документации: вместо целой цепочки неформальных документов, ориентированной на передачу информации от заказчика (пользователя) к различным категориям разработчикам, формируются прототип ПС, поддерживающий выбранный пользовательский интерфейс, и формальные функциональные спецификации, достаточные для автоматического синтеза (генерации) программ ПС (или хотя бы значительной их части).

При этом появилась возможность автоматической генерации части документации, необходимой разработчикам и пользователям. Вместо ручного программирования (кодирования) - автоматическая генерация программ, что делает не нужной автономную отладку и тестирование программ: вместо нее добавляется достаточно глубокий автоматический семантический контроль документации.

Существенно изменяется и характер сопровождения ПС: все изменения разработчиком-сопроводителем вносятся только в спецификации (включая и прототип), остальные изменения в ПС осуществляются автоматически.

С учетом сказанного жизненный цикл ПС с использованием компьютерной технологии можно представить следующей схемой (рис. 16.3).

Рис. 16.3. Жизненный цикл программного средства при использовании компьютерной технологии.

Прототипирование позволяет заменить косвенное описание взаимодействия между пользователем и ПС при ручной технологии (при определении требований к ПС и внешнем описании ПС) прямым выбором пользователем способа и стиля этого взаимодействия с фиксацией всех необходимых деталей.

По-существу, на этом этапе производится точное описание пользовательского интерфейса, понятное программной поддержке компьютерной технологии, причем с ответственным участием пользователя: разработчик показывает пользователю на мониторе различные возможности и пользователь выбирает приемлемые для него варианты, пользователь с помощью разработчика вводит обозначения обрабатываемых им информационных объектов и операций над ними, он выбирает способ доступа к ним и связывает их с различными окнами, меню, виртуальными клавиатурами и т.п.

Все это базируется на наличие в программной поддержке компьютерной технологии настраиваемой оболочки с обширной библиотекой заготовок различных фрагментов и деталей экрана. В результате указанных действий определяется оболочка ПС - верхний управляющий уровень ПС. Такое прототипирование, по-видимому, является лучшим способом преодоления барьера между пользователем и разработчиком.

Разработка спецификаций распадается на несколько разных процессов.

Если исключить начальный этап разработки спецификаций (определение требований), то в этих процессах используются методы, приводящие к созданию формализованных документов, т. е. используются формализованные языки спецификаций. При этом широко используются графические методы спецификаций, приводящие к созданию различных схем и диаграмм, которые достаточно формализованно определяют структуру информационной среды и структуру управления ПС. К таким структурам привязываются фрагменты описания данных и программ, представленные на алгебраических языках спецификаций (например, использующие операционную или аксиоматическую семантику), или логических языках спецификаций (базирующихся на логическом подходе к спецификации программ). Такие спецификации позволяют в значительной степени или полностью автоматически генерировать программы.

Автоматизированный контроль спецификаций

Инструментальные системы технологии программирования.

Для компьютерной поддержки разработки и сопровождения больших ПС с продолжительным жизненным циклом используются инструментальные системы технологии программирования.

Инструментальная система технологии программирования - это интегрированная совокупность программных и аппаратных инструментов, поддерживающая все процессы разработки и сопровождения больших ПС в течение всего его жизненного цикла в рамках определенной технологии.

Из этого определения вытекают следующие основные черты этого класса компьютерной поддержки: ·

комплексность, ·

ориентированность на коллективную разработку, ·

технологическая определенность, ·

интегрированность.

Комплексность компьютерной поддержки означает, что она охватывает все процессы разработки и сопровождения ПС и что продукция этих процессов согласована и взаимоувязана. Тем самым, система в состоянии обеспечить, по-крайней мере, контроль полноты (комплектности) создаваемой документации (включая набор программ) и согласованности ее изменения (версионности). Тот факт, что компьютерная поддержка охватывает и фазу сопровождения ПС, означает, что система должна поддерживать работу сразу с несколькими вариантами ПС, ориентированными на разные условия применения ПС и на разную связанную с ним аппаратуру, т.е. должна обеспечивать управление конфигурацией ПС.

Ориентированность на коллективную разработку означает, что система должна поддерживать управление (management) работой коллектива и для разных членов этого коллектива обеспечивать разные права доступа к различным фрагментам продукции технологических процессов.

Технологическая определенность компьютерной поддержки означает, что ее комплексность ограничивается рамками какой-либо конкретной технологии программирования. Инструментальные системы технологии программирования представляют собой достаточно большие и дорогие ПС, чтобы как-то была оправданна их инструментальная перегруженность. Поэтому набор включаемых в них инструментов тщательно отбирается с учетом потребностей предметной области, используемых языков и выбранной технологией программирования.

Интегрированность компьютерной поддержки означает:

Интегрированность по данным,

Интегрированность по пользовательскому интерфейсу,

Интегрированность по действиям (функциям),

Интегрированность по данным означает, что инструменты действуют в соответствии с фиксированной информационной схемой (моделью) системы, определяющей зависимость различных используемых в системе фрагментов данных (информационных объектов) друг от друга.

Интегрированность по пользовательскому интерфейсу означает, что все инструменты объединены единым пользовательским интерфейсом.

Интегрированность по действиям означает, что, во-первых, в системе имеются общие части всех инструментов и, во-вторых, одни инструменты при выполнении своих функций могут обращаться к другим инструментам.

С учетом обсужденных свойств инструментальных систем технологии программирования можно выделить три их основные компоненты :·

база данных разработки (репозиторий),·

инструментарий, ·

интерфейсы.

Репозиторий - центральное компьютерное хранилище информации, связанной с проектом (разработкой) ПС в течении всего его жизненного цикла.

Инструментарий - набор инструментов, определяющий возможности, предоставляемые системой коллективу разработчиков. Обычно этот набор является открытым: помимо минимального набора (встроенные инструменты), он содержит средства своего расширения (импортированными инструментами), - и структурированным, состоящим из некоторой общей части всех инструментов (ядра) и структурных (иногда иерархически связанных) классов инструментов.

Интерфейсы разделяются на

1)пользовательский

2) системные.

Пользовательский интерфейс обеспечивает доступ разработчикам к инструментарию (командный язык и т.п.), реализуется оболочкой системы.

Системные интерфейсы обеспечивают взаимодействие между инструментами и их общими частями. Системные интерфейсы выделяются как архитектурные компоненты в связи с открытостью системы - их обязаны использовать новые (импортируемые) инструменты, включаемые в систему.

Самая общая архитектура инструментальных систем технологии программирования представлена на рис. 16.4.

Различают два класса инструментальных систем технологии программирования:

1)инструментальные системы поддержки проекта и

2) языково-зависимые инструментальные системы.

Инструментальная система поддержки проекта - это открытая система, способная поддерживать разработку ПС на разных языках программирования после соответствующего ее расширения программными инструментами, ориентированными на выбранный язык. Такая система содержит ядро (обеспечивающее, в частности, доступ к репозиторию), набор инструментов, поддерживающих управление (management) разработкой ПС, независимые от языка программирования инструменты, поддерживающие разработку ПС (текстовые и графические редакторы, генераторы отчетов и т.п.), а также инструменты расширения системы.

Языково-зависимая инструментальная система - это система поддержки разработки ПС на каком-либо одном языке программирования, существенно использующая в организации своей работы специфику этого языка. Эта специфика может сказываться и на возможностях ядра (в том числе и на структуре репозитория), и на требованиях к оболочке и инструментам.

Примером такой системы является среда поддержки программирования на Аде (APSE ).

Рис. 16.4. Общая архитектура инструментальных систем технологии программирования.

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

В процессе изучения предметной области были исследованы средства создания виртуальных экскурсий. В качестве средств создания виртуальной экскурсии были исследованы:

KPresenter - это свободная программа подготовки презентаций, входящая в проекты KOffice и KDE. Интерфейс программы представлен на рисунке 6.

Рисунок 6- Kpresenter.

Adobe Photoshop выбран из ряда других программ (Paint, Paint.net, Photoshop online и др.) в связи с тем, что он довольно- таки прост в изучении и использовании. По нему создано большое количество видеоуроков, и к тому же он входит в программу изучения. С его помощью будут удаляться неизменно возникающие искажения. Интерфейс программы представлен на рисунке 7.

Рисунок 7- Adobe Photoshop.

Microsoft Paint -- многофункциональный, но в то же время довольно простой в использовании растровый графический редактор компании Microsoft, входящий в состав всех операционных систем Windows, начиная с первых версий. Интерфейс программы представлен на рисунке 8.

Рисунок 8- Paint.

Paint.NET -- бесплатный растровый графический редактор для Windows NT, основанный на.NET Framework. Приложение начато как проект, разработанный группой студентов Университета штата Вашингтон для Microsoft Windows под руководством Microsoft. Paint.NET написан на C#, с некоторым количеством C++, используемого при установке и интеграции с оболочкой.

Photoshop online - бесплатный интернет ресурс, расположенный по адресу http://photoshop.domfailov.ru. Графический редактор, который оснащен большим количеством возможностей. Приложение, позволяющее производить различные действия по улучшению и обработке изображения. К числу таких действий относят: обработка цветовой гаммы, монтаж и многое другое. Интерфейс программы представлен на рисунке 9.

Рисунок 9- Photoshop online.

Microsoft Office Word 2003 - текстовый процессор, предназначенный для создания, просмотра и редактирования текстовых документов, с локальным применением простейших форм таблично-матричных алгоритмов. Выпускается корпорацией Microsoft в составе пакета Microsoft Office.. Интерфейс программы представлен на рисунке 10.

Рисунок 10- Microsoft Office Word 2003.

Microsoft Power Point - программа для создания и проведения презентаций, являющаяся частью Microsoft Office и доступная в редакциях для операционных систем Интерфейс программы представлен на рисунке 11.

Рисунок 11- Microsoft Power Point.

Microsoft ICE Autopano Giga, Ulead Cool 360, The Panorama Factory, PTGui Pro в связи со своей простотой использования и тем, что она бесплатная. Чтобы объединить фотографии в панораму, достаточно просто переместить их в рабочую область программы и дальше программа действует автоматически. Интерфейс программы представлен на рисунке 12.

Рисунок 12 - Microsoft ICE.

Autopano Giga - Весь процесс при создании полностью автоматизирован: она сама откорректирует и сбалансирует яркость и цвет, подгонит фрагменты, автоматически найдет подходящие для склейки фотографии в указанной пользователем папке. Поддерживается немалое количество форматов (включая формат RAW). Интерфейс программы представлен на рисунке 13.

Рисунок 13 - Autopano Giga.

PTGui Pro - коммерческая (условно-бесплатная) компьютерная программа для создания панорамных фотоснимков, разработанная и поддерживаемая основанной в 1996 году нидерландской компанией New House Internet Services из Роттердама. Первоначально PTGui представляла собой графический интерфейс к комплекту бесплатных инструментов Panorama Tools (из чего следует и название программы), однако более поздние версии программы работают на собственном алгоритме сшивания фотографий. Интерфейс программы представлен на рисунке 14.

Рисунок 14 - PTGui Pro.

Microsoft Office SharePoint Designer 2007 - Программа проста в использовании и распространяется бесплатно. Программа обладает широким спектром возможностей, в частности, может автоматически отправлять изменения, внесённые разработчиком сайта в исходные тексты, в режиме реального времени. Интерфейс программы представлен на рисунке 15.

Рисунок 15 - Microsoft Office SharePoint Designer.

Pano2VR наиболее прост из других вариантов(Photo Warp, Tourweaver, Panorama2Flash, Pano2QTVR free, JATC, Easypano Studio Pro) широко известных программ с такими возможностями совсем немного, а безоговорочным лидером в данной сфере считается американская компания IPIX Corporation (http://www.ipix.com), являющаяся автором технологии виртуальных туров. Поэтому именно ее программные продукты чаще всего используются при разработке туров, в том числе и в России. Однако существуют весьма интересные альтернативные варианты от других компаний, которые тоже позволяют получить отличные результаты, но стоят гораздо меньше.

Easypano Studio Пакет включает два программных модуля: Panoweaver и Tourweaver. Первый из них -- это сшиватель сферических панорам 360Ѕ360, что возможно как в полностью автоматическом, так и в ручном режиме, а второй позволяет объединять панорамы, равно как и иную информацию, в виртуальных турах. Приложение Tourweaver может использоваться не только в связке с Panoweaver, но и автономно, так как в нем поддерживается импорт панорам, созданных в других сшивателях. Например, можно импортировать цилиндрические панорамы, полученные в Panorama Factory, или панорамы, сгенерированные в 3D-пакетах, в частности в 3D Studio Max. Кроме того, возможен импорт панорам с цифровых панорамных камер Kaidan"s 360 One VR, Panoscan, RoundShot и др. Интерфейс программы представлен на рисунке 16.

Рисунок 16 - 360 Degrees Of Freedom Developer Suite.

SP_VTB, SP_STITCHER - Компания Spherical Panorama специализируется на разработке программного обеспечения для создания разных типов панорам и объединения их в виртуальные туры, однако в нашем случае наибольший интерес представляют сшиватель снимков в панорамы SP_STITCHER и построитель виртуальных туров SP_VTB. Они поставляются как отдельные приложения, однако при разработке виртуальных туров дополняют друг друга, так как SP_VTB позволяет создавать туры только на основе панорам в формате spf, получаемых в среде SP_STITCHER. Оба приложения достаточно просты в применении, а прилагаемые к ним подробная документация, несколько fisheye-наборов для тестирования сшивания и пробный виртуальный тур позволят быстрее разобраться с тонкостями работы. Интерфейс программы представлен на рисунке 17.

Рисунок 17 - SP_VTB, SP_STITCHER.

IPIX Interactive Studio, IPIX Real Estate Wizard, IPIX i-Linker - В качестве приложений для создания виртуальных туров компания IPIX предлагает программные пакеты IPIX i-Linker 3.1 и IPIX Multimedia Toolkit, которые имеет смысл использовать только в связке с IPIX-сшивателем, так как оба приложения настроены на применение IPIX-панорам. В качестве программ для сшивания панорам могут быть задействованы пакеты IPIX Interactive Studio и IPIX Real Estate Wizard. Интерфейс программы представлен на рисунке 18.

Рисунок 18 - SP_VTB, SP_STITCHER.

Ну и собственно Pano2VR- программа для занимающихся производством виртуальных 3D панорам, новый продукт обеспечит все необходимые современные возможности представления контента на основе технологии Flash. Помимо пост-продакшн, Вы также можете производить текстурные преобразования (выбор большой) и создавать превью-картинки (thumbnail). Новый концепт переписан с нуля, добавлено огромное количество улучшений и возможностей. Хотя программа, как прежде, и поддерживает конвертацию в формат QTVR, все же основной упор в этой редакции был сделан на технологию Flash. Приложение, для преобразования сферических или цилиндрических панорамных изображений в форматы QuickTime VR (QTVR) или Adobe Flash 8 и Flash 9/10 (SWF). С возможностью создания собственных шаблонов для панорам, кнопок, добавления анимации и звука, автоматическим вращением. Интерфейс программы представлен на рисунке 19.

Рисунок 19 - Pano2VR.

Средства Pano2VR:

Patch Tool. Позволяет динамическое исправление исходного изображения. Вы можете выбрать область панорамы и экспортировать его в программное обеспечение для редактирования изображений. Поддерживает возможность редактирования только выделенных областей, которые должны быть исправлены и остальная часть изображения не затрагивается.

Skin Editor. Возможность создать свой собственный шаблон для панорамы. Вы можете добавить свои собственные кнопки и графику, дизайн. Вы также можете добавить анимацию и звуковые эффекты к вашему шаблону.

Sound Editor. Возможность добавления различных звуков в панорамы.

Flash Export. Экспорт панорам, включая все графические элементы в виде одного файла SWF формате. Это в значительной степени упрощает процесс размещения панорамы в системы управления контентом, или поместить ее в блоге. Цилиндрические, а также кубические панорамы можно поворачивать автоматически с выбором направления движения, скорости и задержки. Панорамы могут содержать "горячие точки", а также заранее определенные или полностью настраиваемые шаблоны. Встроенный редактор шаблонов, также позволяет добавлять карты, ссылки, логотипы и другую информацию в панораму в удобном для пользователя виде.

QuickTime VR Export. Возможность экспортировать цилиндрические и кубические панорамы в формат QuickTime VR.

Adobe Flash Player - это программа, благодаря которой и будет демонстрироваться экскурсия, возможны и другие варианты (Java-аплета, записываемые на CD, просматриваются с помощью специальных обозревателей экскурсий), но благодаря известности марки Adobe и широкому распространению Flash Player именно он и будет использоваться

Share Point Designer 2007 -WYSIWYG HTML- бесплатный редактор и программа для веб-дизайна от компании Microsoft, замена для Microsoft Office FrontPage и часть семейства SharePoint. Является одним из компонентов пакета Microsoft Office 2007, однако не включен ни в один из комплектов офиса (устанавливается отдельно). Переход в названии от FrontPage к SharePoint Designer связан с его назначением: созданием и дизайном веб-сайтов Microsoft SharePoint. SharePoint Designer имеет один и тот же движок обрисовки HTML, что и Microsoft Expression Web и не полагается на движок Trident браузера Internet Explorer, который менее совместим с общими стандартами.

Yandex Интернет - наиболее современный и поэтому более высокоскоростной и перспективный браузер. На нем будет проводиться тестирование экскурсии, выбор осуществлялся из множества вариантов: Google Chrome (рисунок 2), Chromium (рисунок 22), Хром от Яндекса (рисунок 23), Microsoft Internet Explorer (рисунок 24), Mozilla Firefox (рисунок 25), Opera (рисунок 26), Yandex (рисунок 20) и др.

Рисунок 20 - Yandex браузер.

Рисунок 21 - Google Chrome.

Рисунок 22 - Opera.

Рисунок 23 - Chromium.

Рисунок 24 - Хром от Яндекса.

Рисунок 25 - Internet Explorer.

Рисунок 26 - Mozilla Firefox.

Перечисленные ниже программы выбраны из списка инструментальных средств по причинам перечисленным ниже.

Обоснование выбора инструментальных средств разработки и программного

На основании исследования инструментальных средств разработки программного обеспечения в качестве инструментальных средств разработки виртуальной экскурсии по школе №2 будут использоваться:

Adobe Photoshop CS3 - способен работать с большим количеством форматов, создавать, сохранять, редактировать изменять изображения различными способами. Многофункциональный графический редактор, как нельзя кстати подойдёт для более точного результата объединения фотографий в панораму.

Microsoft ICE version 1.4.4.0 - программа нужна для объединения множества отдельных фотографий одного объекта с правильной последовательностью в одно панорамное изображение.

Pano2VR версия 4.1.0 pro - программа для объединения панорамы в экскурсии.

Adobe flash player 13 plugin - бесплатная программа для просмотра экскурсии.

Яндекс Интернет 14.4.1750.13414 - наиболее новый, удобный и быстрый браузер.

Share Point Designer 2007 - бесплатная программа для редактирования web страниц, HTML-редактор и программа для веб-дизайна от компании Microsoft, замена для Microsoft Office FrontPage и часть семейства SharePoint.

Microsoft Word - текстовый редактор и редактор документов. Поражает своей функциональностью и возможностью применения, он способен работать с различными форматами.

Microsoft Office PowerPoint - является частью Microsoft Office. Это позволило PowerPoint стать наиболее распространённой во всем мире программой для создания презентаций. Файлы презентаций PowerPoint часто пересылаются пользователями программы на другие компьютеры, что означает необходимую совместимость с ними программ конкурентов.

Выбранные средства разработки были исследованы и установлены на компьютер. Разработка программного обеспечения будет вестись с их помощью.

Выделены и охарактеризованы основные этапы разработки программного обеспечения. Для каждого этапа приведены и описаны средства, которые могут быть применены для достижения целей этапа.

1. Терминология

Прежде чем приступить к рассмотрению средств разработки, которые могут быть применены для создания программ, необходимо определиться с основными понятиями, терминами, которые будут использоваться в статье. В соответствии с тематикой статьи базовым термином для нас, конечно же, является «средства разработки программ». Применительно к области разработки программного обеспечения данное определение может звучать следующим образом:

Средства разработки программного обеспечения – совокупность приемов, методов, методик, а также набор инструментальных программ (компиляторы, прикладные/системные библиотеки и т.д.), используемых разработчиком для создания программного кода Программы, отвечающего заданным требованиям.

С учетом данного определения термин «Разработка программ» будет звучать следующим образом:

Разработка программ – сложный процесс, основной целью которого является создание, сопровождение программного кода, обеспечивающего необходимый уровень надежности и качества. Для достижения основной цели разработки программ используются средства разработки программного обеспечения.

2. Основные средства, используемые на разных этапах разработки программ

В зависимости от предметной области и задач, поставленных перед разработчиками, разработка программ может представлять собой достаточно сложный, поэтапный процесс, в котором задействовано большое количество участников и разнообразных средств. Для того, чтобы определить, когда и в каких случаях какие средства применяются, выделим основные этапы разработки программного обеспечения. Наибольший интерес для проблематики рассматриваемого вопроса представляют следующие этапы разработки:

1. Проектирование приложения.
2. Реализация программного кода приложения.
3. Тестирование приложения.

Здесь сознательно опущены этапы, связанные с написанием технического задания, планирования сроков, бюджета и т.д. Причина этого заключается в том, что на данных этапах, за редким исключением, практически не используются специфические средства разработки.

2.1 Средства проектирования приложений

На этапе проектирования приложения в зависимости от сложности разрабатываемого программного продукта, напрямую зависящего от предъявляемых требований, выполняются следующие задачи проектирования:

1. Анализ требований.
2. Разработка архитектуры будущего программного обеспечения.
3. Разработка устройств основных компонент программного обеспечения.
4. Разработка макетов Пользовательских интерфейсов.

Результатом проектирования обычно является «Эскизный проект» (Software Design Document) или «Технический проект» (Software Architecture Document). Задача «Анализ требований» обычно выполняется с использованием методов системологии (анализа и синтеза) с учетом экспертного опыта проектировщика. Результатом анализа обычно является содержательная или формализованная модель процесса функционирования программы. В зависимости от сложности процесса для построения данных моделей могут быть применены различные методы и вспомогательные средства. В общем случае для описания моделей обычно применяются следующие нотации (в скобках приведены программные средства, которые могут быть использованы для получения моделей):

• BPMN (Vision 2003 + BPMN, AcuaLogic BPMN, Eclipse, Sybase Power Designer).
• Блок-схемы (Vision 2003 и многие другие).
• ER-диаграмы (Visio 2003, ERWin, Sybase Power Designer и многие другие).
• UML-диаграмы (Sybase Power Designer, Rational Rose и многие другие).
• макеты, мат-модели и т.д.

Иногда, когда разрабатываемый программный продукт предназначен для автоматизации какой-либо сложной деятельности задача Анализа (Моделирования) выполняется до составления технических требований к будущему продукту. Результаты анализа позволяют сформировать обоснованные требования к той или иной функциональности разрабатываемой программы и просчитать реальную выгоду от внедрения разрабатываемого продукта. Более того, иного получается так, что по результатам анализа первоначальные цели и задачи автоматизации кардинально меняются или по результатам оценки эффективности разработки и внедрения принимается решение продукт не разрабатывать.

Целью второй и третьей задачи из приведенного списка задач является разработка модели (описания) будущей системы, понятной для кодировщика – человека, который пишет код программы. Здесь огромное значение имеет то, какую парадигму программирования (парадигму программирования также необходимо рассматривать как средство разработки) необходимо использовать при написании программы. В качестве примера основных парадигм необходимо привести следующее:

• Функциональное программирование;
• Структурное программирование;
• Императивное программирование;
• Логическое программирование;
• Объектно-ориентированное программирование (прототипирование; использование классов; субъективно-ориентированное программирование).

Выбор её во многом зависит от сложившихся привычек, опыта, традиций, инструментальных средств, которыми располагает коллектив разработчиков. Иногда разрабатываемый программный продукт настолько сложен, что для решения ряда задач в разных компонентах системы используются разные парадигмы. Необходимо отметить, что выбор того или иного подхода накладывает ограничения на средства, которые будут применены на этапе реализации программного кода. Результатом решения данной задачи в зависимости от подхода могут быть (в скобках приведены программные средства, которые могут быть использованы для их получения):

• диаграмма классов и т.д (Ration Rose, Sybase PowerDisigner и многие другие).
• описание модулей структур и их программного интерфейса (например, Sybase PowerDisigner и многие другие).

Разработка макетов пользовательских интерфейсов подразумевает создание наглядного представления того, как будут выглядеть те или иные видеоформы, окна в разрабатываемом приложении. Решение данной задачи основывается на применение средств дизайнера, которые в данной статье рассматриваться не будут.

2.2 Средства реализации программного кода

На этапе реализации программного кода выполняется кодирование отдельных компонент программы в соответствии с разработанным техническим проектом. Средства, которые могут быть применены, в значительной степени зависит от того, какие подходы были использованы во время проектирования и, кроме этого, от степени проработанности технического проекта. Тем не менее, среди средств разработки программного кода необходимо выделить следующие основные виды средств (в скобках приведено примеры средств): методы и методики алгоритмирования.

• языки программирования (C++,Си, Java, C#, php и многие другие);
• средства создания пользовательского интерфейса (MFC, WPF, QT, GTK+ и т.д.)
• средства управления версиями программного кода (cvs, svn, VSS).
• средства получения исполняемого кода (MS Visual Studio, gcc и многие другие).
• средства управления базами данных (Оracle, MS SQL, FireBird, MySQL и многие другие).
• отладчики (MS Visual Studio, gdb и т.д.).

2.3 Средства тестирования программ

Основными задачами тестирования является проверка соответствия функциональности разработанной программы первоначальным требованиям, а также выявление ошибок, которые в явном или неявном виде проявляются во время работы программы. Среди основных работ по тестированию можно выделить следующее:

• Тестирование на отказ и восстановление.
• Функциональное тестирование.
• Тестирование безопасности.
• Тестирование взаимодействия.
• Тестирование процесса установки.
• Тестирование удобства пользования.
• Конфигурационное тестирование.
• Нагрузочное тестирование.

Среди основных видов средств, которые могут быть применены для выполнения поставленных работ можно привести следующие:

• средства анализа кода, профилирования (Code Wizard – ParaSoft, Purify – Rational Softawre. Test Coverage – Semantic и т.д.);
• средства для тестирования функциональности (TEST – Parasoft, QACenter – Compuware, Borland SilkTest и т.д.);
• средства для тестирования производительности (QACenter Performance – Compuware и т.д).

3. Заключение

Процесс разработки программ является сложным процессом и то, какие средства необходимо применять во многом зависит от задач, поставленным перед разработчиками. В независимости от задач разработки средства нельзя ограничивать лишь набором каких-то инструментальных средств, также необходимо включать методы, методики, подходы и все-то, что применяется для создания программы, отвечающей заданным требованиям.

Также смотрите :