Структура и основные компоненты ППП

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

- входные языки;

- предметное обеспечение;

- системное обеспечение.

Важно отметить, что такое разбиение на составные элементы отражает в первую очередь функции, выполняемые программами ППП, а не структуру самих программ, которая зависит от индивидуальных особенностей конкретного пакета. В разных пакетах указанные компоненты могут быть развиты в различной степени или вовсе отсутствовать. Однако наиболее развитые ППП, как правило, обладают всеми этими компонентами, каждый из которых может иметь довольно сложную структуру. В многочисленных работах, посвященных пакетной проблематике, из-за не устоявшейся терминологии нередко используются другие названия составных элементов ППП. Например, входной язык называют также языком заданий или языком управления. Для обозначения предметного обеспечения применяются термины "функциональное наполнение", "функциональная подсистема" или "тело пакета". Системное обеспечение часто называют системным наполнением, организующей или управляющей программой, а также процессором пакета.

Рассмотрим функции каждого из компонентов ППП. Входные языки представляют собой средство общения пользователя с пакетом. Развитый пакет может обладать несколькими входными языками, предназначенными для выполнения различных функций и ориентированными на различные типы пользователей. Можно выделить следующие основные типы пользователей ППП:

Разработчик ППП, осуществляющий его модификацию и развитие с учетом изменения круга пользователей, класса решаемых задач (появление новых типов задач, развитие численных методов, модификация форм проведения работ и т. д.), а также состава аппаратного и программного обеспечения компьютера.

Ответственный за сопровождение, в функции которого входит поддержание пакета в работоспособном состоянии в условиях конкретной вычислительной системы (обеспечение сохранности программ и массивов данных, своевременное дублирование информационных файлов, выявление ошибок в программах пакета).

Администратор, отвечающий за организацию доступа пользователей к пакету, содержимое базы данных, защиту информации от несанкционированного доступа.

Конечный пользователь, применяющий пакет для решения конкретных прикладных задач.

Входные языки отражают объем и качество предоставляемых пакетом средств, а также удобство их использования. Таким образом, с точки зрения конечного пользователя именно входной язык является основным показателем возможностей ППП.

В качестве входных языков могут использоваться как универсальные, так и специализированные языки программирования. Например, в качестве входного языка разработчика ППП для написания прикладных и системных программ пакета обычно используется тот или иной универсальный язык программирования (Фортран, Паскаль). В то же время входной язык конечного пользователя в развитом пакете, как правило, является языком качественно более высокого уровня по сравнению с универсальными языками. Изобразительные средства такого языка учитывают особенности задач предметной области и специфику пользователей. Подобные языки называют проблемно-ориентированными, или предметно-ориентированными.

Перейдем теперь к рассмотрению других компонентов ППП, конкретная прикладная деятельность характеризуется двумя факторами:

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

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

Предметное обеспечение представляет собой компонент пакета, отражающий особенности первого из этих факторов, т. е. особенности конкретной предметной области. Предметное обеспечение включает:

- программные модули, реализующие алгоритмы (или их отдельные фрагменты) решения прикладных задач;

- средства сборки программ из отдельных модулей, Определение состава библиотеки модулей и форм их взаимодействия между собой является одной из наиболее трудоемких задач при построении ППП. Ее решение предполагает проведение тщательного и квалифицированного модульного анализа используемых алгоритмов. Удачно проведенный модульный анализ в значительной степени влияет на полноту охвата предметной области, а также на возможность расширения класса решаемых задач. Таким образом, выделение модулей существенно зависит от специфики задач и используемых алгоритмов и, по сути дела, отражает принятый в пакет способ сборки программ.

Наиболее распространено в настоящее время оформление каждого модуля в виде программной единицы на том или ином языке программирования (например, в виде подпрограммы или подпрограммы–функции на языке Фортран). Такой модуль обеспечивает решение некоторой самостоятельной задачи и связан с другими модулями лишь входной и выходной информацией. Организация предметного обеспечения в виде библиотеки программ характерна для большинства существующих ППП.

Помимо рассмотренного подхода к оформлению модулей как программных единиц используются и другие способы.

Системное обеспечение представляет собой совокупность системных средств (программы, файлы, таблицы и т. д.), обеспечивающих определенную дисциплину работы пользователя при решении прикладных задач. По своей роли в составе ППП и выполняемым функциям системное обеспечение по существу является специализированной операционной системой, определяющей операционное окружение пакета. Несмотря на многообразие способов реализации системного обеспечения в рамках конкретных пакетных разработок, можно выделить его следующие основные компоненты:

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

- трансляторы с входных языков;

- средства работы с данными;

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

- различные служебные программы, в том числе реализующие взаимодействие пакета с операционной системой (работа с внешней памятью, средства ввода/вывода, драйверы специализированных, внешних устройств и др.).
В конкретном ППП, как правило, отсутствует четкое структурное разделение программ на предметное и системное обеспечение. Например, программа планирования вычислений может одновременно выполнять те или иные служебные функции (информационное обеспечение, связь с операционной системой и т. п.) и тем самым носиться как к предметному, так и к системному обеспечению.

Кроме того, одни и те же программы в одном пакете могут относиться к предметному обеспечению, а в другом - к системному. Так, программы вывода графиков в рамках специализированного пакета машинной графики естественно отнести к предметному обеспечению. Однако те же программы следует считать служебными и относящимися к системному обеспечению, например, в пакете решения вычислительных задач).