Локальные средства разработки программ

Язык программирования - формализованный язык для описания алгоритма решения задачи на компьютере.

Языки программирования можно исторически разделить на классы:

• машинные языки - языки программирования, воспринимаемые аппаратной частью компьютера (машинные коды);
• машинно-ориентированные языки - языки программирования, которые содержат мнемонические обозначения и структуру машинных кодов компьютера (ассемблеры, автокодыт);
• алгоритмические языки - языки программирования, не зависящие от архитектуры компьютера для отражения структуры алгоритма.

Последние, в свою очередь, подразделяются на поколения:

1. структурно-ориентированные - языки программирования, в которых алгоритм реализуется структурами последовательности, выбора и цикла,

2. процедурно-ориентированные - языки программирования, где имеется возможность описания программы как совокупности подпрограмм,

3. проблемно--ориентированные - языки программирования, предназначенные для решения задач определенного класса,

4. объектно-ориентированные - языки программирования, где имеется возможность представления программы как совокупности объектов, поведение которых управляется внешними событиями.

Программа, подготовленная на алгоритмическом языке, проходит несколько этапов, реализуемых несколькими локальными средствами (рис 12.6).

Рис 12.6. Этапы преобразования программы

Исходный код – текст отдельной программы на алгоритмическом языке.

Объектный код - текст отдельной программы на машинном языке или на языке ассемблера.

Загрузочный модуль – объединение программ на машинном языке, пригодное для выполнения на компьютере.

На этапе трансляции происходит преобразование исходного кода программы в объектный код. Трансляцию выполняет специальная программа под названием транслятор или компилятор.

На этапе сборки объектные коды нескольких программ в том числе стандартных объединяются в один загрузочный модуль. Сборку проводит специальная программа под названием редактор связей.

Некоторые языки программирования допускают режим интерпретации программ – режим, при котором программа транслируется по операторам языка и сразу выполняется. Необходимые программы подключаются динамически во время выполнения. Сборка загрузочного модуля не производится.

Специальные программы отладчики предназначены для наблюдения за ходом выполнения других программ. Они способны проводить трассировку - следить за операторами исходного кода, останавливать и возобновлять ход выполнения программы в контрольных точках, наблюдать за изменением значений переменных и выражений, идентифицировать место и вид ошибок.

Средства поддержки проектов предназначены для:

• отслеживания изменений, выполненных разработчиками программ;
• поддержки версий программы с автоматической разноской изменений;
• получения статистики о ходе работ проекта.

Интегрированные среды

Системы программирования включают в себя:

o транслятор;

o редактор связей;

o графическую среду разработчика;

o отладчик;

o средства оптимизации кода программ;

o набор библиотек (возможно с исходными текстами программ);

o сервисные средства (утилиты) для работы с библиотеками, текстовыми и двоичными файлами;

o справочные системы;

o документатор исходного кода программы;

o систему поддержки и управления проектом программного комплекса.

Инструментальная среда пользователя представлена специальными средствами, встроенными в пакеты прикладных программ, такими, как:

o библиотека функций, процедур, объектов и методов обработки;

o макрокоманды;

o клавишные и языковые макросы;

o программные модули-вставки;

o языки запросов высокого уровня;

o языки манипулирования данными;

o построители объектов,

o конструкторы экранных форм, меню и отчетов;

o генераторы приложений;

Интегрированные среды разработки программ объединяют вышеназванные наборы средств для комплексного их применения на всех технологических этапах создания программ.

К интегрированным средам относятся: С++ Builder и Visual Basic фирмы Microsoft, Delphi фирмы Borland, Oracle одноименной фирмы.

Тенденции развития инструментария программирования показывают, что разработчики предпочитают интегрированные среды, несмотря на их дороговизну.

САSЕ-технология

САSЕ - технология сформировалась в 80-х годах ХХ века. САSЕ расшифровывается как Computer-Aided System Engineering – проектирование систем с помощью компьютера.

CASE - технология представляет собой совокупность методов анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем программного обеспечения (ПО), поддержанную ком­плексом средств автоматизации. CASE - это инструментарий для системных аналитиков, разработчиков и программистов, заменяющий им бумагу и карандаш на компьютер для автоматизации процесса проектирования и разработки ПО.

Большинство CASE-средств основано на совокупности понятий (парадигме) методология/метод/нотация/средство. Методология определяет руководящие указания для оценки и выбора проекта разрабатываемого ПО, шаги работы и их последовательность, а также правила распределения и назначения методов. Метод - это систематическая процедура или техника генерации описаний компонент ПО (например, проектирование потоков и структур данных). Нотации предназначены для описания структуры системы, элементов данных, этапов обработки и включают графы, диаграммы, таблицы, блок-схемы, формальные и естественные языки. Средства - инструментарий для поддержки и усиления методов. Эти инструменты поддерживают работу пользователей при создании и редактировании графического проекта в интерактивном режиме, они способствуют организации проекта в виде иерархии уровней абстракции, выполняют проверки соответствия компонентов.

Основными покупателями CASE-пакетов за рубежом являются военные организации, центры обработки данных и коммерческие фирмы по разработке ПО. Практически ни один серьезный зарубежный программный проект не осуществляется без использования CASE-средств.

Основное достоинство CASE-технологии - поддержка коллективной работы над проектом за счет возможности работы в локальной сети разработчиков, экспорта - импоpтa любых фрагментов проекта, организационного управления проектом. Основная цель CASE состоит в том, чтобы отделить проектирование ПО от его кодирования и последующих этапов разработки, а также скрыть от разработчиков все детали среды разработки и функционирования ПО. Чем больше деятель­ности будет вынесено в проектирование из кодирования, тем лучше. наибольшие изменения касаются этапов анализа и проектирования.

Устойчивое положение они занимают в следующих областях:

· бизнес-анализ (фактически, модели деятельности предприятий "как есть" и «как должно быть" строятся с применением методов структурного системного анализа и поддерживающих их CASE-средств);

· системный анализ проектирование (практически любая крупная программная система разрабатывается с применением CASE-технологий по крайней мере на этапах анализа и проектирования, что связано с большой сложностью данной проблематики и со стремлением повысить эффективность работ).

Некоторые САSЕ-средства ориентированы только на системных проектировщиков и предоставляют специальные графические инструменты для изображения различного вида моделей:

· диаграмма/ потоков данных (DFD - data flow diagrams) совместно со словарями данных и спецификациями процессов;

· диаграмма "сущность-связь" (ERD - entity relationship diagrams), являющуюся инфологической моделью предметной области;

· диаграмма переходов состояний (STD - state transition diagrams), учитывающую события и реакцию на них системы обработки данных.

Диаграмма DFD устанавливает связь источников информации с потребителями, выделяет логические функции (процессы) преобразования информации, определяет группы элементов данных и их хранилища (базы данных).

Описание структуры потоков данных, определение их компонентов хранятся в актуальном состоянии в словаре данных, который выступает как база данных проекта. Каждая логическая функция может детализироваться с помощью DFD нижнего уровня согласно методам нисходящего проектирования.

Выполняются автоматизированное проектирование спецификаций программ (задание основных характеристик для разработки программ) и ведение словаря данных.

Другой класс САSЕ-технологий поддерживает только разработку программ, включая:

· автоматическую генерацию кодов программ на основании их спецификаций;

· проверку корректности описания моделей данных и схем потоков данных;

· документирование программ согласно принятым стандартам и актуальному состоянию проекта;

· тестирование и отладку программ.

В рамках САSЕ-технологий проект сопровождается целиком, а не только его программные коды. Проектные материалы служат заданием программистам, а само программирование скорее сводится к переводу на определенный язык структур данных и методов их обработки, если не предусмотрена автоматическая кодогенерация.

Большинство САSЕ-технологий использует также метод "прототипов" для быстрого создания программ на ранних этапах разработки. Кодогенерация программ осуществляется автоматически - до 85 - 90% текстов на языках высокого уровня.

К CASE – средствам, например, относятся BPWin, ERWin, Rational Rose, Embarcadero, xCase.

Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств в технологическом процессе создания информационной системы.

1) АНАЛИЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ. Средства данной группы используются для создания спецификаций системы и для ее проектирования. Их целью является определение системных требований и свойств, которыми система должна обладать, а также создание проекта системы, удовлетворяющей этим требованиям и обладающей соответствующими свойствами. На выходе продуцируются спецификации компонент системы и интерфейсов, связывающих эти компоненты, а также "калька" архитектуры системы и детальная "калька" проекта, включающая алгоритмы и определения структур данных. К таким средствам относятся: CASE.Аналитик (Эйтэкс), The Developer (ASYST Technologies), POSE (Computer Systems Advisers), ProKit*Workbench (McDonnell Douglas), Excelerator (Index Technology), Design-Aid (Nastec), Design Machine (Optima), MicroStep (Meta Systems), vsDesigner (Visual Software), Analist/Designer (Yourdon), Design/IDEF (Meta Software), BPWin (Logic Works), SELECT (Select Software Tools), System Architect (Popkin Software & Systems), Westmount I-CASE Yourdon (Westmount Technology B.V. & CADRE Technologies), CASE/4/0 (microTOOL GmbH).

2) ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ И ФАЙЛОВ. Средства данной группы обеспечивают логическое моделирование данных, автоматическое преобразование моделей данных в Третью Нормальную Форму, автоматическую генерацию схем БД и описаний форматов файлов на уровне программного кода: ERWin (Logic Works), Chen Toolkit (Chen & Asssociates), S-Designor (SDP), Designer2000 (Oracle), Silverrun (Computer Systems Advisers).

3) ПРОГРАММИРОВАНИЕ. Средства этой группы поддерживают этапы программирования и тестирования, а также автоматическую кодогенерацию из спецификаций, получая полностью документированную выполняемую программу: COBOL 2/Workbench (Mikro Focus), DECASE (DEC), NETRON/CAP (Netron), APS (Sage Software). Помимо диаграммеров различного назначения и средств поддержки работы с репозитарием, в эту группу средств включены и традиционные генераторы кодов, анализаторы кодов, генераторы наборов тестов, анализаторы покрытия тестами, отладчики.

4) СОПРОВОЖДЕНИЕ И РЕИНЖИНИРИНГ. К таким средствам относятся документаторы, анализаторы программ, средства реструктурирования и реинжениринга: Adpac CASE Tools (Adpac), Scan/COBOL u Superstructure (Computer Data Systems), Jnspector/Recoder (Language Technology). Их целью является корректировка, изменение, анализ, преобразование и реинжениринг существующей системы. Средства позволяют осуществлять поддержку всей системной документации, включая коды, спецификации, наборы тестов; контролировать покрытие тестами для оценки полноты тестируемости; управлять функционированием системы и т.п. Особый интерес представляют средства обеспечения мобильности и реинжиниринга. К средствам миграции относятся трансляторы, конверторы, макрогенераторы и др., позволяющие обеспечить перенос существующей системы в но­вое операционное или аппаратурное окружение. Средства реинжиниринга включают:

o статические анализаторы для продуцирования схем системы ПО из ее кодов, оценки влияния модификаций (например,"эффекта ряби" -внесение изменений с целью исправления ошибок порождает новые ошибки);

o динамические анализаторы (обычно, компиляторы и интерпретаторы с встроенными отладочными возможностями);

o документаторы, позволяющие автоматически получать обновленную документацию при изменении кода;

o редакторы кодов, автоматически изменяющие при редактировании и все предшествующие коду структуры (например, спецификации);

o средства доступа к спецификациям, их модификации и генерации нового (модифицированного) кода;

o средства реверсного инжиниринга, транслирующие коды в спецификации.

5) ОКРУЖЕНИЕ. Средства поддержки платформ для интеграции, создания и придания товарного вида CASE-средствам: Multi/Cam (AGS Management Systems), Design/OA (Meta Software).

6) УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТОМ. Средства, поддерживающие планирование, контроль, руководство, взаимодействие, т.е. функции, необходимые в процессе разработки и сопровождения проектов: Project Workbench (Applied Business Technology).