С. В. Ченцова. В. Чубарьинформатикакрасноярск 2002 введение
 Скачать 0.92 Mb.
|
|
15. ТЕСТИРОВАНИЕ И ОТЛАДКА ПРОГРАММ 15.1.Понятие тестирования и отладки программ Когда задача, решаемая с помощью ЭВМ, написана на алгоритмическом языке и введена в ЭВМ, приступают к наиболее трудоемкому этапу − отладке и тестированию программы. Цель тестирования − в выявлении ошибок, цель отладки − в выявлении причин и устранении ошибок. При отладке программы необходимо определить источники ошибок. Ими могут быть: недостаточно глубокая проработка математической модели и алгоритма решения задачи, нарушение соответствия между схемой алгоритма и записью его в виде программы, неверное представление исходных данных, невнимательность при наборе программы и исходных данных на клавиатуре. 15.2. Классификация ошибок, способы их выявления и устранения Ошибки программ, учитывая их происхождение, делят на синтаксические и семантические. Синтаксические − это ошибки в записи конструкций языка программирования (чисел, переменных, функций, выражений, операторов, меток, подпрограмм) − эти ошибки аналогичны синтаксическим ошибкам любого человеческого языка. Семантические (смысловые) ошибки - связаны с неправильным содержанием действий и использованием недопустимых значений величин. Обнаружение синтаксических ошибок автоматизировано, в чем вы сможете убедиться, начав программировать на каком-либо алгоритмическом языке. Оболочки языков программирования высокого уровня предоставляют программисту возможности диагностики ошибок. Запустив в работу программу, содержащую синтаксическую ошибку, вы получите на экране компьютера диагностику: сообщение, что в программе имеется ошибка, указанием типа ошибки как поняла это машина, и места, где обнаружена ошибка. Семантические ошибки устранять более трудно. Если в программе ликвидированы все синтаксические ошибки, но присутствуют семантические, то результат такой программы может быть следующим: 1. Результат работы программы не совпадает с эталонным или не соответствует предусмотренной форме и содержанию. 2. Отсутствие печати результатов из-за бесконечного повторения одной и той же части программы. 3. Нарушение процесса автоматических вычислений. 117 Качество и быстрота выявления и устранения ошибок зависят от компетентности и опыта программиста, насколько он проник в суть задачи, насколько хорошо он представляет вычислительный процесс. Существуют маленькие хитрости, которые помогают программисту в отладке программы или, указанные в специальной литературе источники семантических ошибок и пути их устранения. Например, синтаксическая ошибка может стать семантической (при случайной замене символов I вместо 1, или Q вместо 0 и т.п.). Для скорейшего выявления семантических ошибок, на этом этапе тестирования, в программу следует включать операторы печати отладочных результатов. Контрольные вопросы и задания: 1. Какие виды ошибок встречаются в программах? 2. Как влияет наличие семантических ошибок на ход выполнения программы? 3. Чем отличается тестирование от отладки? 118 16. ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 16.1. Формы передачи информации на большие расстояния Как уже говорилось в начале этого курса, информацию из окружающего мира человек получает с помощью органов чувств. Непосредственное общение людей возможно лишь на очень небольшом расстоянии. Поэтому человек за свою историю придумывал разные способы, позволяющие передавать информацию на большие расстояния. Это костры, морская флажковая азбука, семафоры и т.п., в настоящее время, это телеграф, почта, телефон, радио, телевидение, передача информации по компьютерным сетям. Характерными особенностями передачи данных на большие расстояния являются: • для передачи данных на большое расстояние, необходим ряд промежуточных участников передачи (ретрансляторов, промежуточных станций и т.п.); • всякая такая передача должна быть подчинена заранее установленным правилам. Должны быть определены виды сигналов, смысл каждого из них, действия, которые надо совершать при успешном приеме сообщения или при необходимости повторной передачи (обычно устанавливается какой-нибудь способ подтверждения приема или запроса на повторную передачу). Такого рода правила при передаче информации с помощью компьютеров называются протоколами передачи; Передачи бывают двусторонними (разговор на большом расстоянии), односторонними и ли широковещательными – адресованные большому числу участников. 16.2. Передача информации между компьютерами В 1969 году Министерство обороны США начало разрабатывать проект DARPA, который привел к созданию сети Internet. Однако, широкое распространение сети получили с 80-х годов двадцатого столетия. Несмотря на то что компьютерные сети появились сравнительно недавно, но уже сейчас существуют сферы человеческой деятельности, которые не могут существовать без компьютерных сетей. Это управление крупными производствами, газопроводами, энергетической системой, банков, электростанций – везде, где требуется слаженная работа многообразного сложного оборудования. Компьютеры для передачи информации используют разнообразные физические каналы, которые называются средой передачи. Это может быть электрически кабель, радио, непосредственно друг другу, ретрансляторы, спутники связи, с помощью инфракрасных лучей, оптоволоконные кабели, телефонная сеть. Любая передача данных должна подчиняться четко установленным правилам, которые заранее известны всем участникам передачи и строго 119 соблюдаются ими. Эти правила называются протоколом – набором соглашений о взаимодействии. Взаимодействие между компьютерами использует несколько уровней протоколов: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый и т.д. 16.3. Компьютерные сети В различных областях жизнедеятельности возникает множество задач, нуждающихся в централизованных общих данных, удаленном доступе к базам данных, передаче данных на расстоянии и их распределенной обработке. К таким задачам относятся организация работы банковской структуры, системы резервирования билетов, дистанционная медицинская диагностика, компьютерное обучение и т.п. Решать эти задачи помогают компьютерные сети. Развитие этих сетей позволило не только решить названные задачи, но и сделать доступным для миллионов людей новый вид отдыха и развлечений. Компьютерной сетью называется совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных компьютеров, обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и коллективным использованием ресурсов сети: аппаратным, программным и информационным. 16.4. Классификация сетей По ряду признаков сети делят на три вида: глобальные, региональные и локальные сети. Глобальные сети объединяют пользователей по всему миру, часто используют спутниковые каналы связи, позволяющие соединять узлы сети связи и ЭВМ, находящиеся на расстоянии 10−15 тыс. км друг от друга. Региональные сети объединяют пользователей города, области, небольших стран. В качестве каналов связи используются телефонные линии. Расстояние между узлами сети 10−1000 км. Локальные сети связывают абонентов одного предприятия, расположенных на расстоянии до 10-20 км друг от друга. Главной отличительной чертой локальных сетей является высокоскоростной канал передачи данных. В качестве канала передачи данных используются: витая пара, коаксильный кабель, оптический кабель и др. Увеличивать расстояние до 20 км позволяют радиоканалы связи. Каналы связи в локальных сетях являются собственностью организации. 16.5. Локальные сети. Общие понятия Локальные сети дают возможность использовать в многопользовательском режиме общие ресурсы сети: диски, принтеры, модемы, программы и данные, хранящиеся на общедоступных дисках, а также передавать информацию с одного компьютера на другой. Для реализации услуг сети необходимо специальное программное обеспечение. В настоящее время получили распространение две концепции построения такого ПО. В первой, сетевое программное обеспечение ориентировано на 120 предоставление многим пользователям ресурсов некоторого общедоступного главного компьютера сети, называемого файл-сервером или файловым сервером. Это название он получил потому, что основными ресурсами главного компьютера являются файлы. Это могут быть файлы, содержащие программные модули или данные. Другими ресурсами, предоставляемыми сервером в совестное пользование пользователям сети могут быть, например, модемы, принтеры и т. п. Управление ресурсами сети осуществляется специальным программным обеспечением – сетевой операционной системой. Ее основная часть устанавливается на сервере, на рабочей станции − т. е. компьютере пользователя, устанавливается только небольшая оболочка, исполняющая роль интерфейса между программами, обращающимися за ресурсами файлового сервера. В этой концепции вся обработка информации данных, даже хранящихся на файловом сервере происходит на рабочей станции. Во второй концепции, называемой архитектурой «клиент-сервер», ПО ориентировано не только на коллективное использование ресурсов, но и на их обработку в месте размещения ресурсов по запросам пользователей, оно состоит из двух частей: ПО сервера и ПО пользователя-клиента. Программы-клиенты выполняются на компьютере пользователя и посылают запросы к программе-серверу, которая работает на компьютере общего доступа. Основная обработка данных производится сервером, а на компьютер пользователя поступают результаты. Наиболее известными операционными системами являются: NetWare 4.1, Windows NT Server 4.0 (Microsoft), OS/2, Warp Advanced Server (IBM). 16.6. Глобальная сеть Internet. Общие понятия Глобальная сеть Internet- это компьютерная сеть, использующая единый язык доступа к ее информационно-вычислительным ресурсам. Она подобна международной телефонной сети и существенно использует ее возможности. Кроме Internet в России доступны услуги и других глобальных сетей: SprintNet, Sovam, Teleport, Relcom, BitNnet. Этими системами активно пользуются биржи, брокерские конторы и промышленные предприятия. Internet была основана в 1969 г. и называлась тогда APRANET. В 1982 году разработкой и внедрением межсетевых протоколов передачи данных TCP/IP, была решена задача взаимодействия сетей друг с другом. TCP – протокол управления передачей (Transmission Control Protocol), IP- протокол (Internet Protocol). С появлением TCP/IP в обиход вошло слово Internet – аббревиатура слов interconnected networks (соединенные сети). В основном в Internet объединяются компьютеры с операционной системой Unix, хотя возможно подключение компьютеров и с другими операционными системами. 121 Компьютеры пользователей-клиентов глобальной сети, также называются рабочими станциями, а компьютеры, являющиеся источниками ресурсов сети - серверами. Серверы, подключаются к глобальной сети через поставщиков услуг доступа к сети – провайдеров. Серверы информационных услуг Новости науки и техники Новости бизнеса и финансов Оперативная деловая информация …................... Издатели учебных материалов Издатели газет и журналов Шлюз Internet Подсеть связи, система коммуникационных узлов Internet Шлюз Internet Корпоративные сети Локальные сети организаций Потребители услуг Internet Рис. 16.1. Взаимодействие поставщиков с потребителями информации осуществляется через коммуникационную систему с множеством узлов. Глобальную сеть Internet можно представить в виде логической схемы Рис.16.1. В качестве интерфейса пользователя с Internet выступает World Wide Web (WWW) или просто Web, позволяющий просматривать информационные ресурсы Internet. Файлы Web-сети называются страницами, они могут содержать текстовую, графическую и звуковую информацию. Путешествовать по страницам Internet позволяют их адреса, называемые унифицированным локализатором ресурсов (УЛР). Для просмотра и другой обработки информации в WWW предусмотрены специальные программы броузеры (browsers), которые по точному адресу вызывают нужные страницы. Если точный адрес объекта поиска неизвестен, то для поиска информации имеются поисковые программные системы, такие как Lycos, Yahoo, Web Crawler, Alta Vista и др. Т.е. интерфейсы глобальных сетей делают легко доступными информационные ресурсы планеты для каждого пользователя. Спектр услуг, представляемых Internet весьма широк, но самая, пожалуй распространенная их них – это электронная почта., письмо, посланное электронной почтой доходит до адресата в считанные минуты, а то и в секунды. Конечно, так же как и когда мы отправляем письмо обычной почтой, мы должны знать точный адрес получателя, только в данном случае это не простой указатель имени, города, улицы, а электронный или компьютерный адрес. 122 Адреса компьютеров в Internet состоят из четырех байтов, которые изображаются в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками, например 245.76.90.87, но такие адреса неудобны для людей, поэтому существует параллельная система символических адресов. Они организованы в виде иерархической структуры. На рис.16.2 компьютер с именем hobbiton входит в область earth и подобласть shire. Компьютер с именем rivendell входит в область earth. Рис 16.2. Иерархическая структура Internet Полный адрес компьютера hobbiton равен hobbiton.shire.earth, компьютера rivendell – rivendell.earth. Пользователь frodo компьютера hobbiton имеет адрес: frodo@hobbiton.shire.earth Имя пользователя отделяется от адреса компьютера значком @ (читается «эт коммерческое»). Адрес КГТУ : root@kgtu.runnet.ru Информация, посланная нами получателю, отправляется к нему, не в виде непрерывного потока, а небольшими порциями ограниченной длины, называемыми пакетами. Когда мы звоним по телефону, часто бывает, что мы не можем дозвониться сразу из-за занятости линии. В компьютерной сети такого не бывает, если компьютерная сеть сильно загружена, то просто увеличивается время доставки пакетов. Программа для работы с «Всемирной паутиной» (WWW) называется «Мозаикой» (Mosaiс). Она позволяет просматривать и прослушивать гипертексты, расположенные на WWW-серверах по всему миру. Гипертекст – это текст, который как бы является проводником в мире информации. По нему можно путешествовать с помощью графического терминала. 123 Гипертекст – это текст, содержащий ссылки на другие части данного документа, на другие документы, на объекты нетекстовой природы (звук, изображение, видео), а также система, позволяющая читать такой текст, отслеживать ссылки, отображать картинки и проигрывать звуковые и видеовставки. Гипертекст с нетекстовыми компонентами (звук, видео) называется гипермедиа. Гипертекст подобен меню и содержит выделенные места, «нажав» на которые с помощью мыши пользователь опадает либо в другое место этого же самого гипертекста, либо в другой гипертекст. Гипертекст, расположенный в Мозаике позволяет обращаться к гипертекстам другого компьютера, даже если он расположен на другой части света. Уже говорилось о том, что Интернет широко использует телефонную сеть, но телефонная сеть осуществляет аналоговые сигналы, а информация, передаваемая и хранимая компьютерами является цифровой. Поэтому приходится компьютерную информацию преобразовывать в звуковые колебания, кодируя нули и единицы тонами разной частоты или фазы, затем передавать ее в такой форме по телефонной линии, а затем , не другом конце линии выполнять обратное преобразование. Этот процесс осуществляет специальное устройство – модем, объединяющий в себе два логических устройства: модулятор, т.е. преобразователь из цифровой в аналоговую форму, и демодулятор – обратный преобразователь. Кроме электронной почты и поиска и передачи документов с помощью гипертекстовых ссылок (WWW), Интернет с помощью протокола удаленного доступа к сети Telnet позволяет вам работать на удаленном от вас компьютере так, как будто бы вы сидите за ним. Большой популярностью у пользователей Интернета пользуются системы, позволяющие читать и посылать в открытые сообщения в информационные группы, которые называются электронными досками объявлений или телеконференциями. Эти системы предназначены для проведения дискуссий и обмена новостями. Самой крупной в мире является система телеконференций Usenet. В ней имеются группы-телеконференции по самым разнообразным темам. На любую из этих тем пользователь может подписаться, чтобы принять участие в дискуссии или просмотреть новости. Интерактивное общение пользователей на естественном языке, или телеконференции в реальном времени, реализуется системой IRC (Internet Relay Chat). Эта система предназначена для бесед «в прямом эфире». Для подключения к IRC необходимо иметь соответствующую программу- клиент и для запуска набрать ее имя в командной строке. Программа автоматически подключает пользователя к одному из серверов IRC, то есть к единому мировому пространству. Протокол Gopher осуществляет поиск и передачу текстовых файлов с помощью системы меню. Он предоставляет возможность работы с информационными ресурсами не зная заранее их местонахождение. Для начала работы по этому протоколу достаточно знать адрес одного Gopher-сервера. В 124 дальнейшем работа заключается в выборе команд, представленных в виде простых и понятных меню. FTP-протокол позволяет работать не только с текстовыми, но и с любыми другими типами файлов, но для этого необходимо знать местоположение отыскиваемой информации. Контрольные вопросы и задания: 1. Что такое протоколы передачи данных? 2. Какими бывают формы передачи данных на расстояния? 3. Что такое среда передачи данных? 4. Дайте определение компьютерным сетям. Для чего они создаются? 5. Перечислите виды компьютерных сетей. По каким параметрам они отличаются друг от друга? 6. Какие два подхода существуют для организации локальных сетей? 7. Перечислите названия известных вам компьютерных сетей. 8. Дайте определение, что такое сервер? Рабочая станция? 9. чем занимаются провайдеры? 10. Какая программа выполняет функции интерфейса в Internet? 11. Какие услуги предоставляет пользователям Internet? 12. Что представляет собой адрес пользователя Internet? 13. Что такое гипертекст? Гипермедиа? 14. Что такое модем? 15. Подготовьте рефераты на следующие темы: • «Архитектура локальных компьютерных сетей»; • «Назначение глобальных компьютерных сетей»; • «Как осуществлять поиск в глобальной сети Интернет»; • «Интернет - помощник в образовании». |