Пакеты прикладных программ Путилин, Баранов. Пакеты прикладных программ

• Название: Пакеты прикладных программ
• Дата: 13.11.2021
• Размер: 32.12 Kb.
• Имя файла: Пакеты прикладных программ Путилин, Баранов .docx
• Тип: Документы; #270668

Пакеты прикладных программ (ППП) служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей.

Установка программных продуктов на компьютер выполняется квалифицированными пользователями, а непосредственную их эксплуатацию осуществляют, как правило, конечные пользователи – потребители информации, во многих случаях деятельность которых весьма далека от компьютерной области. Данный класс программных продуктов может быть весьма специфичным для отдельных предметных областей.

Пакет прикладных программ (application program package) – комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.

Инструментарий технологии программирования обеспечивает процесс разработки программ и включает специализированные программные продукты, которые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования (кодирования), отладки и тестирования создаваемых программ. Пользователями технологии программирования являются системные и прикладные программисты.

Характеристика пакетов прикладных программ. Классифицируются:

1. 
   Проблемно-ориентированные пакеты;
   
2. 
   Методо-ориентированные пакеты;
   
3. 
   Общего назначения;
   
4. 
   Автоматизированного проектирования;
   
5. 
   Офисные ПП;
   
6. 
   Программные средства мультимедиа;
   
7. 
   Настольные издательские системы;
   
8. 
   Интеллектуальные системы;
   

Проблемно-ориентированные (ПОС):

• 
  Самый представительный. Внутри проводят классификацию по разным признакам (По типам предметных областей, информационным системам, функциям и комплексам задач, реализации программным способом.). Пакеты прикладных программ управляют материальными запасами, управляют производством.
  

Основные тенденции в области развития ПОС:

• 
  Создание программных комплексов в виде автоматизированных рабочих мест (АРМ);
  
• 
  Объединение автоматизированных рабочих мест в единый программный комплекс с архитектурой клиент-сервер;
  
• 
  Организация данных больших информационных систем в виде распределенных БД.
  

Требования ПОС:

1. 
   Оперативная обработка данных (Пропускная способность банковских систем должна составлять несколько сот транзакций в секунду).
   
2. 
   Большой объем хранимой информации (Повышение требований к администрированию).
   

Автоматизированное проектирование

• 
  Предназначено для работы конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм, математического моделирования, создания библиотечных стандартных элементов (template) для их многократного использования.
  

Особенности: высокие требования к технической части обработки систем, наличие библиотеки встроенных функций и объектов, интерфейсов и баз данных.

Пакеты общего назначения

1. 
   Поддержка информационных технологий конечными пользователями (СУБД, локальных пользователей Access и пр.);
   
2. 
   Организация запросов специальных языков высокого уровня;
   
3. 
   Генерация отчетов различной структуры баз данных с промежуточными и окончательными итогами;
   
4. 
   Обработка встроенных функций (программы, написанные с помощью макрокоманд);
   
5. 
   СУБД создаются по типу меню работы конечного пользователя, каждая команда которого обеспечивает автоматизированное выполнение каждой функции.
   

Элементы CASE-технологии в процессе корректировки содержат:

1. 
   Визуализированная схема БД;
   
2. 
   Осуществлена автоматическая поддержка целостности БД при различных видах обработки (включение, удаление, модификация);
   
3. 
   Предоставление “мастера”, обеспечивающего поддержку процесса проектирования (режим “конструктор”);
   
4. 
   Прототипы структур БД (Шаблоны).
   

Серверы БД – успешно развивающийся вид программного обеспечения:

• 
  Для создания и использования при работе в сети интегрированной БД в архитектуре клиент-сервер;
  
• 
  Многоуровневая СУБД – типа Paradox, Access, FoxPro в сетевом варианте обработки данных – хранят информацию на файл-сервере – специальный выделенный компьютер в централизованном виде. Сама обработка данных идет на рабочих станциях;
  
• 
  Серверы БД всю обработку данных выполняют самостоятельно, одновременно обеспечивая данными большое число пользователей сети;
  
• 
  Большинство серверов БД поддерживают широкий аспект протоколов передачи данных и несколько платформ;
  
• 
  Некоторые сервера реализуют распределенное хранение информации, поддерживают интерфейс на уровне выбора ODBC (Open Data Base Connectivity) для доступа к разнообразным БД.
  

DAL – Data Access Language – для создания запросов на выборку данными из сети;

SQL – для распределения запросов.

Самая большая проблема серверов баз данных – обеспечение целостности базы данных.

Генераторы отчетов (серверы отчетов):

• 
  Самостоятельное направление развития программных средств, обеспечивающих реализацию запросов и формирование отчетов в печатном, либо в экранном виде в условиях сети с архитектурой клиент-сервер;
  
• 
  Сервер отчетов подключен к серверу базы данных, использующий все уровни передач и драйверы сервера БД.
  

Сервер отчетов включает:

1. 
   Программы планирования (учет времени для формирования отчета ПО требуемого пользователю);
   
2. 
   Программы управления очередью запросов на формирование отчетов;
   
3. 
   Программы ведения архива отчетов.
   

Подготовленные отчеты рассматриваются клиентами по электронной почет или другим транспортным агентом. Серверы отчетов обычно поддерживают разнородные платформы, поэтому эффективно работать в других вычислительных сетях.

Текстовые процессоры

При описании текстовых процессоров следует выделить две группы программных продуктов этого типа. Первая группа ориентирована на создание документов разной степени сложности с мощными средствами форматирования и включения графики. Типичным представителем этой группы является WinWord. Вторая группа текстовых процессоров (их часто называют текстовыми редакторами) ориентирована для работы с чисто текстовыми файлами, среди которых могут быть тексты программ, написанные на различных языках, конфигурационные файлы, файлы настройки и др. Ярким представителем таких программных продуктов является MultiEdit версий, начиная с 5.0. Этот текстовый процессор имеет мощную систему контекстной замены, встроенный язык макрокоманд на уровне Visual Basic, средства поддержки внутренней среды, средства помощи при наборе ключевых слов.

Текстовый процессор - прикладное программное обеспечение, используемое для создания текстовых документов.

Возможности: автоматическое форматирование документов, вставка рисунков объектов и графики, составление оглавления и указателей, проверка орфографии, шрифтовое оформление, подготовка шаблонов документов.

Развитие данного направления программных продуктов является издательские системы.

Табличный процессор

Электронная таблица -компьютерный эквивалент обычной таблицы, в клетках (ячейках) которой записаны данные различных типов: тексты, даты, формулы, числа.

Результат вычисления формулы в клетке является изображением этой клетки. Числовые данные и даты могут рассматриваться как частный случай формул. Для управления электронной таблицей используется специальный комплекс программ - табличный процессор.

Главное достоинство электронной таблицы - это возможность мгновенного пересчета всех данных, связанных формульными зависимостями при изменении значения любого операнда.

Табличный процессор – удобная среда для вычислений конечного пользователя. Средства деловой графики, специальной обработки встроенных функций, работа с базами данных, статистическая обработка данных и программ.

Средства презентационной графики

• 
  Специализированные программы, предназначенные для создания изображений и показа их на экране, подготовки слайдов, фильмов, мультфильмов и пр.
  
• 
  Презентация может включать показ диаграмм и графиков. Все программы презентационной графики делятся на:
  

1. 
   Программы для подготовки слайд-шоу;
   
2. 
   Программы для подготовки мультимедиа презентаций.
   

• 
  Для работы этих программ необходимо специальное оборудование (проекционная панель), которая подсвечивает проектором для ввода изображений.
  
• 
  Презентация требует предварительного составления плана показа; для каждого слайда выполняется проектирование, определяется содержимое слайда (размер, состав элементов, способы их форматирования).
  

Интегрированные пакеты

Набор нескольких программных продуктов, функционально дополняемых друг друга, поддерживающих единые информационные технологии, реализуемые на общей вычислительной и операционной платформе.

Яркий представитель – Microsoft Office.Компоненты пакета могут работать изолированно друг от друга. Основное достоинство – их разумное сочетание друг с другом.

Характеристика интегрированного пакета:

1. 
   Полнота информационных технологий для конечных пользователей;
   
2. 
   Однотипный интерфейс конечного пользователя для всех программ, входящих в состав интегрированного пакета;
   
3. 
   Общий сервис для программ интегрированного пакета (словарь, средства орфографии, построение диаграмм, конвертирование данных);
   
4. 
   Легкость обмена и ссылок на объекты, создание программами интегрированного пакета.
   

Метод:

- DDE и OLE (динамическая компоновка объектами);

• 
  Перенос объектов.
  

1. 
   Наличие единой языковой платформы для разработки макрокоманд;
   
2. 
   Возможность создания документов, интегрированных в себе возможности различных программ, входящих в состав интегрированного пакета.
   

Методоориентированные пакеты прикладных программ

• 
  Обеспечивает независимо от предметной области и функции информационных систем, математические, статистические и другие методы решения задач;
  
• 
  Наиболее распространены методы математического программирования, решения дифференцированных уравнений, имитационное моделирование, исследовательские операции;
  
• 
  Методы статистической обработки анализа данных (раздел описательной статистики, регрессивный анализ, прогнозирование технико-экономических данных и т.д.) имеют все возрастающее применение.
  

Современный табличный процессор Excell:

• 
  Расширенный набор встроенных функций, реализация статистической обработки, статистический анализ;
  
• 
  Имеются специальные программные средства статистической обработки, обеспечивающие высокую точность, многообразие статистических методов.
  

Офисные пакеты прикладных программ (ППП):

• 
  Обеспечивающие организационное управление деятельностью офиса (органайзеры). ПО для планирование рабочего времени, составление протоколов встреч, расписаний, ведения записной и телефонной книжки;
  
• 
  В состав ПО органайзер входит калькулятор;
  
• 
  Наиболее часто подобное ПО разрабатывается для ноутбуков;
  
• 
  Программы-переводчики, средства проверки орфографии;
  
• 
  Коммуникационные программные продукты (предназначены для организации взаимодействия пользователей с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети.
  

Средства интернет:

Браузеры, средства создания интернет-страниц и прочего;

Электронная почта – важный компонент;

- Различаются платформами на которых работают, ценой, условиями распространения, поддерживаемыми транспортными протоколами, интерфейсами и сетями;

- Должна обеспечивать шифрование информации, факсимилию подписи, проверка орфографии на любом языке, управление сообщениями.

Настольные издательские системы

• 
  Включает программы, обеспечивающие информационную технологию компьютерной издательской деятельностью;
  
• 
  Форматирование и редактирование текста. Автоматическое разбитие текста на страницы, создание заголовков, компьютерная верстка печатной страницы, монтирование графики и т.д.;
  
• 
  Формат печатной страницы – А4;
  
• 
  Максимальный формат печатной страницы – А2;
  
• 
  Расширенные возможности по верстке;
  
• 
  Неограниченное число страниц шаблонов, которые могут присутствовать в одной публикации;
  
• 
  Применение различных цветных эффектов к тексту, настройка резкости, регулировка цвета, закрепление расположения объектов на странице, автоматическое выравнивание объекта;
  
• 
  Разработаны и включены цветовые библиотеки.
  

Программные средства мультимедиа

• 
  Относительно новый класс ПП, сформированный в связи с изменением среды обработки данных и появлением лазерных дисков высокой плотности записи с хорошими техническими параметрами, доступной ценой;
  
• 
  Расширение состава периферийного оборудования, подключенного к компьютеру;
  
• 
  Развитие сетевых технологий обработки, появления региональных и глобальных информационных сетей, располагающих мощными информационными ресурсами.
  

Основное назначение этого класса программных продуктов:

Создание и использование аудио- и видео информации для расширения информационного пространства пользователя.

Программные продукты мультимедиа заняли лидирующее положение на рынке в сфере библиотечного информационного обслуживания, в процессе обучения, организации досуга, БД компьютерных изображений, произведений искусства, библиотечных звуковых записей – все это основа для прикладных обучающих систем, компьютерных игр, библиотечных каталогов и фондов.

Системы Искусственно Интеллекта (ИИ)

Данный класс ПП реализует отдельные функции интеллекта человека.

Основными компонентами системы ИИ являются:

1. 
   База знаний;
   
2. 
   Интеллектуальный интерфейс с пользователем;
   
3. 
   Программа формирования логических выводов.
   

Разработка интеллектуальных систем ведется по следующим направлениям:

1. 
   Программные оболочки для создания экспертных систем путем наполнения баз знаний и правил логического вывода;
   
2. 
   Готовые экспертные системы для принятия решений в рамках определения предметных областей;
   
3. 
   Системы управления базами знаний для поддержания семантических моделей;
   
4. 
   Системы анализа и распознания речи.
   

Интеллектуальный интерфейс включает:

1. 
   Диалоговый процессор на естественном языке;
   
2. 
   Планировщик (преобразование описания задачи на основе информационной базы знаний);
   

Модуляция/демодуляция голоса – главный фактор в отставании проектирования интеллектуального интерфейса.

Семантическая сеть – модель знаний, в форме графа, в основе таких моделей лежит идея о том, что любой из знания можно представить в виде совокупности объектов и связи между ними.

Классификация семантических сетей:

1. Однородные (с единым типом взаимодействий);
2. Неоднородные (с различными типами взаимодействий).

По типам отношений делятся:

1. 
   Бинарные (в которых отношениями связны два объекта и n-арные, в которых есть специальные отношения связи более двух понятий);
   
2. 
   Класс или элемент класса;
   
3. 
   Свойства и значения;
   
4. 
   Пример элемента класса.
   

Примеры современных прикладных пакетов.

Для иллюстрации ранее изученных материалов приведем несколько примеров современных пакетов прикладных программ из различных предметных областей.

Autodesk AutoCAD.

Основное назначение системы автоматизированного проектирования Autodesk AutoCAD — создание чертежей и проектной документации. Современные версии этого пакета представляют существенно большие возможности, среди которых построение трехмерных твердотельных моделей, инженерно-технические расчеты и многое-многое другое.

Первые версии системы AutoCAD, разрабатываемой американской фирмой Autodesk, появились еще в начале 80-х годов двадцатого века, и сразу же привлекли к себе внимание своим оригинальным оформлением и удобством для пользователя. Постоянное развитие системы, учет замечаний, интеграция с новыми продуктами других ведущих фирм сделали AutoCAD мировым лидером на рынке программного обеспечения для автоматизированного проектирования.

Языковые средства.

В основе языковых средств ППП AutoCAD — технология Visual LISP, базирующаяся на языке AutoLISP (подмножество языка LISP) и используемая для создания приложений и управления в AutoCAD. Visual LISP представляет полное окружение, включающее:

• 
  Интегрированную среду разработки, облегчающую написание, отладку и сопровождение приложений на AutoLISP.
  
• 
  Доступ к объектам ActiveX и обработчикам событий
  
• 
  Защиту исходного кода.
  
• 
  Доступ к файловым функциям операционной системы
  
• 
  Расширенные функции языка LISP для обработки списочных структур данных.
  

Для разработчиков совместимых приложений в AutoCAD включена поддержка ObjectARX. Это программное окружение представляет объектно-ориентированный интерфейс для приложений на языках C++, C# и VB.NET и обеспечивает прямой доступ к структурам БД, графической подсистеме и встроенным командам пакета.

Кроме того, в AutoCAD имеется поддержка языка Visual Basic for Applications (VBA), что позволяет использовать этот пакет совместно с другими приложениями, в частности, из семейства Microsoft Office.

Предметное обеспечение.

К предметному обеспечению пакета в первую очередь относятся функции построения примитивов — различных элементов чертежа. Простые примитивы это такие объекты как точка, отрезок, круг (окружность) и т.д. К сложным примитивам относятся: полилиния, мультилиния, мультитекст (многострочный текст), размер, выноска, допуск, штриховка, вхождение блока или внешней ссылки, атрибут, растровое изображение. Кроме того, есть пространственные примитивы, видовые экраны и прочее. Операции построения большей части примитивов могут быть выполнены через пользовательский интерфейс, все — через команды языка.

Высокоуровневые средства представлены расширениями и приложениями AutoCAD для конкретных предметных областей. Например в машиностроении используется Autodesk Mechanical Desktop — предназначенный для сложного трехмерного моделирования, в том числе валов и пружин. Для проектирования деталей из листовых материалов предназначена система Copra Sheet Metal Bender Desktop (разработчик — Data-M Software GmbH). Моделирование динамики работы механизмов может выполняться в системе Dynamic Designer (Mechanical Dynamics). В числе известных архитектурных и строительных приложений можно отметить системы АРКО (АПИО-Центр), СПДС GraphiCS (Consistent Software), ArchiCAD. Для проектирования промышленных объектов может использоваться система PLANT-4D (СЕА Technology). Это лишь некоторые из областей использования AutoCAD.

Системное обеспечение.

Среди системного обеспечения следует отметить основной формат файлов AutoCAD.dwg, который стал стандартом «де факто» для прочих САПР.

К системному же обеспечению обеспечению относятся типовые и специализированные библиотеки деталей и шаблонов, использование которых позволяет существенно ускорить процесс проектирования. Здесь же упомянем требования отраслевых и государственных стандартов, которым должны соответствовать чертежи и спецификации.

Adobe Flash.

Adobe (ранее Macromedia) Flash — это технология и инструментарий разработки интерактивного содержания с большими функциональными возможностями для цифровых, веб- и мобильных платформ. Она позволяет создавать компактные, масштабируемые анимированные приложения (ролики), которые можно использовать как отдельно, так и встраивая в различное окружение (в частности, в веб-страницы). Эти возможности обеспечиваются следующими компонентами технологии: языком Action Script, векторным форматом .swf и видеоформатом .flv, всевозможными flash-плейерами для просмотра и редакторами для создания.

Пакет MatLab.

MatLab (сокращение от англ. «Matrix Laboratory») — пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений, и язык программирования, используемый в этом пакете. По данным фирмы-разработчика, более 1000000 инженерных и научных работников используют этот пакет, который работает на большинстве современных операционных систем, включая GNU/Linux, Mac OS, Solaris и Microsoft Windows.

Язык MatLab.

MATLAB как язык программирования был разработан Кливом Моулером (англ. Cleve Moler) в конце 1970-х годов. Целью разработки служила задача использования программных математических библиотек Linpack и EISPACK без необходимости изучения языка Фортран. Акцент был сделан на матричные алгоритмы.

Программы, написанные на MATLAB, бывают двух типов — функции и скрипты. Функции имеют входные и выходные аргументы, а также собственное рабочее пространство для хранения промежуточных результатов вычислений и переменных. Скрипты же используют общее рабочее пространство. Как скрипты, так и функции не компилируются в машинный код, а сохраняются в виде текстовых файлов. Существует также возможность сохранять так называемые pre-parsed программы — функции и скрипты, приведенные в вид, удобный для машинного исполнения и, как следствие, более быстрые по сравнению с обычными.

Системное обеспечение.

Язык MATLAB является высокоуровневым интерпретируемым языком программирования, включающим основанные на матрицах структуры данных, широкий спектр функций, интегрированную среду разработки, объектно-ориентированные возможности и интерфейсы к программам, написанным на других языках программирования. Имеются интерфейсы для получения доступа к внешним данным, клиентам и серверам, общающимся через технологии Component Object Model (COM) или Dynamic Data Exchange (DDE), а также периферийным устройствам, которые взаимодействуют напрямую с MATLAB. Многие из этих возможностей известны под названием MATLAB API.

Встроенная среда разработки позволяет создавать графические интерфейсы пользователя с различными элементами управления, такими как кнопки, поля ввода и другими. С помощью компонента MATLAB Compiler эти графические интерфейсы могут быть преобразованы в самостоятельные приложения.

Для MATLAB имеется возможность создавать специальные наборы инструментов (англ. toolbox), расширяющие его функциональность. Наборы инструментов представляют собой коллекции функций, написанных на языке MATLAB для решения определенного класса задач.

Прикладное обеспечение.

MATLAB предоставляет удобные средства для разработки алгоритмов, включая высокоуровневые с использованием концепций объектно-ориентированного программирования. В нем имеются все необходимые средства интегрированной среды разработки, включая отладчик и профайлер.

MATLAB предоставляет пользователю большое количество (несколько сотен) функций для анализа данных, покрывающие практически все области математики, в частности:

• 
  Матрицы и линейная алгебра — алгебра матриц, линейные уравнения, собственные значения и вектора, сингулярности, факторизация матриц и другие.
  
• 
  Многочлены и интерполяция — корни многочленов, операции над многочленами и их дифференцирование, интерполяция и экстраполяция кривых и другие.
  
• 
  Математическая статистика и анализ данных — статистические функции, статистическая регрессия, цифровая фильтрация, быстрое преобразование Фурье и другие.
  
• 
  Обработка данных — набор специальных функций, включая построение графиков, оптимизацию, поиск нулей, численное интегрирование (в квадратурах) и другие.
  
• 
  Дифференциальные уравнения — решение дифференциальных и дифференциально-алгебраических уравнений, дифференциальных уравнений с запаздыванием, уравнений с ограничениями, уравнений в частных производных и другие.
  
• 
  Разреженные матрицы — специальный класс данных пакета MATLAB, использующийся в специализированных приложениях.
  

В составе пакета имеется большое количество функций для построения графиков, в том числе трехмерных, визуального анализа данных и создания анимированных роликов, функции для создания алгоритмов для микроконтроллеров и других приложений.