Возможности компьютера как технической основы системы обработки данных связаны с используемым программным обеспечением (программами).
Программа(program, routine) — упорядоченная последовательность команд (инструкций) компьютера для решения задачи. Программное обеспечение(sowtware) — совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов.
Программы предназначены для машинной реализации задач. Термины задача и приложение имеют очень широкое употребление в контексте информатики и программного обеспечения.
Таким образом, задача означает проблему, подлежащую реализации с использованием средств информационных технологий, а приложение — реализованное на компьютере решение по задаче. Приложение, являясь синонимом слова "программа", считается более удачным термином и широко используется в информатике.
Термин задача употребляется также в сфере программирования, особенно в режиме мультипрограммирования и мультипроцессорной обработки, как единица работы вычислительной системы, требующая выделения вычислительных ресурсов (процессорного времени, основной памяти и т.п.). В данной главе этот термин употребляется в смысле первого определения.
Существует большое число разнообразных классификаций задач. С позиций специфики разработки и вида программного обеспечения будем различать два класса задач — технологические и функциональные.
Технологические задачи ставятся и решаются при организации технологического процесса обработки информации на компьютере. Технологические задачи являются основой для разработки сервисных средств программного обеспечения в виде утилит, сервисных программ, библиотек процедур и др., применяемых для обеспечения работоспособности компьютера, разработки других программ или обработки данных функциональных задач.
Функциональные задачи требуют решения при реализации функций управления в рамках информационных систем предметных областей. Например, управление деятельностью торгового предприятия, планирование выпуска продукции, управление
перевозкой грузов и т.п. Функциональные задачи в совокупности образуют предметную область и полностью определяют ее специфику.
Предметная (прикладная) область(application domain) — совокупность связанных между собой функций, задач управления, с помощью которых достигается выполнение поставленных целей.
Процесс создания программ можно представить как последовательность действий, представленных на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Схема процесса создания программ
Постановка задачи(problem definition) — это точная формулировка решения задачи на компьютере с описанием входной и выходной информации.
Постановка задачи — обобщенный термин, который означает определенность содержательной стороны обработки данных. Постановка задачи связана с конкретизацией основных параметров ее реализации, определением источников и структурой входной и выходной информации, востребуемой пользователем.
К основным характеристикам функциональных задач, уточняемым в процессе ее формализованной постановки, относятся:
· цель или назначение задачи, ее место и связи с другими задачами;
· условия решения задачи с использованием средств вычислительной техники;
· содержание функций обработки входной информации при решении задачи;
· требования к периодичности решения задачи;
· ограничения по срокам и точности выходной информации;
· состав и форма представления выходной информации;
источники входной информации для решения задачи;
пользователи задачи (кто осуществляет ее решение и пользуется результатами решения).
Выходная информация по задаче может быть представлена в виде документов (типа листинга или машинограммы), сформированных кадров — видеограммы на экране монитора, файла базы данных, выходного сигнала устройству управления (рис. 1).
Входная информация по задаче определяется как данные, поступающие на вход задачи и используемые для ее решения. Входной информацией служат первичные данные документов ручного заполнения, информация, хранимая в файлах базы данных (результаты решения других задач, нормативно-справочная информация — классификаторы, кодификаторы, справочники), входные сигналы от датчиков (см. рис. 1).
Обычно постановка задач выполняется в едином комплексе работ по созданию структуры внутримашинной базы данных, проектированию форм и маршрутов движения документов, изменению организации управления в рамках предметной области.
Алгоритм — система точно сформулированных правил, определяющая процесс преобразования допустимых исходных данных (входной информации) в желаемый результат (выходную информацию) за конечное число шагов.
Рис. 1. Схема взаимосвязи входной и выходной информации для решения задачи
Алгоритм решения задачи имеет ряд обязательных свойств:
Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от исходных данных к искомому результату.
Алгоритм обладает следующими свойствами (они следуют из определения):
1. определенность (детерминированность) – каждая команда (или предписание) понятна исполнителю (человеку или компьютеру) и исключает неоднозначность исполнения;
2. результативность – реализация вычислительного процесса, предусмотренного алгоритмом, должна через определенное число шагов привести к результату или сообщению о невозможности его получения;
3. массовость – если алгоритм разработан для решения определенной задачи, он должен быть применим для решения задач этого типа при всех допустимых значениях исходных данных;
4. дискретность – пошаговый характер процесса получения результата, состоящий в последовательном выполнении конечного числа заданных алгоритмом действий.
Различают следующие простейшие виды алгоритмов:
1. линейный, когда предписания алгоритма выполняются в той последовательности, в которой они представлены в алгоритме;
2. разветвляющийся, когда ход исполнения предписаний может меняться относительно их нахождения в алгоритме в зависимости от значений исходных или промежуточных данных;
3. циклический, когда предписания алгоритма выполняются многократно. В зависимости от характера повторений различают циклические алгоритмы с заданным и незаданным числом повторений (в этом случае такие алгоритмы называют итерационными).
Программирование(programming) — теоретическая и практическая деятельность, связанная с созданием программ.
Программирование является собирательным понятием и может рассматриваться и как наука, и как искусство, на этом основан научно-практический подход к разработке программ.
Программа — результат интеллектуального труда, для которого характерно творчество, а оно, как известно, не имеет четких границ. В любой программе присутствует индивидуальность ее разработчика, программа отражает определенную степень искусства
программиста. Вместе с тем программирование предполагает и рутинные работы, которые могут и должны иметь строгий регламент выполнения и соответствовать стандартам.
Программирование базируется на комплексе научных дисциплин, направленных на исследование, разработку и применение методов и средств разработки программ (специализированного инструментария создания программ). При разработке программ используются ресурсоемкие и наукоемкие технологии, высококвалифицированный интеллектуальный труд.
Программирование — это развитая отрасль хозяйственной деятельности, связанная со значительными затратами материальных, трудовых и финансовых ресурсов. По данным зарубежных источников, в середине 90-х годов в мире было занято программированием до 2% трудоспособного населения. Совокупный оборот в сфере создания программных средств достигает нескольких сот миллиардов долларов в год.
В связи с ростом потребности в разнообразных программах обработки данных весьма актуален вопрос применения эффективных технологий программирования и их перевода на промышленную основу. Это означает:
стандартизованность, тиражируемость и воспроизведение различными разработчиками методов программирования;
внедрение прогрессивных инструментальных средств разработки программ;
использование специальных методов и приемов организации работ по разработке программ.
