Инструментальное ПО предназначено для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения компьютерных программ. К инструментальному ПО можно отнести следующие виды программ:
Компиляторы
Трансляторы
Ассемблеры
Интерпретаторы
Компоновщики
Отладчики
Средства автоматизированного тестирования программ
Генераторы документации
Комплект средств разработки (SDK)
Системы управления версиями
Системы программирования и интегрированные среды разработки программ
Системы автоматизации программирования (CASE)
и др.
Компилятор – это программное средство для перевода программ, написанных на каком-либо языке программирования, в программы, представленные в двоичных машинных кодах. Компиляторы делятся на три вида – трансляторы, ассемблеры и интерпретаторы.
Транслятор –это компилятор, который полностью переводит программы на каком-либо языке программирования в машинные коды или в так называемый объектный код. Полученная программа в машинных кодах может быть позже преобразована в исполнимый модуль, загружена в оперативную память и запущена на выполнение процессором. Разновидностью транслятора считается ассемблер – программа, которая переводит текст программы, написанный на машинно-ориентированном языке («мнемокоде» или «языке ассемблера») в двоичный код. Понятие ассемблера зачастую связывается непосредственно с машинно-ориентированным языком. Поэтому этот термин иногда используется в значении – язык программирования машинного уровня.
Интерпретатор – это компилятор, который построчно (или по одной команде) переводит исходную программу на языке программирования в двоичные коды и тут же передает этот двоичный код процессору на выполнение.
Компоновщик – программа, которая производит компоновку исполняемого или загрузочного кода – принимает на вход один или несколько объектных модулей и собирает по ним один исполнимый модуль, который может быть загружен в память и запущен на выполнение процессором.
Отладчик – как правило, является частью среды разработки программного обеспечения или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе. Отладчик позволяет выполнять пошаговую трассировку программы, отслеживать, устанавливать или изменять значения переменных в процессе выполнения программы, устанавливать и удалять контрольные точки или условия остановки и т. д.
Средства автоматизированного тестирования программ – программные модули, позволяющие создавать автоматизированные тесты с минимальным участием человека и в автоматизированном режиме выдавать на вход тестовые последовательности, отслеживать реакцию работы тестируемой программы. Как правило, такие средства тестируют программы на быстродействие, надежность при больших потоках данных, – это так называемое «нагрузочное тестирование». Например, проверка программ при большом сетевом трафике и т.п. Но существуют средства по проверке функциональных возможностей, например инструменты, предназначенные для проверки соответствия приложения предъявляемым бизнес-требованиям.
Генератор документации– программа или пакет программ, позволяющая получать документацию, предназначенную для программистов (документация на API) и/или для конечных пользователей системы, по особым образом комментированному исходному коду и, в некоторых случаях, по исполняемым модулям (полученным на выходе компилятора). Обычно, генератор анализирует исходный код программы, выделяя синтаксические конструкции, соответствующие значимым объектам программы (типам, классам и их членам/свойствам/методам, процедурам/функциям и т. п.). В ходе анализа также используется метаинформация об объектах программы, представленная в виде документирующих комментариев. На основе всей собранной информации формируется готовая документация, как правило, в одном из общепринятых форматов – HTML, HTMLHelp, PDF, RTF и других.
Комплект средств разработки (SDK,Software Development Kit) или «devkit» – набор программ и библиотек подпрограмм, позволяющий специалистам по программному обеспечению создавать приложения для определённого пакета программ, программного обеспечения базовых средств разработки, аппаратной платформы, компьютерной системы, видеоигровых консолей, операционных систем и прочих платформ. Программист, как правило, получает SDK непосредственно от разработчика целевой технологии или системы. Часто SDK распространяется через Интернет. Многие SDK распространяются бесплатно для того, чтобы поощрить разработчиков использовать данную технологию или платформу.
Система управления версиями (Version Control System, VCS или Revision Control System) — программное обеспечение для облегчения работы с изменяющейся информацией. Система управления версиями позволяет хранить несколько версий одного и того же документа, при необходимости, возвращаться к более ранним версиям, определять, кто и когда сделал то или иное изменение и многое другое. Такие системы наиболее широко применяются при разработке программного обеспечения, для хранения исходных кодов разрабатываемой программы. Однако, они могут с успехом применяться и в других областях, в которых ведётся работа с большим количеством непрерывно изменяющихся электронных документов.
Интегрированная среда разработки (ИСР) (Integrated development environment, IDE) – система программных средств, используемая для разработки программного обеспечения. Обычно среда разработки включает в себя текстовый редактор, компилятор и/или интерпретатор, средства автоматизации сборки и отладчик. Иногда также содержит средства для интеграции с системами управления версиями и разнообразные инструменты для упрощения конструирования графического интерфейса пользователя. Многие современные среды разработки также включают браузер классов, инспектор объектов и диаграмму иерархии классов — для использования при объектно-ориентированной разработке ПО. Хотя и существуют среды разработки, предназначенные для нескольких языков — такие как Eclipse, NetBeans, Embarcadero RAD Studio или Microsoft Visual Studio, обычно среда разработки предназначается для одного определённого языка программирования — как например, Visual Basic, Delphi, Dev-C++. Частный случай ИСР — среды визуальной разработки, которые включают в себя возможность визуального редактирования интерфейса программы. Иногда ИСР называют «система программирования», хотя в большинстве случаях ИСР охватывает расширенный спектр функций и возможностей.
Системы автоматизации программирования(Computer-Aided System Engineering, CASE) – программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки, кодирования, отладки и сопровождения сложных программных систем. Основное достоинство CASE-технологии – это поддержка коллективной работы над проектом за счет возможности работы в локальной и глобальной сети разработчиков, экспорта(импорта) любых фрагментов проекта, организованного управления программами. Как правило, CASE-системы поддерживают автоматическую кодогенерацию программ – создание каркаса программой системы и создание полного продукта с системной документацией.
Прикладное программное обеспечение
К этой категории относятся программы, программные комплексы и программные системы с помощью которых решаются конкретные пользовательские задачи в производственных, творческих, развлекательных, учебных или каких-либо других целях. Прикладное ПО делится на следующие виды:
Проблемно-ориентированные программы
Системы автоматизированного проектирования(САПР)
ПО для автоматизированных систем управления
Программы общего назначения
Офисные системы
Интеллектуальные системы
Программные системы мультимедиа
Настольные издательские системы
Проблемно-ориентированные программы предназначены для решения прикладных задач, связанных с производственной деятельностью человека, например:
Программы бухгалтерского учета;
Программы финансовой деятельности;
Программы управления персоналом;
Программы управления предприятием;
Банковские информационные и автоматизированные системы;
Автоматизированные рабочие места на предприятии;
и т.п.
Системы автоматизированного проектирования (CAD System — Computer Aided Design System) предназначены для поддержки работы конструкторов, технологов, электриков и электронщиков, архитекторов и других специалистов, связанных с разработкой чертежей, схем, моделей, графическим моделированием, конструированием. Системы такого класса очень требовательны к аппаратному обеспечению ЭВМ, быстродействию, памяти. Существенно наличие библиотек встроенных функций, объектов, интерфейсов с графическими системами и базами данных.
В САПР принято выделять семь видов обеспечения:
Техническое (ТО), включающее различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные средства);
Математическое (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы для выполнения проектирования;
Информационное (ИО), состоящее из баз данных (БД), систем управления базами данных (СУБД), а также других данных, используемых при проектировании. Вся совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР, а БД вместе с СУБД носит название банка данных (БнД);
Лингвистическое (ЛО), выражаемое языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР;
Методическое (МетО), включающее различные методики проектирования, иногда к МетО относят также математическое обеспечение;
Организационное (ОО), представляемое штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами, регламентирующими работу проектного предприятия.
По области применения можно выделить следующие группы САПР:
САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР или MCAD (Mechanical CAD) системами;
САПР для радиоэлектроники. Их названия — ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation) системы.
САПР в области архитектуры и строительства.
Кроме того, известно большое число более специализированных САПР, или выделяемых в указанных группах, или представляющих самостоятельную ветвь в классификации. Примерами таких систем являются САПР больших интегральных схем (БИС); САПР летательных аппаратов; САПР электрических машин и т.п.
Поцелевому назначениюразличают САПР или подсистемы САПР, обеспечивающие разные аспекты проектирования. Так, в составе MCAD появляются CAE/CAD/CAM системы:
САПР функционального проектирования, иначе САПР-Ф или CAE (Computer Aided Engineering) системы.
Конструкторские САПР общего машиностроения — САПР-К, часто называемые просто CAD системами;
Технологические САПР общего машиностроения — САПР-Т, иначе называемые автоматизированными системами технологической подготовки производства АСТПП или системами CAМ (Computer Aided Manufacturing).
Автоматизированная система управления(АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчеркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, связанных с заданием цели, принятием решения, либо с выполнением некоторых функций, не поддающихся автоматизации.
Наиболее всего известны следующие классы АСУ:
Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте;
Автоматизированная система технической(технологической) подготовкой производства (АСТПП) – система связанная с организацией технических процессов, которые существуют или только появляются на производстве, основанные на программировании станков с числовым программным управлением, изготовлением и сборкой программно-управляемых роботов и т.п.
Автоматизированная система управления производством (АСУ П) – решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса. Для решения этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы.
Автоматизированная система управления предприятием (АСУП) — для решения этих задач применяются MRP,MRP II и ERP-системы. Например, если предприятием является высшее учебное заведение, имеет место АСУ ВУЗ.
В качестве примера наиболее известных АСУ можно выделить:
Автоматизированная система управления дорожным движением или АСУД — предназначена для управления транспортных средств и пешеходных потоков на дорожной сети города или автомагистрали;
Автоматизированная система управления уличным освещением («АСУ УО») — предназначена для организации автоматизации централизованного управления уличным освещением;
«Автоматизированная система управления» для гостиниц;
Автоматизированная система контроля проезда (АСКП) в общественном транспорте г.Москвы и др.
В последнее время повсеместно используются и внедряются автоматизированные системы обработки информации и управления (АСОИУ) – это широкий класс автоматизированных систем управления, связанных с автоматизацией в области обработки, хранения и передачи информации. АСОИУ в отличие от АСУ могут применяться практически повсеместно, в виде информационных систем, систем управления, систем автоматизации практически любой сферы деятельности человека. Современные АСОИУ базируются на использовании вычислительных сетей, ориентированы на обработку графической, видео- и звуковой информации, используют технологии мультимедиа, элементы систем искусственного интеллекта. Без такого рода программного обеспечения в настоящее время трудно себе представить современное предприятие, независимо от размера и направления деятельности. Этим объясняется стремительный рост использования АСОИУ во всех отраслях экономики.
К группе программ общего назначения можно отнести:
Системы управления базами данных (СУБД)
Серверы БД
Генераторы отчетов
Текстовые процессоры
Табличные процессоры
Средства презентационной графики
Интегрированные пакеты
Методо-ориентированные программы
Системы управления базами данных (СУБД) – обеспечивают организацию и хранение локальных БД на автономно работающих компьютерах либо централизованное хранение БД на файл-сервере и сетевой доступ к ним. В современных СУБД содержатся элементы CASE-технологии процесса проектирования, в частности:
Визуализация схем баз данных;
Автоматическая поддержка целостности БД при различных видах обработки (включение, удаление, модификация);
Наличие так называемых мастеров, обеспечивающих поддержку процесса проектирования;
Шаблоны и прототипы структур БД, отчетов форм и т.д.
Серверы БД – это ПО, предназначенное для создания и использования при работе в сети интегрированных БД в архитектуре клиент-сервер.
Многопользовательские СУБД в сетевом варианте обработки информации хранят данные на файл-сервере, специально выделенном компьютере, но сама обработки ведется на рабочих станциях.
Общим для различных видов БД является использование реляционного языка SQL (Structured Query Language) для реализации запросов к данным.
Генераторы отчетов (серверы отчетов) обеспечивают реализацию запросов и формирование отчетов в печатном или экранном виде в условиях сети с архитектурой клиент-сервер. Сервер отчетов подключается к серверу БД, используя драйверы сервиса БД (Crystal Reports, Profit for windows).
Текстовые процессоры предназначены для работы с текстовыми документами. Развитием данного направления являются издательские системы Microsoft Word).
Табличные процессоры являются удобной средой для вычислений, которая содержит средства деловой графики, средства специализированной обработки (Microsoft Excel).
Средства презентационной графики – это специализированные программы, предназначенные для создания изображений и их показ на экране, подготовка слайд-фильмов, мультфильмов и их проектирования (Microsoft PowerPoint, Flash).
Интегрированные пакеты – это набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные технологии, реализованные на единой операционной вычислительной платформе (Microsoft Office).
Компоненты интегрированных пакетов могут работать изолированно друг от друга, имеют общий интерфейс, благодаря чему их лучше осваивать.
Методо-ориентированные ППП обеспечивают, независимо от предметной области и функции информационных систем, математические, статистические и другие методы решения задач. Наиболее распространены методы математического программирования, решения дифференциальных уравнений, имитационного моделирования, исследования операций (Storm, SYSTAT, SAS и др.)
Офисные ППП обеспечивают организационное управление деятельностью офиса.
В разряд офисных ППП входят:
Органайзеры (планировщики) – ПО для планирования рабочего времени, составления протоколов встреч, расписаний, ведения записей и телефонной книжки (калькулятор, записная книжка, часы, календарь и т.п.)
Программы-переводчики, средства проверки орфографии, распознавание текста (Tiger – система распознавания русского языка, Stylus Lingvo Office, содержащий Fine Reader, Stylus for Windows – переводчик на указанный язык, корректор орфографии Lingvo Corrector и резидентный словарь Lingvo)
Коммуникационные пакеты, предназначенные для организации взаимодействия пользователей с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети (ICQ и др.)
Браузеры, средства создания WWW-страниц
Средства электронной почты (Pegasys Mail)
Настольные издательские системы – это широкий класс ПО, который реализует основные компоненты издательской деятельности.
Данный класс ПО включает программы, обеспечивающие:
Форматирование и редактирование текстов
Автоматическую разбивку текста на страницы
Компьютерную верстку печатной страницы
Монтирование графики
Подготовку иллюстраций
Подготовку оригинал-макета
К настольным издательским системам относятся:
PageMaker
CorelDraw
PhotoShop for Windows
Программные средства мультимедиа. Основное значение данных программных средств – создание и использование аудио- и видеоинформации для расширения информационного пространства пользователя (различные БД компьютерных произведений искусства, видеотеки, медиатеки, библиотеки звуковых записей и т.д.)
Системы искусственного интеллекта:
Программы-оболочки для создания экспертных систем путем наполнения баз знаний и правил логического вывода
Готовые экспертные системы для принятия решений в рамках определенных предметных областей
Системы анализа и распознавания речи, текста и т.п.
Под интеллектуальными системами (ИС) можно понимать автоматические и автоматизированные системы с элементами искусственного интеллекта (ИИ).
Основными направлениями ИИ являются:
Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях
Творчество и игры (шахматы, шашки, го)
Разработка естественно-языковых интерфейсов и машинный перевод текстов
Распознавание образов (каждому объекту ставится в соответствие матрица признаков, по которой проходит его распознание)
Новые архитектуры компонентов (нейрокомпьютеры)
Интеллектуальные роботы
Специальное ПО (языки Лисп, Пролог)
Обучение и самообучение (включают модели, методы и алгоритмы, ориентированные на автоматическое накопление знаний на основе анализа и обобщения данных)
Знания – это выявление закономерности предметной области (принципы, связи, законы), позволяющие решать задачи в этой области. Знания – это данные о данных, или метаданные.
Модели представления знаний:
Продукционные модели
Семантические модели
Фреймовые модели
Формальные логические модели
Продукционная модель, или модель, основанная на правилах, позволяет представлять знания в виде предложений типа:
