Программное компьютерное обеспечение исследования транспортных систем

Программное обеспечение компьютеров можно разделить на следующие виды: системное (операционные системы); системы программирования; прикладное.

Операционные системы (ОС) – это набор программ, осуществляющих управление работой компьютера.

Функции ОС:

связь с пользователем в реальном времени для подготовки устройств к работе, переопределение конфигурации и изменение состояния системы;

выполнение операций ввода-вывода с обработкой прерываний, запросов и распределением их между устройствами;

управление памятью, связанное с распределением оперативного запоминающего устройства (ОЗУ, RAM) между прикладными программами;

управление файлами с обеспечением их защиты, выборки и ограничения доступа;

обработка исключительных условий во время выполнения задачи – ошибок, прерываний;

вспомогательные функции по обеспечению организации сетей, использованию служебных программ.

Для 8-ми разрядных машин с процессором типа 8080 наиболее часто применялась операционная система СР/М, 16-ти разрядных – MS DOS фирмы "Microsoft".

Для 32-х и более разрядных машин могут применяться система MS DOS, многозадачные системы OS/2 и LINUX, многопользовательская многозадачная операционная система UNIX. Система Windows с версии 95 и выше также выполняет функции операционной системы.

Системное программирование, кроме непосредственно операционной системы, содержит также ряд внешних утилит, обеспечивающих сервисное обслуживание работы пользователя.

Программирование может осуществляться в машинных кодах и на символьных языках.

Наибольшее распространение получили следующие языки программирования: Ассемблер, Макроассемблер, (Бейсик) – варианты Quick, Turbo, Visual; Cobol (Кобол); Fortran(Фортран); Pascal (Паскаль); C (Си); Lisp (Лисп) – для машинной графики; Prolog (Пролог) – для обработки логической информации; Smoltok (Смолток), объектноориентированная система программирования Delphi (Делфи.

Для удобной работы с компьютером кроме ОС используются оболочки (FAR manager, Norton Commander, DOS Navigator, Volkov Commander, Total Commander и др.). Большинство современных систем программирования также представляют собой среду со своим головным меню, редактором, транслятором, компоновщиком (редактором связей, сборщиком), отладчиком.

Прикладное программирование подразделяется на пакеты прикладных программ и программы пользователя.

Пакеты прикладных программ охватывают инструментальные средства, интегрированные, функционально ориентированные и проблемно ориентированные пакеты.

Инструментальные средства представляют собой диагностические, тестовые, антивирусные пакеты и т.п.

Для интегрированных пакетов характерно следующее:

– совместимость записи данных, дающая возможность их вызова различными средствами для различных целей;

– возможность продолжить выполнять свою функцию, если понадобилось на время переключиться на другую;

– преемственность различных типов команд и методов работы с меню.

Интегрированные пакеты позволяют работать с отдельными программами, базами данных, графикой, создавать прикладные программы, поддерживать связь с другими компьютерами. Примерами таких пакетов являются Windows Office, Works, Lotus и др.

К функционально ориентированным пакетам относятся программы работы с текстом, обработки электронных таблиц, организации баз данных, поддержки интерактивной графики, функционирования экспертных систем и т.п. Примерами являются пакеты машинной графики (AutoCAD, Компос), графические редакторы (Adobe PhotoShop, Adobe Premiere, CorelDraw и др.), электронные таблицы и деловая графика (SuperCalc, Exсel, QuattroPro, Grapher), СУБД (Access, Clarion, Clipper, dBase, FoxBase, FoxPro, FoxGraph, Ingres, Paradox и др.), редакционно-издательские системы (PageMaker, Ventura Publisher), анимационные (3D StudioMAX и др.), презентационные (PowerPoint).

Проблемно-ориентированные пакеты охватывают различные сферы применения: математика, экономика, транспорт, бухгалтерский учет и др. Для разнообразных задач математической статистики могут служить пакеты программ Statistica и "Олимп". Программы Matlab, Gauss, Assyst, Eurica, Maple V, Mathematica, MathCad предназначены для решения задач матричной и векторной алгебры, векторного анализа, решения систем линейных и нелинейных уравнений. Некоторые из них позволяют выполнить преобразование математических выражений в символьной форме (упростить выражение или представить в другом виде), найти вид неопределенного интеграла.

Работа пользователя в пакетах производится с помощью "меню". Максимальное число альтернатив, содержащихся в "меню", различно. Обычно принимают равным 7±2 (7 – число по Миллеру).

Через меню могут запускаться программы из командного файла или из головной программы, а также ветвится выполнение программы (подпрограммы). Меню может быть одномерным, двумерным, аналогичным картотеке и представлено в виде алфавитно-цифровой информации и графических изображений. Активизация функций может производиться по набору ключевого символа, по нажатию клавиш ("Ввод", функциональных и др.) клавиатуры или кнопок манипуляторов ("мышки", джойстика и т.п.) при нахождении маркера (стрелки) на месте соответствующего изображения.

При проектировании пакета прикладных программ должны быть определены следующие характеристики:

1. Состав исходного текста

1.1. Единый текст

1.2. Отдельные текстовые модули

2. Структура исполняемой программы

2.1. Единый модуль, полностью загружаемый в ОЗУ при запуске

2.2. Несколько сегментов, загружаемых в ОЗУ по мере необходимости

2.3. Резидентная часть, загружаемая в ОЗУ в начале сеанса, и одна или несколько нерезидентных частей, загружаемых по мере необходимости.

3. Способы хранения данных на внешнем постоянном запоминающем устройстве (ВПЗУ)

3.1. Все данные располагаются в одном файле

3.2. Данные распределены по нескольким файлам.

По пункту 1 влияние на способ разработки, по 2 – на ОЗУ и быстродействие, по 3 – на быстродействие при доступе к данным и характер использования внешней памяти.

Применение подпрограмм, процедур, функций и других отдельных программных модулей обеспечивает структурирование программ на уровне исходных текстов, объектных модулей и выполняемых программ. Под объектным модулем понимается преобразованный в машинные коды (транслированный) текст программы. Может применяться подстановка – включение перед трансляцией в текст основной программы текстов других модулей. Исходные тексты модулей могут формироваться в виде библиотек. Отдельные модули можно также транслировать независимо друг от друга и связывать только на стадии компоновки исполняемой программы (загрузочного модуля). Выполняется сборка программы с помощью редактора связей (компоновщика). При таком подходе к программированию создаются библиотеки объектных модулей. В системах программирования могут иметься библиотеки стандартных процедур (функций и подпрограмм).

При создании перекрывающихся (оверлейных) сегментов программа состоит из отдельных частей, которые при ее выполнении загружаются в ОЗУ по мере необходимости. Корневой сегмент находится постоянно в ОЗУ. Он содержит обращения к процедурам, находящимся в оверлейных сегментах. Сегменты могут быть связаны в сложные древовидные структуры. Быстродействие системы падает из-за потерь времени на перезагрузку сегментов с внешнего накопителя.

Взаимодействие программ осуществляется с помощью командных файлов или управляющих программ.

Отдельные модули пакетов обычно создают (выделяют) по функциональному принципу: ввод данных, корректировка данных, расчетная часть, графическое представление результатов, вывод (печать) результатов.

Межмодульный информированный обмен может осуществляться через общие области ОЗУ и файлы на ВПЗУ. В случае необходимости обмена при разнесенном во времени исполнении программ или модулей применяется обмен через файлы на ВПЗУ.

Достоверность программного обеспечения отрабатывается и проверяется на контрольных примерах. Тестирование должно быть произведено для всех возможных вариантов расчетов и значений исходных данных. При наличии ограничений на исходные данные об этом должно сообщаться пользователю. Документация на программные продукты должна отвечать стандартам Единой системы программной документации (ЕСПД).

Поиск по сайту: