Вовлечение заказчика в процесс разработки. Выбор средств разработки программного обеспечения

1.3 Выбор средств разработки программного обеспечения

В настоящее время существует огромное количество программных продуктов, позволяющих в сжатые сроки эффективно и качественно разработать программный комплекс для различных предметных областей.

К ним относятся такие программные средства, как Delphi, Visual C++, С Builder, Visual Basic, Java Builder;

Использование средств этого типа оправдано, когда необходимо в сжатые сроки создать приложение с удобным и понятным графическим интерфейсом.

Приняв во внимание вышеперечисленные аргументы, для разрабатываемого программно-методического комплекса целесообразно использовать средства типа RAD.

Для функционирования программного комплекса, необходима также некоторая программная среда, в простейшем случае представленная операционной системой. В более сложных случаях, когда система работает с большим количеством данных, которые необходимо поддерживать в актуальном состоянии, должна присутствовать некоторая СУБД.

Для правильного и обоснованного выбора RAD-средства необходима оценка продуктов по определенным критериям экспертами. Получить оценку продуктов можно из специальных источников. Но эта оценка дается, учитывая специфику разработки приложения. Более или менее рациональный выбор средства разработки приложения можно сделать только в контексте конкретного проекта или конкретной организации, ведущей разработку.

Поэтому для правильной оценки средств разработки приложения нужна оценка экспертов, ознакомленных со спецификой разрабатываемого приложения, с вопросами его дальнейшей модификации и сопровождения. Ввиду невозможности получить такую оценку от признанных экспертов и не достаточной серьезности разрабатываемого приложения, решил в качестве экспертов принять студентов группы и других лиц, занимающихся разработкой программ.

Во внимание принимались различные критерии для оценки качества программного продукта, в частности такие, которые учитывают аспекты разрабатываемого программного продукта:

Доступность программных средств разработки и реализации;

Cоответствие выбираемых программных средств уровню подготовленности программиста;

Возможности программных средств для разработки профессиональных приложений и сложных программных систем;

Оценка качества средств с точки зрения надежности, производительности, удобства работы и трудоемкости их эксплуатации;

Перспективность и жизнеспособность фирм изготовителей программных средств, возможность обновления и наличия новых версий продуктов при модернизации программно-технической среды;

Возможность перехода от однопользовательского варианта (для отладки и локального применения) к сетевому, для средств разработки и средств эксплуатации, а также его сложность;

Стыковка с широким спектром других СУБД и возможности переноса БД для данного программного средства на другие СУБД;

Возможность подключения к корпоративным сетям и Интернет/Интранет, поддержка постоянно развивающихся WEB технологий;

Модульный принцип построения, степень ее универсальности.

Наличие документации на русском языке, справочных систем, документации в печатном и электронном исполнении, возможности консультаций;

Простота языка программирования;

Скорость работы приложения;

Скорость компиляции приложения;

Наличие интегрированного отладчика;

Обработка исключительных ситуаций;

Методика определения подходящего программного продукта заключается в следующем.

Сначала выбирается несколько доступных и известных программных продуктов. Мною для рассмотрения были выбраны Delphi 5.0, Visual C++ 6.0 и Visual Basic. Каждому критерию назначил вес, исходя из целей проектирования таким образом, что сумма весов всех критериев равнялась 1.

Потом по каждому из параметров критерия давалась оценка программному продукту по десятибалльной шкале, и считалась интегральная оценка по каждому программному продукту по формуле 1.1.

В качестве экспертов, который ставили экспертную оценку, выступали студенты пятого курса группы ИТ98-1

Вычисления по формуле (1.1) сведены в таблицу 1.2.

Как видно из таблицы 1.2 наиболее подходящим средством для разработки программного комплекса является Delphi 5.0.

Таблица 1.2 - Сравнение программных продуктов

1.4 Техническое задание 1.4.1 Введение

Программный комплекс предназначен для создания курса обучения дисциплине и для обучения дисциплине.

1.4.2 Основания для разработки

Разработка программного комплекса ведется на основании задания на дипломную работу, утвержденное приказом ректора Донбасской машиностроительной академии по ГОСТ 19.101-77.

Тема дипломной работы – «Программно – методический комплекс для мультимедийного представления учебной информации».

Спецчасть разработки – «Разработка программного обеспечения для интерфейса оболочки комплекса и примера информационного наполнения»

1.4.3 Назначение разработки

Программный комплекс предназначен для создания большого числа обучающих дисков по разным дисциплинам. Включает интерфейс для создания курса обучения и оболочку для обучения.

1.4.4 Требования к программному изделию 1.4.4.1 Требования к функциональным характеристикам

Программный комплекс должен выполнять следующие функции:

Предоставлять возможность ввода лекций и другого учебного материала с рисунками, видео и звуковым сопровождением;

Предоставлять возможность изменения курса;

Предоставлять возможность проходить курс(обучаться);

Предоставлять возможность контролировать полученные знания;

Предоставлять возможность поиска по всему курсу.

1.4.4.2 Требования к надежности

Программный комплекс должен устойчиво функционировать и не приводить к зависанию операционной системы в аварийных ситуациях.

Контроль формируемого учебного материала возложен на пользователя, который создает учебный курс.

1.4.4.3 Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха, влажность и другие параметры микроклимата должны соответствовать требованиям к помещениям, оборудованным персональными ЭВМ.

Для создания учебного курса необходим человек – преподаватель или пользователь, который будет заводить материал. Человек должен обладать навыками работы с персональной ЭВМ, оснащенной операционной системой Windows.

1.4.4.4 Требования к составу и параметрам технических средств

Для нормального функционирования программного комплекса необходима персональная ЭВМ со следующими характеристиками:

Объем оперативной памяти не менее 32 мегабайт;

Процессор не ниже Pentium 166, мышь, клавиатура;

Наличие свободного места на жестком диске в размере не менее 5 мегабайт;

Дисковод на 3,5’’;

Звуковая карта;

Монитор SVGA.

1.5.4.5 Требования к информационной и программной совместимости

Программа должна функционировать под операционной системой Windows. Должна быть установлена программа BDE Administrator для работы с базами. Исходные коды программы должны быть написаны на языке Object Pascal в среде разработки Delphi 5.0. Информация должна вводиться непосредственно через GUI. Результат визуализации информации должен быть представлен в хорошо воспринимаемом виде.

1.4.4.6 Требования к программной документации

Предварительный состав программной документации установлен в соответствии с ГОСТ 19.101-77. Ниже перечислен список программных документов и их содержание.

Текст программы – запись программы с необходимыми пояснениями и комментариями.

Описание программы – сведения о логической структуре и функционировании программы.

Программа и методика испытаний – требования, подлежащие проверке при испытании программы, также порядок и методы контроля.

Техническое задание – настоящий документ.

Пояснительная записка – результаты исследования структур представления информации, общее описание функционирования программы, а также обоснование принятых технических и технико-экономических решений.

1.4.5 Стадии и этапы разработки

Стадии и этапы разработки должны соответствовать ГОСТ 19.101-77 и состоять из следующих пунктов.

1 Техническое задание – черновое определение требований к программному комплексу и программной документации.

2 Эскизный проект – разработка структур представления информации в программном комплексе, разработка структуры классов, необходимых для реализации поставленного алгоритма. Формулировка методов реализации вложенности в программном комплексе, разработка структуры программы.

3 Технический проект – уточнение структуры классов и методов представления информации. Детальное уточнение метода реализации вложенности. Разработка структуры программы.

4 Рабочий проект – разработка программы, разработка программной документации, испытание программы.

1.4.6 Порядок контроля и приемки

Разработанное программное обеспечение должно соответствовать требованиям заказчика и отвечать всем поставленным функциональным требованиям. Программа должна быть протестирована на возможность возникновения исключительных ситуаций и должна быть сделана соответствующая рецензия.

1.5 Разработка математической модели

Очень важным этапом при создании электронного учебника является выбор материалов для обучения и стрктура представления этих материалов.

Предлагаются следующие шаги для составления курса обучения:

Методическая разработка темы обучающей программы.

Анализом результатов специальных модельных экспериментов разработать модель главы для профильного учебника.

Определить требования к программному продукту, с помощью которого можно педагогам образовательных учреждений создавать электронные учебники для профильной школы с учетом уровня подготовки педагогов к использованию компьютера.

Разработать пакет программных средств, предназначенный для разработки электронных средств учебного назначения: информационных и экспертных систем, электронных учебников, специальных средств для изучения учащихся.

Предложить технологию разработки электронных учебников для профильного обучения с помощью пакета.

Разработать ряд учебников и провести эксперименты по их проверке с учащимися и педагогами.

На основе анализа электронных средств, созданных педагогами и специальных исследований разработать новый проект программных средств для создания электронных учебников.

При разработке учебника необходимо учитывать: интересы учащихся, их психологически особенности, отношение к предмету и педагогу, возможности учащихся выполнить творческие задания и ориентация на него, затруднения школьников в изучении предмета и виды помощи, которые они предпочитают.

Этапы разработки электронного учебника можно представить в виде схемы, изображенной на рисунке 1.2.

В учебнике требуется уделить специальное внимание мотивации обучающихся к изучению каждой темы. Общими моментами в данной плоскости являются: возможности применения математики в соответствующей предметной области, необходимость сдачи экзаменов.

Возможность накопить опыт творческой деятельности в разных предметных областях, знакомство с интересными применениями ЭВМ.

Учебник должен обеспечить возможность ученику выбрать не только уровень, на котором будет изучать учебный материал темы, но и разный способ изучения темы (не менее двух способов). При этом ученик должен осознать, что он и только он отвечает за свой выбор уровня изучения темы.

Рисунок 1.2 - Этапы разработки ЭУ

Учебник призван защитить обучаемых от перегрузки. В частности, этому служит раздел домашних заданий по новому материалу (в нем представлены минимальное число задания, которые будут предложены на дом и при выполнении которых студенту вновь предстоит выбирать уровень сложности).

В учебнике должен быть специальный тренажер, обращаясь к которому по своей инициативе ученик может не только отработать алгоритмы решения основных типов задач, но и учиться: отказываться от известного метода решения задач и находить другие методы, составлять задачи, искать и исправлять ошибки в решении задач, проводить анализ ситуаций разными способами и др.

В учебнике должен быть раздел личного мониторинга, предназначенный для учащихся, которые до проведения контрольной работы хотят оценить результаты своей работы над темой и своевременно внести необходимые коррективы, хотят узнать прогноз результата выполнения контрольной и получить указание от компьютера, каким образом можно его улучшить.

Предусмотрены различные виды помощи ученикам. Особенно важным является включение специальной экспертной системы, которая предназначена не только для оказания помощи ученикам в решении конкретных задач на уроке или дома, но и ориентирована на передачу опыта автора учебника с разными элементами учебника.

Раздел творческих заданий, в котором предлагаются возможные проекты для нужд учебного заведения и для участия в конференциях и конкурсах, проводимых как внутри учебного заведения, так и вне его.

Важно, чтобы учебник можно было существенно изменять и дополнять на основе не только разработок автора учебника, учителя, который его использует, но и учащимися вместе с учителем на основе проектов, выполненных учениками и с учетом особенностей образовательного учреждения и профиля класса. Вот одна иллюстрация: учебник по математике для гуманитарных классов может быть переведен учащимися на те иностранные языки, которые изучают учащиеся. В этом случае новые ученики, использующие дополненный вариант электронного учебника, получают новый возможный вариант изучения темы – изучать тему на иностранном языке.

Существенно, чтобы обучающиеся знакомились с опытом выполнения каких-то работ, которые являются важными для профиля класса, которые вызывают известные затруднения учащихся и которые выполнены их сверстниками. Это достигается за счет включения в учебник разделов, в которых представлены разные варианты выполнения одних и тех же заданий учениками, изучавшими материал с помощью электронного учебника (к примеру, на рефлексию или систематизацию, на составление задач и др.) и анализ выполнения, выполненные учениками и автором электронного учебника.

Исходя из вышеперечисленного предлагается структура материалов, приведенная на рисунке 1.3.

1.6 Разработка компонентов программного комплекса 1.6.1 Разработка логической модели программного комплекса

Одним из способов при описании логической модели программного комплекса является структурный анализ.

Сущность структурного подхода заключается в декомпозиции (разбиении) системы на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы "снизу-вверх" от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.

Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов . В качестве двух базовых принципов используются следующие:

Принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;

Принцип иерархического упорядочивания - принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.

Выделение двух базовых принципов не означает, что остальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из

них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются следующие:

Принцип абстрагирования - заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных;

Рискнок 1.3- Структура материалов

Принцип формализации - заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы;

Принцип непротиворечивости - заключается в обоснованности и согласованности элементов;

Принцип структурирования данных - заключается в том, что данные должны быть структурированы и иерархически организованы.

В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются следующие:

SADT (Structured Analysis and Design Technique) модели и соответствующие функциональные диаграммы;

DFD (Data Flow Diagrams) диаграммы потоков данных;

ERD (Entity-Relationship Diagrams) диаграммы "сущность-связь";

На уроках біології. [Електронний ресурс]. Режим доступу: http: // www. nenc.gov.ua / index.php? id=79. – Заголовок з титул. екрана. АНОТАЦІЇ Сліпчук І.Ю. Методика навчання біології учнів 8-9 класів з використанням комп’ютерних технологій. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук за спеціальністю 13.00.02 – теорія та методика навчання (біологія). – Наці ...

Сферы интеллектуальной деятельности, принесло с собой совершенно новые представления о возможностях обработки информации, новые приемы и формы работы, новый уровень информационной обеспеченности общества. В этом смысле есть все основания говорить о наступлении эры компьютерных технологий как о новом витке цивилизации. Кстати, выражение "компьютерная цивилизация" действительно есть, оно реально...

Согласно классической классификации принципов программирования было выделено процедурное и декларативное программирование, а также их разновидности: императивное, функциональное, объектно-ориентированное, логическое, экспертных систем и на основе индукции . Эти принципы до определенного момента применялись в рамках идеологии построения целевых информационных систем, предназначенных решать определенный спектр задач. Впоследствии, постоянный рост потребностей человечества в глобальном общении заставило изменить идеологию принципов программирования.

Представлены многими платформами, которые постоянно дополняются более новыми и узко специализированными.

Для программных продуктов глобального информационного общества характерны высокие требования к их коммуникативных составляющих. Это обусловило переход от создания монолитных решений для создания компонентов, допускающих свое повторное использование в различных средах и программных приложениях.

Идеология разработки в ИТ

Изменение идеологии в разработке программных систем была отмечена ведущими представителями IT индустрии, появлением качественно нового поколения программных продуктов. Некоторые производители программных систем информируют рынок о принадлежности продукции к открытой идеологии, наделяя их характерными внешними признаками. В частности, для продуктов фирмы Microsoft, выпущенных с начала 21 века, характерно окончание названия. Net (читается как Dot Net). Опираясь именно на эти решения, в дальнейшем будет проведено рассмотрение сущности идеологии открытого программирования.

Одной из практических реализаций идеологии открытого программирования является, реализованная в последних версиях Microsoft Visual Studio, открытость для языков программирования. Она заключается в использовании многоязычного среды разработки. То есть, в среду разработки приложений Visual Studio последних версий, вместе с языками программирования, включенных фирмой Microsoft (Visual C + +, Visual C , J . Net, Visual Basic. Net), могут добавляться любые языки программирования, компиляторы которых создаются другими фирмами -производителями. На сегодняшний день, таких расширений среды Visual Studio сделано уже достаточно много, практически, они существуют для всех известных языков (Fortran, Cobol, Component Pascal, Oberon и др.).

Открытость среды не означает полной свободы. Все разработчики компиляторов, при введении нового языка в среду разработки, должны придерживаться установленных правил и ограничений. Главное ограничение, которое, одновременно, можно считать и достоинством, заключается в том, что все языки, которые включаются в среду разработки Visual Studio, должны использовать единый каркас — Framework.Net.

Каркас приложений

Понятие каркаса приложений — Framework Applications появляется в литературных источниках со второй половины 90-х годов прошлого столетия в описаниях применения Visual Studio, начиная с четвертой версии. Роль каркаса приложений Visual C + + в ранних версиях Visual Studio выполняла библиотека классов MFC (Microsoft Foundation Classes). Библиотека классов MFC изначально представляла собой иерархически организованную коллекцию классов, в которую входили классы, способные создавать архитектуру новых приложений. Выбирая тип приложения, разработчик получал нужную функциональную платформу, образовывалась и поддерживалась объектами классов каркаса.

Например, когда разработчик выбирал из возможных типов приложений архитектуру «Документ-Представление», то в его приложение автоматически встраивались класс Document, ответственный за структуру документа и класс View — ответственный за его визуальное представление. Класс Form, вместе с другими классами, которые реализовывали элементы управления, обеспечивали унифицированный интерфейс приложений.

В течение последующих лет, роль каркаса в построении приложений существенно возросла за счет расширения его возможностей до уровня Framework.NET. Сегодня, каркас Microsoft Framework.NET является платформой для создания, развертывания и запуска приложений. Она предоставляет высокопроизводительное, основанное на стандартах многоязыковую среду, которая позволяет интегрировать существующие приложения с приложениями и сервисами следующих поколений.

Благодаря применению единого каркаса Framework.Net достигаются следующие преимущества:

• возможность использования компонентов, разработанных на разных языках;
• возможность разработки нескольких частей одного приложения на различных языках программирования;
• возможность бесшовной отладки многоязычного приложения;
• возможность создать класс на одном языке, а его потомки — другие языки.

Единый каркас стимулирует сближение языков программирования, позволяя вместе с тем, сохранять их индивидуальность и преимущества, которые они имеют. Благодаря единому каркаса, в некоторой степени решается проблема языкового барьера в мире программистов.

Каркас Framework.Net

В ходе эволюции каркаса происходит естественный процесс его отделения от среды разработки — Framework.Net становится надстройкой над операционной системой. В 2001 году Европейская ассоциация производителей компьютеров (ECMA) приняла компоненты каркаса в качестве стандарта. В следствие чего, каркас Framework.Net получает возможность развиваться для применения на операционных платформах, отличных от Windows.

Сегодня, каркас Framework.Net становится свободно распространяемым технологическим решением. Это существенно расширяет сферу его применения. Производители различных программных продуктов предпочитают ориентировать свои разработки на применение каркаса Framework.Net с целью обеспечения возможности выполнения кодов на различных операционных платформах.

В составе каркаса Framework.Net можно выделить две основные компоненты:

Статический — FCL (Framework Class Library) — библиотека классов каркаса.

Динамический — CLR (Common Language Runtime) — общеязыковой среды выполнения.

Библиотека классов FCL является результатом эволюции библиотеки классов MFC, благодаря которому каркас Framework.Net стал единственной средой для различных языков программирования. Поэтому, на каком бы языке программирования не велась разработка, она использует классы одной общей библиотеки. Большинство классов библиотеки, образующих общее ядро, используются всеми языками каркаса. Таким образом достигается унификация следующих реализаций:

• интерфейса приложений, независимо от языка, на котором они разрабатываются;
• взаимодействия с коллекциями и другими контейнерами данных;
• доступа к различным типам внешних источников данных.

Кроме того, библиотека классов FCL содержит ряд статических компонентов, обеспечивающих открытость программирования в среде Visual Studio. Среди них следует выделить: встроенные примитивные типы данных, структурные типы данных, компоненты поддержки архитектурного разнообразия приложений, пространства имен.

Встроенные примитивные типы данных . Важной частью библиотеки FCL стали классы, описывающие примитивные типы данных. Типы каркаса охватывают всю множество типов данных, встречающихся в языках программирования. Типы данных языка программирования проецируются на соответствующие типы каркаса. Например, тип данных, известный в языке Visual Basic как Integer, а в языке C как int, проецируется на тип данных FCL Int32. В каждом языке программирования, вместе с «родными» для языка названиями типов данных, разрешается использовать имена типов, принятыми в каркасе. Как следствие, все языки среды разработки могут пользоваться единой системой встроенных типов данных, обеспечивающая взаимодействие компонентов, написанных на разных языках.

Структурные типы данных . Частью библиотеки стали не только простые встроенные типы данных, но и структурные типы, описывающих организацию сложных структур данных: сроки, массивы, списки, записи. Это также способствует унификации и реальному сближению языков программирования.

Компоненты поддержки архитектурного разнообразия приложений . В среде разработки существует широкий набор возможных архитектурных типов приложений. Помимо традиционных Windows-приложений и консольных приложений, существует возможность создания платформ для Web-приложений. Большое внимание уделяется возможности создания повторно используемых компонентов — разрешается строить библиотеки классов, библиотеки элементов управления. Компиляторы языков, поставляемых различными фирмами для создания проектов, могут использовать как библиотеку FCL, так и собственную библиотеку классов.

Пространства имен . Количество классов библиотеки FCL достигла значительного уровня (несколько тысяч), поэтому возникла потребность в способе их структуризации. Логичным образом классы с близкой функциональностью объединяются в группы, называемые пространством имен (Namespace). Основным пространством имен библиотеки FCL является пространство System, содержащая, наряду с классами, другие — вложенные пространства имен. Например, примитивный тип Int32 непосредственно вложен в пространство имен System, и его полное имя, включающее имя пространства — System.Int32. В пространство System вложенный целый ряд других пространств имен, используемых при создании приложений.

Переход к идеологии открытого программирования в каркасе Framework.Net реализован во многом благодаря его динамической компоненте — общеязычной исполнительной среде CLR. Решения своих задач исполнительная среда осуществляет, основываясь на следующих составляющих: управляемый модуль, виртуальная машина, метаданные, сборник мусора, обработчик исключений, события и общие спецификации.

Управляемый модуль . С помощью управляемого модуля и управляемого кода реализуется основная концепция исполнительной среды каркаса — двухэтапная компиляция. Управляемый модуль — это перемещаемый исполняемый файл или РЕ-файл (Portable Exeable). РЕ-файлы представляют собой модули, содержание которых формируется компиляторами языков программирования на промежуточной языке — IL (Intermediate Language). В зависимости от типа проекта, РЕ-файл может иметь расширение exe, dll, mod или mdl.

Несмотря на то, что РЕ-файл с расширением exe, он выполняется операционной системой не совсем так, как привычный exe-файл. При его запуске он распознается, как специальный промежуточный файл, и передается исполнительному среде для обработки. Исполнительная среда начинает работать с кодом, в котором не осталось ни специфики начальной языка программирования. Код на промежуточной языке начинает выполняться под управлением исполнительной среды.

Виртуальная машина . Результат работы исполнительной среды каркаса можно рассматривать как своеобразную виртуальную машину. Эта машина транслирует участка промежуточного кода, подаваемого на исполнение, у команды реального процессора, который в действительности и выполняет код. Основу виртуальной машины составляют трансляторы JIT (Just In Time Compiler), которые и выполняют трансляцию промежуточного кода в командный код той вычислительной машины, где установлено и функционирует исполнительная среда.

Microsoft в своей разработке использовал опыт виртуальной машины Java. Он получил широкое признание, улучшив процесс за счет того, что в отличие от Java, промежуточный код не интерпретируется исполнительной средой, а компилируется с учетом всех особенностей вычислительной платформы. Благодаря этому, существует возможность создавать более производительные приложения. Кроме того, исполнительная среда, работая с промежуточным кодом, осуществляет достаточно эффективную оптимизацию программного кода и, что немаловажно, его защиту.

Метаданные . Перемещаемый исполнительный РЕ-файл является самодокументируемым файлом, т.е. содержит вместе с программным кодом метаданные, которые его описывают. Файл начинается с манифеста, включающий описание всех классов, которые в нем хранятся, их свойств, методов, всех аргументов этих методов, то есть всю необходимую для CLR информацию. Поэтому, кроме РЕ-файла не требуется никаких дополнительных файлов и записей в реестре — вся необходимая информация берется из самого файла.

Сборник мусора (Garbage Collector). Под сборкой мусора понимается освобождение оперативной памяти, занятой объектами, которые стали лишними и не используются в дальнейшей работе приложения. Во многих языках программирования (классическим примером является язык C / C + +) память освобождает сам программист, в явной форме программируя команды как на создание, так и на удаление объектов. Чтобы предотвратить неизбежным ошибкам программиста при работе с памятью, удаление неиспользуемых объектов, т.е. сборка мусора, стала частью исполнительной среды.

Обработчик исключений . В случаях, когда при вызове некоторой функции (процедуры) оказывается, что она не может корректно выполнить свою работу, исполнительная среда выбрасывает исключение. Выбрасывание исключений наилучшим образом согласовывает процесс программирования с исполнительной средой. В процессе разработки программных систем, организация перехвата выброшенных исключений и их последующая обработка, представляет собой основной рекомендуется реакции программы на нестандартные ситуации.

События . В исполнительной среды существует свое видение того, что является типом каждого объекта. Для этого используется формальное описание общей системы типов CTS — Common Type System. Согласно этому описанию, каждый тип, кроме методов и свойств, может содержать еще и события. При возникновении событий в процессе работы с тем или иным объектом определенного типа, направляются сообщения, которые могут получать и использовать другие объекты. Механизм обмена сообщениями основан на делегатах — функциональном типе.

Общие спецификации . Как уже отмечалось, каркас Framework.Net обеспечивает межъязычное взаимодействие. Чтобы классы, разработанные на разных языках, могли использоваться в рамках одного приложения, то есть их разноязычные потомки могли взаимодействовать, они должны удовлетворять некоторым ограничениям. Эти ограничения задаются набором общеязычной спецификации — CLS (Common Language Specification). Класс, удовлетворяющий спецификациям CLS, называется CLS-совместимым. Он доступен для использования в других языках, классы которых могут быть клиентами или наследниками совместного класса.

Инструментальные средства разработки программных агентов формируют среду, которая оптимизирована для выпуска определенного типа приложений, со специфической архитектурой.

Основным отличаем инструментальных сред от других средств построения программных агентов является то, что среда обеспечивает полный цикл разработки программных агентов, включая этапы анализа предметной области, этапы проектирования, разработки, верификации, а так же этапы развертывания и сопровождения.

Можно выделить наиболее известные и популярные среды разработки агентов:

АВЕ (Agent Building Environment);

Рассмотрим более подробно перечисленные инструментальные среды разработки программных агентов.

1. Инструментальная среда AgentBuilder предоставляет для разработчиков средства разработки и среду выполнения агентного приложения. Технология создания интеллектуального агента в среде AgentBuilder представлен на рисунке 2.1.

Рис. 2.1

Средства разработки и среда выполнения написаны на языке программирования Java, что позволяет им работать на всех платформах, где установлена Java среда. Агент, созданный с помощью инструментария AgentBuilder, может выполняться на любой платформе с виртуальной машиной Java (версии 1.1 и выше).

Средства разработки представляют собой удобный графический интерфейс для анализа предметной области разрабатываемой МАС и спецификации желаемого поведения агентов, разрабатываемых при помощи графических редакторов. В данной инструментальной среде предусмотрены следующие этапы построения многоагентного приложения:

определение состава агентства;

создание агентов, которое предусматривает построение онтологии, используемой для выполнения делегированных агенту полномочий, и ментальной модели (убеждения, способности, обязательства, правила поведения);

создание протоколов для спецификации взаимодействия агентов данного агентства;

генерация специального файла описания агента на языке RADL, который, в конечном итоге, представляет ментальную модель и желаемое поведение агента.

Среда выполнения агентного приложения состоит из агентной программы и процессора выполнения агента. Процессор использует эффективные процедуры логического вывода путём сопоставления правил поведения агента с убеждениями агента, определяемыми текущей ментальной моделью, и входящими сообщениями. На основе проводимых рассуждений процессор выполняет определенные действия, связанные с полномочиями агента. Агентная программа представляет собой определение агента в виде файла на языке RADL вместе с укомплектованной библиотекой классов проекта. Агентная программа совместно с процессором образуют выполняемого агента. При запуске среды выполнения, инициализируется процессор агента, который использует RADL-модель и онтологию агента, представленную в виде библиотеки классов проекта (Project Accessories Library). Для этого необходимы определение агента (файл RADL, который обеспечивает агента способностью рассуждения и начальной ментальной моделью) и библиотека классов проекта (вспомогательные классы проекта PACs из библиотеки классов проекта) - эти объекты используются для отображения предметной области задачи.

2. В среде Bee-gent разработка агентно-ориентированных приложений выполняется по методологии спецификации поведения агентов распределенной системы с использованием МАС - библиотеки, реализованной на языке Java. На основе предлагаемых системой Bee-gent графических средств, возможна чёткая структуризация поведения каждого агента в виде графа состояний и определение протоколов взаимодействий агентов. Графы состояний агентов строятся на основании жизнеспособности ролей, определенных в виде регулярных выражений на этапе агентно-ориентированного анализа (например, по методологии Gaia). Пример фрагмента графа поведения агента Студент обучающей системы показан на рисунке 2.2.

Рис. 2.2

Граф состояний регистрирует все имена состояний, в которых агент может находиться. На следующем шаге разработки определяются классы для каждого состояния. Каждое состояние в графе является экземпляром класса AwrIPState из агентной библиотеки фирмы Toshiba, реализованной на языке Java. В конструкторе класса определяются пред и пост условия, т.е. условия, которые должны быть выполнены агентом в текущем состоянии для того, чтобы выполнить действия, определенные классом состояния, и определить переход в следующее состояние. Затем специфицируются действия, которые должны быть выполнены в каждом состоянии (включая собственные процессы агента и взаимодействия с другими агентами). Для начального и конечного состояний также создаются классы "INIT" и "END". Если агент взаимодействует с другими агентами, то при спецификации отдельных состояний система Bee-gent предусматривает определение протокола взаимодействия. Протокол должен отражать все линии поведения агента в данном состоянии. В каждом состоянии деятельность агента направлена на выполнение протоколов взаимодействия с целью реализации планируемой линии поведения. Деятельность каждого агента в МАС определяется, например, моделью услуг, разработанной на этапе агентно- ориентированного анализа по методологии Gaia.

Каждая линия поведения документируется диаграммой взаимодействия агентов с указанием содержимого сообщений и их очередности. На рисунке 2.3 приведен пример диаграммы взаимодействия для состояния "Изучение дисциплины" агента Студент. Формат сообщений определяется языком XML/ACL, который является развитием языка коммуникации KQML.

Рис. 2.3 Диаграмма взаимодействия агента Студент в состоянии "Изучение дисциплины"

Таким образом, на основе разработанных логических моделей, система Bee-gent автоматически генерирует на языке Java скелет программного кода многоагентной системы, который дополнятся необходимым программным кодом, обеспечивающим заданный "жизненный цикл" агентов. В системе Bee-gent, в отличие от AgentBuilder, при описании поведения агентов не используются правила, определяющие реакцию агента на внешние события и его внутреннее состояние.

3. JACK TM Intelligent Agents (JACK) представляет собой агентно-ориентированную среду разработки, которая построена на основе языка программирования Java. JACK является надстройкой Java в виде расширения синтаксиса Java конструкциями для программной реализации свойств, связанных с понятием интеллектуального агента. Язык программирования агентов JACK предлагает следующие возможности:

определяет новые основные классы, интерфейсы и методы;

расширяет синтаксис Java для поддержки новых агентно-ориентированных классов, определений и операторов;

предоставляет расширения семантики (особенности при выполнении) для поддержки модели выполнения, требуемой агентно-ориентированной программной системой.

Все расширения языка реализованы как plug-in, что делает язык максимально расширяемым и гибким в агентно-ориентированном программировании.

На уровне классов введены 5 главных конструкций:

агент, который в JACK моделирует интеллектуальные сущности;

способность, которая собирает в одно целое функциональные компоненты (события, планы, множество убеждений и др. способности), для использования их агентами;

событие, для моделирования ситуаций и сообщений, на которые агент должен быть способен ответить;

план, который предназначен для моделирования процедурного описания того, как агент управляет данным событием (все предпринимаемые агентом действия заранее предусмотрены и описаны в его планах);

множество убеждений, для моделирования знаний агента в виде убеждений, которые придерживаются семантики закрытого или открытого мира. Данная конструкция представляет убеждения агента в виде реляционных кортежей первого порядка и обеспечивает их логическую непротиворечивость.

Следует отметить, что желаемое поведение агента инкапсулируется в модульных единицах, определяемых этими классами, а классы содержат все требуемые для независимого выполнения структуры и методы, которые программисты на языке JACK могут использовать. Для установления отношений между упомянутыми выше классами существует набор деклараций.

Для установления отношений между упомянутыми выше классами предоставлен набор деклараций. Ниже приведен фрагмент кода для реализации конструкции плана, написанного на JACK (элементы синтаксиса, которые принадлежат JACK, выделены жирным шрифтом):

plan MovementResponse extends Plan {

#handles event RobotMoveEvent moveresponse;

#uses agent implementing RobotInterface robot;

static boolean relevant (RobotMoveEvent ev)

context() { … }

#reasoning method

В этом примере определяемый план действий программного агента наследует свои основные выполняемые функции от класса JACKPlan. Кроме того, с помощью нескольких деклараций для планов языка JACK указывается, каким образом план будет использоваться. Каждая декларации предваряется символом "#" для того, чтобы отличить их от элементов синтаксиса Java. Декларация #handles event определяет цель или событие, на которое этот план отвечает. Декларация #uses agent implementing закрепляет агента(ов), которые могут использовать этот план. План в примере могут выполнять только те агенты, которые реализуют указанный интерфейс (RobotInterface). В фигурных скобках содержится обычный код Java.

Помимо деклараций язык JACK для описания рассуждений и поведения, предпринимаемых агентом при выполнении плана, предоставляет свои операторы методов рассуждения, которые выделяются предшествующим символом "@".

Для поддержки выполнения агентно-ориентированной программной системы JACK предоставляет следующие дополнительные языковые расширения, обеспечивающие следующую семантику:

Многопоточность встроена в ядро и выведена из-под контроля программиста.

Работа агентов осуществляется таким образом, что агенты обрабатывают множество планов и имеют доступ к описаниям убеждений. Агенты выполняют планы в задачах управления событиями, когда они возникают, сравнивая свои убеждения, когда необходимо. Эти планы могут инициировать подзадачи, которые в свою очередь могут инициировать свои подзадачи, если агент требует трудоемкий и сложный ответ.

Введена новая структура данных, названная логический элемент (logical member), значение которого зависит от результата запроса к множеству убеждений агента.

Возможность выполнение запросов к множеству убеждений агента, используя для этого логические элементы, посредством их объединения для получения желаемого результата. Если запрос имеет успех, то логический элемент содержит желаемое значение.

Компонент среды разработки JACK (JACK Development Environment) дает возможность рисования обзорных диаграмм, по которым среда генерирует скелет программного кода и следит за тем, чтобы изменения, произведенные в коде, отображались и на диаграммах.

Агенты, создаваемые в JACK, имеют архитектуру, присущую интеллектуальным агентам. Таким образом, возможно моделирование разумного поведения, в соответствии с теоретической моделью BDI- архитектуры агента , основанной на убеждениях, желаниях и намерениях.

Согласно BDI-архитектуре, интеллектуальные агенты JACK - это автономные программные компоненты, которые могут проявлять разумное поведение на основе проактивности (целенаправленность) и реактивности (направляемое событиями) на входные сигналы. Каждый такой агент имеет:

убеждения (это его набор данных о мире);

желания (набор событий на которые он будет реагировать и набор целей, достижения которых он может желать);

намерения (набор планов, которые описывают как он может управлять возникающими целями и планами).

Если агента рассматривать как аналог личности, то набор планов описывает шаги, которые агент должен выполнить при возникновении определенного события или желании достичь определенного результата. На первый взгляд, поведение агента может показаться похожим на действия экспертных систем, со всеми присущими им ограничениями. Однако, принципиальное отличие агентно-ориентированных систем в том, что агенты можно программировать для выполнения планов точно так же, как действовала бы разумная личность. В частности, с помощью агентов можно реализовать следующие свойства, ассоциирующиеся с разумным поведением:

устойчивую целенаправленность - агенты сосредоточены на целях, а не на выбранных методах для их достижения;

контекстную зависимость в реальном времени - агенты будут следить за вариантами, которые применимы в каждый момент времени и принимать решения относительно последующих действий, на основе имеющихся условий;

утверждение правильности подхода в реальном времени - агент будет гарантировать, что он следует выбранному курсу действий до тех пор, пока определенные условия продолжают быть истинными;

одновременность - агентная система является многопоточной. Если возникают новые цели и события, то агент способен определить приоритеты по требованию многозадачности.

JACK приложение представляет собой исходный код, реализующий характерные для агентно-ориентированного подхода понятия: агентов, способностей, события, планы, убеждения, view (запросы), а также Java класс с функцией main(), которая является точкой входа для виртуальной машины Java, и любые другие Java необходимые файлы. Файлы, которые создаются для этих понятий, должны иметь такое же имя, как и у объекта, определяемого в файле. Они имеют расширение, определяющее тип JACK понятия. Компилятор агентов JACK конвертирует исходные файлы на языке агентов JACK в код на языке Java, который затем компилируется в код виртуальной машины Java для выполнения на целевой системе.

4. Программная среда JADE (Java Agent Development Framework) получила широкое применение для разработки многоагентных систем. Она полностью реализованная на языке Java и поддерживает FIPA - стандарты для создания интеллектуальных агентов. Цель создания среды JADE - упростить процесс разработки посредством стандартизации способов взаимодействия агентов во всеоохватывающей среде системных сервисов.

Для достижения этой цели JADE предлагает програмисту-разработчику агентных систем следующие возможности:

агентную платформу FIPA-compliant Agent Platform, основанную на FIPA и включающую обязательные типы системных агентов для управления, во-первых, агентной платформой (AMS), во- вторых, каналом коммуникации (ACC) и службы каталогов (DF) (эти типы агентов автоматически активируются при запуске платформы);

распределенную агентную платформу Distributed Agent Platform, которая может использовать несколько хостов, при чем на каждом узле запускается только одна Java Virtual Machine. Агенты выполняются как Java- потоки. В зависимости от местонахождения агента, посылающего сообщение, и того, кто его получает, для доставки сообщений используется соответствующий транспортный механизм.

Multiple Domains support - ряд основанных на FIPA DF-агентов могут объединится в федерацию, таким образом реализуя мультидоменную агентную среду.

Multithreaded execution environment with twolevel scheduling. Каждый JADE-агент имеет собственный поток управления, но он также способен работать в многопотоковом режиме. Java Virtual Machinе проводит планирование задач, исполняемых агентами или одним из них.

Object-оriented programming environment. Большинство концепций, свойственных FIPA- спецификации, представляются Java-классами, формирующими интерфейс пользователя.

Library of interaction protocols. Используются стандартные интерактивные протоколы fipa request и fipa-contract-net. Для того, чтобы создать агента, который мог бы действовать согласно таким протоколам, разработчикам прикладных программ нужно только имплементировать специфические доменные действия, в то время как вся независимая от прикладной программы протокольная логика будет осуществляться системой JADE.

Administration GUI. Простые операции управления платформой могут исполняться через графический интерфейс, отображающий активных агентов и контейнеры агентов. Используя GUI, администраторы платформы могут создавать, уничтожать, прерывать и возобновлять действия агентов, создавать иерархии доменов и мультиагентные федерации DF (фасилитаторов).

JADE базируется на технологиях Java RMI, Java CORBA IDL, Java Serialization и Java Reflection API. Разработка МАС в этой среде упрощается благодаря использованию FIPA-спецификаций и ряда инструментов поддержки фазы отладки и развертывания системы. Эта агентная платформа может устанавливаться на компьютерах с разными операционными системами, и ее можно конфигурировать через удаленный GUI-интерфейс. Процесс конфигурирования этой платформы достаточно гибкий: ее можно изменить даже во время исполнения программ, посредством перемещения агентов с одной машины на другую. Единственным требованием для работы системы является установка на машине Java Run Time 1.2.

Каждый запущенный экземпляр среды JADE является контейнером, т.к. может содержать несколько агентов. Группа активных контейнеров образуют платформу. Главный контейнер всегда должен быть активен, а все другие контейнеры должны быть зарегистрированы им при их создании. Поэтому, первый контейнер, запущенный на платформе является основным контейнером, а все остальные - обычными контейнерами и должны получить указания о том, где находится их основной контейнер, на котором они должны быть зарегистрированы. Если в сети запускается еще один основной контейнер, то он представляет собой другую платформу, на которой новые обычные контейнеры имеют возможность зарегистрироваться. На рисунок 2.4 показаны приведенные выше концепции платформы и контейнера и показывает сценарий с двумя JADE платформами, состоящими из трёх и одного контейнера соответственно.

Рис. 2.4 Среда "существования" агентов JADE

JADE агенты должны иметь уникальные имена, знать имена друг друга и, благодаря этому, они могут общаться напрямую, независимо от их фактического местонахождения, т.е. внутри одного контейнера (например, агенты A2 и A3), в различных контейнерах внутри одной платформы (например, A1 и A2) или в различных платформах (например, A4 и A5). Основной контейнер отличается от обычных тем, что содержит систему управления агентами и маршрутизатор, которые автоматически запускаются при запуске основного контейнера. Система управления агентами AMS (Agent Management System), представляет собой "власть" в платформе (создание / удаление агентов в удаленных контейнерах, запрашиваемых через AMS) и обеспечивает службу именования агентов. Маршрутизатор каталогов DF (Directory facilitator), который обеспечивает сервис "Жёлтых страниц", помогает найти агенту других агентов, для получения от них необходимых услуг, необходимых ему для достижения своих целей.

Для осуществления коммуникации архитектура среды предоставляет гибкий и эффективный процесс обмена сообщениями, в котором JADE создает очередь и управляет потоком ACL-сообщений, являющихся приватными для каждого агента. Агенты способны обращаться к очереди с помощью комбинации нескольких режимов своей работы: блокирование, голосование, перерыв в работе и сопоставление с эталоном (если это касается методов поиска). инструментарий платформа мультиагентный

В последних версиях системы используется Java RMI, event-notification и IIOP. Однако, можно легко добавить и другие протоколы. Также предусмотрена возможность интеграции SMTP, HTTP и WAP. Большинство коммуникационных протоколов, которые уже определены международным сообществом разработчиков агентных сред, доступны и могут иллюстрироваться на конкретных примерах после определения поведения системы и ее основных состояний. Вместе с поддержкой определенных пользователем контентных языков, реализованы онтологии управления агентами, а также онтологии, которые могут быть реализованы и зарегистрированы агентами и использованы системой. С целью существенного расширения работоспособности JADE, предусмотрена возможность интеграции с JESS и Java-оболочкой CLIPS.

Сравнительный анализ возможностей рассматриваемых инструментальных сред для разработки программных агентов приводится в таблице 4. А на рисунке 2.5 приведены результаты данного анализа.

Таблица 4

Сравнительный анализ возможностей инструментальных сред для разработки программных агентов

Рис. 2.5

На основании сравнения характеристик рассмотренных инструментальных сред можно сделать вывод о том, что наиболее мощными и гибкими технологиями реализации понятия "агент", являются подходы, предложенные инструментарием AgentBuilder и средой JACK.

Необходимо обратить внимание на то, что для платформы JADE существует дополнительное BDI расширение - среда Jadex. Эта среда предусматривает гибридную реактивно-делиберативную архитектуру, в которой агент рассматривается как "черный ящик", принимающий и отправляющий сообщения. Основываясь на результатах обработки сообщений, внутренних и внешних событий, делиберативный механизм принимает решения о переходе к новому плану действий или продолжению старого. Действующий план может посылать сообщения другим агентам, изменять базу убеждений, формировать новые цели и вызывать внутренние события. Система использует библиотеку планов, которые обрабатываются как Java-классы.

Одним из главных преимуществ разработки интеллектуальных агентов на платформе Jadex является то, что не требуется изучения новых языков программирования. Вместо этого агенты кодируются на базе объектно-ориентированного программирования в интегрированной среде разработки (IDEs), типа Eclipse и Intellij IDEA.

Еще одним важным аспектом является независимость связующего программного обеспечения, поскольку Jadex независимо с его модулями может использоваться в совершенно других сценариях на верхнем уровне платформы. Ориентированные на агента программы добавляют явные свойства автономных действующих элементов, которые принимают участие в процессе принятия решений, к пассивных объектам. В этом отношении агенты предоставляют активные компоненты с индивидуальными возможностями взаимодействия с компонентами.

Jadex разработан как самостоятельный механизм принятия решений, адаптированные для работы с любыми связующими системами, которые выполняют взаимодействие с агентом относительно его собственного управления и получения сообщений.

Агент может свободно мигрировать между хостами, выполняя операции, как на серверной стороне, так и на стороне пользователя, сохраняя при этом независимость от места выполнения поставленных задач.

Проведенный анализ наиболее известных инструментальных систем позволил выбрать эффективную и доступную среду Jadex.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра прикладной математики и теории систем управления

РЕФЕРАТ

«Информатика и программирование»

„ Передовые технологии и популярные средства разработки программного обеспечения ”

Доложилa:

студентка группы 2-В

М.А. Матиишина

Преподаватель: к.е.н., с.н.с.

С. Н. Мичкивский

Донецк 2013

Введение

1. История

2. Основные особенности методологии RAD

2.1 CASE средства

2.2 Применение объектно-ориентированных методов

2.3 Среды разработки, использующие принципы RAD

2.4 Когда применяется RAD.

3. Жизненный цикл методологии RAD

3.1 Фаза анализа и планирования требований

3.2 Фаза проектирования

3.3 Фаза построения

3.4 Фаза внедрения

Заключение

Введение

На начальном этапе существования компьютерных информационных систем их разработка велась на традиционных языках программирования. Однако по мере возрастания сложности разрабатываемых систем и увеличения запросов пользователей (чему в значительной степени способствовал прогресс в области вычислительной техники, а также появление удобного графического интерфейса пользователя в системном программном обеспечении) потребовались новые средства, обеспечивающие значительное сокращение сроков разработки. Это послужило предпосылкой к созданию целого направления в области программного обеспечения -- инструментальных средств для быстрой разработки приложений. Развитие этого направления привело к появлению на рынке программного обеспечения средств автоматизации практически всех этапов жизненного цикла информационных систем. Например, технология Rapid Application Development (RAD).

программный обеспечение ориентированный жизненный

1. История

Концепция RAD стала ответом на неуклюжие методы разработки программ 1970-х и начала 1980-х годов, такие как «модель водопада» (англ. Waterfall model). Эти методы предусматривали настолько медленный процесс создания программы, что зачастую даже требования к программе успевали измениться до окончания разработки. Основателем RAD считается сотрудник IBM Джеймс Мартин, который в 1980-х годах сформулировал основные принципы RAD, основываясь на идеях Барри Бойма и Скотта Шульца. А в 1991 году Мартин опубликовал известную книгу, в которой детально изложил концепцию RAD и возможности её применения. В настоящее время RAD становится общепринятой схемой для создания средств разработки программных продуктов. Именно средства разработки, основанные на RAD, имеют наибольшую популярность среди программистов.

2 . Основные особенности методологии RAD

Методология разработки информационных систем, основанная на использовании средств быстрой разработки приложений, получила в последнее время широкое распространение и приобрела название методологии быстрой разработки приложений -- RAD (Rapid Application Development). Данная методология охватывает все этапы жизненного цикла современных информационных систем.

RAD -- это комплекс специальных инструментальных средств быстрой разработки прикладных информационных систем, позволяющих оперировать с определенным набором графических объектов, функционально отображающих отдельные информационные компоненты приложений.

Под методологией быстрой разработки приложений обычно понимается процесс разработки информационных систем, основанный на трех основных элементах:

· небольшой команде программистов (обычно от 2 до 10 человек);

· тщательно проработанный производственный график работ, рассчитанный на сравнительно короткий срок разработки (от 2 до 6 мес.);

· итерационная модель разработки, основанная на тесном взаимодействии с заказчиком -- по мере выполнения проекта разработчики уточняют и реализуют в продукте требования, выдвигаемые заказчиком.

При использовании методологии RAD большое значение имеют опыт и профессионализм разработчиков. Группа разработчиков должна состоять из профессионалов, имеющих опыт в анализе, проектировании, программировании и тестировании программного обеспечения.

Основные принципы методологии RAD можно свести к следующему:

· используется итерационная (спиральная) модель разработки;

· полное завершение работ на каждом из этапов жизненного цикла не обязательно;

· в процессе разработки информационной системы необходимо тесное взаимодействие с заказчиком и будущими пользователями;

· необходимо применение CASE-средств и средств быстрой разработки приложений;

· необходимо применение средств управления конфигурацией, облегчающих внесение изменений в проект и сопровождение готовой системы;

· необходимо использование прототипов, позволяющее полнее выяснить и реализовать потребности конечного пользователя;

· тестирование и развитие проекта осуществляются одновременно с разработкой;

· разработка ведется немногочисленной и хорошо управляемой командой профессионалов;

· необходимы грамотное руководство разработкой системы, четкое планирование и контроль выполнения работ.

2.1 Средства автоматизации разработки программ (CASE-средства)

В основных принципах методологии RAD, появляется такое понятие как CASE средства. Так вот, средства автоматизации разработки программ (CASE-средства)-- инструменты автоматизации процессов проектирования и разработки программного обеспечения для системного аналитика разработчика ПО и программиста. Первоначально под CASE-средствами понимались только инструменты для упрощения наиболее трудоёмких процессов анализа и проектирования, но в дальнейшем CASE-средства стали определять как программные средства для поддержки процессов жизненного цикла ПО.

Появлению CASE-технологии и CASE-средств предшествовали исследования в области методологии программирования. Программирование обрело черты системного подхода с разработкой и внедрением языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, языков проектирования и средств их поддержки, формальных и неформальных языков описаний системных требований и спецификаций и т.д. Кроме того, появлению CASE-технологии способствовали и такие факторы, как:

* подготовка аналитиков и программистов, восприимчивых к концепциям модульного и структурного программирования;

* широкое внедрение и постоянный рост производительности компьютеров, позволившие использовать эффективные графические средства и автоматизировать большинство этапов проектирования;

* внедрение сетевой технологии, предоставившей возможность объединения усилий отдельных исполнителей в единый процесс проектирования путем использования разделяемой базы данных, содержащей необходимую информацию о проекте.

2.3 Применение объектно-ориентированных методов

Что касается RAD средств, то они дали возможность реализовывать совершенно иную по сравнению с традиционной технологию создания приложений.

Информационные объекты формируются как некие действующие модели (прототипы), чье функционирование согласовывается с пользователем, а затем разработчик может переходить непосредственно к формированию законченных приложений, не теряя из виду общей картины проектируемой системы.

Возможность использования подобного подхода в значительной степени является результатом применения принципов объектно-ориентированного проектирования, Применение объектно-ориентированных методов позволяет преодолеть одну из главных трудностей, возникающих при разработке сложных систем -- колоссальный разрыв между реальным миром (предметной областью описываемой проблемы) и имитирующей средой.

Использование объектно-ориентированных методов позволяет создать описание (модель) предметной области в виде совокупности объектов -- сущностей, объединяющих данные и методы обработки этих данных (процедуры). Каждый объект обладает своим собственным поведением и моделирует некоторый объект реального мира. С этой точки зрения объект является вполне осязаемой вещью, которая демонстрирует определенное поведение.

В объектном подходе акцент переносится на конкретные характеристики физической или абстрактной системы, являющейся предметом программного моделирования. Объекты обладают целостностью, которая не может быть нарушена. Таким образом, свойства, характеризующие объект и его поведение, остаются неизменными. Объект может только менять состояние, управляться или становиться в определенное отношение к другим объектам.

Широкую известность объектно-ориентированное программирование получило с появлением визуальных средств проектирования, когда было обеспечено слияние (инкапсуляция) данных с процедурами, описывающими поведение реальных объектов, в объекты программ, которые могут быть отображены определенным образом в графической пользовательской среде. Это позволило приступить к созданию программных систем, максимально похожих на реальные, и добиваться наивысшего уровня абстракции. В свою очередь, объектно-ориентированное программирование позволяет создавать более надежные коды, так как у объектов программ существует точно определенный и жестко контролируемый интерфейс.

При разработке приложений с помощью инструментов RAD используется множество готовых объектов, сохраняемых в общедоступном хранилище. Однако обеспечивается и возможность разработки новых объектов. При этом новые объекты могут разрабатываться как на основе существующих, так и «с нуля».

Инструментальные средства RAD обладают удобным графическим интерфейсом пользователя и позволяют на основе стандартных объектов формировать простые приложения без написания кода программы. Это является большим преимуществом RAD, так как в значительной степени сокращает рутинную работу по разработке интерфейсов пользователя (при использовании обычных средств разработка интерфейсов представляет собой достаточно трудоемкую задачу, отнимающую много времени). Высокая скорость разработки интерфейсной части приложений позволяет быстро создавать прототипы и упрощает взаимодействие с конечными пользователями.

Таким образом, инструменты RAD позволяют разработчикам сконцентрировать усилия на сущности реальных деловых процессов предприятия, для которого создается информационная система. В итоге это приводит к повышению качества разрабатываемой системы.

Применение принципов объектно-ориентированного программирования позволило создать принципиально новые средства проектирования приложений, называемые средствами визуального программирования. Визуальные инструменты RAD позволяют создавать сложные графические интерфейсы пользователя вообще без написания кода программы. При этом разработчик может на любом этапе наблюдать то, что закладывается в основу принимаемых решений.

Визуальные средства разработки оперируют в первую очередь со стандартными интерфейсными объектами -- окнами, списками, текстами, которые легко можно связать с данными из базы данных и отобразить на экране монитора. Другая группа объектов представляет собой стандартные элементы управления -- кнопки, переключатели, флажки, меню и т.п., с помощью которых осуществляется управление отображаемыми данными. Все эти объекты могут быть стандартным образом описаны средствами языка, а сами описания сохранены для дальнейшего повторного использования.

В настоящее время существует довольно много различных визуальных средств разработки приложений. Но все они могут быть разделены на две группы -- универсальные и специализированные.

Среди универсальных систем визуального программирования сейчас наиболее распространены такие, как Borland Delphi и Visual Basic. Универсальными мы их называем потому, что они не ориентированы на разработку только приложений баз данных -- с их помощью могут быть разработаны приложения почти любого типа, в том числе и информационные приложения. Причем программы, разрабатываемые с помощью универсальных систем, могут взаимодействовать практически с любыми системами управления базами данных. Это обеспечивается как использованием драйверов ODBC или OLE DB, так и применением специализированных средств (компонентов).

2.4 Среды разработки, использующие принципы RAD

· Borland Delphi

· Borland C++ Builder

· Microsoft Visual Studio

· Macromedia Flash

· Macromedia Authorware

· Macromedia Director

· Visual DataFlex

Быстрая разработка приложений Rapid Application Development (RAD) - это жизненный цикл процесса проектирования, созданный для достижения более высоких скорости разработки и качества ПО, чем это возможно при традиционном подходе к проектированию.RAD предполагает, что разработка ПО осуществляется небольшой командой разработчиков за срок порядка трех-четырех месяцев путем использования инкрементного прототипирования с применением инструментальных средств визуального моделирования и разработки. Технология RAD предусматривает активное привлечение заказчика уже на ранних стадиях -обследование организации, выработка требований к системе. Причины популярности RAD вытекают из тех преимуществ, которые обеспечивает эта технология.Наиболее существенными из них являются:

§ высокая скорость разработки;

§ низкая стоимость;

§ высокое качество.

Визуальные инструменты RAD позволяют максимально сблизить этапы создания информационных систем; анализ исходных условий, проектирование системы, разработка прототипов и окончательное формирование приложений становятся сходными, так как на каждом этапе разработчики оперируют визуальными объектами.

Логика приложения, построенного с помощью RAD, является событийно-ориентированной. Это означает следующее: каждый объект, входящий в состав приложения, может генерировать события и реагировать на события, генерируемые другими объектами. Примерами событий могут быть: открытие и закрытие окон, нажатие кнопки, нажатие клавиши клавиатуры, движение мыши, изменение данных в базе данных и т. п.

Разработчик реализует логику приложения путем определения обработчика каждого события -- процедуры, выполняемой объектом при наступлении соответствующего события. Например, обработчик события «нажатие кнопки» может открыть диалоговое окно. Таким образом, управление объектами осуществляется с помощью событий.

Обработчики событий, связанных с управлением базой данных (DELETE, INSERT, UPDATE), могут реализовываться в виде триггеров на клиентском или серверном узле. Такие обработчики позволяют обеспечить ссылочную целостность базы данных при операциях удаления, вставки и обновления, а также автоматическую генерацию первичных ключей.

2.5 Когда применяется RAD

Применение технологии RAD целесообразно, когда: требуется выполнение проекта в сжатые сроки (90 дней). Быстрое выполнение проекта позволяет создать систему, отвечающую требованиям сегодняшнего дня. Если система проектируется долго, то весьма высока вероятность, что за это время существенно изменятся фундаментальные положения, регламентирующие деятельность организации, то есть, система морально устареет еще до завершения ее проектирования.

Интерфейс пользователя (GUI) есть главный фактор. Нет смысла заставлять пользователя рисовать картинки. RAD технология дает возможность продемонстрировать интерфейс в прототипе, причем достаточно скоро после начала проекта. Проект большой, но поддается разделению на более мелкие функциональные компоненты. Если предполагаемая система велика, необходимо, чтобы ее можно было разбить на мелкие части, каждая из которых обладает четкой функциональностью. Они могут выпускаться последовательно или параллельно (в последнем случае привлекается несколько RAD групп).·

ПО не обладает большой вычислительной сложностью. Современные средства быстрой разработки windows-при-ложений, так называемые rad-средства (rad расшифровывается как rapid application development), обладают в той или иной степени почти всеми возможностями реализации в приложениях подобных интерфейсных элементов. Многие из них позволяют осуществлять доступ к базам данных, в том числе и к серверным БД. borland delphi, на взгляд автора, является в этом отношении наиболее простым и удобным в использовании средством.

RAD-технология не является универсальной, то есть ее применение целесообразно не всегда. Например, в проектах, где требования к программному продукту четко определены и не должны меняться, вовлечение заказчика в процесс разработки не требуется и более эффективной может быть иерархическая разработка (каскадный метод). То же касается проектов, ПО, сложность которых определяется необходимостью реализации сложных алгоритмов, а роль и объем пользовательского интерфейса невелик.

3 . Жизненный цикл методологии RAD

При использовании методологии быстрой разработки приложений жизненный цикл информационной системы состоит из четырех фаз:

· фаза анализа и планирования требований;

· фаза проектирования;

· фаза построения;

· фаза внедрения.

3 .1 Фаза анализа и планирования требований.

На фазе анализа и планирования требований выполняются следующие работы:

· определяются функции, которые должна выполнять разрабатываемая информационная система;

· определяются наиболее приоритетные функции, требующие разработки в первую очередь;

· проводится описание информационных потребностей;

· ограничивается масштаб проекта;

· определяются временные рамки для каждой из последующих фаз;

· в заключение, определяется сама возможность реализации данного проекта в установленных рамках финансирования, на имеющихся аппаратных и программных средствах.

Если реализация проекта принципиально возможна, то результатом фазы анализа и планирования требований будет список функций разрабатываемой информационной системы с указанием их приоритетов и предварительные функциональные и информационные модели системы.

3 .2 Фаза проектирования

На фазе проектирования необходимым инструментом являются CASE-средства, используемые для быстрого получения работающих прототипов приложений.

Прототипы, созданные с помощью CASE-средств, анализируются пользователями, которые уточняют и дополняют те требования к системе, которые не были выявлены на предыдущей фазе. Таким образом, на данной фазе также необходимо участие будущих пользователей в техническом проектировании системы.

При необходимости для каждого элементарного процесса создается частичный прототип: экран, диалог или отчет (это позволяет устранить неясности или неоднозначности). Затем определяются требования разграничения доступа к данным.

После детального рассмотрения процессов определяется количество функциональных элементов разрабатываемой системы. Это позволяет разделить информационную систему на ряд подсистем, каждая из которых реализуется одной командой разработчиков за приемлемое для RAD-проектов время (порядка полутора месяцев). С использованием CASE-средств проект распределяется между различными командами -- делится функциональная модель.

На этой же фазе происходит определение набора необходимой документации.

Результатами данной фазы являются:

· общая информационная модель системы;

· функциональные модели системы в целом и подсистем, реализуемых отдельными командами разработчиков;

· точно определенные с помощью CASE-средства интерфейсы между автономно разрабатываемыми подсистемами;

· построенные прототипы экранов, диалогов и отчетов.

Одной из особенностей применения методологии RAD на данной фазе является то, что каждый созданный прототип развивается в часть будущей системы. Таким образом, на следующую фазу передается более полная и полезная информация. При традиционном подходе использовались средства прототипирования, не предназначенные для построения реальных приложений, поэтому разработанные прототипы не могли быть использованы на последующих фазах и просто «выбрасывались» после того, как выполняли задачу устранения неясностей в проекте.

3 .3 Фаза построения

На фазе построения выполняется собственно быстрая разработка приложения. На данной фазе разработчики производят итеративное построение реальной системы на основе полученных ранее моделей, а также требований нефункционального характера. Разработка приложения ведется с использованием визуальных средств программирования. Формирование программного кода частично выполняется с помощью автоматических генераторов кода, входящих в состав CASE-средств. Код генерируется на основе разработанных моделей.

На фазе построения также требуется участие пользователей системы, которые оценивают получаемые результаты и вносят коррективы, если в процессе разработки система перестает удовлетворять определенным ранее требованиям. Тестирование системы осуществляется непосредственно в процессе разработки.

После окончания работ каждой отдельной команды разработчиков производится постепенная интеграция данной части системы с остальными, формируется полный программный код, выполняется тестирование совместной работы данной части приложения с остальными, а затем тестирование системы в целом.

Завершается физическое проектирование системы, а именно:

· определяется необходимость распределения данных;

· производится анализ использования данных;

· производится физическое проектирование базы данных;

· определяются требования к аппаратным ресурсам;

· определяются способы увеличения производительности;

· завершается разработка документации проекта.

Результатом данной фазы является готовая информационная система, удовлетворяющая всем требованиям пользователей.

3 .4 Фаза внедрения

Фаза внедрения в основном сводится к обучению пользователей разработанной информационной системы.

Так как фаза построения достаточно непродолжительна, планирование и подготовка к внедрению должны начинаться заранее, еще на этапе проектирования системы.

Приведенная схема разработки информационной системы не является универсальной. Вполне возможны различные отклонения от нее. Это связано с зависимостью схемы выполнения проекта от начальных условий, при которых начинается разработка (например, разрабатывается совершенно новая система или на предприятии уже существует некоторая информационная система). Во втором случае существующая система может либо использоваться в качестве прототипа новой системы, либо интегрироваться в новую разработку в качестве одной из подсистем.

Заключение

Несмотря на все свои достоинства, методология RAD тем не менее (как, впрочем, и любая другая методология) не может претендовать на универсальность. Ее применение наиболее эффективно при выполнении сравнительно небольших систем, разрабатываемых для вполне определенного предприятия.

При разработке же типовых систем, не являющихся законченным продуктом, а представляющих собой совокупность типовых элементов информационной системы, большое значение имеют такие показатели проекта, как управляемость и качество, которые могут войти в противоречие с простотой и скоростью разработки. Это связано с тем, что типовые системы обычно централизованно сопровождаются и могут быть адаптированы к различным программно-аппаратным платформам, системам управления базами данных, коммуникационным средствам, а также интегрироваться с существующими разработками. Поэтому для такого рода проектов необходим высокий уровень планирования и жесткая дисциплина проектирования, строгое следование заранее разработанным протоколам и интерфейсам, что снижает скорость разработки.

Методология RAD неприменима не только для создания типовых информационных систем, но и для построения сложных расчетных программ, операционных систем или программ управления сложными инженерно-техническими объектами -- программ, требующих написания большого объема уникального кода.

Методология RAD не может быть использована для разработки приложений, в которых интерфейс пользователя является вторичным, то есть отсутствует наглядное определение логики работы системы. Примерами таких приложений могут служить приложения реального времени, драйверы или службы.

Совершенно неприемлема методология RAD для разработки систем, от которых зависит безопасность людей, -- например, систем управления транспортом или атомных электростанций. Это обусловлено тем, что итеративный подход, являющийся одной из основ RAD, предполагает, что первые версии системы не будут полностью работоспособны, что в данном случае может привести к серьезнейшим катастрофам.

Список источников

1. http://ru.wikipedia.org

2. http://www.inforazrabotky.info

3. http://brain.botik.ru

4. http://promidi.by.ru

5. http://www.citforum.ru

6. Трофимов С.А. CASE-технологии: практическая работа в Rational Rose.

7. http://vk.com/away.php?to=https%3A%2F%2Fdrive.google.com%2Ffolderview%3Fid%3D0B4QYrT5wARvMdUttbnJ4N1F0bFk%26usp%3Dsharing&post=-58064243_12

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Требования к технологии проектирования программного обеспечения (ПО). Состав и описание стадий полного жизненного цикла ПО. Классификация моделей жизненного цикла ПО, их особенности. Методологии разработки ПО, приёмы экстремальный программирование.

презентация , добавлен 19.09.2016


Понятие, сущность и структура жизненного цикла программного обеспечения, описание технологии его проектирования, разработки и сопровождения. Сущность и основные положения международного стандарта ISO/IEC 12207. Перечень основных принципов методологии RAD.

реферат , добавлен 30.11.2010


Современные методологические проблемы разработки и внедрения программного обеспечения ERP систем. Основные концептуальные подходы к методологии разработки и внедрения программного обеспечения. Исследование методологии ASAP: ее сильные и слабые стороны.

дипломная работа , добавлен 29.04.2011


Технология конструирования программного обеспечения, надежно и эффективно работающего в реальных компьютерах. Модель быстрой разработки приложений (Rapid Application Development) как один из примеров применения инкрементной стратегии конструирования.

реферат , добавлен 24.06.2009


Базовые основы разработки программного обеспечения: его классический жизненный цикл, макетирование, стратегии конструирования, модели качества процессов разработки. Применение параллельных алгоритмов и CASE-системы, критерии оценки их эффективности.

курсовая работа , добавлен 07.04.2015


Исследование объектно-ориентированного подхода к проектированию программного обеспечения будильника. Модель программного обеспечения. Взаимодействие между пользователями и системой. Диаграммы и генерация программного кода при помощи средств Rational Rose.

курсовая работа , добавлен 26.09.2014


Понятие технологии разработки программы. Основа проектирования программного обеспечения. Модели жизненного цикла, возникшие исторически в ходе развития теории проектирования программного обеспечения. Спиральная (spiral), каскадная и итерационная модели.

презентация , добавлен 11.05.2015


Основная идея методологии и принципы RAD-разработки информационных систем, ее главные преимущества. Причины популярности, особенности применения технологии. Формулировка основных принципов разработки. Среды разработки, использующие принципы RAD.

презентация , добавлен 02.04.2013


Оценка финансовой, стратегической ценности и уровня рисков проекта. Классификация проектов: "свой" заказчик, продукт под заказ, тиражируемый продукт, аутсорсинг. Организация процесса разработки программного обеспечения, методологии его проектирования.

презентация , добавлен 07.12.2013


Стадии разработки программного средства. Средства, методологии и методы его разработки. Оценка надежности и качества проекта. Обоснование необходимости разработки программы. Тестирование как процесс выполнения тестовой программы с намерением найти ошибки.

В настоящее время с каждой системой программирования связываются не отдельные инструменты (например, компилятор), а некоторая логически связанная совокупность программных и аппаратных инструментов поддерживающих разработку и сопровождение ПС на данном языке программирования или ориентированных на какую-либо конкретную предметную область. Такую совокупность будем называть инструментальной средой разработки и сопровождения ПС . Для таких инструментальных сред характерно, во-первых, использование как программных, так и аппаратных инструментов, и, во-вторых, определенная ориентация либо на конкретный язык программирования, либо на конкретную предметную область.

Инструментальная среда не обязательно должна функционировать на том компьютере, на котором должно будет применяться разрабатываемое с помощью ее ПС. Часто такое совмещение бывает достаточно удобным (если только мощность используемого компьютера позволяет это): не нужно иметь дело с компьютерами разных типов, в разрабатываемую ПС можно включать компоненты самой инструментальной среды. Однако, если компьютер, на котором должно применяться ПС, недоступен для разработчиков этого ПС (например, он постоянно занят другой работой, которую нельзя прерывать, или он находится еще в стадии разработки), либо неудобен для разработки ПС, либо мощность этого компьютера недостаточна для обеспечения функционирования требуемой инструментальной среды, то применяется так называемый инструментально-объектный подход . Сущность его заключается в том, что ПС разрабатывается на одном компьютере, называемым инструментальным , а применяться будет на другом компьютере, называемым целевым (или объектным ).

Различают три основных класса инструментальных средразработки и сопровождения ПС (рис. 16.1): ·

среды программирования, ·

рабочие места компьютерной технологии,·

инструментальные системы технологии программирования.

Среда программирования предназначена в основном для поддержки процессов программирования (кодирования), тестирования и отладки ПС. Рабочее место компьютерной технологии ориентировано на поддержку ранних этапов разработки ПС (спецификаций) и автоматической генерации программ по спецификациям. Инструментальная система технологии программирования предназначена для поддержки всех процессов разработки и сопровождения в течение всего жизненного цикла ПС и ориентирована на коллективную разработку больших программных систем с длительным жизненным циклом. Для таких систем стоимость сопровождения обычно превышает стоимость разработки.

Рис. 16.1. Основные классы инструментальных сред разработки и сопровождения ПС.

1. Инструментальные среды программирования.

Инструментальные среды программирования содержат прежде всего текстовый редактор, позволяющий конструировать программы на заданном языке программирования, инструменты, позволяющие компилировать или интерпретировать программы на этом языке, а также тестировать и отлаживать полученные программы. Кроме того, могут быть и другие инструменты, например, для статического или динамического анализа программ. Взаимодействуют эти инструменты между собой через обычные файлы с помощью стандартных возможностей файловой системы.

Различают следующие классы инструментальных сред программирования (см. рис. 14.2): ·

среды общего назначения,·

языково-ориентированные среды.

Инструментальные среды программирования общего назначения содержат набор программных инструментов, поддерживающих разработку программ на разных языках программирования (например, текстовый редактор, редактор связей или интерпретатор языка целевого компьютера) и обычно представляют собой некоторое расширение возможностей используемой операционной системы. Для программирования в такой среде на каком-либо языке программирования потребуются дополнительные инструменты, ориентированные на этот язык (например, компилятор).

Рис.16.2. Классификация инструментальных сред программирования.

Языково-ориентированная инструментальная среда программирования предназначена для поддержки разработки ПС на каком-либо одном языке программирования и знания об этом языке существенно использовались при построении такой среды. Вследствие этого в такой среде могут быть доступны достаточно мощные возможности, учитывающие специфику данного языка. Такие среды разделяются на два подкласса: ·

интерпретирующие среды, ·

синтаксически-управляемые среды.

Интерпретирующая инструментальная среда программирования обеспечивает интерпретацию программ на данном языке программирования, т.е. содержит прежде всего интерпретатор языка программирования, на который эта среда ориентирована. Такая среда необходима для языков программирования интерпретирующего типа (таких, как Лисп), но может использоваться и для других языков (например, на инструментальном компьютере). Синтаксически-управляемая инструментальная среда программирования базируется на знании синтаксиса языка программирования, на который она ориентирована. В такой среде вместо текстового используется синтаксически-управляемый редактор, позволяющий пользователю использовать различные шаблоны синтаксических конструкций (в результате этого разрабатываемая программа всегда будет синтаксически правильной). Одновременно с программой такой редактор формирует (в памяти компьютера) ее синтаксическое дерево, которое может использоваться другими инструментами.