Пакеты прикладных программ

Основную часть прикладного программного обеспечения составляют пакеты прикладных программ (ППП). Пакет прикладных программ –это комплекс программ, предназначенный для решения определённого класса задач по некоторой тематике. Пакеты разрабатываются таким образом, чтобы максимально упростить использование компьютера специалистами разных профессий, освободив их от необходимости изучения программирования и других областей знаний, связанных с компьютером. Это достигается за счёт так называемого дружественного интерфейса. При этом пользователь выполняет в режиме общения с компьютером набор действий, определённых входным языком пакета (ввод с клавиатуры, выполнение команд, просмотр информации и т. п.) или следует указаниям встроенного средства (программного модуля) пошагового достижения результата, называемого мастером.

Основу многих современных систем моделирования (как и САПР) составляют пакеты прикладных программ (ППП). Комплексные программные системы могут объединять несколько ППП.

Пакеты прикладных программ могут быть:
• объектно-зависимыми, проблемно-ориентированными на определенную предметную область;
• объектно-независимыми, методоориентированными (инвариантными), т.е. могут использоваться при моделировании и решении задач из различных предметных областей.
Применение таких методоориентированных ППП часто менее эффективно:
• в них не учитывается специфика задач конкретной предметной области;
• требуется достаточно высокая математическая подготовка пользователя, так как при использовании объектно-независимых ППП необходима специальная предварительная подготовка задачи в соответствии с особенностями применяемого метода.

Что же из себя представляет проблемно-ориентированный ППП в общем случае?
Проблемно-ориентированный ППП – это комплекс специально-организованных программных средств, ориентированных на решение задач в определенной предметной области науки и техники, отличающийся следующими главными чертами:
1) наличие проблемно-ориентированного языка программирования (ПОЯ) с непроцедурной формой задания на уровне, близком к естественному профессиональному языку данной предметной области. ПОЯ не требует от пользователя специальных знаний в области алгоритмического программирования;
2) выполнение функции организации и планирования вычислительного процесса — организация правильной последовательности выполнения программных модулей, обмен данными между ними, ввод-вывод и хранение информации, т.е. наличие достаточно универсального монитора.

Представим обобщенную архитектуру ППП, отражающую ее внутреннюю организацию и способ общения с пользователем (рис. 1).

Рис. 1. Обобщенная архитектура пакета прикладных программ

В архитектуре пакета можно выделить ядро пакета (это неизменная часть пакета), составляющая системное обеспечение ППП, и изменяющуюся для предметных областей — проблемное обеспечение. Ядро (монитор) пакета развивает возможности операционных систем ЭВМ для решения конкретных прикладных задач.

Архитектура ППП включает следующие основные составляющие:
• монитор пакета (управляющая программа);
• библиотека программных модулей (база данных);
• процессор с входного языка;
• сервисные средства пакета.

Монитор пакета — специальная программа, которая по формулировке задачи на входном языке автоматически организует вызов модулей в нужной последовательности, обеспечивает обмен информацией между ними и управляет процессом решения задач. Ввод модели на входном языке можно осуществлять в произвольном порядке.

Анализатор обеспечивает трансляцию исходного текста задания на входном языке пакета во внутренний язык ЭВМ. Другими словами осуществляется расшифровка конструкций, сформулированных на входном языке пакета и извлечение из них информации для организации работы всех остальных программ пакета.

Планировщик вычислительного процесса определяет правильную необходимую цепочку, последовательность обработки модулей для выполнения соответствующих инструкций.
Загрузчик-исполнитель последовательно загружает и выполняет все программные модули по вычислительной схеме планировщика.

Пакет прикладных программ сопровождается документацией, необходимой для его установки и эксплуатации. Документация включает:
1) паспорт и пояснительную записку (составные части и характеристику пакета — назначение и область применения);
2) инструкцию по вводу ППП в эксплуатацию, т.е. инструкцию по генерации пакета на ЭВМ;
3) инструкцию для пользователя по подготовке исходных данных и инструкцию по работе с пакетом для решения задач;
4) документацию на модули.

Модуль системы— это программа, реализующая законченную функцию, ориентированная на его совместное использование с другими модулями и в соответствии с этим оформленная.

Модуль — программная единица, для создания которой нужен минимум знаний о других программных единицах, программных модулях. Перекомпоновка и замена модулей не должна вызывать перекомпоновку пакета. Значит центральная концепция модульности — независимость.

И, наконец, модуль должен:
1) реализовать требуемую функцию, т.е. иметь один выход;
2) возвращать управление тому, кто его вызвал, и иметь возможность обращаться к другим модулям;
3) быть сравнительно небольшим — считается, что в среднем длина исходного текста модуля не должна превышать одну страницу распечатки АЦПУ (или от нескольких десятков до нескольких сотен операторов языка программирования).

Представим документы, сопровождающие модуль:
1) название, назначение, область применения (идентификатор модуля);
2) алгоритм, реализованный в модуле;
3) текст программы;
4) контрольный (текстовый) пример.

Модули можно разрабатывать параллельно и независимо друг от друга, их легко менять, включать при адаптации к новым условиям. Но эти преимущества тем ощутимее, чем слабее так называемое сцепление модулей.

Под сцеплением понимается теснота связей модулей друг с другом. Другими словами, межмодульные связи, их взаимозависимость должна быть минимально возможной. Минимальное сцепление обеспечивается при делении модулей по функциональному признаку.

Наличие сильного сцепления между модулями системы есть основание для их объединения в единый модуль.

Итак, ППП позволяет хранить относительно простые готовые программы (модули) и автоматически собирать из них сложные программы, подобно тому, как из унифицированных деталей строятся разнообразные архитектурные сооружения.