Программное обеспечение автоматизированных систем.

Программным обеспечением (ПО) вычислительной машины называют совокупность программ и сопровождающей их документации, позволяющую использовать вычислительную машину для решения задач.

Требования к программному обеспечению по «ГОСТу 24.104-85. Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Автоматизированные системы управления. Общие требования».

Программное обеспечение должно быть достаточным для выполнения всех функций, реализуемых с помощью средств вычислительной техники. Программное обеспечение должно обладать следующими свойствами:

· функциональная достаточность;

· надёжность, восстанавливаемость или наличие средств выявления ошибок;

· адаптируемость;

· модифицируемость;

· модульность построения;

· удобство эксплуатации.

ПО системы должно быть преимущественно построено на базе существующих пакетов программ. В системе должны быть использованы системы управления базами данных (СУБД). ПО должно быть построено так, чтобы отсутствие отдельных данных не сказывалось на выполнении отдельных функций.

ПО должно иметь средства диагностики ТС и контроля за достоверностью входной информации. В ПО должны быть предусмотрены меры по защите от ошибок при вводе информации.

Программное обеспечение АСУ должно быть построено таким образом, чтобы отсутствие отдельных данных не сказывалось на выполнении функций АСУ, при реализации которых эти данные не используются.

Программное обеспечение АСУ должно иметь средства диагностики технических средств АСУ и контроля на достоверность входной информации.

В программном обеспечении АСУ должны быть реализованы меры по защите от ошибок при вводе и обработке информации, обеспечивающие заданное качество выполнения функций АСУ.

Общее ПО должно позволять осуществлять настройки компонентов специального ПО и дальнейшее развитие ПО без прерывания процесса его функционирования. Все программы специального ПО системы должны быть совместимы между собой и с общим ПО. Программная документация должна соответствовать ЕСПД.

Виды программного обеспечения.

ПО подразделяется на общее ПО и специальное ПО.

Общее ПО – включает в себя ОС-мы и базовое ПО.

Специальное ПО – набор прикладных программ для определенной области применения.

По «ГОСТ 19.101-77. Виды программ и программных документов»:

Виды программ:

Компонент – программа, рассматривая как единое целое, выполняющая законченную функцию и применяемая самостоятельно или в составе комплекса.

Комплекс – программа, состоящая из двух или более компонентов или комплексов, выполняющих взаимосвязанные функции и применяемая самостоятельно или в составе другого комплекса.

Прикладное программирование с использованием командных языков низкого и высокого уровня.

Для ответа на эти вопросы необходимо дать ряд определений некоторым понятиям, связанным с данной областью разработки программного обеспечения.

Прикладные программы – программы, ориентированные на решение конкретных задач в различных областях применения.

Пакет прикладных программ – комплекс программ с документацией, необходимой для его установки и эксплуатации, предназначенный для решения определенной задачи или класса задач.

Драйвер – управляющая программа внешнего устройства.

Супервизор – комплекс системных программ, осуществляющих централизованную обработку прерываний устройств ввода-вывода, схем контроля процесса, а также управление выполнением прикладных программ, загрузку сегментов, приостановку, обработку запросов на ввод-вывод и т.д.

Фоновая задача – работа, выполняемая в промежутках между прерываниями задач основных разделов.

Транслятор – программа, преобразующая программу, записанную на каком-либо языке в набор команд ЭВМ (машинный язык).

Интерпритатор – построчно переводит в машинные коды программу.

Компилятор – переводит всю трансляцию с языка высокого уровня в форму близкую к программе на машинном языке.

Отладчик – программа, предназначенная для отладки прикладных программ в интерактивном режиме.

Файл – совокупность записей, логически связанных между собой по обработке. Каждый файл имеет имя и может занимать определенное место на носителе.

Прикладное программирование – одна из задач, которая стоит перед разработчиком, когда разрабатывается прикладное ПО.

Теперь рассмотрим методику разработки прикладного программного обеспечения.

1.Подробное описание задачи.

2.Анализ задачи.

3.Инженерная интерпретация задачи, желательно с привлечением аппарата формализации.

4.Разработка общей блок-схемы алгоритма.

5.Разработка детализированных блок-схем отдельных процедур выделенных на основе модульного принципа составления программы.

6.Детальная проработка интерфейса, программы, контроллера системы и внесение исправлений в общую и детализированную блок-схемы алгоритмов.

7.Распределение рабочих регистров и памяти.

8.Формирование текста исходной программы.

В результате работ по первым трём пунктам получают функциональную спецификацию прикладной программы, в которой основное внимание уделяется детализации способов формирования входной и выходной информации.

На языке схем алгоритмов разработчик описывает метод, выработанный для решения поставленной задачи.

Секрет успеха разработки прикладной программы для микроконтроллера заключается в использовании метода декомпозиции, при котором вся задача постепенно разделяется на меньшие функциональные модули, каждый из которых можно описать, разработать отдельно от других. Это разделение задачи на модули и субмодули может выполняться последовательно до такого уровня, когда разработка блок-схем алгоритма модуля можно делать просто и понятно.(структурное программирование).

Затем наступает этап отладки прикладного программного обеспечения. На этом этапе выполняют следующие операции:

1.Поиск самых простых синтаксических ошибок.(+ мысленный эксперимент)

2.Автономная отладка каждой процедуры в статическом режиме, что позволяет проверить правильность проводимых вычислений, правильность последовательности переходов внутри процедур и т.д.

3.Комплексная отладка в динамическом режиме без подключения объекта для определения времени выполнения программы и её отдельных моментов.

Для этого используют кросс-системы. В них входят программы отладчики (DEBUG), которые интерпретируют или моделируют выполнение программы и позволяют эффективно отлаживать вычислительные процедуры, а также алгоритм функционирования.

Разработчику предоставлена возможность доступа к любому ресурсу. Имеются возможности покомандного или пофрагментарного исполнения программ и остановки выполнения тех или иных фрагментов программы, инициирования прерываний и т.д.

Кросс-отладчики позволяют промоделировать практически все возможные варианты работы программы и тем самым убедиться в ее работоспособности.

Симулятор – программа-отладчик, позволяющая моделировать среду обитания (аппаратную среду) программы, если нет возможности протестировать программу в реальном времени; коменсировать аппаратные и программные средства.

Эмулятор – устройство, эмулирующее ОЗУ или ПЗУ контроллера

Интегрированная среда разработки – это совокупность программных средств, поддерживающая все этапы разработки программного обеспечения от написания исходного текста программы до её компиляции и отладки и обеспечивающая простое и быстрое взаимодействие с программным отладчиком-симулятором и программатором.

Прикладное программирование проводится с использованием различных языков, которые делятся на 3 уровня:

· Машинные

· Языки ассемблера

· Языки высокого уровня.

Отображать объекты, применяемые в языках высокого уровня, значительно сложнее ввиду разнообразия структуры объектов, способов их размещения в памяти и областей видимости.

Для выполнения и реализации прикладных программ существуют различные языки программирования (языковые средства программирования). Они сравнительно характеризуются по следующим характеристикам:

1.безопасность;

2.надёжность;

3.корректность.

Безопасность связана с вероятностью появления ошибок в результате обработки информации, причём использование этих ошибочных результатов в вычислительной системе может привести к аварийной ситуации.

Надёжность означает вероятность того, что вычислительная система выполнит возложенные на неё функции.

Программа корректна, если она удовлетворяет предъявленным к ней требованиям.

Корректная программа может быть ненадёжной и опасной, если требования неполные. Чем полнее требования, тем корректней программа.

Операционные системы

Операционная система (ОС) - это программа, которая обеспечивает возможность рационального использования оборудования компьютера удобным для пользователя образом.

Основные функции ОС:

1)планирование работы процессора;

2)распределение и защита памяти;

3)управление периферийными устройствами(или устройствами ввода/вывода);

4)обработка внутренних и внешних прерываний;

5)управление данными и библиотеками программ;

6)загрузка и выполнение прикладных программ;

7)интерфейс с пользователем.

Базовая ОС имеет следующие модули:

1)модуль генерации системы, обеспечивающий настройку системы;

2)резидентный монитор, посредством которого пользователь вызывает программы в ОС;

3)редактор текста;

4)ассемблер, перемещающий загрузчики;

5)система управления вводом/выводом(это набор драйверов);

6)программа отладки и диагностики и возможно транслятор одного из языков высокого уровня.

ОС бывают:

Однозадачная операционная система (ОС) реализует пакетный режим выполнения программ.Например, MS-DOS.

Многозадачная ОС реализует мультипрограммный режим в одно- и двухпроцессорной вычислительной системе, кроме этого обеспечивает синхронизацию задач, организацию контрольных точек и т.д. Например,Unix, OS/2, Windows.

Мультипроцессорная ОС обеспечивает обработку задачи несколькими процессорами, работающими на общую оперативную память и сеть внешних устройств, причем имеются функции многозадачной ОС.