Возникновение и этапы становления информационных технологий 18 страница

Модель пользовательского интерфейса ориентирована на описание взаимодействий пользователей с проектируемой системой,состава форм представления и команд управления заданиями.

Модели логики ориентированы на описание потока управления(последовательности выполнения) операторов программной системы и действий пользователей.

Для отображения результатов проектирования на различныхэтапах используются следующие виды схем представления проектных решений:

1. Схемы первичной классификации;

2. Схемы вторичной классификации;

3. Схемы детализации;

4. Схемы спецификации функциональных возможностей;

5. Схемы локальных моделей данных;

6. Схемы потоков;

7. Диаграммы переходов;

8. Схемы спецификации пользовательского интерфейса;

9. Схемы распределенной обработки данных;

10. Структурированные карты объектов.

Схема классификации описывает многомерную одноуровневуюклассификацию одного элемента. Каждый признак (основание)классификации имеет глобальный идентификатор и имя:

са!.<ид. признака классификации>—<имя признака классификацииХ

Дуги на схеме классификации помечаются соответствующимиэлементами типа cat.

По способу формирования будем различать первичные и вторичные варианты оснований классификации.

Первичные основания характеризуют, как правило, наличиеразличных существенных отличительных свойств у каждого подкласса рассматриваемого класса элементов.

Вторичные основания классификации элемента формируются всоответствии с основаниями классификации элементов, которыесильно связаны с данным элементом.

Схемы потоков являются средством более детальной спецификации функциональных или организационных элементов. В соответствии с типами потоков будем различать схемы:

• материальных потоков;

• финансовых потоков;

• информационных потоков;

• потоков событий;

• отражающие сразу несколько типов потоков.

¶Правила конструирования схем потоков следующие:

• вся схема строится для одного исходного функциональногоили организационного элемента;

• каждый функциональный и организационный элементы спецификации должны иметь уникальный идентификатор;

• каждый поток должен иметь тип, уникальный идентификатори, возможно, спецификацию;

• каждый поток, кроме потока событий, должен связывать накопитель соответствующего вида и функциональный элемент илитакие элементы должны быть специфицированы в организационных элементах, связанных потоком;

• накопителями информационных потоков в зависимости от ихвида являются базы данных (информационные объекты) или папкидокументов:

• накопителями финансовых потоков являются счета бухгалтерского учета;

• накопителями материальных потоков являются места постоянного или временного размещения материальных ценностей;

• предполагается, что всякий организационный элемент имеетв своем составе накопитель документов и накопитель финансовыхсредств с идентификатором этого элемента.

Реализация информационных систем на основе информационных технологий должна быть основана на инженерных подходах,предполагающих качественные, оптимальные по используемым ресурсам, эффективные и удобные в эксплуатации разработки. В достаточной степени разработана технология проектирования программного обеспечения (ПО). Однако в ИС кроме программнойсоставляющей существенную роль играет информационная составляющая, определяющая структуру, атрибутику и типизацию данных, ограничения целостности для баз данных, логику управленияпоследними. Поэтому при проектирования ИС приоритет отдаетсяинформационной модели, на основе которой реализуются остальные компоненты, включая диалог.

Рассмотрим кратко основные аспекты и сложившиеся подходык реализации ИС.

ИС принято разделять по масштабу выполняемых функций наодиночные, групповые и корпоративные.

Одиночные ИС реализуются на автономном компьютере (чащевсего ПК), могут содержать несколько простых приложений, рассчитаны на работу одного пользователя или группы пользователей,разделяющих по времени одно рабочее место. Подобные приложе

ния создаются с помощью так называемых «настольных» СУБДили с помощью файловой системы и диалоговой оболочки для ввода, редактирования и обработки данных.

Групповые ИС ориентированы на коллективное использованиеинформации членами обособленной рабочей группы, обычно,строятся как локальная вычислительная сеть ПК или реже какмноготерминальная вычислительная система. Однотипные илиспециализированные рабочие места обеспечивают вызов одногоили нескольких приложений. Общий информационный ресурспредставляет собой базу данных или совокупность файловыхструктур. При разработке таких систем используются «настольные»СУБД, серверы БД для рабочих групп и соответствующие инструменты разработки.

Корпоративные ИС ориентированы на использование в масштабе предприятия (организации) для различных рабочих групп, могутподдерживать территориально разнесенные узлы или сети. Отличительная особенность таких систем — обеспечение доступа из подразделений к центральной или распределенной БД предприятия(организации), а также к информационным ресурсам рабочей группы. Такие системы реализуются на основе архитектуры «клиент—сервер» со специализацией серверов. При этом используютсякорпоративные SQLсерверы и соответствующие инструментальные средства.

Групповые и корпоративные информационные системы могутстроиться на основе следующих способов:

• многотерминальные централизованные вычислительные системы;

• системы на основе локальной сети ПК;

• системы с архитектурой «клинет—сервер»:

• системы с распределенными вычислениями;

• офисные системы;

• системы на основе Интернет/Интранеттехнологий.

Среди средств разработки информационных систем выделяютследующие основные группы:

• традиционные систем программирования;

• инструменты для создания файлсерверных приложений;

• средства разработки приложений «клиент—сервер»;

• средства автоматизации делопроизводства и документооборота;

• средства разработки Интернет/Интранетприложений;

• средства автоматизации проектирования (CASEтехнологии).

¶Традиционные систем программирования представлены средствами создания приложений на алгоритмических языках программирования (Си, Паскаль, Бейсик и др.). Инструментальные средства программирования могут быть представлены набором утилит(редактор текстов, компилятор, компоновщик и отладчик) или интегрированной программной средой. Развитием традиционных систем программирования является объектноориентированное и визуальное программирование.

Основой разработки файлсерверных приложений для локальных сетей ПК являются инструментальные средства «персональных» СУБД, реализованные в виде диалоговой интегрирующейсреды, предоставляющей три уровня доступа:

• программирование и создание приложений;

• создание и ведение структуры БД, а также интерактивная генерация макетного приложения и его компонентов (меню, формили окон, отчетов, запросов и программных модулей);

• использование диалоговой среды и генераторов конечнымпользователем для создания, ведения и просмотра БД, а такжеформирования простых отчетов и запросов.

Среди инструментальных средств реализации приложений с архитектурой «клиент—сервер» выделяют следующие:

• среды разработки приложений для серверов баз данных;

• независимые от СУБД инструменты для создания приложений «клиент—сервер»;

• средства поддержки распределенных информационных приложений.

Среди этой группы следует выделить инструментальные средства быстрой разработки приложений RAD (Rapid ApplicationDevelopment), обеспечивающие реализацию удаленного доступа кСУБД по двухзвенной схеме «клиент—сервер»; связь клиентскихприложений с серверами БД с помощью непроцедурного языкаструктурированных запросов SQL; целостность БД, включая целостность транзакций; поддержку хранимых процедур на серверахБД; реализацию клиентских и серверных триггеровпроцедур; генерацию элементов диалогового интерфейса и отчетов.

Средства автоматизации делопроизводства и документооборотаподразделяются на следующие подгруппы:

• средства автоматизации учрежденческой деятельности OfficeAutomation;

• системы управления электронным документооборотомEDMS;

• EDI — электронный документооборот и UN/EDI FACT — европейский стандарт EDI в задачах логистики;

• средства обеспечения коллективной работы Groupware;

• средства автоматизации документооборота Workflow.

Данная группа средств включает в свой состав: текстовые редакторы для подготовки и корректировки документов; процессорыэлектронных таблиц для расчетов, анализа и графического представления данных; программы генерации запросов по образцу изразличных БД; сетевые планировщики для назначения рабочихвстреч и совещаний; средства разработки и демонстрации иллюстративных материалов для презентаций; словари и системы построчного перевода и др. Эти средства представляют собой отдельные пакеты (Win Word, Word Perfect, Excel, Lotus), интегрированный пакет программ (MS Works) или согласованный набор пакетов(Microsoft Office, Corel Perfect Office).

Новый спектр средств Интернет/Интранетприложений подробно представлен в подразд. 5.5. Средства программированияIntemet/Intranetприложений представлены различными системамипрограммирования на интерпретируемых языках Java, Java Script,Tel и др. Построенные с использованием этих средств приложениямогут загружаться с любого Webсервера сети и интерпретироваться на клиентском узле. Это обеспечивает платформенную независимость при расширении функциональных возможностей.

Средства автоматизации проектирования приложений (CASEтехнологии) предназначенные для анализа предметной области, проектирования и генерации программных реализаций, подробно описаны в подразд. 5.4. Новые тенденции в реализации приложенийсвязаны с промышленным характером разработки программногообеспечения. Среди существующих инструментальных средств такого типа целесообразно выделить следующие:

• комплект специальных инструментальных средств быстройразработки прикладных ИС — RAD (Rapid Application Development);

• технологический комплекс разработки программного обеспечения RUP (Rational Unified Process) фирмы Rational Software;

• технология разработки программного обеспечения ExtremeProgramming (XP).

Средства RAD базируются на объектноориентированном подходе, когда информационные объекты формируются как действующиемодели и их функционирование согласовывается с пользователем.Разработка приложений на основе RAD ведется с использованием

¶множества готовых объектов, хранимых в виде базы данных. Объектноориентированные инструменты RAD в среде GUI позволяют наоснове набора стандартных объектов, для которых инкапсулированыатрибуты и внутренние процедуры, формировать простые приложения без написания кода программы. Использование в RAD визуального программирования позволяет еще более упростить и ускоритьпроцесс создания информационных систем. Логика приложения, реализованного с помощью RAD является событийноориентированной,что подразумевает наличие определенного набора событий: открытиеи закрытие окон, нажатие клавиши клавиатуры, срабатывание системного таймера, получение и передача управления каждым элементом экрана, некоторые элементы управления базой данных.

Наиболее полным описанием процесса разработки программного обеспечения, включающим методики выполнения работ накаждой стадии жизненного цикла системы, является RationalUnified Process (RUP), уникальность которого заключается в том,что это стандартизованный процесс разработки программногообеспечения, используемый многими крупными компаниями повсему миру. RUP обладает следующими преимуществами, по сравнению с другими процессами:

• обеспечивает четко организованный подход к назначению задач и требований в рамках организации разработки;

• основан на объектноориентированных технологиях разработки программного обеспечения и может использоваться для широкого круга проектов и организаций;

• является итеративным процессом, который допускает расширение проблемы и круга задач по мере последовательного усовершенствования модели и программного обеспечения, позволяя увеличить коэффициент эффективности на протяжении несколькихитераций, что дает большую гибкость в приспособлении к новымтребованиям и допускает идентификацию и разрешение рисковразработки заранее;

• создает описание программного продукта, позволяющего восстановить процесс его разработки;

• осуществляет полную поддержку различными инструментальными средствами, позволяющими автоматизировать работы на всехстадиях жизненного цикла программы и сохранить артефакты разработки в электронном виде;

• предоставляет возможность гибкой и перенастраиваемой конфигурации, позволяющей использовать его как для малых группразработчиков, так и для больших организаций.

В качестве графической нотации в RUP используется UnifiedModeling Language (UML), являющийся стандартом для представленияобъектных моделей. В UML артефакты разработки представляютсядиаграммами, описывающими структуру программы и ее поведение.

Другим подходом к разработке программного обеспечения является технология Extreme Programming или ХР. Основными элементами данного подхода являются:

• быстрая разработка программного продукта на основе стандартных шаблонов проектирования;

• постоянное взаимодействие разработчиков с заказчикамисистемы;

• минимизация затрат на документирование проекта;

• максимальное использование программных тестов («unittests») для проверки функциональности и корректности исходныхкодов программ;

• использование рефакторингов для расширения функциональности системы и устранения ее недостатков.

ХР предназначена для использования небольшими группамиразработчиков, которым необходимо быстро создать программноеобеспечение в условиях постоянно изменяющихся требований.

Разработка программной системы редко начинается «с нуля».Обычно программная система имеет некоторую предысторию ввиде совокупности программ, реализующих — частично или полностью — требования к системе. Разработка программ на основеранее созданных компонент базируется на процессе реинжиниринга программных кодов, при котором путем анализа текстов программ восстанавливается исходная модель программной системы,которая затем используется в новой программе. Главная цель реинжиниринга программного обеспечения — облегчить процесс разработки программных систем за счет повторного использования проверенных решений, а также при переходе на другую аппаратнуюплатформу или на другую среду программирования. Основнымизадачами реинжиниринга программного обеспечения являются:

• восстановление информации о программной системе, ее документации и спецификаций;

• обнаружение аномалий в архитектуре программной системы,моделях и исходном коде;

• проверка соответствия исходного кода программы решениям,принятым на этапах анализа и проектирования;

• перевод исходных кодов программ с одного языка программирования на другой.

¶7.5. ОЦЕНКА КАЧЕСТВАИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Качество ИС связано с дефектами, заложенными на этапе проектирования и проявляющимися в процессе эксплуатации. Любыесвойства ИС, в том числе и дефектологические, могут проявлятьсялишь во взаимодействии с внешней средой, включающей технические средства, персонал, информационное и программное окружение.

В зависимости от целей исследования и этапов жизненногоцикла ИС дефектологические свойства разделяют на дефектогенность, дефектабельность и дефектоскопичность [7].

Дефектогенность определяется влиянием следующих факторов:

• численностью разработчиков ИС, их профессиональными ипсихофизиологическими характеристиками;

• условиями и организацией процесса разработки ИС;

• характеристиками инструментальных средств и компонентИС;

• сложностью задач, решаемых ИС;

• степенью агрессивности внешней среды (потенциальной возможностью внешней среды вносить преднамеренные дефекты, например, воздействие вирусов).

Дефектабельность характеризует наличие дефектов ИС и определяется их количеством и местонахождением. Другими факторами, влияющими на дефектабельность являются:

• структурноконструктивные особенности ИС;

• интенсивность и характеристики ошибок, приводящих к дефектам.

Дефектоскопичность характеризует возможность проявлениядефектов в виде отказов и сбоев в процессе отладки, испытанийили эксплуатации. На дефектоскопичность влияют:

• количество, типы и характер распределения дефектов в ИС;

• устойчивость ИС к проявлению дефектов;

• характеристики средств контроля и диагностики дефектов;

• квалификация обслуживающего персонала.

Оценка качества ИС является крайне сложной задачей ввидумногообразия интересов пользователей. Поэтому невозможнопредложить одну универсальную меру качества и приходится использовать ряд характеристик, охватывающих весь спектр предъявляемых требований. Наиболее близки к задачам оценки качестваИС модели качества программного обеспечения, являющегося од

ной из важных составных частей ИС. В настоящее время используется несколько абстрактных моделей качества программного обеспечения, основанных на определениях характеристики качества,показателя качества, критерия и метрики.

Критерий может быть определен как независимый атрибут ИСили процесса ее создания. С помощью такого критерия может бытьизмерена характеристика качества ИС на основе той или иной метрики. Совокупность нескольких критериев определяет показателькачества, формируемый исходя из требований, предъявляемых кИС. В настоящее время наибольшее распространение получила иерархическая модель взаимосвязи компонент качества ИС. В началеопределяются характеристики качества, в числе которых могутбыть, например, общая полезность, исходная полезность, удобствоэксплуатации. Далее формируются показатели, к числу которыхмогут быть отнесены: практичность, целостность, корректность,удобство обслуживания, оцениваемость, гибкость, адаптируемость,мобильность, возможность взаимодействия. Каждому показателюкачества ставится в соотвествие группа критериев. Для указанныхвыше показателей ниже приведены возможные критерии. Надо отметить, что один и тот же критерий может характеризовать несколько показателей;

практичность — работоспособность, возможность обучения,коммуникативность, объем ввода, скорость вводавывода;

целостность — регулирование доступа, контроль доступа;

эффективность — эффективность использования памяти, эффективность функционирования;

корректность — трассируемость, завершенность, согласованность;

надежность — точность, устойчивость к ошибкам, согласованность, простота;

удобство обслуживания — согласованность, простоту, краткость,информативность, модульность;

оцениваемость — простоту, наличие измерительных средств, информативность, модульность;

гибкость — распространяемость, общность, информативность,модульность;

адаптируемость — общность, информативность, модульность,аппаратную независимость, программную независимость;

мобильность — информативность, модульность, аппаратную независимость, программную независимость;

возможность взаимодействия — модульность, унифицируемостьпроцедур связи, унифицируемость данных.

¶С помощью метрик можно дать количественную или качественную оценку качества ИС. Различают следующие виды метрик ишкал для измерения критериев.

Первый тип — метрики, которые используют интервальную шкалу, характеризуемую относительными величинами или реально измеряемыми физическими показателями, например, временем наработки на отказ, вероятностью ошибки, объемом информации и др.

Второй тип — метрики, которым соответствует порядковаяшкала, позволяющая ранжировать характеристики путем сравнения с опорными значениями.

Третий тип — метрики, которым соответствуют номинальная или категорированная шкала, определяющая наличие рассматриваемого свойства или признака у рассматриваемого объекта безучета градаций по этому признаку. Так, например, интерфейс может быть «простым для понимания», «умеренно простым», «сложным для понимания».

Развитием иерархического подхода является представленная нарис. 7.15 модель классификации критериев качества информационных систем. С помощью функциональных критериев оцениваетсястепень выполнения ИС основных целей или задач. Конструктив

Р и с. 7.15. Модель классификации критериев качества информационных систем

ные критерии предназначены для оценки компонент ИС, не зависящих от целевого назначения.

Одним из путей обеспечения качества ИС является сертификация. В США Радиотехническая комиссия по аэронавтике в своемруководящем документе определяет процесс сертификации следующим образом: «Сертификация — процесс официального утверждения государственным полномочным органом... выполняемой функции системы... путем удостоверения, что функция... удовлетворяетвсем требованиям заказчика, а также государственным нормативным документам». К сожалению, в настоящее время не существуетстандартов, полностью удовлетворяющих оценке качества ИС. В западноевропейских странах имеется ряд стандартов, определяющихосновы сертификации программных систем. Стандарт Великобритании (BS750) описывает структурные построения программных систем, при соблюдении которых может быть получен документ, гарантирующий качество на государственном уровне. Имеется международный аналог указанного стандарта (ISO9000) и аналог для странчленов НАТО (AQAP1). Существующая в нашей стране системанормативнотехнических документов относит программное обеспечение к «продукции производственнотехнического назначения»,которая рассматривается как материальный объект. Однако программное обеспечение является скорее абстрактной нематериальнойсферой. Существующие ГОСТы (например, ГОСТ 28195 — 89.«Оценка качества программных средств. Общие положения») явноустарели и являются неполными.

Контрольные вопросы

1. В чем суть «каскадной» схемы проектирования информационных систем?

2. Укажите основные преимущества схемы непрерывной разработки.

3. Сформулируйте основные понятия системного подхода.

4. В чем различие дескриптивного и конструктивного подходов?

5. Поясните суть концептуального, логического и физического уровня описанияструктуры системы.

6. Сформулируйте основные принципы использования информационных технологий в системном аспекте.

7. Укажите основные свойства процесса проектирования информационных систем.

8. Перечислите основные особенности исходных данных для проектированияинформационных систем.

9. Что такое функциональные спецификации?

10. Укажите основные факторы, влияющие на оценку риска проекта информационной системы.

11. Определите основные аспекты проектирования информационных систем.

¶12. Охарактеризуйте основные модели представления для проектирования информационных систем.

13. Какими средствами описывается информационнологическая модель?

14. Дайте определение метаобъекта.

15. Определите содержание ядра моделей представления функциональных спецификаций.

16. Охарактеризуйте синтаксис языка функциональных спецификаций.

17. Дайте определение теории классификации и теории измерений.

18. Что такое абстрагирование и формализация информации?

19. Укажите три основные составные части знаний.

20. Дайте определение декомпозиции, абстракции, агрегирования.

21. Охарактеризуйте основные способы абстрагирования.

22. Каковы основные этапы анализа предметной области?

23. Какие виды документов используются при анализе предметной области?

24. В чем суть функциональномодульного и объектноориентированного подходов при декомпозиции предметной области?

25. Укажите основные понятия, используемые при декомпозиции предметнойобласти.

26. Какие типы связей используются для описания взаимодействия объектовпредметной области?

27. Дайте характеристику концептуальной модели предметной области.

28. Охарактеризуйте основные виды концептуальных моделей.

29 Укажите основные компоненты объектноориентированной технологии проектирования информационных систем.

30. Перечислите основные этапы проектирования информационных систем.

31. Дайте краткую характеристику моделей представления проектных решений.

32. Какие схемы используются для представления проектных решений.

33. Укажите правила конструирования схем потоков.

34. Охарактеризуйте основные аспекты и сложившиеся подходы к реализацииинформационных систем.

35. Перечислите основные способы построения групповых и корпоративныхинформационных систем.

36. Какие средства используются при разработке информационных систем?

37. Какова главная цель реинжиниринга программного обеспечения?

38. Дайте определение дефектогенности, дефектабельности и дефектоскопичности.

39. Укажите основные критерии качества информационных систем.

40. Каково назначение метрик и шкал для измерения критериев?

Глава 8

Инструментальная базаинформационных технологий

Орудия производства в виде инструментов и технологическойоснастки являются необходимой составляющей любой технологии.Не являются исключением и информационные технологии, функционирующие на основе инструментальной базы, включающей программные, технические и методические средства. Главным фактором успешного развития и внедрения технологии на промышленномуровне является унификация и стандартизация всех компонентов, втом числе и инструментальной базы. Проведенный анализ всех составляющих инструментальной базы показывает существующие тенденции их развития, позволяет ориентироваться на сложившемсярынке вычислительных и сетевых видов продукции. Для вхожденияв единое информационное пространство необходимо ориентироваться на мировые стандарты, которым уделено значительное внимание при рассмотрении методических средств.

8.1. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВАИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Программные средства информационных технологий можноразделить на две большие группы: базовые и прикладные.

Базовые программные средства относятся к инструментальнойстрате информационных технологий и включают в себя:

• операционные системы (ОС);

• языки программирования;

• программные среды;

• системы управления базами данных (СУБД).

Прикладные программные средства предназначены для решения комплекса задач или отдельных задач в различных предметныхобластях. Подробно они рассмотрены в гл. 6.

ОС предназначены для управления ресурсами ЭВМ и процессами, использующими эти ресурсы. В настоящее время существуют

¶две основные линии развития ОС: Windows и Unix. Генеалогические линии данных ОС развивались следующим образом:

1. СР/М> QDOS > 86DOS > MSDOS > Windows;

2. Multics» UNIX > Minix > Linux.

В свою очередь каждый элемент линии имеет свое развитие,например, Windows развивался в такой последовательности:Windows 95, 98, Me, NT, 2000. Соответственно, Linux развивалсяследующим образом: версии 0.01, 0.96, 0.99, 1.0, 1.2, 2.0, 2.1, 2.1.10.Каждая версия может отличаться добавлением новых функциональных возможностей (сетевые средства, ориентация на разныепроцессоры, многопроцессорные конфигурации и др.).

Большинство алгоритмических языков программирования (Си,Паскаль) созданы на рубеже 60х и 70х годов (за исключениемJava). За прошедший период времени периодически появлялисьновые языки программирования, однако на практике они не получили широкого и продолжительного распространения. Другим направлением в эволюции современных языков программированиябыли попытки создания универсальных языков (Алгол, PL/1, Ада),объединявших в себе достоинства ранее разработанных.

Появление ПК и ОС с графическим интерфейсом (Mac OS,Windows) привело к смещению внимания разработчиков программногообеспечения в сферу визуального или объектноориентированного программирования, сетевых протоколов, баз данных. Это привело к тому,что в настоящее время в качестве инструментальной среды используетсяконкретная среда программирования (Delphi, Access и др.) и знания базового языка программирования не требуется. Поэтому можно считать,что круг используемых языков программирования стабилизировался.

Анализ синтаксиса и семантики языков программирования показывает, что их родственные конструкции различаются главнымобразом «внешним видом» (набором ключевых слов или порядкомследования компонентов). Содержимое практически идентично, заисключением небольших различий, не имеющих существенногозначения. Таким образом, конструкции современных языков имеют общее содержание (семантику), различный порядок следованиякомпонент (синтаксис) и разные ключевые слова (лексику). Следовательно, различные языки предоставляют пользователю одинаковые возможности при различном внешнем виде программ.

Стандартизацию языков программирования в настоящее времяосуществляют комитеты ISO/ANSI, однако их деятельность направлена в основном на неоправданное синтаксическое расширение языков. Для исключения существующих недостатков предложены способы задания семантического и синтаксического стандартов языков программирования.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: