Процесс создания компьютерных программ

Содержание Введение

1. Разработка технического задания (ТЗ)

2. Проектирования структуры программ

3. Собственно программирование

4. Тестирование и отладка программ

5. Защита компьютерных программ Заключение Список используемой литературы

Введение

Использование электронно-вычислительной техники требует наличия соответствующих алгоритмов и компьютерных программ.

Несмотря на наличие в настоящее время богатого арсенала математических алгоритмов и прикладных программ, нередко возникает потребность в самостоятельной разработке новых программ. Сам процесс создания компьютерных программ в свою очередь может быть разбит на последовательные этапы: разработка технического задания (ТЗ), проектирования структуры программ, собственно программирование (кодирование алгоритма), тестирование и отладка программ.

Само ТЗ при этом имеет следующую структуру:

1. название задачи — имя программы (компьютерного кода), система программирования (язык), требования к аппаратному обеспечению;

2. описание — содержательная и математическая постановка задачи, метод дискретизации или обработки входных данных;

3. управление режимами — интерфейс «пользователь-компьютер» ;

4. входные данные — содержание параметров, пределы их изменения;

5. выходные данные — содержание, объем, точность и форма представления;

6. ошибки — возможный перечень, способы выявления и защиты;

7. тестовые задания — примеры, предназначенные для тестирования и отладки программного комплекса.

Общая структура компьютерного кода, как правило, содержит три части: препроцессор (подготовка и проверка исходных данных), процессор (проведение вычислений) и постпроцессор (отображение результатов.

1. Разработка технического задания (ТЗ) Техническое задание — исходный документ для разработки программного продукта, содержащий основные технические требования, предъявляемые к продукту и исходные данные для разработки.

В ТЗ указываются назначение продукта, область его применения, целевая аудитория, стадии разработки проектной и программной документации, её состав, сроки исполнения и т. д., а также особые требования, обусловленные спецификой программного продукта либо условиями его эксплуатации. Как правило, ТЗ составляют на основе анализа результатов предварительных исследований, расчётов и моделирования.

Объем технического задания зависит от сложности разрабатываемого продукта и может колебаться от одной до сотни страниц. В Российской Федерации действует ГОСТ 34.602 89 «Техническое задание на создание автоматизированной системы», который рекомендует такую структуру ТЗ:

ь общие сведения;

ь назначение и цели создания (развития) системы;

ь характеристика объектов автоматизации;

ь требования к системе;

ь состав и содержание работ по созданию системы;

ь порядок контроля и приемки системы;

ь требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта;

ь автоматизации к вводу системы в действие;

ь требования к документированию;

ь источники разработки.

Как правило, техническое задание составляется компанией будущим разработчиком после проведения интервью с заказчиком. В ходе интервью (одной или ряда встреч), представители разработчика выясняют те моменты, которые затем найдут отражение в документе. На интервью со стороны заказчика желательно присутствие всех заинтересованных в создании и всех, кто будет причастен к его исполнению.

Если в компании-заказчике есть грамотные IT-специалисты, то их следует привлечь к согласованию ТЗ. Если же ситуация иная, а речь идет о крупном проекте, бывает целесообразно привлечение независимого эксперта в качестве консультанта, который оценит качество и полноту составления технического задания и защитит интересы заказчика.

2. Проектирования структуры программ Проектирование — процесс разработки проекта, то есть комплекта документации, предназначенной для создания определённого объекта, его эксплуатации, ремонта и ликвидации, а также для проверки или воспроизведения промежуточных и конечных решений, на основе которых был разработан данный объект. Проектирование — длительный процесс и включает этапы от подготовки технического задания до испытания опытных образцов.

Проектирование, независимо от его содержания, это составная часть планирования.

Объектом проектирования может быть материальный предмет, выполнение работы, оказание услуги.

Рис. 1 Стандартная форма организации программ.

Рис. 2 Стандартная форма организации экономических программ Программисты часто получали директивное предписание представлять их программы в форме, показанной на рис. 1; при этом одна прикладная программа отличается от другой лишь модулями нижнего уровня (обозначенными на рис. 1 через X, Y, Z)> В других организациях пошли дальше и решили: «Все наши экономические прикладные программы включают редактирование (и сортировку) сообщений, или файлов изменений, за которым следует обновление главного файла и печать одного или нескольких отчетов; следовательно, наши программы должны оформляться так, чтобы все эти модули были различимы по формату». Программистам в этих организациях предписывается оформлять всякую программу в соответствии с общей структурой, представленной на рис. 1. Как и прежде, прикладные программы отличаются одна от другой только модулями более низкого уровня (X, Т, Z и т. д.).

Другим организациям, работающим в области автоматизированной обработки данных, повезло в меньшей степени; не все их прикладные программы попали в столь узкую категорию. Тем не менее и здесь были предприняты попытки формализовать проектное описание программ. Это основывалось на уверенности в том, что большая часть этих программ характеризуется определенным сходством, хотя и в меньшей степени, чем сходство между почти идентичными программами типа редактирование — обновление — сортировка — печать, которые представлены схемой на рис. 2

Если смотреть шире, то можно сказать, что в этих организациях пытались поощрять у программистов стремление следовать общему принципу, который называли такими словами, как «магистральное проектирование», «взрывное проектирование» и т. д.

Методология проектирования, которую мы предлагаем в этой главе, во многом сходна с этими специальными методологиями, разработанными в отдельных организациях в связи с их конкретными прикладными задачами. Основные принципы, на которые опирается нисходящее проектирование, применимы к любой прикладной задаче; в специальных случаях они могут принимать форму, отвечающую схемам рис. 1 или 2. Не так важно издать приказ типа «Все программы, создаваемые в данной организации, должны отвечать формату редактирование — обновление — сортировка — печать», как понять те принципы, которые лежат в основе такой канонической формы. Без этих руководящих принципов программист может проектировать модули нижнего уровня хаотично, в результате чего вся программа, подобно творению Франкенштейна, являет собой произвольное объединение разумной структуры верхнего уровня описания и неорганизованного, плохо спроектированного тела программы. Поскольку большая часть кодирования приходится на тело программы, важно, чтобы принципы, положенные в основу схем рис. 1 и 2, могли быть перенесены на более низкие структурные уровни программ.

Идеи нисходящего проектирования более детально рассматриваются в следующем разделе. Далее обсуждаются близкие к этим идеям принципы нисходящего кодирования и нисходящего тестирования. Следует иметь в виду, что все эти идеи излагаются как принципы или стратегии, однако такие, которые, как мы надеемся, способны служить инструментами проектирования программы* Важно осознать, что эти принципы не являются универсальным законом природы; не следует их считать и десятью заповедями некой новой религии. В действительности в конкретных ситуациях здравый смысл всегда подскажет те или иные варианты основных принципов нисходящего проектирования.

3. Собственно программирование Программирование — в обычном понимании, это процесс создания компьютерных программ.

Программирование позволяет настроить компьютер или иное программируемое логическое устройство на те или иные действия. Обычно программа вводится в компьютер программистами, и первые программы создавались математиками и логиками, конструировавшими компьютеры. Когда еще не было средств вывода на экран, программа выдавала результат просто в печатном виде на принтере. Ввод в компьютер также производился несколько иначе. В любом случае, со временем стало понятно, что программировать компьютер каждый раз «с нуля» после каждой его перезагрузки — неразумно. Поэтому начали появляться средства запоминания программ и данных. Но первые компьютеры были все-таки не цифровыми, а аналоговыми. Проще говоря, они были сначала механическими, потом электромеханическими и, уже потом, электронными. (Первые электронные компьютеры и прочие вычислители работали на электронных лампах.) Конечно это не совсем компьютер в современном понимании. Программированием также называют настройку электронных устройств и программно-аппаратных комплексов. Например: программирование цифровых АТС, программирование бытовых приборов конечным пользователем, запись информации в ПЗУ. Разработку логической схемы для ПЛИС тоже называют программированием. В общем понимании, программирование — это процесс описания функционирования устройства, который может быть выражен либо в структуре самого устройства, либо в виде набора команд, выполняемых устройством. Программирование сочетает в себе элементы науки (логики, математики, информатики, кибернетики), инженерной дисциплины и искусства (авторской творческой деятельности).

В узком смысле (так называемое кодирование) под программированием понимается написание инструкций — программ — на конкретном языке программирования (часто по уже имеющемуся алгоритму — плану, методу решения поставленной задачи). Соответственно, люди, которые этим занимаются, называются программистами (на профессиональном жаргоне — кодерами), а те, кто разрабатывает алгоритмы — алгоритмистами, специалистами предметной области, математиками.

В более широком смысле под программированием понимают весь спектр деятельности, связанный с созданием и поддержанием в рабочем состоянии программ — программного обеспечения ЭВМ. Более точен современный термин — «программная инженерия» (также иначе «инженерия ПО»). Сюда входят анализ и постановка задачи, проектирование программы, построение алгоритмов, разработка структур данных, написание текстов программ, отладка и тестирование программы (испытания программы), документирование, настройка (конфигурирование), доработка и сопровождение.

Программирование для ЭВМ основывается на использовании языков программирования, на которых записывается программа. В настоящее время для того, чтобы программа могла быть понята и исполнена ЭВМ, требуется специальный инструмент — транслятор. (Можно, конечно, обойтись и без транслятора. Но тогда программу придется кодировать непосредственно на языке машинных команд, а это весьма трудоемкое занятие.) Существуют два вида трансляторов — компиляторы и интерпретаторы. (Составная часть компилятора, выполняющая собственно трансляцию программы на языке программирования (например на С++ или языке ассемблера), также называется транслятором.) В настоящее время активно используются так называемые интегрированные среды разработки программ, включающие в свой состав также редактор для ввода и редактирования текстов программ, отладчики для поиска и устранения ошибок в программах, трансляторы с различных языков программирования, компоновщики для сборки программы из нескольких модулей, и другие служебные подпрограммы. Текстовый редактор среды программирования может иметь специфичную функциональность, такую как индексация имен, отображение документации, средства визуального создания пользовательского интерфейса. С помощью текстового редактора программист производит набор и редактирования текста создаваемой программы, который называют исходным кодом («исходник» — на профессиональном жаргоне). Язык программирования определяет синтаксис и изначальную семантику исходного кода, семантика языка программирования может расширяться текстом программы, дополнительными библиотеками и программно-аппаратным окружением, в котором выполняется программа. Компилятор преобразует текст программы в машинный код, непосредственно исполняемый электронными компонентами компьютера. Интерпретатор либо явно не преобразует текст программы в машинный код, либо неявно делает такое преобразование в процессе выполнения программы.

Программирование в широком смысле можно разбить на несколько стадий:

­ Анализ,

­ Проектирование — разработка комплекса алгоритмов,

­ Кодирование и компиляцию — написание исходного текста программы и преобразование его в исполнимый код с помощью компилятора,

­ Тестирование и отладку — выявление и устранение ошибок в программах,

­ Испытания и сдачу программ,

­ Сопровождение.

4. Тестирование и отладка программ Для проверки правильности работы программы выполняется тестирование — исполнение программы с использованием некоторого набора входных данных, охватывающего весь спектр возможных значений для данного типа задач и проверяющего граничные условия, а также позволяющего посредством контроля промежуточных и конечных результатов решения задачи в ходе исполнения программы проверить выполнение операторов программы в требуемой последовательности и правильность действия всех алгоритмических конструкций (ветвлений, циклов, обращений к подпрограммам и т. п.).

Процесс тестирования удостоверяет качество программы, поэтому он должен быть документирован, т. е. будущие пользователи должны знать, как и при каких обстоятельствах программа тестировалась, каковы были входные данные и результаты, с тем чтобы тест можно было повторить. Для обнаружения и устранения ошибок в программе выполняется ее отладка. Отладка в интегрированной среде программирования Turbo Pascal заключается в том, что с помощью встроенного в интегрированную среду специального средства — отладчика — анализируется поведение программы в «окрестностях» ошибки. С этой целью в интегрированной среде программирования обеспечивается возможность трассировки программы, т. е. выполнения «по шагам» с остановкой в указанных точках или при выполнении заданных условий. Имеется возможность просмотра и изменения содержимого ячеек памяти и регистров процессора.

5. Защита компьютерных программ Чтобы предотвратить заражение вирусами и атаки троянских коней, необходимо выполнять некоторые рекомендации.

Не запускайте программы, полученные из Интернета или в виде вложения в сообщение электронной почты без проверки на наличие в них вируса.

Необходимо проверять все внешние диски на наличие вирусов, прежде чем копировать или открывать содержащиеся на них файлы или выполнять загрузку компьютера с таких дисков.

Необходимо установить антивирусную программу и регулярно пользоваться ею для проверки компьютеров. Оперативно пополняйте базу данных антивирусной программы набором файлов сигнатур вирусов, как только появляются новые сигнатуры.

Необходимо регулярно сканировать жесткие диски в поисках вирусов. Сканирование обычно выполняется автоматически при каждом включении ПК и при размещении внешнего диска в считывающем устройстве. При сканировании антивирусная программа ищет вирус путем сравнения кода программ с кодами известных ей вирусов, хранящихся в базе данных создавать надежные пароли, чтобы вирусы не могли легко подобрать пароль и получить разрешения администратора. Регулярное архивирование файлов позволит минимизировать ущерб от вирусной атаки.

Основным средством защиты информации — это резервное копирование ценных данных, которые хранятся на жестких дисках Существует достаточно много программных средств антивирусной защиты. Современные антивирусные программы состоят из модулей:

эвристический модуль — для выявления неизвестных вирусов;

Монитор — программа, которая постоянно находится в оперативной памяти ПК.

Устройство управления, которое осуществляет запуск антивирусных программ и обновление вирусной базы данных и компонентов.

Почтовая программа (проверяет электронную почту).

Программа сканер — проверяет, обнаруживает и удаляет фиксированный набор известных вирусов в памяти, файлах и системных областях дисков.

Сетевой экран — защита от хакерских атак.

К наиболее эффективным и популярным антивирусным программам относятся: Антивирус Касперского 7.0, AVAST, Norton AntiVirus и многие другие.

Антивирус Касперского 7.0

Программа состоит из следующих компонентов:

Файловый Антивирус — компонент, контролирующий файловую систему компьютера. Он проверяет все открываемые, запускаемые и сохраняемые файлы на компьютере.

Почтовый Антивирус — компонент проверки всех входящих и исходящих почтовых сообщений компьютера.

Веб-Антивирус — компонент, который перехватывает и блокирует выполнение скрипта, расположенного на веб-сайте, если он представляет угрозу Проактивная защита — компонент, который позволяет обнаружить новую вредоносную программу еще до того, как она успеет нанести вред. Таким образом, компьютер защищен не только от уже известных вирусов, но и от новых, еще не исследованных Антивирус Касперского 7.0 — это классическая защита компьютера от вирусов, троянских и шпионских программ, а также от любого другого вредоносного ПО.

Основные функции:

Три степени защиты от известных и новых интернет-угроз: 1) проверка по базам сигнатур, 2) эвристический анализатор, 3) поведенческий блокиратор.

Защита от вирусов, троянских программ и червей.

Защита от шпионского (spyware) и рекламного (adware) ПО.

Проверка файлов, почты и интернет-трафика в режиме реального времени. программа компьютерный алгоритм отладка Защита от вирусов при работе с ICQ и другими IM-клиентами.

Защита от всех типов клавиатурных шпионов.

Обнаружение всех видов руткитов.

Автоматическое обновление баз.

AVAST!

Антивирусная программа avast 4.7 (бесплатная версия) русифицирована и имеет удобный интерфейс, содержит резидентный монитор, сканер, средства автоматического обновление баз и т. д.

Защита Avast основана на резидентных провайдерах, которые являются специальными модулями для защиты таких подсистем, как файловая система, электронная почта и т. д. К резидентным провайдерам Avast! относятся: Outlook/Exchange, Web-экран, мгновенные сообщения, стандартный экран, сетевой экран, экран P2P, электронная почта.

Norton AntiVirus

Состоит из одного модуля, который постоянно находится в памяти компьютера и осуществляет такие задачи как мониторинг памяти и сканирование файлов на диске. Доступ к элементам управления и настройкам программы выполняется с помощью соответствующих закладок и кнопок.

Автозащита должна быть всегда включенной, чтобы обеспечить защиту ПК от вирусов. Автозащита работает в фоновом режиме, не прерывая работу ПК.

Автозащита автоматически:

Обнаруживает и защищает ПК от всех типов вирусов, включая макро-вирусы, вирусы загрузочных секторов, вирусы резидента памяти и троянских коней, червей и других вредоносных вирусов.

Защищает компьютер от вирусов, которые передаются через сеть Интернет, проверяя все файлы, которые загружаются из Интернета.

Заключение

Разработка программы — это не только написание программы. Написание программы является одним из этапов.

Программирование — трудоемкий и сложный процесс, постичь который под силу не каждому. Машинный язык состоит из множества алгоритмов и машинных кодов. И сегодняшние компьютеры являются таким совершенным оборудованием благодаря тому, что запрограммированы. И не была бы так успешна история развития программного обеспечения, если бы не был придуман специальный язык для машин, переводящих символические ключевые слова в машинные коды.

Первые автокоды появились в 1955 году усилиями разработчиков компании IBM под руководством инженера Джона Бэкуса. Это был язык высокого уровня, названный Фортран, не набор разрозненных простых команд, а организация более крупных кодов, которые стали называться операторами, или же алгоритмическими языками. Для их перевода на машинный автокод были изобретены трансляторы, которые преобразуют алгоритмы и делают его понятным для электронно-вычислительной машины. Происходит это двумя способами: интерпретационным и компиляционным. Благодаря простоте версии Фортран быстро входили в употребление, и последняя из них и сегодня является одной из самых популярных языков программирования ЭВМ.

Список используемой литературы

1. Ишкова Э. «C++ начала программирования». — М.: Бином, 2001.

2. Лаптева М. П. Электронное пособие к разделу «Информационное моделирование». — М.: ГАОУ СПО «Мензелинский педагогический колледж», 2010.

3. Лаптева М. П. Логические основы компьютера. Методическое пособие по информатике. — М.: ГАОУ СПО «Мензелинский педагогический колледж», 2010.

4. Цехоня В. И. Методическое пособие по курсу «Технология программирования» (часть 1- 6). Таганрог, 2004.

5. http://fb.ru/article/2908/istoriya-razvitiya-yazyikov-programmirovaniya-kratko-obo-vsem

6. http://www.obuchu.com/index.php?option=com_content&view=article&id=

244&Itemid=232