4.10 Классификация прикладного программного обеспечения

Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для разработки и выполнения конкретных задач (приложений) пользо­вателя.

В настоящее время имеется широкий спектр ППО, различающих­ся по своим функциональным возможностям и способам реализации. Классификация прикладного программного обеспечения представлена на рисунке 4.2.

1. Программные средства (ПС) общего назначения  универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации разработки и эксплуа­тации функциональных задач пользователя и информационных си­стем в целом.

К этому классу ПС относятся:

• текстовые процессоры и графические редакторы;

• электронные таблицы;

• системы управления базами данных (СУБД);

• интегрированные пакеты;

• Case-технологии;

• оболочки экспертных систем и систем искусственного ин­теллекта.

Редактором называется пакет прикладных программ (ППП), предназначенный для создания и изменения текстов, документов, графических данных и иллюст­раций. Редакторы по своим функциональным возможностям можно подразделить на текстовые, графические и издательские системы.

Текстовые редакторы предназначены для обработки текстовой информации. Развитые текстовые редакторы позволяют также включать в текстовый документ графические объекты различных типов. Наибольшее распространение получили текстовые редакторы Microsoft Word, OpenOffice.org Writer и др.

Графические редакторы предназначены для обработки графичес­ких документов, включая диаграммы, иллюстрации, чертежи, таб­лицы. Допускается управление размером фигур и шрифтов, переме­щение фигур и букв, формирование любых изображений. Из наибо­лее известных графических редакторов можно назвать PC Paintbrush, пакеты Corel DRAW, Adobe Photoshop и Adobe Illustrator и др.

Издательские системы соединяют в себе возможности тексто­вых и графических редакторов, обладают развитыми возможностя­ми по форматированию полос с графическими материалами и пос­ледующим выводом на печать. Эти системы ориентированы на ис­пользование в издательском деле и называются системами верстки. Из таких систем можно назвать продукты Pagemaker фирмы Adobe, Ventura Publisher корпорации Corel и др.

Электронной таблицей называется ППП, предназначенный для обработки таблиц. Данные в таблице хранятся в ячейках, находя­щихся на пересечении столбцов и строк. В ячейках могут храниться числа, символьные данные и формулы. Формулы задают зависи­мость значения одних ячеек от содержимого других ячеек. Измене­ние содержимого ячейки приводит к изменению значений в зави­сящих от нее ячейках.

К наиболее популярным ППП этого класса относятся такие продукты, как Microsoft Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro и др.

Системы управления базами данных  это совокупность специ­альным образом организованных наборов данных, хранящихся на диске.

Управление базой данных включает в себя ввод данных, их кор­рекцию и манипулирование данными, то есть добавление, удаление, извлечение, обновление и т.д. Развитые СУБД обеспечивают неза­висимость прикладных программ, работающих с ними, от конк­ретной организации информации в базах данных. В зависимости от способа организации данных различают следующие разновидности баз данных:

• иерархические;

• реляционные;

• объектно-ориентированные;

• гибридные.

Иерархическая база данных основана на древовидной структуре хранения информации. В этом смысле иерархические базы данных очень напоминают файловую систему компьютера.

В реляционных базах данных данные собраны в таблицы, которые в свою очередь состоят из столбцов и строк, на пересечении которых расположены ячейки. На пересечении каждого столбца и строчки стоит в точности одно значение. У каждого столбца есть свое имя, которое служит его названием, и все значения в одном столбце имеют один тип. Столбцы располагаются в определенном порядке, который определяется при создании таблицы, в отличие от строк, которые располагаются в произвольном порядке. В таблице может не быть ни одной строчки, но обязательно должен быть хотя бы один столбец. Запросы к таким базам данных возвращают таблицу, которая повторно может участвовать в следующем запросе. Данные в одних таблицах, как правило, связаны с данными других таблиц, откуда и произошло название «реляционные».

В объектно-ориентированных базах данных данные хранятся в виде объектов. С объектно-ориентированными базами данных удобно работать, применяя объектно-ориентированное программирование. Однако на сегодняшний день такие базы данных еще не достигли популярности реляционных, поскольку пока значительно уступают им в производительности.

Гибридные СУБД совмещают в себе возможности реляционных и объектно-ориентированных баз данных.

Из имеющихся СУБД наибольшее распространение получили Microsoft Access, Microsoft FoxPro, Paradox (корпорации Borland), a также СУБД компаний Oracle, Informix, Ingres, Sybase, Progress и др.

Интегрированными пакетами называются ППП, объединяющие в себе функционально различные программные компоненты ППП общего назначения.

Современные интегрированные ППП могут включать в себя:

• текстовый редактор;

• электронную таблицу;

• графический редактор;

• СУБД;

• коммуникационный модуль для работы с компьютерными сетями.

В качестве дополнительных модулей в интегрированный пакет могут включаться такие компоненты, как система экспорта-импор­та файлов, калькулятор, календарь, системы программирования.

Из имеющихся интегрированных пакетов лидирует ППП Microsoft Office, в состав которого входят, в частности, Word и Excel.

2. ПС специального назначения. Разработчики создают специальные программные системы целевого назначения для специалистов в некоторой предметной области. Такие программы называют авторскими инструментальными системами.

Авторская система представляет интегрированную среду с заданной интерфейсной оболочкой, которую пользова­тель может наполнить информационным содержанием своей предметной области.

Экспертная система  это программа, которая ведет себя подобно эксперту в некоторой узкой прикладной области. Экспертные системы призваны решать задачи с неопределенностью и неполными исходными данными, требующие для своего решения экспертных знаний.

Кроме того, эти системы должны уметь объяснять свое поведение и свое решение. Принципиальным отличием экспертных систем от других программ является их адаптивность, т.е. изменчивость в процессе самообучения.

Принято выделять в экспертных системах три основных модуля:

• модуль базы знаний;

• модуль логического вывода;

• интерфейс с пользователем.

Экспертные системы, являющиеся основой искусственного интеллекта, получили широкое распространение в науке (классифика-ция животных и растений по видам, химический анализ), в медицине (постановка диагноза, анализ электрокардио­грамм, определение методов лечения), в технике (поиск неисправностей в техниче­ских устройствах, слежение за полетом космических кораблей и спутников), в политологии и социологии, криминалистике, лингвистике и т.д.

В последнее время широкую популярность получили программы обработки ги­пертекстовой информации. Гипертекст – это форма организации текстового мате­риала не в линейной последовательности, а в форме указаний возможных переходов (ссылок), связей между отдельными его фрагментами. В обычном тексте использует­ся обычный линейный принцип размещения информации, и доступ к нему осуществ­ляется последовательно. В гипертекстовых системах информация напоминает текст энциклопедии, и доступ к любому выделенному фрагменту текста осуществляется произвольно по ссылке. Организация информации в гипертекстовой форме исполь­зуется при создании справочных пособий, словарей, контекстной помощи (Help) в прикладных программах.

Расширение концепции гипертекста на графическую и звуковую информацию приводит к понятию гипермедиа. Идеи гипермедиа получили распространение в сетевых технологиях, в частности в Интернет-технологиях. Технология WWW (World Wide Web) позволила структурировать громадные мировые информационные ресур­сы посредством гипертекстовых ссылок. Появились программные средства, позво­ляющие создавать подобные Web-странички. Стали развиваться механизмы поиска нужной информации в лабиринте информационных потоков.

Мультимедиа (multimedia)  это взаимодействие визуальных и аудиоэффектов под управлением интерактивного программного обеспечения. Мультимедийные игровые и обучающие системы начинают вытеснять традици­онные «бумажные библиотеки». Сегодня в библиотеках CD-ROM можно «гулять» по музеям.

2. ПС профессионального уровня. Каждая прикладная программа этой группы ориентируется на достаточно уз­кую предметную область, но проникает в нее максимально глубоко. Так функцио­нируют АСНИ  автоматизированные системы научных исследований, каждая из которых «привязана» к определенной области науки, САПР  системы автоматизи­рованного проектирования, каждая из которых также работает в узкой области, АСУ  автоматизированные системы управления (которых в 6070 годах были разработаны тысячи).

Наконец, еще раз подчеркнем не только условность предложенной выше класси­фикации, но и наличие пересечений. Так, каждую конкретную экспертную систему вполне можно отнести к ППО профессионального уровня, принцип гипертекста реализован в ряде авторских систем и т.д.

Автоматизированные системы управления. Термин, впервые появившийся в России в 1960-е гг. в связи с применением компьютеров и информационных технологий в управлении экономическими объектами и процессами. Это дало возможность повысить эффективность производства, лучше использовать ресурсы, избавить управленцев от выполнения нетворческих рутинных операций. Предполагалось создать иерархию автоматизированных систем управления, начиная с АСУ технологическими процессами (АСУТП) и АСУ подразделения организации и кончая общегосударственной системой управления, соединенных каналами связи.

В настоящее время в мировой практике для обозначения полнофункциональных интегрированных АСУ, используемых фирмами, применяют названия система управления ресурсами (англ. management resource planning, MRP) и управление ресурсами предприятия (англ. enterprise resource planning, ERP). Такие системы позволяют информационно поддерживать, обеспечивать все направления управленческой деятельности предприятия.

АСУ  это человекомашинные кибернетические системы, в которых умственная деятельность людей сочетается с переработкой информации, расчетами, логическими операциями, проводимыми с использованием вычислительной техники и современных средств хранения, передачи и обработки информации.

В составе АСУ выделяют:

- основную часть, в которую входят информационное, техническое и математическое обеспечение;

- функциональную часть, к которой относятся взаимосвязанные программы, автоматизирующие конкретные функции управления.

АСУ применяются в управлении производством, транспортом, строительством и многими другими экономическими объектами и процессами.

Системы автоматизированного проектирования предназначены для выполнения проектных работ с применением математических методов и компьютерной техники.

Системы САПР широко используются в архитектуре, электронике, энергетике, механике и др. В процессе автоматизированного проектирования в качестве входной информации используются технические знания специалистов, которые вводят проектные требования, уточняют результаты, проверяют полученную конструкцию, изменяют ее и т.д.

Кроме того, в САПР накапливается информация, поступающая из библиотек стандартов (данные о типовых элементах конструкций, их размерах, стоимости и др.). В процессе проектирования разработчик вызывает определенные программы и выполняет их. Из САПР информация выдается в виде готовых комплектов законченной технической и проектной документации. 

Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) предназначены для автоматизации научных экспериментов, а также для осуществления моделирования исследуемых объектов, явлений и процессов, изучение которых традиционными средствами затруднено или невозможно.

В настоящее время научные исследования во многих областях знаний проводят большие коллективы ученых, инженеров и конструкторов с помощью весьма сложного и дорогого оборудования.

Большие затраты ресурсов для проведения исследований обусловили необходимость повышения эффективности всей работы. Эффективность научных исследований в значительной степени связана с уровнем использования компьютерной техники.

Компьютеры в АСНИ используются в информационно-поисковых и экспертных системах, а также решают следующие задачи:

• управление экспериментом;

• подготовка отчетов и документации;

• поддержание базы экспериментальных данных и др.

В результате применения АСНИ возникают следующие положительные моменты:

• в несколько раз сокращается время проведения исследования;

• увеличивается точность и достоверность результатов;

• усиливается контроль за ходом эксперимента;

• сокращается количество участников эксперимента;

• повышается качество и информативность эксперимента за счет увеличения числа контролируемых параметров и более тщательной обработки данных;

• результаты экспериментов выводятся оперативно в наиболее удобной форме  графической или символьной (например, значения функции многих переменных выводятся средствами машинной графики в виде так называемых «горных массивов»). На экране одного графического монитора возможно формирование целой системы приборных шкал (вольтметров, амперметров и др.), регистрирующих параметры экспериментального объекта.

Каждая из систем АСНИ и САПР, конечно, имеет свою специфику и отличается поставленными целями и методами их достижения. Однако очень часто между обоими типами систем обнаруживается тесная связь, и их роднит не только то, что они реализуются на базе компьютерной техники.

Например, в процессе проектирования может потребоваться выполнение того или иного исследования и, наоборот, в ходе научного исследования может возникнуть потребность и в конструировании нового прибора и в проектировании научного эксперимента.

Такая взаимосвязь приводит к тому, что на самом деле «чистых» АСНИ и САПР не бывает: в каждой из них можно найти общие элементы. С повышением их интеллектуальности они сближаются. В конечном счете и те и другие должны представлять собой экспертную систему, ориентированную на решение задач конкретной области.