1.3. Пакеты прикладных программ

Пакеты прикладных программ (ППП) служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей.

Пакет прикладных программ (application program package) – комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.

В общем случае ППП могут быть разделены на два больших класса: общего и специального назначения.

К ППП общего назначения можно отнести наиболее распространенные программные продукты: текстовые и графические редакторы, табличные процессоры, системы управления базами данных, различные интегрированные пакеты и др.

Текстовый редактор – программа, используемая специально для ввода и редактирования текстовых данных.

Возможности текстовых редакторов различны – от программ, предназначенных для подготовки небольших документов простой структуры, до программ для набора, оформления и полной подготовки к типографскому изданию книг и журналов (издательские системы).

Наиболее известный текстовый редактор – Microsoft Word.

Графический редактор – программа, предназначенная для автоматизации процессов построения на экране дисплея графических изображений.

Графический редактор предоставляет возможности рисования прямых и кривых линий, раскраски областей экрана, создания надписей различными шрифтами и т. д. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров, а также выводить картинки в таком виде, чтобы они могли быть включены в документ, подготовленный с помощью текстового редактора. Некоторые редакторы позволяют получить изображения трехмерных объектов, их сечений, разворотов, каркасных моделей и т.п.

Пользуются известностью Adobe Photoshop и Corel Draw – мощные графические редакторы с функциями создания публикаций, снабженные инструментами для редактирования графики и трехмерного моделирования.

Табличный процессор – комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для обработки электронных таблиц.

Электронная таблица – компьютерный эквивалент обычной таблицы, состоящей из строк и столбцов, на пересечении которых располагаются ячейки, содержащие числовую информацию, формулы или текст.

Значение в числовой ячейке таблицы может быть либо введено, либо рассчитано по соответствующей формуле; в формуле могут присутствовать обращения к другим ячейкам.

При изменении значения в ячейке таблицы в результате ввода в нее с клавиатуры нового значения пересчитываются также значения во всех ячейках, в которых стоят величины, зависящие от данной ячейки.

Табличные процессоры представляют собой удобное средство для проведения бухгалтерских и статистических расчетов. В каждом пакете имеются встроенные математические функции и алгоритмы статистической обработки данных, а также средства для связи таблиц между собой, создания и редактирования электронных баз данных. Возможно автоматически формировать настраиваемые отчеты с использованием различных типов таблиц, графиков, диаграмм, снабжая их комментариями и иллюстрациями. Имеется встроенная справочная система, предоставляющая информацию по командам меню и прочие справочные данные.

Многомерные таблицы позволяют делать выборки в базе данных по различным критериям.

Наиболее популярен табличный процессор Microsoft Excell.

База данных (database) – совокупность данных, расположенных в одном или нескольких файлах, используемых прикладными программами пользователей, которые могут копировать или изменять данные, но при этом не изменяют метод, при помощи которого записаны данные.

Система управления базами данных (СУБД) – система программного обеспечения, позволяющая обрабатывать обращения к базе данных, поступающие от прикладных программ пользователей.

Современные СУБД дают возможность объединять большие объемы информации и обрабатывать их, делать выборки по определенным критериям, включать в базу данных наряду с текстовой и графической информацией звуковые фрагменты и видеоклипы. Возможно создание новых баз данных без привлечения программирования с использованием только встроенных функций. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, удобный доступ к ним.

В настоящее время широко используются СУБД FoxPro, Microsoft Access, Oracle и др. СУБД Oracle наряду с традиционными применениями используется в Интернете.

Для менее сложных задач вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ИПС), которые выполняют следующие функции:

- хранение большого объема информации;

- быстрый поиск требуемой информации;

- добавление, удаление, изменение хранимой информации;

- вывод информации в удобном для пользователя виде.

Интегрированные пакеты представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в удобный инструмент.

Наиболее развитые из них состоят из текстового редактора, органайзера, электронной таблицы, СУБД, средств поддержки электронной почты, программы создания презентационной графики.

Результаты, полученные с помощью отдельных подпрограмм, могут быть объединены в окончательный документ, содержащий табличный, графический и текстовый материал.

Интегрированные пакеты, как правило, включают в себя некоторое ядро, обеспечивающее возможность тесного взаимодействия между составляющими пакета.

Наиболее распространенным интегрированным пакетом является Microsoft Office. В состав этого профессионального пакета включены текстовый редактор Word , электронная таблица Excell, программа создания презентаций PowerPoint, СУБД Access, средство поддержки электронной почты Outlook. Все части этого пакета, составляя единое целое, единообразны, что облегчает их освоение и использование.

ППП специального назначения предназначены для решения задач в определенных предметных областях.

Например, эффективным и распространенным программным средством моделирования на персональных ЭВМ сложных дискретных систем, в частности, формализованных в виде систем массового обслуживания, является ППП GPSS (General Purpose Simulating System).

Язык GPSS построен на предположении, что моделью сложной дискретной системы является описание ее элементов (объектов) и логических правил их взаимовлияния в процессе функционирования моделируемой системы. Комплекс программ, описывающих функционирование объектов и выполняющих логические операции, является основой для создания программной модели данного класса.

Среди известных программных сред для проведения научно-технических расчетов можно выделить MathCad, MathLab и Mathematica.

Важным достоинством среды MathCad [14] является возможность записи алгоритмов в естественном научно-техническом виде. Пакет MathCad стал неким стандартом инженерных и научно-технических расчетов. В 2006 году MathCad и поддерживающая его фирма были приобретены одним из мировых лидеров в области программных средств управления жизненным циклом наукоемких изделий – компанией РТС (США). Одна из целей этого приобретения – интеграция MathCad с пакетом Pro/ENGINEER, одним из мировых стандартов в области пакетов программных средств верхнего уровня для разработки, изготовления, инженерно-конструкторского анализа наукоемких изделий – CAD/CAM/CAE.

В последней версии MathCad значительно облегчен ввод математических выражений, увеличено число встроенных процедур и приложений, расширены возможности языка программирования, усовершенствованы средства обмена с Windows-приложениями. В результате эта среда весьма привлекательна для имитационного моделирования.

Среда MathLab (Matrix Laboratory – матричная лаборатория), предложенная фирмой The Math Works, Inc., представляет собой апробированную и надежную систему, рассчитанную на решение широкого круга инженерных задач с представлением данных в универсальной матричной форме. Благодаря интеграции в ней среды Maple, разработанной фирмой Waterloo Maple Software, так же как и в MathCad, среда MathLab позволяет применять символьную запись математических выражений. Применению MathLab при имитационном моделировании способствует не только разнообразный набор матричных и иных операций и функций, но и наличие большого количества специализированных расширений, самое эффективное из которых Simulink for Windows непосредственно предназначено для проведения имитационного моделирования.

Универсальная среда Mathematica, разработанная фирмой Wolfram Research, является удобным средством для математических и других вычислений и выполняет численные, аналитические и графические операции. Ввод и представление информации, графическая оболочка среды, набор дополнительных библиотек – все соответствует современным требованиям и тенденциям. Встроенный, высокого уровня язык программирования позволяет быстро и качественно решать разнообразные инженерные задачи, имеет широкие возможности для визуализации данных и результатов расчетов. Пакет Mathematica позволяет создавать интерактивные документы, объединяющие в себе текст, анимацию и активные формулы.

Дальнейший анализ пакетов прикладных программ, актуальных для решения комплексных задач создания и поддержки наукоемких изделий машиностроения, выделен в отдельный раздел. Как отмечалось выше, создание наукоемких изделий возможно лишь силами крупного объединения, не обязательно скрепленного административными узами. Во многих случаях объединение, производящее наукоемкие изделия, связывается договорными обязательствами (виртуальное объединение). Независимо от этих особенностей эффективное функционирование объединения и высокие требования к качеству и конкурентоспособности наукоемких изделий вызывают необходимость формирования системы информационных технологий жизненного цикла наукоемких изделий, основанной на использовании специализированных ППП верхнего уровня.