Для чего нужны инструментальные системы программирования программы

Обновлено: 07.01.2025

Системы программирования и инструментальные среды

27 августа, 2012 | Автор: admin

Очень специфический вид программного обеспечения для компьютера это системы программирования.

Система программирования – комплекс языковых и программных средств, предназначенных для автоматизации процесса составления, отладки программы и подготовки ее к выполнению.

В данный класс программного обеспечения входят средства (инструментарии) для создания других программ и программных комплексов.

Язык, который понятен процессору, состоит из 0 и 1. Поэтому программа, записанная таким образом, носит название машинного кода .

Однако, такой язык не понятен для человека, поэтому для желающих писать программы были придуманы языки программирования высокого уровня (такое название было дано для того, чтобы отличить их от языков, непосредственно понятных машинам), которые позволяют быстро и понятно (для людей) записать последовательность действий, которые должен выполнить компьютер.

Общая классификация языков программирования

Уровни языков программирования

Уровень языка программирования определяет степень его удаленности от языка процессора и приближенности к естественному или формальному языку, используемого человеком. (Чем выше уровень, тем дальше он от компьютера и ближе к человеку).

На схеме изображен состав системы программирования.

Состав системы программирования

В настоящее время существует несколько сотен языков высокого уровня, получивших название алгоритмических языков. Каждый из этих языков имеет свой синтаксис и ориентирован на решение задач определенного класса. К наиболее популярным относятся Basic, Pascal, C++, Prolog.

Для подготовки текста программы на любом алгоритмическом языке требуется специальная программа, называемая текстовым редактором, который является первым инструментом в сложном деле написания программ.

Процессор понимает только язык машинных команд. Поэтому обязательным элементом любой системы программирования является транслятор.

Этап трансляции кода программы является обязательным.

Этап превращения программы, написанной на языке высокого уровня, в машинный код реализуется в двух вариантах.

1. В первом случае транслятор берет из файла программу на языке высокого уровня и переводит в программу на машинном языке всю целиком, записывая ее в файл с расширением obj. Программу, записанную в такой файл, принято называть объектным модулем, а транслятор, который выполняет такой перевод, называют компилятором . К компилируемым языкам относятся языки: Паскаль, Си, Фортран и др.

2. Во втором случае транслятор берет из файла с программой на языке высокого уровня по одному предписанию (команде), транслирует ее и сразу исполняет эту команду. Такой транслятор называют интерпретатором . К интерпретируемым языкам относятся: Бейсик, Пролог, Лисп и др.

Современные инструментальные среды (системы программирования), как правило, используют компилятор. В связи с этим не лишним будет представление о том, как же объектный модуль превращается в исполняемую программу, которая и хранится в файле с расширением ЕХЕ или СОМ.

Алгоритм получения исполняемой программы

Данное превращение осуществляет компьютерная программа, называемая редактор связей.

Редактор связей – это программа, осуществляющая преобразование объектного модуля в исполняемую программу.

Объектный модуль представляет собой схему будущей программы. В нем отсутствует масса важных вещей, связанных с конкретной операционной системой, особенностями ее обмена с клавиатурой, дисплеем, диском, оперативной памятью и т.п. Редактор связей берет из специальной библиотеки (ее принято называть системной библиотекой подпрограмм) все необходимые для работы блоки (подпрограммы) и в файле с расширением ЕХЕ «склеивает» исполняемую программу из объектного модуля и этих блоков.

Таким образом, системы программирования предназначены для создания программ для компьютера и включают следующие основные компоненты:

текстовые редакторы (редакторы программ);
трансляторы (компиляторы, интерпретаторы);
редакторы связей.

Инструментальные среды

Если на каком-либо этапе подготовки программы была допущена ошибка, все приходилось начинать заново. Таким образом, отладка программы была достаточно длительным, трудоемким и утомительным процессом.

В настоящее время разработаны и успешно используются системы программирования, представляющие собой единую инструментальную среду (или Turbo-среду), где в рамках одного программного пакета осуществляются все перечисленные выше операции. Кроме того, пакет обычно снабжается удобными средствами отладки программ, системой контекстной помощи и рядом дополнительных сервисных возможностей.

Инструментальная среда – это интегрированная система, которая позволяет писать, редактировать, отлаживать и запускать программы на выполнение, не выходя из самой среды.

В качестве примеров программных продуктов этого типа можно привести широко известные пакеты TurboBASIC, BorlandPascalwithObjects 7.0, Borland C++ (продукты фирмы BorlandInternationalInc.), а также QuickBASIC, QuickPascal, Quick С (продукты фирмы Microsoft) и многие другие.

Инструментальное программное обеспечение — программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ, в отличие от прикладного и системного программного обеспечения.

Инструментальное программное обеспечение предназначено для создания программных продуктов общего назначения, не зависящих от предметной прикладной области. Программный продукт - это некоторый файл, содержащий информацию, полученную с помощью программы.

Программный продукт может содержать как элементы информационного обеспечения , например, массив чисел и формул , список фамилий,текст документа,базы данных так и элементы программного обеспечения, к которой относят прикладные программы, призванные сами создавать программные продукты.

Различают следующие виды инструментальных программ:

текстовые и графические редакторы,

трансляторы языков программирования, системы программирования,

системы управления базами данных,

электронные таблицы,

программы создания электронных презентаций и др.

Следует отметить, что оболочки для создания прикладных программ создаются также инструментальными программами и поэтому могут быть отнесены к прикладным программам. Рассмотрим кратко назначения некоторых инструментальных программ.

Текстовые редакторы предназначены для создания и редактирования текстовых документов.Наиболее распространнеными являются MS WORD, Лексикон. Основными функциями текстовых редакторов являются:

работа с фрагментами документа,

вставка объектов созданных в других программах

разбивка текста документа на страницы

ввод и редактирование таблиц

ввод и редактирование формул

форматирование абзаца

автоматическое создание списков

автоматическое создание оглавления.

Известны десятки текстовых редакторов.Наиболее доступными являются NOTEPAD(блокнот), WORDPAD, WORD.Работа конкретного редактора текста определяется обычно функциями, назначение которых отражено в пунктах меню и в справочной системе. Для изучения основ работы с текстовыми редакторами NOTEPAD(блокнот), WORDPAD, WORD кроме использования литературных источников вы можете выполнить задания.

Графические редакторы используют для создания и обработки изображений.Специальный раздел информатики посвящен компьютерной графике, которая основана на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, статистики и др. В зависимости от принципа вывода изображения на экран монитора различают растровую, векторную и фрактальную графику и соответствующие графические редакторы.Отдельным видом компьютерной графики является трехмерная графика, сочетающая векторный и растровый способ построения изображения.

Редакторы растровых изображений используют для вывода минимальной единицы изображения точку. Точка имеет параметры: цвет, признак мигания, координаты по Х и У. Поэтому для растровых изображений используют понятие разрешение, выражающее максмальное количество точек на единицу длины. Для экранного разрешения возможны следующие варианты разрешения 800*600, 1024*768, 1280*1024 и др.Наиболее распространенными редакторами растровой графики являются PAINT, Adobe Photoshop.

Для изучения основ работы с графическим редактором PAINT кроме использования литературных источников вы можете выполнить задания.

Редакторы векторной графики используют в качестве элементарного графического примитива линию(контур).Контур может иметь любую форму - прямой, кривой, ломаной, фигуры. Каждый контур может иметь две или более опорных точек, именуемых узлами.Элемент контура,заключенный между двумя смежными опорными точками называют сегментом контура.Контур может быть открытым и закрытым и на его основе могут быть созданы новые объекты путем применения к контурам операций группировки,комбинирования и объединения.К векторным редакторам относят CorelDraw, Adobe Illustrator и др. Подробнее

Программы создания электронных презентаций получают все большее распространение в виду возможности быстрого создания визуального представления различных документов и режимов функционирования информационных и вычислительных систем. Наиболее популярным инструментальным средством создания электронных презентаций является POWER POINT.

По своему назначению они близки системам программирования. К инструментальным программам, например, относятся:

редакторы;
средства компоновки программ;
отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;
вспомогательные программы, реализующие часто используемые системные действия;
графические пакеты программ и т.п.

Инструментальные программные средства могут оказать помощь на всех стадиях разработки ПО.6.13. Что такое текстовый редактор?

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

Этими данными могут быть программа или какой-либо документ или же книга. Редактируемый текст выводится на экран, и пользователь может в диалоговом режиме вносить в него свои изменения.

Текстовые редакторы могут обеспечивать выполнение разнообразных функций, а именно:

- редактирование строк текста;
- возможность использования различных шрифтов символов;
- копирование и перенос части текста с одного места на другое или из одного документа в другой;
- контекстный поиск и замена частей текста;
- задание произвольных межстрочных промежутков;
- автоматический перенос слов на новую строку;
- автоматическая нумерацию страниц;
- обработка и нумерация сносок;
- выравнивание краев абзаца;
- создание таблиц и построение диаграмм;
- проверка правописания слов и подбор синонимов;
- построение оглавлений и предметных указателей;
- распечатка подготовленного текста на принтере в нужном числе экземпляров и т.п.
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).

Рис. 6.5. Окно редактора Microsoft Word

Наиболее известный текстовый редактор - Microsoft Word.

Полнофункциональные издательские системы - Microsoft Publisher, Corel Ventura и Adobe PageMaker. Издательские системы незаменимы для компьютерной верстки и графики. Значительно облегчают работу с многостраничными документами, имеют возможности автоматической разбивки текста на страницы, расстановки номеров страниц, создания заголовков и т.д. Создание макетов любых изданий - от рекламных листков до многостраничных книг и журналов - становится очень простым, даже для новичков.

Транслятор (англ. translator — переводчик) — это программа-переводчик. Она преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня, в программу, состоящую из машинных команд.

Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются.

Компилятор (англ. compiler — составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется.

Интерпретатор (англ. interpreter — истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой.

После того, как программа откомпилирована, ни сама исходная программа, ни компилятор более не нужны. В то же время программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном запуске программы. Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять. Каждый конкретный язык ориентирован либо на компиляцию, либо на интерпретацию — в зависимости от того, для каких целей он создавался. Например, Паскаль обычно используется для решения довольно сложных задач, в которых важна скорость работы программ. Поэтому данный язык обычно реализуется с помощью компилятора. С другой стороны, Бейсик создавался как язык для начинающих программистов, для которых построчное выполнение программы имеет неоспоримые преимущества. Иногда для одного языка имеется и компилятор, и интерпретатор. В этом случае для разработки и тестирования программы можно воспользоваться интерпретатором, а затем откомпилировать отлаженную программу, чтобы повысить скорость ее выполнения.

Система программирования — это система для разработки новых программ на конкретном языке программирования.

Современные системы программирования обычно предоставляют пользователям мощные и удобные средства разработки программ. В них входят:

· компилятор или интерпретатор;

· интегрированная среда разработки;

· средства создания и редактирования текстов программ;

· обширные библиотеки стандартных программ и функций;

· мощные графические библиотеки; утилиты для работы с библиотеками;

· встроенная справочная служба и т.д.

Популярные системы программирования — Turbo Basic, Quick Basic, Turbo Pascal, Turbo C.

В последнее время получили распространение системы программирования, ориентированные на создание Windows-приложений:

· пакет Borland Delphi (Дельфи) — наследник семейства компиляторов Borland Pascal, предоставляющий качественные и удобные средства визуальной разработки. Его компилятор позволяет эффективно решать задачи прикладного программирования.

· пакет Microsoft Visual Basic — удобный и популярный инструмент для создания Windows-программ с использованием визуальных средств. Содержит инструментарий для создания диаграмм и презентаций.

· пакет Borland C++ — одно из самых распространённых средств для разработки DOS и Windows приложений.

Язык Бейсик (BASIC — Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code — универсальный символьный код для начинающих) создан в 1965 г. Пишут Basic, придавая другую трактовку названию: основной, базовый. Наибольшее распространение имеют версии: QuickBasic (QBasic) для DOS и Visual Basic для Windows. QBasic фирмы Microsoft — это простой, но эффективный язык, унаследовавший от Бейсика достоинства, но избавившийся от недостатков и впитавший ряд передовых идей начала 90-х годов. Для быстрой работы используется режим интерпретатора, а для окончательного перевода отлаженных программ используется компилятор. Из QBasic компилятор исключен. QBasic входит в минимальный комплект поставки программного обеспечения ПК.

Язык Паскаль был разработан в 1970 г. Основные привлекательные черты Паскаля — логичность, поддержка концепций структурного и процедурного программирования, работа с динамической памятью, возможность создания своих типов данных. В Паскале программист должен всегда явно указывать, с какими конкретными переменными он желает работать и каковы типы этих переменных. В первоначальном виде Паскаль имел довольно ограниченные возможности, но расширенный вариант этого языка — Turbo Pascal, является очень мощным языком программирования. Интегрированная оболочка Turbo Pascal, разработанная фирмой Borland (ныне Inprise), включающая в себя редактор, компилятор, компоновщик и отладчик, вместе с интерактивной справкой сделали разработку программ на Паскале делом простым и приятным.

Язык Си разработан в 1972 г. как язык для программирования ОС UNIX. Язык среднего уровня, в котором краткость и мобильность языков высокого уровня сочетаются с возможностью доступа к аппаратуре ПК, что достигаются при программировании на языке Ассемблера.

Инструментальные программные средства (ИПС) – это программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ.

ИПС могут оказать помощь на всех стадиях разработки ПО. По своему назначению они близки системам программирования. К инструментальным программам, например, относятся:

· отладочные программы, т.е. программы, помогающие устранять ошибки в программе;

· вспомогательные программы, реализующие часто используемые системные действия;

Читайте также: