Выбор и обоснование средств и технологий разработки программного обеспечения

3.1 Операционная система

Операционная система (ОС) — программное обеспечение, которое управляет работой аппаратной части персональных компьютеров, ноутбуков, КПК, смартфонов, коммуникаторов, GPS-навигаторов и других устройств. Кроме того, ОС обеспечивает работу пользовательских и системных приложений.

В любой операционной системе можно выделить 4 основные части: ядро, файловую структуру, интерпретатор команд пользователя и утилиты.

-Ядро - это основная, определяющая часть операционной системы, которая управляет аппаратными средствами и выполнением программ.

-Файловая структура - это система хранения файлов на запоминающих устройствах.

-Интерпретатор команд или оболочка - это программа, организующая взаимодействие пользователя с компьютером.

-Утилиты - это просто отдельные программы, которые, вообще говоря, ничем принципиально не отличаются от других программ, запускаемых пользователем, разве только своим основным назначением - они выполняют служебные функции.

Основные функции операционных систем:

Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;

-стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода);

-управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память);

-управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), как правило, с помощью файловой системы;

-пользовательский интерфейс;

-сетевые операции, поддержка стека протоколов.

Дополнительные функции:

-параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);

-взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация;

-защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений;

-разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).

Windows XP (внутренняя версия — Windows NT 5.1) — операционная система (ОС) семейства Windows NT корпорации Microsoft. Она была выпущена 25 октября 2001 года и является развитием Windows 2000 Professional.

По данным веб-аналитики от W3Schools (англ.) с сентября 2003 по июль 2011 года Windows XP была самой используемой операционной системой для доступа к сети Интернет в мире. По состоянию на апрель 2012 года, Windows XP находится на втором месте с долей 27,3%. Максимум этого значения составлял 76,1 % и был достигнут в январе 2007 года.

Новшества по сравнению с Windows 2000

Некоторыми из наиболее заметных улучшений в Windows XP по сравнению с Windows 2000 являются:

- новое оформление графического интерфейса, включая более округлые формы и плавные цвета; а также дополнительные функциональные улучшения (такие, как возможность представления папки в виде слайд-шоу в проводнике Windows);

- поддержка метода сглаживания текста ClearType, улучшающего отображение текста на ЖК-дисплеях (по умолчанию отключена);

- возможность быстрого переключения пользователей, позволяющая временно прервать работу одного пользователя и выполнить вход в систему под именем другого пользователя, оставляя при этом приложения, запущенные первым пользователем, включёнными;

- функция «удалённый помощник», позволяющая опытным пользователям и техническому персоналу подключаться к компьютеру с системой Windows XP по сети для разрешения проблем. При этом помогающий пользователь может видеть содержимое экрана, вести беседу и (с позволения удалённого пользователя) брать управление в свои руки;

- программа восстановления системы, предназначенная для возвращения системы в определённое предшествующее состояние (эта функция является развитием аналогичной программы, включённой в Windows ME), а также улучшение других способов восстановления системы. Так, при загрузке последней удачной конфигурации загружается также и прежний набор драйверов, что позволяет в ряде случаев легко восстановить систему при проблемах, возникших в результате установки драйверов; возможность отката драйверов и т. д.;

- улучшенная совместимость со старыми программами и играми. Специальный мастер совместимости позволяет эмулировать для отдельной программы поведение одной из предыдущих версий ОС (начиная с Windows 95). Впрочем, функция совместимости присутствует в Windows 2000 с пакетом обновления 2;

- возможность удалённого доступа к рабочей станции благодаря включению в систему миниатюрного сервера терминалов (только в издании Professional);

- более развитые функции управления системой из командной строки;

- windows XP включает технологии, разработанные фирмой Roxio, которые позволяют производить прямую запись CD из проводника, не устанавливая;

- windows XP может работать с архивами ZIP и CAB без установки дополнительного ПО. Работа с архивами данного типа возможна в проводнике как с обычными папками, которые можно создавать и удалять, заходить в архив, добавлять/удалять файлы подобно работе с обычными папками. Также возможна установка пароля на архив. При необходимости можно назначить для работы с этими архивами любое стороннее программное обеспечение;

- улучшения в подсистеме EFS, заключающиеся в необязательности агента восстановления, более безопасного сохранения ключей. Шифруемые файлы теперь не просто удаляются, а перезаписываются нулями, что гораздо надёжнее. Начиная с SP1, становится возможным использовать (он и используется по умолчанию) алгоритм AES, наряду с DESX и 3-DES;

- настраиваемые панели инструментов, с помощью которых можно оптимизировать доступ к файлам, папкам и ресурсам Интернета. Достаточно разместить их на краю Рабочего стола (наподобие боковой панели) или на Панели задач (в форме ссылки).

Так как на всех рабочих местах кафедры ИВТ установлен Windows XP, это послужило основанием для выбора этой операционной системы, а также все достоинства, которые описаны в текущем подразделе.

3.2 Microsoft SQL Server 2008 R2

Microsoft SQL Server – это комплексная высокопроизводительная платформа баз данных, обеспечивающая управление данными в масштабе предприятия и оснащенная встроенными средствами бизнес-аналитики (Business Intelligence, BI). SQL Server позволяет организациям строить интегрированные решения для учета и анализа данных масштаба предприятия, предоставляя сервисы, обеспечивающие надежность, безопасность доступа и масштабируемость. Благодаря исчерпывающему набору функций, взаимодействию с существующими системами и автоматизации типовых задач, SQL Server представляет собой полное решение в области хранения, управления и анализа данных для широчайшего диапазона масштабов.

Каждая очередная версия SQL Server обогащается новыми возможностями, реализованными в соответствии с общим планом развития продукта и пожеланиями пользователей. С выпуском версии SQL Server 2008 и, в особенности, SQL Server 2008 R2 продукт Microsoft SQL Server стал не просто сервером баз данных, а целостной платформой построения систем управления корпоративной информацией. SQL Server 2008 R2 является более мощной системой, с поддержкой до 256 логических процессоров и неограниченной поддержкой памяти (в пределах ограничений операционной системы).

В SQL Server 2008 R2 включен ряд новых возможностей, в том числе:

– аналитика «по требованию» на основе PowerPivot для Excel и SharePoint;

– улучшения в отчетности, в частности, поддержка картографических отчетов;

– службы управления нормативно-справочной информацией Master Data Services;

– система комплексной обработки событий StreamInsight.

Основным фактором использования в качестве инструмента разработки Microsoft SQL Server 2008 R2 в данном дипломном проекте стал быстрый и удобный доступ к базе данных с помощью такого средства разработки, как Microsoft Visual Studio 2013.

На рисунке 3.1 проиллюстрирован пример схемы приложения, построенного с помощью SQL Server 2008 R2 и Visual Studio 2010.

Рисунок 3.1 - Пример приложения уровня данных в SQL Server 2008 R2 и Visual Studio 2010

3.3 Язык программирования C#

NET Framework — программная платформа, выпущенная компанией Microsoft в 2002 году. Основой платформы является общеязыковая среда исполнения Common Language Runtime (CLR), которая подходит для разных языков программирования. Функциональные возможности CLR доступны в любых языках программирования, использующих эту среду.

C# — объектно-ориентированный язык программирования. Разработан в компании Microsoft как язык разработки приложений для платформы Microsoft.NET Framework и впоследствии был стандартизирован как ECMA-334 и ISO/IEC 23270. Особенностью C# является то, что он разрабатывался как язык программирования прикладного уровня для CLR и, как таковой, зависит, прежде всего, от возможностей самой CLR. Исполняющая среда CLR предоставляет C#, как и всем другим. NET-ориентированным языкам, многие возможности.

Выбор языка C# обусловлен его относительной простотой в изучении, высокой расширяемостью системы, то есть в C# можно импортировать классы и объекты из других программ.

3.4 Visual Studio

Microsoft Visual Studio — линейка продуктов компании Майкрософт, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств. Данные продукты позволяют разрабатывать как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом, в том числе с поддержкой технологии Windows Forms, а также веб-сайты, веб-приложения, веб-службы как в родном, так и в управляемом кодах для всех платформ, поддерживаемых Microsoft Windows, Windows Mobile, Windows CE,.NET Framework, Xbox, Windows Phone.NET Compact Framework и Microsoft Silverlight.

Visual Studio включает в себя редактор исходного кода с поддержкой технологии IntelliSense и возможностью простейшего рефакторинга кода. Встроенный отладчик может работать как отладчик уровня исходного кода, так и как отладчик машинного уровня. Остальные встраиваемые инструменты включают в себя редактор форм для упрощения создания графического интерфейса приложения, веб-редактор, дизайнер классов и дизайнер схемы базы данных. Visual Studio позволяет создавать и подключать сторонние дополнения (плагины) для расширения функциональности практически на каждом уровне, включая добавление поддержки систем контроля версий исходного кода (как например, Subversion и Visual SourceSafe), добавление новых наборов инструментов (например, для редактирования и визуального проектирования кода на предметно-ориентированных языках программирования или инструментов для прочих аспектов процесса разработки программного обеспечения (например, клиент Team Explorer для работы с Team Foundation Server).

Главными причинами выбора продукта Visual Studio в данном проекте являются:

- интегрированный язык С#;

- простая реализация общих задач;

- технология IntelliSense, позволяющая ускорить кодирование, поскольку уменьшается количество текста, набираемого на клавиатуре, а также уменьшается необходимость обращаться к внешней документации;

- расширение Resharper, которое предусматривает синтаксический анализ кода, дополнительные средства автозаполнения и подсветки синтаксиса;

- Entity Framework - объектно-ориентированная технология доступа к данным, интегриреумая в линейку продуктов Visual Studio начиная с Visual Studio 2008 Service Pack 1.

На рисунке 3.2 приведено окно при запуске Visual Studio 2013.

Рисунок 3.2 – Главное окно в Visual Studio 2013

3.5 Выбор шаблона проектирования

Model-View-Controller (MVC, «Модель-представление-контроллер») — схема использования нескольких шаблонов проектирования, с помощью которых модель данных приложения, пользовательский интерфейс и взаимодействие с пользователем разделены на три отдельных компонента так, что модификация одного из них оказывает минимальное воздействие на остальные.

В соответствии с рисунком 3.3 шаблон MVC концепции имеет вид:

Рисунок 3.3 – Общая схема концепции MVC

В концепции MVC, описанной в 1979 году, была представлена сама идея и роль каждого из элементов: модели, представления и контроллера. Но связи между ними были описаны без конкретизации. Кроме того, различали две основные модификации:

– пассивная модель – модель не имеет никаких способов воздействовать на представление или контроллер, и используется ими в качестве источника данных для отображения. Все изменения модели отслеживаются контроллером, и он же отвечает за перерисовку представления, если это необходимо. Такая модель чаще используется в структурном программировании, так как в этом случае модель представляет просто структуру данных, без методов их обрабатывающих;

– активная модель – модель оповещает представление о том, что в ней произошли изменения, а представления, которые заинтересованы в оповещении, подписываются на эти сообщения. Это позволяет сохранить независимость модели как от контроллера, так и от представления.

Концепция MVC позволяет разделить данные, представление и обработку действий пользователя на три отдельных компонента:

– модель (Model). Модель предоставляет знания: данные и методы работы с этими данными, реагирует на запросы, изменяя своё состояние. Не содержит информации, как эти знания можно визуализировать;

– представление, вид (View). Отвечает за отображение информации (визуализацию). Часто в качестве представления выступает форма (окно) с графическими элементами;

– контроллер (Controller). Обеспечивает связь между пользователем и системой: контролирует ввод данных пользователем и использует модель и представление для реализации необходимой реакции.

Важно отметить, что как представление, так и контроллер зависят от модели. Однако модель не зависит ни от представления, ни от контроллера. Тем самым достигается назначение такого разделения: оно позволяет строить модель независимо от визуального представления, а также создавать несколько различных представлений для одной модели.

Основная цель применения этой концепции состоит в разделении модели от её визуализации (представления, вида). За счет такого разделения повышается возможность повторного использования. Наиболее полезно применение данной концепции в тех случаях, когда пользователь должен видеть те же самые данные одновременно в различных контекстах и/или с различных точек зрения. В частности, выполняются следующие задачи:

– к одной модели можно присоединить несколько представлений (Отображений), при этом, не затрагивая реализацию модели. Например, некоторые данные могут быть одновременно представлены в виде электронной таблицы, гистограммы и круговой диаграммы;

– не затрагивая реализацию видов, можно изменить реакции на действия пользователя (нажатие мышью на кнопке, ввод данных), для этого достаточно использовать другой контроллер;

– ряд разработчиков специализируется только в одной из областей: либо разрабатывают графический интерфейс, либо разрабатывают бизнес-логику. Поэтому возможно добиться того, что программисты, занимающиеся разработкой модели, вообще не будут осведомлены о том, какое представление будет использоваться.

В настоящем разделе были охарактеризованы средства для разработки программного обеспечения для автоматизации формирования учебных программ, обоснован их выбор. Согласно поставленным задачам, разрабатываемый проект имеет следующие технические характеристики:

– клиентское приложение с оконным интерфейсом;

– шаблон проектирования – MVC;

– СУБД – Microsoft SQL Server 2008 R2;

– платформа для разработки –.NET (язык С#).