Программные продукты и системы

Мировая практика автоматизации объектов с часто изменяющимися функциями и структурами, происходящими ввиду объективных условий их развития, выработала технологию создания сложных информационных систем с помощью применения так называемых программно-технологических сред (ПТС), которые представляют собой комплексную систему современных средств вычислительной техники и связи, включая супермини и персональные ЭВМ, операционные системы и пакеты прикладных программ.

Современные ПТС строятся с учетом международных стандартов и позволяют: 1) создавать приложения без детального программирования на базе наличия широкого набора функций; 2) распределять прикладные программы среди узлов компьютерной сети, состоящей из ЭВМ различной производительности; 3) работать без модификаций с различными типами ЭВМ и операционными системами; 4) готовить техническую документацию, точно отражающую текущее состояние системы и служащую основой проведения эксплуатационных проверок функционирования и перспективного развития; 5) модернизировать существующие функции системы и адаптировать новые разработки в ПТС.

ПТС, как правило, содержат средства автоматизации стандартных функций офиса: электронную почту, регистрацию и хранение документов, обработку текстов, календарные функции и планирование ресурсов. Коммуникационные компоненты управляющих программ вместе со средствами меню обеспечивают создание эффективных АРМ на базе ПЭВМ, оптимально использующих вычислительные мощности всей сети.

Некоторые ПТС содержат средства создания пустых экспертных систем, причем пользователь-эксперт может не использовать языки программирования. База знаний строится на тех же средствах управления данными, которые используются для хранения других данных, что обеспечивает интеграцию этих баз с традиционными прикладными системами.

ПТС могут содержать программы, обеспечивающие возможность пользователю создавать обучающие курсы ■ при помоши интерактивной системы. Сам процесс обучения может проходить на тех же АРМ, на которых обычно работает пользователь.

ПТС с открытой архитектурой обеспечивают совместную обработку данных, находящихся под управлением различных СУБД. Как правило, ПТС содержат развитую систему санкционированного доступа, обеспечивающую разграничение доступа пользователей, а также программные средства, реализующие технологию автоматизированного конструирования приложений (CASE-технологию).

Пример ПТС. Движущей силой рынка программных средств является интерес фирм-пользователей к перспективным продуктам как средству повышения эффективности деловых операций и роста прибыли. Среди фирм-лидеров по производству ПС большинство позиций занимают фирмы по изготовлению аппаратных средств ЭВМ, разрабатывающие ПО в дополнение к своей основной деятельности в интересах укомплектования производимых ЭВМ. В то же время укрепились позиции независимых фирм: Computer Associates (С A), Microsoft, Oracle, Lotus и др. Например, программные продукты фирмы СА не уступают продуктам фирмы IBM и хорошо известны в нашей стране. Фирма СА своими ПС реализует требования, которые предъявляются к современным ПТС.

Разработана высокопроизводительная реляционная система управления базами данных для интерактивного и пакетного режимов (СА-DATACOM/DB), обладающая высокой производительностью; имеются средства поддержки SQL, активного словаря данных. Система позволяет создавать супербольшие БД благодаря мощным средствам поддержки и учета. Секретность обеспечивается на уровне таблиц и отдельных полей данных. CA-DATACOM/DB и другие программные средства фирмы работают под управлением операционных систем MVS, VSE, VM.

Другим важным продуктом фирмы является высокоуровневая система манипулирования данными и получения отчетов (CA-DATAQUERY). Она поддерживает язык SQL и собственный язык DQL и является эффективным средством доступа к информации и ее поиска. Возможности CA-DATAQUERY распространяются на ПЭВМ типа PC и VAX с помощью продукта CA-DATAQUERY/DC и CA-DATAQUERY/ VAX.

CASE-технология представлена CA-IDEAL - современным средством построения системы обработки данных, поддерживающим все этапы, стадии и аспекты создания и поддержки современных систем. CA-IDEAL представляет собой интерактивное АРМ для разработки как пакетных, так и интерактивных приложений. Мощный процедурный язык и процедурноне-зависимые форматы экранов и отчеты позволяют программистам быстро разрабатывать полные приложения, часть из которых может быть повторно используема. CA-IDEAL работает через активный словарь данных, управляющий всем процессом проектирования и разработки.

В ПТС фирмы СА значительную роль играет CA-DATADICTIONNARY - словарь для реляционной СУБД CA-DATACOM, содержащий характеристики БД, прикладных систем, пользователей, их возможностей и прав, моделей данных и распределенных БД.

Средства СА предусматривают целый ряд программных продуктов, использующихся в жизненном цикле прикладных систем. Активный словарь автоматически селектирует и накапливает описательную информацию, возникающую при использовании этих средств. В результате прикладная система является самодокументирующейся на всех фазах своего жизненного цикла. Активный словарь - это эффективное средство как для проектирования, так и для контроля и управления информационными ресурсами.

Фирма СА располагает программным средством для управления распределенными СУБД (CA-DATACOM/STAR), обеспечивающим физическое размещение БД в разных узлах сети. Средство позволяет копировать БД, помещать их в необходимые места, обеспечивать целостность всех баз данных.

СА имеет набор программных продуктов для работы на ПЭВМ. CA-DATACOM/PC является пакетом продуктов для работы на ПЭВМ и больших ЭВМ - в него входят аналоги СА-DATACOM/DB, CA-DATAQUERY, CA-DATADICTIONNARY. CA-STAR/PC работает на ПЭВМ и обеспечивает возможность построения распределенной БД и совместной обработки при сочетании больших ЭВМ и ПЭВМ. СА-IDEAL/PC представляет собой среду для разработки прикладных программ на базе ПЭВМ и больших ЭВМ. Приложения, создаваемые на ПЭВМ, можно использовать на большой ЭВМ (с использованием CA-DATACOM/DB возможен перенос приложений с большой ЭВМ на ПЭВМ).

CA-DATACOM/SERVER обеспечивает многопользовательскую среду на ПЭВМ. Работает на MS-DOS и OS/2.

Эффективным средством, позволяющим распространять возможности больших ЕС ЭВМ на ПЭВМ, является DATAQUERY/PC. Совместно с продуктами CA-DATAQUERY обеспечивается возможность доступа к БД на ЕС ЭВМ с помощью языка SQL или DQL.

Наличие утилит "Экспорт", "Импорт" дает возможность представления получаемых данных в форматах DIP, CSV, dBASE3, LOTUS 1-2-3, а также других известных продуктов.

Сетевые услуги. Пользователи локальных и региональных сетей обеспечиваются разнообразными услугами, к которым относятся: 1) информационные системы (банки данных и математических программ, справочные службы, поисковые комплексы, обмен файлами); 2) диалоговые системы (отладка математических программ, службы разработки новой техники, службы обучения, обработка графической информации); 3) логические и вычислительные работы (математические расчеты, взаимодействия с моделями, логические преобразования данных, комплексная загрузка машин); 4) электронная почта, телефон и телеграф (обмен документами, чертежами и рисунками, телеконференции и совещания, выполнение совместных работ удаленными друг от друга коллективами, выполнение финансовых и торговых операций).

Только открытая архитектура связи, позволяющая объединить технику и программы, способна предоставить пользователям этот набор услуг.

Проблемы интеграции систем и совместимости. При проектировании больших систем традиционно используется способ их разделения по функциональному- и/или пространственному признакам. Каждое из разбиений имеет свои преимущества и недостатки. Ядро автоматизированной системы - БД, которые рассматриваются в различных аспектах: аппаратные средства, программные средства, реализуемые функции, структура и т.д. Эти различные взгляды на БД должны быть не противоречивы и находиться в приемлемом друг для друга соотношении. Для этого БД рассматриваются и анализируются как единое целое.

Анализ подходов к интеграции позволяет отметить следующее: 1) проблема интеграции является многоуровневой и ее классическое решение - координация в рамках методологии; 2) небольшие, но сложные системы и ситуации разделяются в рамках все той же методологии, после чего предлагаются оригинальные решения; 3) использование принципа виртуальности направлено на повышение уровня автоматизации и интеграции.

Наиболее важными уровнями интеграции в автоматизированных системах признаны следующие: аппаратный, информационный, семантический, синтаксический. Примером "аппаратной" интеграции является выделение для решения конкретного класса задач отдельного носителя БД или группы носителей. В этом случае подразумевается наличие и использование способов, которые позволяют рассматривать группу как часть более общего носителя данных с более широкой областью применения. На информационном уровне объектами интеграции являются непосредственно данные - БД — один из приемов, позволяющий рассматривать их как единое целое. Семантический уровень связан с программным обеспечением, предназначенным для выполнения специфических задач обработки, и для программных средств является аналогом аппаратного уровня. На синтаксическом уровне рассматривается ПО, не зависящее от особенностей применения.

В списке методологических приемов интеграции БД - администрирование данных - архитектура АБД включает функции, распределен-

ные по объектам, язык администратора данных, структуры объектов, а также последовательности действий, обеспечивающих функции с помощью программных модулей.

Организация виртуальных БД выполняется различными способами, например подобно используемым при расширении памяти. Работа в этом направлении требует стандартизации имен, форматов и указателей БД и описания форм управления БД.

Совместимость программных и аппаратных средств остается одним из ключевых вопросов при выборе ЭВМ. Например, новое семейство ЭВМ фирмы IBM совместимо с целой серией операционных систем: MVS/ESA, VM/ESA, VSE/ESA. Реализованная в семействе ES/9000 волоконно-оптическая архитектура каналов ESCon и специализированные программные средства позволяют устанавливать накопители на магнитных дисках и лентах на расстоянии до 9 км от главной ЭВМ. Согласно направленности разработок различных фирм универсальные ЭВМ фирмы Control Data в основном предназначены для решения сложных инженерных задач, ЭВМ фирмы Tandem Computers - для обеспечения отказоустойчивой и безостановочной работы, ЭВМ фирмы Bull HN Information Systems — для использования в государственных учреждениях, ЭВМ фирмы Unisys ориентированы на использование в банковском деле, на воздушном транспорте, в здравоохранении, в государственных учреждениях.

Иерархия программных инструментальных средств, В ближайшем будущем по-прежнему наиболее высокий рост доходов предполагается от реализации СУБД, средств искусственного интеллекта и автоматизации программирования CASE. Сектор рынка СУБД является зрелым, рост спроса на такие системы характеризует тенденцию рынка по удовлетворению потребностей в интеграции данных при их распределенной обработке, что осуществляется новыми поколениями СУБД.

Слоистая иерархия программных инструментальных средств СУБД - от нижнего уровня-ядра до объектно-ориентированного программирования - создает фундамент для эффективных разработок приложений: 1) ядро реляционной СУБД (чтение, запись, организация данных); 2) низкий уровень API (операции вызова для прикладного программного интерфейса — от С до SQL); 3) процедурные командные языки (например процедурный язык dBASE); 4) словари данных (необходимые для 4GL таблицы); 5) 4GL: объектно-ориентированные языки (SQL-поддержка); 6) 4GL и процедурные языки (например QBE); 7) сервисные программы CASE (трансляторы проектных спецификаций в рабочие приложения); 8) экспертные системы (например встраивание экспертиз системного анализа).

При выборе инструментальных средств разработки наряду с непосредственной их оценкой учитываются факторы их использования. В частности, пятиуровневая модель SEI, отражающая степень развития процесса разработки программных средств, классифицирует про-граммотехнические организации по уровням:

1)       начальный (применительно к конкретной си туации, отсутствует системный подход);

2)       повторяемый (интуитивный, процесс зависит от личности); 3) четко регламентированный (количественный, процесс определен и регла ментирован); 4) управляемый (количественный, с измерением параметров процесса); 5) с опти мизацией (усовершенствования вводятся в про цесс по обратной связи).

Специализированные ПТС. Попытки избежать громоздкости программных реализаций СУБД и при этом обеспечить необходимую производительность в условиях возрастающих требований, связанных с ростом объема данных, количества и сложности запросов поставили проблему аппаратной поддержки СУБД -создания машин БД (МБД). Подходы к проектам и реализации МБД охватывают широкий спектр вопросов, включая однородные (клеточные) ассоциативные системы, мультилроцес-сорные системы, поточную и конвейерную обработку, системы с распределенной логикой, фильтры и т.д. По сути, это одно из направлений к той компоненте ЭВМ следующего поколения, которая управляет БД.

Существуют особенности, вносимые ПТС МБД в операционные системы и касающиеся буферизации, защиты памяти, целостности и т.п. Например, буфер в СУБД нужен для Организации страничного доступа к памяти, память защищена отделением данных от программ, ассоциативные системы маркирования упрощают поддержание целостности.

Тип архитектуры ПТС МБД влияет на способы ведения журнала регистрации, установления контрольных точек, выполнения операций в БД и на стратегию восстановления системы.

Чтобы иметь возможность универсальной обработки, требуется соответствующим образом проектировать архитектуру как нижнего уровня, так и верхнего. При этом стремятся обеспечить поддержку форматированных и неформатированных БД, мультимодельной архитектуры СУБД, обработки транзакций, распределенных БД однородного и неоднородного типа, дедуктивных БД (БЗ).

Среди архитектур универсальных СУБД часто отмечается модель ANSI/SPARC, основу которой составляют концепции преобразований, схемной и операционной эквивалентности БД. Эта модель развита на табличные структуры RAP.3 - нормализованные отношения, реализующие мультимножества или мультиотношения путем перенесения свойства уникальности ключа с уровня аппаратных средств на более высокий уровень реляционного программного интерфейса. Последняя реализация работает с Shell - интерпретатором ОС UNIX, что обеспечивает административные функции. Язык запросов высокого уровня поддерживается применением математической логики при использовании в качестве промежуточного языка модифицированного Пролога. Как пример можно указать трансляторы с языков высокого

уровня для машин БД типа RAP: a) SEQUEL-RAP (реляционная модель); б) LSL-RAP (сетевая модель); в) MRI-RAP (иерархическая модель); г) SYNGLISH-RAP (переход от синтетического английского языка к реляционной модели).

В среде искусственного интеллекта (ИИ) существующие технологии интегрируются,- как правило, с экспертными системами. В экспертных системах применяются почти все технологии ИИ, в том числе решение проблем, представление знаний, приобретение знаний, управление базами данных и интеллектуальные человеко-машинные интерфейсы. Требования к инструментальным средствам для построения ЭС: гибкость представления знаний, гибкость механизма вывода, удобство при построении экспертных систем, высокая эффективность, интерфейсы к существующим системам.

Для японского проекта ЭВМ 5-го поколения выбрана объектно-ориентированная среда разработки - персональная последовательная машина PSI, основанная на языке Пролог и представляющая собой продукционную систему со следующими характеристиками: иерархическое представление проблемной области, структурированная база правил, наличие метазнаний.

PSI является инструментальным средством, поддерживаемым следующим образом:

PSI—-SIMPOS—ESP--KLO,

где SIMPOS - операционная система для PSI, ESP - язык описания SIMPOS, KLO - пролого-подобный машинный язык.

Модуль представления знаний соответствует воображаемой организации функциональных элементов (модулей знаний) для выполнения всех функций системы. Осуществляется централизованное управление поведением системы сверху вниз — процесс решения начинается с момента, когда главный модуль (самый верхний) получает цель.

В коммерческой области основными требованиями к инструментальному средству для разработки экспертной системы являются следующие: 1) средство должно дать разработчику широкую гибкость и мощность для представления знаний, удобные возможности для разработки; 2) механизм вывода должен быть достаточно универсальным и работать внутри богатой среды ИИ; 3) средство должно сопровождаться целиком, выполняться адекватно, помогать минимизировать стоимость (и время), необходимую для разработки ЭС; 4) среда ИИ должна позволять создать эксперта, консультироваться у эксперта и быть экспертом (играть любую или все три роли).

Среда интерактивных систем, обеспечивающих работу с неподвижными изображениями и движущимися видео-, анимированной компьютерной графикой и текстом, речью и высококачественным звуком, называется мультимедиа. Можно считать, что мультимедиа является результатом естественного развития технологии гипертекста для работы с нетекстовой информацией, хотя, возможно, это и результат сближения независимых сред, одна из которых связана с изображениями, другая — со звуком, третья - с текстом.

Из подходов к созданию и применению мультимедиа отметим подход, связанный с линией DVI (Digital Video Interactive), позволяющий использовать имеющиеся в любом компьютере винчестеры и основанный, например, на следующих программах:

AVSS (Audio/Visual Support System) - управление воспроизведением аудио- и видеофайлов, контроль скорости воспроизведения, громкости, позиции на экране, начала и конца фрагмента; Графическая подсистема - рисование точек, линий, окружностей и т.д.; доступ к обработке изображений, видеоэффектам, декомпрессия видеоданных;

RTX (Real-Time Executive) — управление совместным воспроизведением видео и звука.

Мультимедиа использует многозадачные возможности компьютера, язык взаимодействия процессов, объектно-ориентированные, диалоговые системы построения приложений. Субсредой мультимедиа являются интеллектуальные объектно-ориентированные среды, характеризующиеся объектно-ориентированным программированием, пиктограммными языками, гипертекстом, интеллектуальным интерфейсом, мультизадачностью, обработкой разнородных данных. Эта субсреда (примеры: HyperCard, SuperCard, LinkWay, ToolBook, Plus, NeXTStep) одновременно является и другой субсредой — авторским средством разработки продукта, доставки, выполнения.

Почему популярна сетевая среда Novell? Базовая топология Novell NetWare - "звезда", преимущества которой выражены в удобном мониторинге сети и управлении программами, хорошим соответствием применениям в иерархических сетях, отсутствием влияния отказа одной станции на остальную часть сети и т.п. Ее принципиальное отличие от других MS DOS -совместимых сетевых операционных систем — структурирование, при котором доступ к ресурсам сети осуществляется посредством пользовательского профиля, определяемого как набор сетевых устройств и директорий, использование которых санкционировано для данного пользователя. Кроме того, профиль включает привелегии, которые пользователь имеет при доступе к директориям. При инициализации системы сервер (серверы) может конфигурироваться как автономный сервер или параллельный сервер (сервер/рабочая станция). Чтобы получить доступ к данным, хранящимся на сетевом жестком диске, пользователь должен зарегистрироваться в сети и пройти процесс анализа пользовательского профиля.

NetWare, v.3.11 (NetWare 386) позволяет создать открытую сетевую среду, интегрирующую ресурсы имеющихся серверов, настольных компьютеров, больших и мини-ЭВМ, и совместно использовать тысячи прикладных программ для компьютеров под операционными

системами PC DOS, Macintosh, UNIX или OS/2.

NICA (Novell-Integrated Computing Architecture) - это открытая архитектура, определяющая построение всех продуктов Novell, позволяет объединить продукты и прикладные программы различных поставщиков в сложную сетевую вычислительную систему, учитывает особенности других архитектур, определенных для распределения прикладных программ по сетям (SAA фирмы IBM, NAS фирмы DEC, NewWare Office фирмы HP).

Стратегия Novell в области поддержки прикладных программ направлена на создание сетевых средств, совершенствующих работу распределенных прикладных программ. Сетевые функции: файлов и печати, баз данных, связи, передачи сообщений, целостности данных, защиты информации, имен, управления сетью, соединений позволяют совместно использовать эти прикладные программы, распределять их между несколькими процессорами в локальных или региональных вычислительных сетях.

Характеристики развития NetWare отражают совершенствование систем для небольших предприятий и рабочих групп, а также переход к системам для пользователей больших производств, стремление к упрощению документации, среды инсталляции и генерации оболочки, к автоматической модернизации программ рабочих станций, к обеспечению управления группами пользователей в больших системах, к экономичным решениям по поддержке нескольких протоколов и т.д.

Для совместной обработки информации в локальной сети используются серверы БД, в которых программа упранления БД разделяется на две части: "клиент" и "сервер" — первая размещается на рабочей станции, вторая — на БД-машине (в большинстве случаев имеет место такое размещение) или файле-сервере (например NetWare SQL).

Среди продуктов сетевой связи с сетями можно отметить следующие: 1} версия 4.0 LAN Workplace for DOS обеспечивает прямей доступ к системам UNIX, ЭВМ VAX фирмы DEC, большим ЭВМ фирмы IBM; 2) NetWare for SAA обеспечивает связь локальных сетей с главными ЭВМ по сетям SAA, интегрированным с NetWare v.3.11.; NetWare SNA Gateway помогает превратить IBM PC, PS/2 или рекомендованную совместимую ПЭВМ в сервер-шлюз SNA.

Почему выбирают СУБД FoxPro? FoxPro -мощная СУБД фирмы Fox Software использует стандарт dBASE, имеет почти идеальный интерфейс и высокую производительность. FoxPro может читать файлы DBF, созданные с помощью FoxBASE + , Clipper, dBASEIII Plus и dBASE IY. Эти пакеты могут читать файлы DBF, созданные FoxPro, если в них нет числовых полей с плавающей запятой и/или memo-полей в формате FPT. Идеальной средой для пакета является 386 компьютер. Пакет хорошо документирован и имеет систему исчерпывающей оперативной помощи. Список достоинств включает окна, меню, просмотр с редактированием, поля memo, управление курсором, отчеты и этикетки, а также определяемые пользователем функции. Для работы в многопользовательском режиме используется FoxPro/LAN. Недостатки пакета устранялись при переходе от одной версии к другой: от 1.0 к 1.1 (обеспечены возможность генерирования ЕХЕ-про-грамм, интерфейс стандарта API, поддержка множественных индексов) и далее к 2.0 (обеспечены поддержка сервера БД — в качестве первого сервера FoxPro используется прикладная версия NetWare SQL - FoxServer).

Признано, что сама фирма внушает доверие.

В процессе создания ПТС необходимо обратить внимание на архитектуру и протоколы связи, на интерфейсы к программам, БД, БЗ, графическим структурам, системе телеобработки. Целесообразно сочетать традиционные способы обработки данных (реляционные БД, электронные ведомости, экранные формы, отчеты и т.п.) с методологией построения систем искусственного интеллекта. В качестве ключа для этой интеграции можно использовать концепцию "структуры решения", учитывающую, что менее структурированные решения являются, как правило, более важными и принимаются на более высоком уровне иерархии организации. Это открывает широкие перспективы массового применения как традиционных технологий обработки данных, так и технологий гипертекстовых и экспертных систем, а также систем мультимедиа.