Учебное пособие: Дистанционные технологии в образовании
Подавляющее
большинство современных средств разработки программного обеспечения можно
условно разделить на следующие группы:
·
средства
низкоуровневого программирования, основанные на языках программирования
"Ассемблер" и "Си";
·
средства
визуального программирования, основанные на стандартах языков программирования
высокого уровня, например, Си или Паскаль - National Instruments LabWindows/CVI и т.п.;
·
средства
объектно-ориентированного программирования (ООП) - Microsoft Visual Basic, Microsoft Visual C++, Borland C++, Watcom C++ и др.;
·
средства
визуального программирования, основанные на ООП — Borland Delphi (язык Паскаль), Borland C++ Builder;
·
средства
графического программирования — National Instruments LabView, LookOut и BridgeView.
Разделение
средств, в основе своей использующих ООП, на две группы довольно условно - все
они, в принципе, являются визуальными средствами программирования. Однако Delphi и C++ Builder обладают большим набором средств для создания
развитого интерфейса пользователя, стыковки с базами данных и т.п., практически
не требующих неавтоматизированного программирования.
Средства
программирования низкого уровня ("Ассемблер", Си и Паскаль) являются
основным инструментом создания оптимальных по времени исполнения и надежности
программ для микропроцессорных устройств, применяемых в
измерительно-управляющей подсистеме исследовательского оборудования.
Использование языка
программирования Си существенно облегчает включение в программное обеспечение
математических действий над числами с плавающей точкой, дополнительных
математических операций, вплоть до некоторых функций анализа данных. Однако при
этом становится неопределенным время исполнения программы, которое определяется
качеством работы кросс-транслятора, тогда как время исполнения программы,
написанной на ассемблере, легко определяется.
Поэтому
желательно комбинированное использование этих двух языков программирования при
разработке ПО микропроцессорных устройств: Си - для общей программы, со
сложными алгоритмами и вычислениями, Ассемблер - для частей программы, время
исполнения которых должно быть строго определено.
Программная
среда LabWindows/CVI американской фирмы National Instruments представляет собой систему
визуального программирования, основанную на языке программирования ANSI С, то есть на стандартном языке Си,
без расширений ООП и C++.
LabWindows/CVI отличается присущими всем визуальным
средствам программирования простотой и быстротой создания программ с развитым
интерфейсом пользователя, а также большой библиотекой математических
инструментов обработки цифровых данных. При этом поддерживается практически
весь спектр оборудования, выпускаемого фирмой National Instruments и рядом других фирм, для цифровых
измерений - встраиваемых измерительных карт, измерительных и управляющих
модулей SCXI, VXI и PXI,
промышленных микроконтроллеров.
Кроме
того, в составе LabWindows/CVI есть инструментальные средства для
работы с сетевым протоколом TCP/IP и для использования функций API (Application Programming Interface) - основы операционных систем класса
Windows.
Отличительной
особенностью LabWindows/CVI и созданного им программного обеспечения является их
работа на основе так называемого Runtime-engine, который является прослойкой между
программой и операционной системой и осуществляет управление ее исполнением,
координацию обмена данными и системными сообщениями программы с операционной
системой. Это существенно увеличивает необходимые для нормального
функционирования программы ресурсы компьютера и замедляет ее работу. Такой
способ организации работы прикладных программ существенно ограничивает
применение LabWindows/CVI при разработке программного обеспечения
исследовательского оборудования нового поколения из-за возможного повышения
системных требований к необходимому для нормальной работы программы
компьютерному оборудованию.
Кроме
того, отсутствие механизмов ООП значительно ограничивает функциональные возможности
программ, созданных на LabWindows/CVI, или существенно увеличивает время,
необходимое на их разработку.
Поэтому
использование LabWindows/CVI для создания программного обеспечения
исследовательского оборудования возможно для решения несложных задач, не
требующих высокой скорости исполнения или серьезного математического аппарата.
Средства
объектно-ориентированного программирования (ООП), такие как Microsoft Visual C++, Borland
C++, Watcom C++ - являются основными средствами
программирования в операционных средах семейства Microsoft Windows и применяются при создании программного обеспечения,
к которому предъявляются требования высокой надежности и скорости работы при
минимальных требуемых вычислительных ресурсах. Это в большей мере виртуальные
драйверы устройств для самой операционной системы, служебные программы,
программы для работы с сетью, мощные программные комплексы, например, Microsoft Word. Каждая из перечисленных сред разработки программного
обеспечения обладает своими достоинствами и недостатками, но, в общем, все они
практически идентичны в функциональном плане. Различия сводятся к оптимальности
готового кода программ, скорости его работы, но они незначительны.
Однако
все перечисленные средства ООП обладают существенным недостатком - они слабо
приспособлены для разработки программного обеспечения с развитым интерфейсом
пользователя. В них имеется некоторый набор стандартных элементов, таких как
кнопки, текстовые поля, таблицы и т.п., но этот набор незначителен и пригоден
для создания интерфейса, присущего системному программному обеспечению. В
описываемых средствах, конечно, можно создать программу с любым по своей
сложности интерфейсом пользователя, насыщенным графикой и удобными элементами,
но на создание такой программы уйдет значительно больше времени.
Таким
образом, средства объектно-ориентированного программирования при разработке
программного обеспечения исследовательского оборудования целесообразно
использовать при создании наиболее важных частей программного обеспечения —
серверов, модулей для работы в сети и т.п., не требующих развитого интерфейса
пользователя.
Средства
визуального программирования, основанные на ООП, Borland Delphi, Borland
C++ Builder - функционально ничем не уступают
средствам, описанным выше. Но создание программ с помощью этих систем
программирования занимает значительно меньше времени, чем, например, в Microsoft Visual C++. Это достигается благодаря наличию большого числа
компонентов, начиная с простейших кнопок, и заканчивая компонентами для работы
с сетью или каким-либо оборудованием. Однако механизм разработки
программного обеспечения на основе компонентов влечет за собой неоптимальность
исполняемой программы, вследствие чего она работает медленнее и требует больше
ресурсов, чем такая же программа, написанная, например, на Microsoft Visual C++ или Borland C++.
К
преимуществам Delphi и C++ Builder следует также отнести простоту работы с базами данных
благодаря наличию специальных компонентов.
Богатые
возможности Delphi и C++ Builder легко развиваются подключением других библиотек
компонентов. В настоящее время существует множество различных библиотек для
этих сред программирования, начиная от библиотек визуальных компонентов до
мощных библиотек математического анализа. Особенный интерес при разработке
программного обеспечения исследовательского оборудования представляет
библиотека Component Works, разработанная американской фирмой National Instruments. Эта библиотека функционально
повторяет библиотеку инструментов других продуктов этой компании - LabWindows/CVI и LabView,
существенно расширяя спектр возможностей программ, созданных на Delphi или на C++ Builder.
Таким
образом, средства визуального программирования, основанные на ООП - Borland Delphi и C++ Builder,
благодаря скорости разработки программ и функциональным возможностям наиболее
привлекательны для использования при разработке программного обеспечения
исследовательского оборудования нового поколения практически в любой его части,
а особенно в части программного обеспечения высшего уровня. Использование этих
средств возможно и при разработке ответственных частей программного
обеспечения, таких как программное обеспечение серверов, модули работы с сетью
или модули управления оборудованием благодаря как возможности использования
функций API в составе программы, так и
возможностью написания программы с применением только функций API.
Средства
графического программирования занимают особое место в ряду средств разработки
программного обеспечения. Для разработки программы с помощью средств
графического программирования кроме некоторых навыков, как правило, не надо
знать языков программирования, владеть методикой программирования в среде Windows и т. д. Все программирование
производится на уровне структуры и алгоритма программы.
Изначально
средства графического программирования были предназначены для упрощения доступа
инженеров и научных работников, не знакомых с программированием, к разработке
систем автоматизации. В основном, имелось в виду программное обеспечение для
управления измерительным оборудованием и обработки результатов измерений. Но
постепенно развитие графических средств программирования позволило существенно
расширить сферу их применения вплоть до разработки программ мониторинга и
управления производством или технологическими процессами. Особого прогресса в
данной области добилась фирма National Instruments. Ее
продукты LabView, LookOut и BridgeView следует рассмотреть отдельно.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 |
