Косарев В.П., Еремин Л.В. Экономическая информатика: Учебник

Подождите немного. Документ загружается.

Подготовка программных средств

361

В случае многократного решения задачи, когда быстродей-

ствие работы вычислительной системы имеет существенное

значение, целесообразно использовать другой принцип - компи-

ляцию.

При

компиляции

процессы трансляции и выполнения разделе-

ны во времени: сначала исходная программа полностью перево-

дится на машинный язык (после чего наличие транслятора в опе-

ративной памяти становится ненужным), а затем оттранслирован-

ная программа может многократно исполняться. Следовательно,

для одной и той же программы трансляция методом компиляции

обеспечивает более высокую производительность вычислитель-

ной системы при сокращении требуемой оперативной памяти.

Большая сложность в разработке компилятора по сравнению

с интерпретатором с того же самого языка объясняется тем, что

компиляция программы включает два действия: анализ, т.е. опре-

деление правильности записи исходной программы в соответствии

с правилами построения языковых конструкций входного языка,

и синтез - генерирование эквивалентной программы в машинных

кодах. Трансляция методом компиляции требует неоднократно-

го "просмотра" транслируемой программы,

т.е.

трансляторы-ком-

пиляторы

являются многопроходными: при первом проходе они

проверяют корректность синтаксиса языковых конструкций от-

дельных операторов независимо друг от друга, при последующем

проходе - корректность синтаксических взаимосвязей между опе-

раторами и т.д.

Полученная в результате трансляции методом компиляции

программа называется

объектным

модулем, который представля-

ет

собой эквивалентную программу в машинных кодах, но не "при-

вязанную" к конкретным адресам оперативной памяти. Поэтому

перед исполнением объектный модуль должен быть обработан

специальной программой операционной системы (редактором

связей) и преобразован в загрузочный модуль, т.е. программный

модуль с относительными адресами.

Загрузочный модуль может иметь простую, оверлейную или

динамическую структуру.

Модуль простой структуры состоит из единственного загру-

зочного модуля, сформированного редактором связей. Этот мо-

дуль перед исполнением целиком загружается в оперативную па-

мять и включает все необходимые для его работы команды. Мо-

дули простой структуры наиболее эффективны с точки зрения

362 Глава 7

производительности, так как в ходе исполнения требуют мини-

мального вмешательства управляющей программы ОС.

Если программа функционально достаточно сложна или ве-

лика по размерам, то она реализуется в виде

модулей

(сегментов)

оверлейной

структуры (структуры "с перекрытием"). Загрузочный

модуль оверлейной структуры состоит из оверлейных сегментов

и содержит информацию, используемую оверлейным супервизо-

ром для загрузки отдельных сегментов в основную память. При

этом разные сегменты такой программы могут повторно использо-

вать одну и ту же область оперативной памяти. Оверлейная орга-

низация модулей менее эффективна с точки зрения времени их

исполнения, так как требует большего вмешательства управляю-

щей программы ОС.

При выполнении модулей простой и оверлейной структуры

управляющая программа ОС не осуществляет вызов других заг-

рузочных модулей, и в этом они уступают динамической органи-

зации модулей. При выполнении загрузочных

модулей

динамичес-

кой структуры могут появляться запросы на другие загрузочные

модули, и управляющая программа ОС может начать загрузку

этих модулей в оперативную память еще до завершения исполне-

ния предыдущего модуля. Благодаря этому вызываемые про-

граммные модули могут исполняться как последовательно, так и

параллельно, что повышает быстродействие программы.

Наряду с рассмотренными выше трансляторами-интерпрета-

торами и трансляторами-компиляторами на практике использу-

ются также трансляторы

интерпретаторы-компиляторы,

которые

объединяют в себе достоинства обоих принципов трансляции: на

этапе разработки и отладки программ транслятор работает в ре-

жиме интерпретатора, а после завершения процесса отладки ис-

ходная программа повторно транслируется в объектный модуль

(т.е.

уже методом компиляции). Это позволяет значительно упро-

стить и ускорить процесс составления и отладки программ, а за

счет последующего получения объектного модуля обеспечить бо-

лее эффективное исполнение программы.

Учитывая, что эффективность программ, получаемых с помо-

щью высокоуровневых языков программирования, может значи-

тельно уступать аналогичным программам, составленным на язы-

ках низкого уровня, в ряде случаев используются оптимизирую-

щие трансляторы (оптимайзеры), которые после завершения

компиляции осуществляют оптимизацию объектного модуля.

Подготовка программных средств

363

Например, хороший компилятор способен распознать небреж-

ность программиста и исключить из цикла «статические» вычис-

ления. Под «статическими» вычислениями понимается выполне-

ние в цикле определенной операции, результат которой не

зависит от итераций цикла. Распознав такую конструкцию, ком-

пилятор выводит ее за рамки цикла. Этот тип оптимизации назы-

вается перемещением выражений.

Другим более сложным видом оптимизации является устране-

ние неиспользуемого кода. Компилятор находит операторы, ко-

торые не выполняются ни при каких условиях, и не включает их в

исполняемый код.

В общем случае в зависимости от выигрыша в производитель-

ности и временных затрат все виды оптимизации можно разде-

лить на несколько уровней. Первый и второй уровни оптимиза-

ции, как правило, повышают быстродействие на

15%

при ми-

нимальных затратах. Третий уровень оптимизации позволяет

увеличить производительность еще на 5%, однако это обойдется

значительно дороже.

Таким образом, выбор типа алгоритмического языка

(см.

рис.

7.3) зависит от многих факторов: назначения, удобства написа-

ния исходных программ, эффективности получаемых объектных

программ и т.п. Для ПК ведущее место в настоящее время зани-

мают языки высокого уровня, например различные версии язы-

ков:

Бейсик, Паскаль, Фортран, Кобол, АПЛ, Ада, Си и т.д.

Среди них доминирующая роль отводится процедурно-ориен-

тированным языкам, называемым также универсальными (хотя

некоторые из них, например Фортран, Кобол, Бейсик и т.п., и раз-

рабатывались с ориентацией на конкретную сферу применения).

Абсолютное большинство языков программирования в насто-

ящее время составляют процедурные языки, с помощью которых

программист определяет последовательность реализации событий

в объектной программе путем.последовательной записи предло-

жений в исходной программе. Иными словами, программирова-

ние на этих языках подразумевает необходимость описания не

только того, что необходимо получить в результате решения за-

дачи, но и того, как это необходимо осуществить.

Одним из главных направлений совершенствования языков

программирования для задач экономического управления было

стремление к разработке таких языков, в которых до минимума

сводилась (а в идеале вообще отсутствовала) проблема как. Есте-

ственно, что такие языки не могут быть процедурными.

364

Глава 7

Первую попытку создания такого языка предпринял Ломбар-

ди,

предложивший и реализовавший в 1963 г. для частного класса

задач, связанных с обработкой файлов в сфере управления, язык

General business-oriented language baseed on decision expression. В

этой же области свои языки предложили фирмы ICL (язык NICOL)

и IBM (язык РПГ), в которых многое связанное с процедурой ра-

боты программы носит скорее неявный, чем явный характер. Учи-

тывая, что значительная часть логики программы реализуется

автоматически, время создания программ с помощью таких язы-

ков и число отладочных проверок значительно сократились.

Таким образом, наряду с универсальными процедурно-ориен-

тированными языками стали создаваться проблемно-ориентиро-

ванные языки программирования, предназначенные для описания

процессов обработки информации в какой-либо узкой (специфи-

ческой) области, в которых решение задачи в большей степени

сосредоточивалось на проблеме, что необходимо получить в ре-

зультате, а проблема, как это необходимо сделать, в большей или

меньшей степени снималась с программиста. Среди этих языков

наиболее известными являются: РПГ - язык для генерации отче-

тов,

Лисп - язык для обработки списков, GPSS - язык для моде-

лирования, АПЛ - язык для статистической обработки массивов.

Актуальности решения проблемы разработки языков програм-

мирования, базирующихся на принципах

что

без

как,

способство-

вал международный конгресс IFIP (International Federation of

Information Processing - Международная федерация по обработке

информации), прошедший в Стокгольме в 1976 г. под лозунгом

"В

1980

г.

программирование без программистов ". В

рамках реали-

зации этой идеи были созданы непроцедурные языки, приближа-

ющиеся по своему синтаксису к естественному языку и ориенти-

рованные на пользователей - специалистов управления, не явля-

ющихся программистами.

Наиболее известными из языков этого типа являются:

• Smalltalking - малый разговорный;

• QBE (Query By Example-программирование на примере);

• Форт, который находит применение при решении сложных

задач имитационного моделирования, в системах искусственного

интеллекта в графических системах и т.п.

Основной особенностью языка Форт является его открытость,

которая позволяет на основе имеющихся определений строить

новые функции. При этом программист может вводить новые

операции, типы данных или определения. Возможность поддерж-

Подготовка программных средств

365

ки средствами Форт многозадачного режима работы придают ему

свойства операционной системы.

Особое место среди языков программирования занимают

функциональные языки, в частности Пролог (PROLOG -

PROgram-ming in LOGic - логическое программирование), пред-

ложенный А.Калмероэ в 1978 г., являющийся языком логическо-

го программирования, относящимся к языкам пятого поколения.

Главное назначение языка - разработка интеллектуальных про-

грамм и систем. Пролог - это язык программирования, создан-

ный специально для работы с базами знаний, основанными на

фактах и правилах (одного из элементов систем искусственного

интеллекта). В языке реализован механизм возврата для выпол-

нения обратной цепочки рассуждений, при котором предполага-

ется, что некоторые выводы или заключения истинны, а затем эти

предположения проверяются в базе знаний, содержащей факты и

правила логического вывода. Если предположение не подтверж-

дается, выполняется возврат

выдвигается новое предположение.

Языковые средства СУБД предназначены в первую очередь

для разработки прикладных программ решения задач экономи-

ческого управления, информация для которых хранится и поддер-

живается с помощью баз данных. Синтаксис языка программиро-

вания в среде СУБД мало чем отличается от синтаксиса высоко-

уровневых языков программирования, в связи с чем указанные

программно-инструментальные средства ориентированы в основ-

ном на профессиональных программистов, хотя наличие раз-

витых средств подсказки и помощи (в виде примеров, демонст-

рирующих использование отдельных языковых конструкций)

значительно облегчает работу достаточно широкого круга пользо-

вателей.

Sequel (Structured English QUEry Language) и его усовершен-

ствованный вариант SQL - языки манипулирования данными,

основанные на исчислении отношений. Используются в реляци-

онных СУБД в качестве языка запросов к базам данных и языка

программирования задач обработки данных.

С развитием компьютерных сетей, увеличением вычислитель-

ной мощности компьютеров и их ресурсов возникла потребность

в интерпретирующем языке, позволяющем получать многоплат-

форменную вычислительную среду путем преобразования с его

помощью программ, написанных на других языках программи-

рования (при незначительном снижении их производительности).

Наиболее близко к реализации подобного языка подошла техно-

366

Глава 7

логия языка Java (а точнее ее часть - байт-код). Именно его раз-

работка и использование составляют принципиальное отличие,

которое выделяет язык Java среди других языков программиро-

вания высокого уровня. Объектно-ориентированный язык Java

(разработанный на базе языка Си++) предназначен для создания

надежных, переносимых, распределенных сетевых программных

приложений, работающих в различных многооконных системах

в условиях архитектуры клиент-сервер, а также для админист-

раторов сети, использующих Java-приложения для улучшения

интерактивных качеств Web-серверов.

Другим объектно-ориентированным языком программирова-

ния является язык Delphi. Созданный на базе языка Паскаль спе-

циалистами фирмы Borland язык Delphi, обладая мощностью и

гибкостью языков Си и Си++, превосходит их по удобству и про-

стоте интерфейса при разработке приложений, обеспечивающих

взаимодействие с базами данных и поддержку различного рода

работ в рамках корпоративных сетей и сети Интернет.

В последние годы резко расширилась практика программи-

рования в среде электронных таблиц. В основе реализации про-

граммирования задач с помощью электронных таблиц (ЭТ) ле-

жит идея компьютеризации работы пользователей с "пустограф-

кой" как специфической формой представления документа, с

которым обычно приходится иметь дело специалистам управле-

ния. Разработчики электронных таблиц (впоследствии названных

табличными процессорами) воплотили эту идею путем предостав-

ления пользователям возможности записи в любую клетку элект-

ронной таблицы цифровой, символьной (текстовой) информации

либо формулы, обеспечивающей получение искомого результата

по различным исходным данным.

Пользовател ь ЭТ получил удобное инструментальное сред-

ство,

позволяющее: вводить исходные данные, необходимые для

решения задач; указывать формулы получения результатных дан-

ных; оформлять решение задачи в виде привычных для него таб-

личных документов. При этом способ описания расчетных фор-

мул почти ничем не отличается от принятых правил их представ-

ления в математике (за исключением требования линейной

структуры

записи).

Порядок реализации арифметических действий

в формулах совпадает с принятым приоритетом выполнения опе-

раций в математике, а для изменения такого порядка использует-

ся система круглых скобок.

Единственным наследием, доставшимся пользователям ЭТ от

программирования на высокоуровневых языках, осталось прави-

Подготовка программных средств 367

ло построения логических выражений, реализуемое по стандарт-

ной для языков программирования схеме построения условных

операторов: IF - THEN - ELSE (если условие соблюдается, то

выполняется

действие-1,

иначе осуществляется действие-2).

Быстрому и широкому распространению ЭТ как инструмен-

тальному средству решения экономических задач, помимо про-

стоты и удобства подготовки решения с их помощью задач, спо-

собствовали также:

• наличие большого числа встроенных функций (математичес-

ких, статистических, финансовых и т.п.);

• возможность "проигрывания" различных вариантов реше-

ния задач и выбора лучшего из них (за счет быстрого автомати-

ческого пересчета конечных результатов при любом изменении

исходных данных);

• поддержка ЭТ средствами графической интерпретации, на-

глядное представление результатной информации.

Кроме того, работа с современными электронными таблица-

ми может быть автоматизирована благодаря использованию ко-

мандных языков, макросов и т.п.

Вопросы

для

самоконтроля

В чем состоит специфика технологии создания прикладных про-

граммных средств?

В чем заключаются особенности способов описания алгоритмов?

Чем различаются тестирование и отладка программных средств?

Что понимается под жизненным циклом программной продукции?

Каково содержание метода нисходящего проектирования про-

граммных продуктов?

6. Какими свойствами должны обладать программные модули?

В чем преимущества использования программно-инструменталь-

ных средств при разработке программ?

8. Что понимается под CASE-технологией?

9. Что характерно для машинно-независимых языков?

10.

Каково назначение проблемно-ориентированных языков програм-

мирования?

11.

В чем заключаются отличительные особенности трансляторов

интерпретирующего и компилирующего типов?

12.

Расскажите о структуре загрузочного модуля.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ

8.1.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

О СИСТЕМЕ VBA

Visual Basic for Application (VBA) - подмножество Visual Basic

(VB) - включает почти все средства создания приложений

VB,

его

структуры данных и управляющие структуры, возможность со-

здания пользовательских типов данных. VBA, как и VB, является

системой визуального программирования, управляемого собы-

тиями: в нем есть возможность создания форм со стандартным

набором элементов управления и написания процедур, обраба-

тывающих события, которые возникают при тех или иных дей-

ствиях системы и конечного пользователя. Кроме того, он по-

зволяет применять элементы ActiveX и автоматизации. В общем,

это полноценная система программирования, хотя и не облада-

ющая всеми возможностями последней версии VB. VBA - под-

множество Visual Basic, позволяющее работать с огромным на-

бором объектов; по существу, в VBA определены все объекты

приложений Office 97.

Отметим одну, может быть главную, особенность программи-

рования в среде VBA: в ней нельзя создавать проект независимо

от этих приложений. Приступая к очередному сеансу работы, про-

граммист открывает одно из приложений Office 97, и в этот мо-

мент в VBA автоматически становится доступным объект

Application, определяющий это приложение, а также все встроен-

ные в него объекты. Можно определить и создать объект

Application для любого приложения Office

97,

получив тем самым

доступ ко всем его объектам.

Итак, VBA отличается от Visual Basic и прочих языков про-

граммирования тем, что он предоставляет возможность непосред-

ственной работы с объектами Office 97. Это позволяет эффектив-

но применять его для автоматизации деятельности, связанной с

Программирование

369

обработкой различных типов документов. Обычные средства

VBA, унаследованные от Visual Basic, важная, но не определяю-

щая часть языка.

Поскольку VBA является визуальной системой, программист

(пользователь) может создавать видимую часть приложения, ко-

торая является основой интерфейса «программа - пользователь».

С его помощью осуществляется взаимодействие пользователя с

программой. Программный интерфейс разрабатывается на прин-

ципах объектно-ориентированного подхода, реализованного в

VBA применительно к приложениям, выполняемым под управ-

лением Windows.

Для таких приложений характерно существование на экране

в любой момент множества

объектов:

окон, кнопок, меню, тек-

стовых и диалоговых окон, линеек прокрутки и т.п. Пользова-

тель имеет определенную (в зависимости от алгоритма програм-

мы) свободу выбора относительно использования этих объектов:

он может сделать щелчок по кнопке, перетащить объект, ввести

данные в окно и т.п. В большинстве случаев не предполагается

заранее установленная последовательность действий. Как прави-

ло,

программист, создавая программу, не должен ограничивать

действия пользователя. Он должен разрабатывать программу, ко-

торая правильно реагирует на любое действие пользователя, даже

неправильное.

Для каждого объекта определен ряд возможных событий.

Одни из них возникают от действий пользователя: щелчок или

двойной щелчок мыши, перетаскивание объекта, нажатие клави-

ши клавиатуры, ввод текста в окно и т.п. Некоторые события

происходят в результате свершения других событий: например,

окно открывается или закрывается, элемент управления стано-

вится активным (доступным) или теряет активность.

Каждое событие проявляется в определенных действиях (от-

кликах, реакции, поведении) программы. Эти действия можно

разделить на две группы.

Действия первой группы являются следствием свойств объек-

та. Эти свойства устанавливаются из некоторого стандартного

перечня свойств, заданного системой программирования VBA и

самой системой Windows. Примером таких действий является

свертывание окна после щелчка по кнопке Свернуть. Изменить

поведение объекта в подобных ситуациях программист не может.

370

Глава 8

Однако во многих случаях возможны варианты отклика объекта

на событие (текст, шрифт, цвет, размер, место на экране и др.)

путем задания определенных свойств объекта.

Вторая группа действий (отклика) на события полностью оп-

ределяется программистом. Это обеспечивается созданием про-

цедуры VBA для каждого возможного события. Первоначально

«тело» такой процедуры пустое, и, следовательно, когда проис-

ходит событие, оно не обрабатывается. Теоретически можно со-

здать процедуру для любого события, но на практике програм-

мист заполняет кодом процедуры только для тех событий, кото-

рые в данной программе представляют интерес.

8.2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ

СРЕДА VBA

8.2.1.

АКТИВИЗАЦИЯ

РЕДАКТОРА VBA

Редактор VBA активизируется из приложения MS Office од-

ним из следующих способов:

• командой меню Сервис/Макрос/Редактор Visual Basic;

• комбинацией клавиш [Alt]+[F11];

• щелчком по кнопке панели инструментов Редактор Visual

Basic.

Вернуться из редактора VBA в приложение можно, нажав ком-

бинацию клавиш [Alt]+[F11] или выполнив команду меню Вид

приложения, из которого он был активизирован.

8.2.2. ИНТЕРФЕЙС

РЕДАКТОРА VBA

Интерфейс редактора VBA включает следующие компонен-

ты:

окно проекта, окно редактирования кода, окно редактирова-

ния форм, панели инструментов и окно свойств.

Окно проекта. Окно проекта активизируется выполнением

команды меню Вид/Окно проекта. В окне проекта отображается

иерархическая структура файлов форм и модулей текущего про-

екта (рис. 8.1).