Для проектирования и разработки школьного электронного журнала на основании требований технического задания необходимо провести и обосновать выбор следующих инструментальных средств: CASE_систем, систем управления базами данных (СУБД) и визуальных сред объектно-ориентированного программирования.

В качестве основных критериев выбора инструментальных средств проектирования и разработки автоматизированной системы приняты следующие критерии:

1) Функциональные характеристики: среда функционирования - программное обеспечение и технические средства, необходимые для функционирования инструментального средства.

2) Технологическая среда: совместимость с другими средствами, включая непосредственный обмен данными. Поддерживаемая методология. Использование общепринятых, стандартных нотаций и соглашений. Поддерживаемые языки. Открытая архитектура и возможности экспорта/импорта. Обеспечение качества проектной документации, доступность и качество учебных материалов.

3) Простота освоения и использования: Удобство пользовательского интерфейса. Адаптируемость к конкретным требованиям пользователя. Простота установки и обновления версий. Простота работы с инструментальным средством. Унифицированность пользовательского интерфейса.

4) Эффективность: Требования к оптимальному размеру внешней и оперативной памяти, типу и производительности процессора, обеспечивающим приемлемый уровень производительности.

5) Качество технической поддержки в России, стоимость приобретения и поддержки.

2.3.1 CASE-средства разработки систем автоматизированного проектирования

Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования автоматизированных систем: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, сопровождающих весь жизненный цикл программного обеспечения.

CASE-технология представляет собой совокупность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем и поддерживается комплексом взаимоувязанных средств автоматизации. CASE-технология - это инструментарий для системных аналитиков, разработчиков и программистов, заменяющий бумагу и карандаш компьютером, автоматизируя процесс проектирования и разработки программного обеспечения.

На сегодняшний день рынок программного обеспечения располагает следующими наиболее развитыми CASE-средствами: Erwin, BPwin, Rational Rose.

1) BPwin - средство функционального моделирования, реализующее методологию IDEF0 (функциональная модель), IDEF3 (WorkFlow Diagram) и DFD (Data Flow Diagram). Функциональная модель предназначена для описания существующих бизнес процессов на предприятии (так называемая модель AS-IS) и идеального положения вещей - того, к чему нужно стремиться (модель TO-BE). Методология IDEF0 предписывает построение иерархической системы диаграмм - единичных описаний фрагментов системы. Сначала проводится описание системы в целом и ее взаимодействие с окружающим миром (контекстная диаграмма), после чего проводится функциональная декомпозиция - система разбивается на подсистемы и каждая подсистема описывается отдельно (диаграммы декомпозиции). Затем каждая подсистема разбивается на более мелкие и так далее до достижения нужной степени подробности. Если в процессе моделирования нужно осветить специфические стороны технологии предприятия, BPwin позволяет переключиться на любой ветви модели на нотацию IDEF3 или DFD создать смешанную модель. Нотация DFD включает такие понятия, как внешняя ссылка и хранилище данных, что делает ее более удобной по сравнению с IDEF0 для моделирования документооборота. Методология IDEF3 включает элемент "перекресток", что позволяет описать логику взаимодействия компонентов системы.

Взаимодействие с другими средствами.

С помощью функций экспорт/импорт осуществляется интеграция данных с ERwin.

Вывод: BPwin - средство функционального моделирования, реализующее методологию IDEF0. Позволяет создавать модель, содержащую четыре типа диаграмм: контекстную диаграмму; диаграммы декомпозиции; диаграммы дерева узлов; диаграммы для экспозиции (FEO). Возможно дополнение созданной модели процессов диаграммами DFD и Workflow (IDEF3).

2) ERwin - средство концептуального моделирования базы данных, использующее методологию IDEF1X. Достоинство системы ERwin состоит в следующем - построив один раз полноценную модель базы данных ее можно легко развивать, модифицировать и переносить с одного сервера базы данных на другой. Кроме того, с помощью удобного представления имеется возможность донести до конечного разработчика все нюансы разрабатываемой базы. ERwin не только позволяет создать логическую модель, он также автоматически строит физические структуры данных по информации в диаграмме. Нет необходимости тратить время на создание скриптов, создающих базу. ERwin реализует проектирование схемы БД, генерацию ее, описания на языке целевой СУБД (ORACLE, Access, Informix, Ingres, Sybase, DB/2, Microsoft SQL Server, Progress и др.) и реинжиниринг существующей БД. ERwin выпускается в нескольких различных конфигурациях, ориентированных на наиболее распространенные средства разработки приложений. Версия ERwin/OPEN полностью совместима со средствами разработки приложений PowerBuilder и SQLWindows и позволяет экспортировать описание спроектированной базы данных непосредственно в репозитории данных средств.

Для ряда средств разработки приложений (PowerBuilder, SQLWindows, Delphi, Visual Basic) выполняется генерация форм и прототипов приложений. С помощью функций экспорт/импорт осуществляется интеграция данных с ВРwin.

Вывод: ERwin - средство концептуального моделирования БД, использующее методологию IDEF1X. Достоинство системы ERwin состоит в следующем - построив один раз полноценную модель базы данных ее можно легко развивать, модифицировать и переносить с одного сервера базы данных на другой. Кроме того, с помощью удобного представления имеется возможность донести до конечного разработчика все нюансы разрабатываемой базы.

3) В качестве инструментального средства разработки использовался программный продукт Rational Rose. Rational Rose - CASE-средство фирмы Rational Software Corporation (США) - предназначено для автоматизации этапов анализа и проектирования ПО, а также для генерации кодов на различных языках и выпуска проектной документации. Данная программа обеспечивает разработчику программного изделия поддержку двух существенных элементов современной разработки программного обеспечения: разработку, основанную на компонентах и управляемую итерационную разработку. Архитектура Rational Rose, основанная на диаграммах модели, облегчает использование Unified Modeling Language (UML), Object Modeling Technique (OMT) и Booch методы для визуального моделирования.

В составе Rational Rose можно выделить 6 основных структурных компонент: репозиторий, графический интерфейс пользователя, средства просмотра проекта (browser), средства контроля проекта, средства сбора статистики и генератор документов. К ним добавляются генератор кодов (индивидуальный для каждого языка) и анализатор для С++, обеспечивающий реинжиниринг - восстановление модели проекта по исходным текстам программ.

Rational Rose в отличие от подобных средств проектирования способна проектировать системы любой сложности, то есть инструментарий программы допускает как высокоуровневое (абстрактное) представление (например, схема автоматизации предприятия), так и низкоуровневое проектирование (интерфейс программы, схема базы данных, частичное описание классов).

Визуальное моделирование - отображение реальных процессов системы в графическое представление. Моделирование стимулирует лучшее понимание требований, более ясное проектирование и создание более удобных в сопровождении систем.

Визуальное моделирование также определяет архитектуру, обеспечивая возможность фиксировать логическую архитектуру программной системы, независимую от языка программирования. Этот метод обеспечивает гибкость проектированию систем, так как логическая архитектура может всегда отображаться в различные языки программирования. Наконец, с помощью визуального моделирования, можно многократно использовать части системы или прикладной программы, создавая проектные компоненты. Эти компоненты, затем могут быть разделены и многократно использоваться различными членами группы, позволяя легко включать изменения в уже существующие инструментальные программные средства.

Rational Rose предоставляет отображать, в графическом виде, различную информацию с помощью 7 диаграмм:

1) Диаграммы вариантов использования (use case diagram), для отображения поведения системы;

2) Диаграммы классов (class diagram), для отображения структуры классов и их наследственных связей;

3) Диаграммы взаимодействия:

а) Диаграммы сотрудничества (collaboration diagram), для описания действий классов необходимых для решения задачи;

б) Диаграммы сценариев (sequence diagram), для отображения объектных взаимодействий.

4) Диаграммы состояний (statechart diagram), для анализа классов с существенным динамическим поведением;

5) Диаграммы активности (activity diagram), для моделирования рабочего потока бизнес-процесса (операции класса);

6) Диаграммы компонентов (component diagram), для представления взаимосвязи модулей системы и их состава;

7) Диаграммы топологии (deploment diagram), для отображения физических взаимосвязей между программными и аппаратными компонентами системы.

Rational Rose - программное обеспечение для визуального моделирования, которое позволяет создавать, анализировать, проектировать, рассматривать, изменять, управлять компонентами и реализовывать системы способом, который действительно облегчает взаимодействие. Также можно графически изобразить краткий обзор поведения вашей системы с помощью use-case diagram.

Rational Rose предоставляет диаграммы взаимодействия как дополнительное графическое представление диаграммы сценариев. Такие диаграммы показывают объектные взаимодействия, организованные вокруг объектов и их связи друг к другу. Диаграмма состояний обеспечивает дополнительные методы анализа для классов с существенным динамическим поведением. Диаграмма состояния показывает хронологию жизни данного класса, события, вызывающие переход от одного состояния в другое, и действия, которые являются следствием изменения состояния. Диаграммы активности обеспечивают способ моделировать рабочий поток бизнес-процесса или способ моделировать операции класса.

Rational Rose обеспечивает систему обозначений, необходимую для того, чтобы специфицировать и задокументировать структурную схему системы. Логическая архитектура фиксируется в диаграммах классов, которые содержат классы и отношения, которые представляют ключевые абстракции системы при разработке.

Взаимодействие с другими средствами и организация групповой работы.

Поддерживает кодогенерацию для языков C++, Delphi, Visual C++, Visual Basic и Java. Rational Rose интегрирован с MS Visual Studio, со средством управления требованиями (Requisite Pro), со средствами тестирования (SQA Suite, Performance Studio), со средствами конфигурационного управления (ClearCase, PVCS).

Rational Rose функционирует на различных платформах: IBM PC (в среде Windows), Sun SPARC stations (UNIX, Solaris, SunOS), Hewlett-Packard (HP UX), IBM RS/6000 (AIX).

Вывод: Rational Rose позволяет реализовать все выгоды визуального моделирования. Он разработан, чтобы обеспечить разработчиков законченным набором инструментальных средств визуального моделирования для разработки устойчивых, эффективных решений.

Впоследствии, уже имея объектно-ориентированную разработанную систему, легко ее реализовать на каком-нибудь программном средстве реализации проектов.

Общий вывод: В качестве CASE-средств были выбраны BPwin, ERwin и Rational Rose, так как они обладают всеми необходимыми средствами для описания разрабатываемой системы. Кроме того, эти средства очень распространены и как следствие существует большой объем справочной информации по работе с ними.

2.3.2 Обзор визуальных сред программирования

В настоящее время на рынке программного обеспечения наиболее распространенными и покупаемыми являются такие среды визуального программирования как Borland Delphi, С++ Builder, Visual Studio 2005 Standard Edition.

1) Borland Delphi - это проверенный продукт, предназначенный для разработки приложений в среде WINDOWS 95/98/2000/Me/NT/XP. Его популярность на рынке программного обеспечения обеспечивается следующими факторами:

Borland Delphi - это сочетание классических принципов программирования и современных технологий. Delphi объединяет визуальные средства быстрого создания приложений, высокопроизводительный (до 350000 строк кода в минуту на Pentium 90) компилятор объектно-ориентированного языка, компонентную архитектуру среды разработчика, масштабируемый механизм доступа к базам данных;

возможность многократно использовать однажды созданный код, уменьшая тем самым время и усилия, затрачиваемые на разработку;

быстрый компилятор делает процесс разработки интерактивным;

настоящий машинный код работает в 10-20 раз быстрее, чем в системах на основе интерпретатора;

достигается высочайшая скорость разработки за счет использования набора встроенных компонент, средств визуального проектирования и отладки RAD - Rapid Application Development;

прототип превращается в целевую систему без переработки;

приложения и компоненты создаются с помощью одного инструмента - объектно-ориентированного языка программирования Object Pascal;

Рабочим языком Delphi является Object Pascal - язык программирования, включающий обработчик ошибочных ситуаций и исключений, который позволяет существенно увеличить стабильность и надежность работы программы. Увеличение вероятности повторного использования кода благодаря принципу наследования визуальных форм и другие новые возможности этого инструмента, среди которых наиболее выделяются кэширование обновлений, фильтры, фоновое выполнение запросов, работа с различными форматами данных.

Стоит также отметить высокую быстроту компиляции, что заметно уменьшает затраты на отладку отдельных частей программы. Компиляция по архитектуре Pentium также увеличивает производительность системы построенной в этой среде. Возможность использования напрямую, а также косвенно API - функций, повышает жизнестойкость системы среди разработчиков больших приложений, использующих всю мощность операционной среды Windows.

Кроме того, значительным достоинством программных средств Borland Delphi является базы знаний языка, заложенная еще при программировании в ранних версиях Pascal под DOS, учитывая, что структура и семантика визуального программирования не претерпела никаких изменений.

Интегрированная среда разработки Borland Delphi основана на многочисленных встроенных функциях и классах из структуры библиотеки классов, известной как Visual Component Library (VCL, библиотека визуальных компонентов). Большинство этих классов в действительности являются потомками других классов из VCL. Они позволяют:

использовать графические средства для создания стандартных элементов управления Windows, окон и приложений.

осуществлять поддержку приложений баз данных, которая состоит в организации доступа к базам данных (dBase, Paradox, ASCII, Access) и управление данными из приложений через процессоры баз данных, таких как Borland Database Engine (BDE) или ActiveX Data Objects (ADO) фирмы Microsoft, а также разрабатывать приложения клиент-сервер для баз данных на основе SQL-серверов.

разрабатывать Интернет - приложения и Web-серверные расширения.

создавать собственные компоненты, библиотеки динамической компоновки (DLL) и пакеты, разрабатывать COM-приложения.

использовать механизмы ActiveX и OLE Automation - высокоуровневые программные технологии, основывающиеся на COM.

Вывод: Delphi является продуктивной и производительной средой для создания приложений, что обусловлено следующими аспектами: скоростью работы компилятора и высоким быстродействием откомпилированных программ, гибкостью и масштабностью используемой базовой архитектуры.

2) C++ Builder, также как и Borland Delphi, относится к RAD_системам.

Си ++ Builder имеет те же возможности, что и Delphi, однако имеет и существенные преимущества, такие как: визуальная среда разработки, имеет ряд дополнительных функций, по сравнению с Delphi, что облегчает и ускоряет разработку приложений; наличие библиотеки шаблонов STL (Standard Template Library); поддержка библиотеки MFC (Microsoft Foundation Classes); возможность импорта и дальнейшей компиляции приложений Visual C++, работающих с MFC; больший, по сравнению с Delphi, объем сервисных функций; гибкость и расширяемость языка C++, за счет возможности перегрузки операторов, создания библиотек шаблонов и т.д.

К числу достоинств С++ Builder можно отнести:

- универсальность, краткость и относительно низкий уровень;

- адекватность большинству задач системного программирования.

Однако следует отметить, что Си предоставляет средства лишь последовательного управления ходом вычислений: механизм ветвления по условиям, циклы, составные инструкции, подпрограммы - и не содержит средств мультипрограммирования, параллельных процессов, синхронизации и организации сопрограмм. На языке Си написаны практически все приложения под UNIX.

К недостаткам можно отнести синтаксис языка Си, в силу своей гибкости, может сделать код программы сложно читаемым и не содержит средств мультипрограммирования, параллельных процессов, синхронизации и организации сопрограмм.

Вывод: С++ Builder - это универсальный язык программирования с компактным способом записи выражений, современными механизмами управления данными и богатым набором операторов. Кроме того, Cи поддерживает абстракцию данных с помощью механизма классов и обеспечивает объектно-ориентированное программирование и позволяет вводить собственные типы данных, соответствующие решаемым задачам.

3) Visual Studio 2005 Standard Edition

Эта версия Visual Studio представляет собой профессиональный инструмент начального уровня. В нем сочетается простота версий Express и мощные средства разработки, необходимые для:

– создания бизнес-приложений с использованием языков Visual Basic, С#, C++;

– создания Windows - и веб-приложений, приложений для портативных устройств;

– создания клиент-серверных приложений с использованием веб-служб, и приложения для работы с данными, для чего есть встроенные инструменты.

Также Visual Studio позволяет:

– использовать возможности по генерированию отчетов SQL Reporting Services для оформления выводимых данных;

– расширять возможности Visual Studio с помощью инструментов третьих фирм;

– создавать корпоративные веб-приложения масштаба подразделения, используя средства отладки и прекомпиляции сайтов.

Стоит также отметить поддержку многоязыковой среды разработки приложений CLR (Common Language Runtime). Эта возможность появилась благодаря универсальному межъязыковому интерфейсу Common Language Infrastructure, или CLI, который поддерживает разработку программных компонентов на различных языках программирования.

При этом несомненным преимуществом для программистов является то, что они могут разрабатывать (или дорабатывать) программное обеспечение на наиболее подходящем языке программирования. Здесь следует учитывать характер задачи (скажем, рекурсию или символьную обработку более естественно реализовать на языке функционального программирования, а формализацию структуры предметной области - на объектно-ориентированном языке).

В среде разработки Visual Studio 2005 используется технология Microsoft.net (произносится дот-нэт) - это программная технология, для создания как обычных программ, так и веб-приложений.

Поэтому, во-первых, основные сервисные возможности для разработчиков, которые предоставляет среда.net (отладка, анализ кода и т.д.) не зависят от конкретного языка программирования, и, следовательно, программистам нет необходимости заново постигать особенности среды разработки, если требуется перейти с одного языка на другой. Например, служба, написанная на C++ для Microsoft.net, может обратиться к методу класса из библиотеки, написанной на Delphi; на C# можно написать класс, наследующий от класса, написанного на Visual Basic.net, а исключение, созданное методом, написанным на C#, может быть перехвачено и обработано в Delphi. Каждая библиотека (сборка) в.net имеет сведения о своей версии, что позволяет устранить возможные конфликты между разными версиями сборок. Во-вторых, несмотря на то, что еще не все языки программирования поддерживаются.net, существует возможность самостоятельной разработки транслятора для любого языка программирования, причем это не вызывает трудностей даже у программистов, практически не имеющих профессиональной подготовки в области разработки компиляторов.

Благодаря возможностям среды разработки Microsoft Visual Studio.net и спецификации Microsoft.net Framework корпорация Microsoft предоставляет разработчикам самые эффективные средства для быстрого создания и развертывания современных приложений и веб-служб XML.

Платформа Microsoft.net, благодаря средствам Visual Studio.net и.net Framework, позволит обеспечить более быструю разработку программных приложений и служб.

Вывод: Visual Studio.net на сегодняшний день является одной из самых продуктивных и производительных сред для создания приложений, что обусловлено следующими важнейшими аспектами:

универсальным межъязыковым интерфейсом;

качеством визуальной среды обработки;

скоростью работы компилятора и высоким быстродействием откомпилированных программ;

гибкостью и масштабностью используемой базовой архитектуры.

Общий вывод: для разработки прикладной программы выбрана среда программирования Borland Delphi, т.к. Borland Delphi имеет все средства для решения поставленных задач.

2.4 Требования к техническим и программным средствам