Начнём с «программы». Сначала приведём общепринятое понятие.
Программа – это набор инструкций, написанных на определённом языке программирования, которые компьютер может исполнять, для выполнения определённой задачи.
Простыми словами: программа представляет собой рецепт для компьютера. Когда мы готовим еду, нужен рецепт, чтобы знать, что и как делать. То же самое и с компьютером – ему необходима программа, чтобы выполнить определённую задачу. Рецепт содержит инструкции, как приготовить блюдо. Аналогично и программа содержит программные инструкции в коде. Но в отличие от рецепта, компьютерная программа исполняет инструкции автоматически или при определённом условии. Это значит, что, когда мы запускаем программу на компьютере, она самостоятельно выполняет определённые инструкции, прописанные в ней, или выполняет прописанные инструкции при определённом действии пользователя.
Рассмотрим пример простой программы, где есть две инструкции:
1) При нажатии на кнопку «Сложить» выполнить операцию сложения чисел и вывести результат сложения.
2) При нажатии на кнопку «Очистить» очистить все имеющиеся у программы поля.
Данная программа для сложения чисел будет сопровождать нас на протяжении всей книги, поэтому можете скачать её для ознакомления на сайте автора[4 - Программа «Computer Program One» для Windows размещена для скачивания по ссылке https://victorz.ru/books/book-1 (https://victorz.ru/books/book-1)].
Переходим к термину «программное обеспечение».
Программное обеспечение (ПО) – совокупность программ, используемых для управления компьютером.
Исходя из определения можно сказать, что программное обеспечение – это набор программ, установленных на компьютере и предоставляющих возможности для выполнения различных задач. Данный набор включает все программы на компьютере или устройстве, необходимые для их работы.
Теперь мы понимаем, что программа и программное обеспечение – это два разных понятия. Программа – часть программного обеспечения, а программное обеспечение – совокупностью всех программ, установленных на компьютере.
Вы часто будете сталкиваться с ситуациями, когда под словами «программное обеспечение» люди подразумевают программу. Так повелось, и на это надо реагировать спокойно.
Теперь нам предстоит понять, что такое «информационная система».
Информационная система – это комплекс программ и устройств, которые работают вместе для сбора, обработки, хранения, предоставления и передачи информации с целью решения определённых задач.
Информационные системы могут состоять из программ, компьютеров, сети передачи информации, баз данных[5 - База данных (БД) – это хранимый набор данных, который каким-либо образом структурирован.], устройств ввода-вывода[6 - Устройства ввода-вывода – это устройства, которые позволяют нам говорить, вводить информацию в компьютер и получать информацию от компьютера. Клавиатура и мышь – это устройства ввода, потому что мы с их помощью вводим информацию в компьютер. Экран и принтер – устройства вывода, потому что выводят информацию из компьютера.] и так далее. Цель информационных систем – облегчение, повышение эффективности и производительности процессов. Они используются для решения широкого спектра задач.
Теперь рассмотрим все три понятия в связке на простом примере. Мы покупаем компьютер. На нём ничего не установлено, и это является оборудованием. Далее устанавливаем операционную систему, которая включает набор различных программ: калькулятор, редактор текста и т. д. Теперь у нас есть компьютер с программным обеспечением.
Мы разрабатываем программу, в которой можно заполнять налоговые отчёты. Она установлена на первом компьютере. На втором устанавливаем базу данных, в которой наша программа хранит все данные включая созданные отчёты. На третий устанавливаем программу, которая получает из базы данных информацию по отчётам и автоматически отправляет их в налоговые органы. Всё описанное является информационной системой, включающей три компьютера, без которых не будут функционировать программы; программы для создания отчётов, их отправки, база данных; программное обеспечение с операционными системами со всеми перечисленными программами; сеть, которой связаны компьютеры и по которой они обмениваются информацией.
Есть ли элемент меньше программы? Есть – программный компонент.
Программный компонент – это автономный наименьший элемент программы, который создан для выполнения конкретных функций или задач.
Можно сказать, что программные компоненты – кирпичики, из которых строятся программы. Как и в случае с настоящими кирпичиками, программисты могут использовать различные готовые компоненты в своих программах, чтобы не приходилось писать новый программный код с нуля.
Рассмотрим на примере. Представим, что нам необходимо создать программу для рисования. Вместо того, чтобы писать код для каждой функции программы (например, для создания линий, окружностей, прямоугольников), можно использовать готовые компоненты, созданные не нами, которые уже выполняют эти функции. Это бывает как стандартный набор графических компонентов, предоставляемый операционной системой, так и специализированные компоненты, которые мы можем загрузить из интернета.
Другой пример: создание онлайн-магазина. Вместо того, чтобы писать код для каждой функции, такой как добавление товаров в корзину, оформление заказа, обработка платежей и отправка уведомлений покупателям, мы можем использовать готовые компоненты, в которых уже реализованы данные функции.
В процессе чтения книги вы будете сталкиваться со всеми рассмотренными понятиями: программа, программное обеспечение, информационная система, компонент. Это сделано для того, чтобы вы привыкали к данным понятиям. Они будут использоваться, только если это уместно в определённом контексте.
Клиент-серверная архитектура программ
В разделе, описывающем виды тестирования, мы столкнёмся с понятиями клиент-серверной архитектуры. В связи с этим разберём, что это такое. Также данная информация будет вам полезна для общего понимания работы ряда информационных систем.
Клиент-серверная архитектура – это принцип построения информационных систем и программ, которые работают через интернет или локальную сеть.
Это как разделение обязанностей между компьютерами. В данной системе есть два типа компьютеров: «клиент» – клиентская часть, «сервер» – серверная часть. Они являются двумя составными частями информационных систем и программ, работающих по сети. Давайте посмотрим на них на примере интернет-магазина.
Клиентская часть – то, что работает у пользователя на компьютере или телефоне. В нашем случае – сайт или программа интернет-магазина, его интерфейс, где отображается каталог товаров, корзина, личный кабинет.
Серверная часть – это программа или набор программ, установленных на удалённом компьютере или компьютерах организации. Там хранятся все данные о товарах, заказах, пользователях. Туда приходят ваши запросы из клиентской части при нажатии на кнопки, а обратно с сервера приходят данные в клиентскую часть для отображения.
Клиентская часть информационной системы – это то, что использует пользователь напрямую, а серверная работает на стороне организации, обеспечивая все основные функции. Таким образом, первая ориентирована на взаимодействие с пользователем, в то время как вторая заботится о более сложных задачах и обеспечивает функциональность, которую видит пользователь в клиентской части. Вместе они образуют работающую информационную систему.
Программа для сложения чисел, текстовый редактор не имеют клиент-серверной архитектуры и их можно назвать «автономными программами». Им не требуется для работы серверная часть. Интернет-магазины, мобильные программы различных магазинов, сетевые игры – информационные системы с клиент-серверной архитектурой. Для их работы нужна серверная часть.
Жизненный цикл программы
Как любая сущность в мире, программы появляются на свет, «живут» определённое время и «умирают», и на протяжении этого периода проходят различные стадии своего существования.
Идея. Появление программы начинается с неё. Есть заинтересованное лицо или группа лиц, которые в определённый период времени понимают: нужна программа, которая будет помогать им решать определённые задачи. В момент появления идеи и принятия решения о её создании начинается «жизнь» любой программы.
Анализ. На данном этапе определяются нужды и ожидания пользователей будущей программы и собираются их пожелания. По мере того, как выясняются потребности, они преобразуются в требования, которым должна удовлетворять новая программа. Они чётко, структурировано и формализовано фиксируются в документе. О требованиях поговорим в следующих главах.
Проектирование. На этапе анализа определяется, что должна делать будущая программа; определяется, как она будет выполнять свои задачи и какие функции необходимо заложить. Именно на данном этапе определяется структура программы, базы данных, как программа будет взаимодействовать с другими программами, как будет выглядеть интерфейс и прочие моменты.
Разработка. На этом этапе происходит написание кода, создание файлов данных и разработка баз данных.
Тестирование. В этот период проводятся исследования и испытания программы. Данный этап тесно связан с разработкой, так как в процессе разработки идёт постоянное тестирование.
Внедрение. Происходит ввод программы в эксплуатацию и передача её пользователям.
Сопровождение. Программа поддерживается и обновляется, чтобы оставаться актуальной и исправно работающей.
Устаревание. На этом этапе программа выводится из эксплуатации из-за устаревания или замены на более новую версию. Прекращается сопровождение и разработка, завершается «жизнь» программы.
Рассмотрим все описанные этапы на примере строительства. Изначально у человека появляется идея постройки дома. Через определённое время он начинает проводить анализ и задаваться вопросами: «сколько комнат должно быть в доме», «нужна ванна или душевая кабинка», «какой фундамент выбрать», «сколько должно быть этажей», а также он спрашивает о потребностях свою семью. Это и есть период анализа, сбора требований и пожеланий. Организованный человек все пожелания фиксирует на бумаге, и у него появятся зафиксированные требования к дому. После анализа человек идёт к архитекторам, чтобы они разработали ему индивидуальный проект под его требования. Архитекторы начинают проектирование дома, коммуникаций, придомовой территории. Дальше человек получает на руки всю проектную документацию и направляется к строителям, начинается разработка дома – строительство. Затем он принимает дом и проводит тестирование: крутит краны, топает по полу, изучая прочность, проверяет систему отопления, кондиционирования. Если всё удовлетворяет, он въезжает, и этап переезда – это внедрение. Далее уже идёт эксплуатация – период проживания. Если строители дали на дом гарантию или на платной основе готовы постоянно поддерживать его в хорошем состоянии, в случае поломки чего-либо, человек обращается в организацию, строившую дом, и они исправляют проблему, а возможно что-то совершенствуют – это сопровождение. Через много лет дом станет непригодным для проживания – тогда его выведут из эксплуатации и снесут; на этом этапе завершается жизнь дома – этап устаревания.
Теперь возьмём пример операционной системы. В далёкие времена у кого-то появилась идея создания операционной системы Windows. Вдохновлённый ею человек начал проводить анализ существующих программ на рынке и собирать техническую информацию. Накопив необходимые данные стало понятно – нужно создавать. После началось проектирование операционной системы – продумывалось, из каких программ она будет состоять, как программы будут между собой взаимодействовать, как будет выглядеть интерфейс операционной системы. Пройдя этап проектирования, началась разработка – написание кода операционной системы. Создав первую версию, программисты с коллегами начали тестирование работы операционной системы и её компонентов. Убедившись, что операционная система работает, провели внедрение – передали пользователям и научили их работать с операционной системой. Люди пользовались операционной системой, обнаруживали ошибки и сообщали создателям. Те, в свою очередь их исправляли и обновляли операционную систему. Это этап сопровождения. Создатели выпустили новую версию, а затем ещё одну. Первую версию вывели из эксплуатации, так как произошло устаревание, её больше не поддерживали. Так и закончилась жизнь первой версии операционной системы. Это применимо ко всем существующим программам.
Описанные стадии жизни программы и есть её жизненный цикл, состоящий из этапов:
При этом, пока не произошло вывода из эксплуатации (устаревания), процесс цикличен, т. е. все этапы кроме «Устаревания» многократно повторяются.
Жизненный цикл программы – период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания программы и заканчивается в момент её полного изъятия из эксплуатации.
Требования к программе
Мы с вами получили представление о жизненном цикле программ. В процессе его рассмотрения мы затронули такое понятие как «требования». Рассмотрим, что они из себя представляют, для чего нужны и откуда берутся.
Чтобы разработать программу, необходимо понять, что пользователь хочет получить от неё, какие нужды хочет закрыть. На основании полученной информации аналитики начинают подробнее разбирать потребности пользователей и фиксировать, как должна работать программа, что должна делать, с какими программами должна взаимодействовать, а также прописывают многие другие аспекты на основании постоянного общения с пользователями и выявления их потребностей и желаний. Все данные фиксируются в виде требований к программе. Из озвученного выведем определение, что такое «требование к программе».
Требование к программе – это структурированное описание определённых свойств программы (поведения, внешнего вида, качества и т. д.), которые должны отвечать потребностям пользователя. Требования могут представляться в виде документа или набора документов.
