«Интегрированные среды разработки программного обеспечения, основные функции и компоненты

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский педагогический государственный университет»

Математический факультет

Шарапова Лилия Витальевна

Научный доклад по теме «Интегрированные среды разработки программного обеспечения, основные функции и компоненты».

Специальность 050201.65 Математика

с дополнительной специальностью Информатика

Москва

2015

Содержание

Введение………………………………………………………..…………...3

Интегрированные среды…………………………………………………...5

Основные компоненты интегрированных сред…………………………..8

Основные функции IDE…………………………………………………..12

Список литературы……………………………………………………….15

Введение

         Интегрированные среды разработки IDE (англ. Integrated development environment) были созданы для того, чтобы максимизировать производительность программиста благодаря тесно связанным компонентам с простым пользовательским интерфейсом. Это позволяет разработчику сделать меньше действий для переключения различных режимов, в отличие от дискретных программ разработки. Однако, так как интегрированные среды разработки являются сложным программным комплексом, то лишь после долгого процесса обучения среда разработки сможет качественно ускорить процесс разработки программного обеспечения.

         Первые IDE были созданы для работы через консоль или терминал, которые сами по себе были новинкой: до того программы создавались на бумаге, вводились в машину с помощью предварительно подготовленных бумажных носителей (перфокарт, перфолент) и т. д.

         Dartmouth BASIC был первым языком, который был создан с IDE, и был также первым, который был разработан для использования в консоли или терминале. Эта IDE (часть Dartmouth Time Sharing System) управлялась при помощи команд, поэтому существенно отличалась от более поздних, управляемых с помощью меню и горячих клавиш, и тем более графических IDE, распространённых в XXI веке. Однако она позволяла редактировать исходный код, управлять файлами, компилировать, отлаживать и выполнять программы способом, принципиально подобным современным IDE.

         Maestro I — продукт от Softlab Munich, был первой в мире интегрированной средой разработки для программного обеспечения в 1975 г. и, возможно, мировым лидером в этой рыночной нише в течение 1970-х и 1980-х годов.

         Одной из первых IDE с возможностью подключения плагинов была Softbench.

         Начиная с 1980-х годов произошло бурное развитие и разнообразие интегрированных сред.

         Одной из первых интегрированных сред, которая была качественная, недорогая и с быстрым компилятором стала среда Turbo Pascal  фирмы Borland, руководителем разработки которой в середине 1980-х гг. стал Филипп Кан, ученик Никлауса Вирта.

         Корпорация Microsoft внесла особо выдающийся вклад в развитие интегрированных сред, благодаря созданию и развитию среды Visual Studio, которая является одним из лучших образцов современной интегрированной среды.

Интегрированные среды

         Программное обеспечение (ПО) -  все или часть программ, процедур, правил и соответствующей документации системы обработки информации.

         Среда разработки программного обеспечения (ПО) — совокупность программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения.

Простая среда разработки включает в себя:

·                    текстовый редактор,

·                    компилятор и/или интерпретатор,

·                    средства автоматизации сборки,

·                    отладчик.

         Когда эти компоненты собраны в единый программный комплекс, говорят об интегрированной среде разработки.

         Интегрированная среда разработки, IDE (англ. IDE, Integrated Development Environment или Integrated Debugging Environment) — система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения (ПО). Такая среда представлена одной программой, не выходя из которой можно производить весь цикл разработки.

         В состав комплекса кроме перечисленных выше компонент могут входить

·                    средства управления проектами

·                    система управления версиями

·                    инструменты для упрощения разработки интерфейса пользователя

·                    стандартные заготовки («мастера»), упрощающие разработку стандартных задач

         Современные среды разработки, поддерживающие объектно-ориентированную разработку ПО, также включают

·                    браузер классов

·                    инспектор объектов

·                    диаграмму иерархии классов

         Обычно IDE ориентирована на определенный язык программирования, предоставляя набор функций, который наиболее близко соответствует парадигмам этого языка программирования. Однако, есть некоторые IDE с поддержкой нескольких языков, такие как Eclipse, ActiveState Komodo, последние версии NetBeans, Microsoft Visual Studio, WinDev и Xcode

         Если IDE включает в себя возможность визуального редактирования интерфейса программы, она называется средой визуальной разработки.

Пример задачи в интегрированной среде:

Вывести привет мир!

         Интегрированные среды разработки также часто поддерживают пометки в комментариях в исходном тексте программ, отмечающие места, требующие дальнейшего внимания или предполагающие внесение изменений, такие как TODO. В дальнейшем эти пометки могут выделяться редакторами (напр. vim, emacs, встроенный редактор Visual Studio) или использоваться для организации совместной работы с построением тегов и задач (например, в IntelliJ). Использование комментариев с TODO так же является стандартом оформления кода на Object Pascal, Delphi. Microsoft в руководстве по Visual Studio рекомендует использовать тег TODO (наравне с HACK, UNDONE) для следующих пометок:

• добавление новых функций;
• известных проблем, которые нужно устранить;
• предполагаемых к реализации классов;
• мест размещения кода обработчиков ошибок;
• напоминаний о необходимости переработки участка кода.

         Обычно интегрированная среда разработки - это совокупность программных средств, поддерживающая все этапы разработки программного обеспечения от написания исходного текста программы до ее компиляции и отладки, и обеспечивающая простое и быстрое взаимодействие с другими инструментальными средствами (программным отладчиком-симулятором, внутрисхемным эмулятором, эмулятором ПЗУ и программатором).

         Строго говоря, интегрированные среды разработки не относятся к числу средств отладки. Отладка – лишь одно из свойств интегрированных сред, которые представляют собой основу любой визуальной среды разработки.

При традиционном подходе, начальный этап написания программы строится следующим образом:

1.     Исходный текст набирается при помощи какого-либо текстового редактора.

2.     По завершении набора, работа с текстовым редактором прекращается и запускается кросс компилятор.

3.     Как правило, вновь написанная программа содержит синтаксические ошибки, и компилятор сообщает о них на консоль оператора.

4.     Вновь запускается текстовый редактор, и оператор должен найти и устранить выявленные ошибки, при этом сообщения о характере ошибок выведенные компилятором уже не видны, так как экран занят текстовым редактором.

И этот цикл может повторяться не один раз. Если программа имеет большой объем, собирается из различных частей, и подвергается длительному редактированию или модернизации, то даже этот начальный этап может потребовать много сил и времени. После этого наступает этап отладки программы и к редактору с компилятором добавляется эмулятор или симулятор, за работой которого хотелось бы следить прямо по тексту программы в текстовом редакторе.

         Интегрированные среды (оболочки) разработки (Integrated Development Environment, IDE) позволяют избежать большого объема однообразных действий и тем самым существенно повысить эффективность процесса разработки и отладки позволяют, то есть они являются RAD-средами различной степени автоматизации процесса программирования.

Рассмотрим по подробнее основные компоненты интегрированных сред.

Основные компоненты интегрированных сред

Как говорилось выше, простая среда разработки включает в себя:

·                    текстовый редактор,

·                    компилятор и/или интерпретатор,

·                    средства автоматизации сборки,

·                    отладчик.

         1)Текстовый редактор — самостоятельная компьютерная программа или компонент программного комплекса (например, редактор исходного кода интегрированной среды разработки или окно ввода в браузере), предназначенная для создания и изменения текстовых данных в общем и текстовых файлов в частности.

         Текстовые редакторы предназначены для работы с текстовыми файлами в интерактивном режиме. Они позволяют просматривать содержимое текстовых файлов и производить над ними различные действия — вставку, удаление и копирование текста, контекстный поиск и замену, сортировку строк, просмотр кодов символов и конвертацию кодировок, печать и т. п.

         Текстовые редакторы содержат дополнительную функциональность, призванную автоматизировать действия по редактированию (от записываемых последовательностей нажатий клавиш до полноценных встроенных языков программирования), или отображают текстовые данные специальным образом (например, с подсветкой синтаксиса).

Виды текстовых редакторов:

·         Построчный (строковый) текстовый редактор (англ. line editor) работает с текстом как последовательностью пронумерованных строк, выполняя операции над текстом в указанных строках. Примером такого редактора может быть edlin, входивший в состав MS-DOS.

·         Контекстный (строковый) редактор (англ. context editor), примером которого может быть ECCE (англ. Edinburgh Compatible Context Editor), выполняет операции над текстом в текущей позиции.

·         Экранный текстовый редактор позволяет пользователю перемещать курсор в тексте с помощью клавиш или других устройств ввода.

         2)Компилятор — программа, выполняющая компиляцию.

         Компиляция — трансляция программы, составленной на исходном языке высокого уровня, в эквивалентную программу на низкоуровневом языке, близко к машинному коду (абсолютный код, объектный модуль, иногда на язык ассемблера). Входной информацией для компилятора (исходный код) является описание алгоритма или программа на объектно-ориентированном языке, а на выходе компилятора — эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код).

         Компилировать — проводить трансляцию машинной программы с объектно-ориентированного языка на машинно-ориентированный язык.

         Программа-компилятор ( от слова  compile – составлять, собирать) переводит исходный текст в машинный код и записывает его на диск в форме исполняемого(загрузочного) файла. После этого программа выполняется независимо от исходного текста.

         Интерпретатор — программа (разновидность транслятора), выполняющая интерпретацию.

         Интерпретация — пооператорный (покомандный, построчный) анализ, обработка и тут же выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компиляции, при которой программа транслируется без её выполнения).

         Программа-интерпретатор всегда работает  совместно с исходным текстом. Она разбирает каждую инструкцию исходного текста (интерпретирует ее) и немедленно исполняет (т.е. файл на машинном языке не создается). Программа в режиме интерпретации работает гораздо медленнее, чем та же программа в машинном коде. Это связано с тем, что каждую инструкцию приходится разбирать во время выполнения (а не заранее, как при компиляции). Многие инструкции в программе выполняются многократно, - и при каждом выполнении интерпретируются заново. Поэтому всюду, где возможно стараются заменить режим интерпретации режимом компиляции. Правда, интерпретация имеет и свои преимущества: с ее помощью проще отлаживать программу. Иногда пользуются режимом «псевдокомпиляции»: ускоряют интерпретацию. За счет предварительного запоминания тех или иных элементов разобранных команд в памяти машины.

Типы интерпретаторов:

·         Простой интерпретатор анализирует и тут же выполняет (собственно интерпретация) программу по командно (или построчно), по мере поступления её исходного кода на вход интерпретатора. Достоинством такого подхода является мгновенная реакция. Недостаток — такой интерпретатор обнаруживает ошибки в тексте программы только при попытке выполнения команды (или строки) с ошибкой.

·         Интерпретатор компилирующего типа — это система из компилятора, переводящего исходный код программы в промежуточное представление, например, в байт-код или p-код, и собственно интерпретатора, который выполняет полученный промежуточный код (так называемая виртуальная машина). Достоинством таких систем является большее быстродействие выполнения программ (за счёт выноса анализа исходного кода в отдельный, разовый проход, и минимизации этого анализа в интерпретаторе). Недостатки — большее требование к ресурсам и требование на корректность исходного кода. Применяется в таких языках, как Java и др., а также в различных СУБД.

         3)Автоматизация сборки — этап написания скриптов или автоматизация широкого спектра задач, применяемого разработчиками в их повседневной деятельности. Включает в себя такие действия, как:

• компиляция исходного кода в бинарный код
• сборка бинарного кода
• выполнение тестов
• разворачивание программы на производственной платформе
• написание сопроводительной документации или описание изменений новой версии

         4)Отладчик (дебаггер, англ. debugger) — компьютерная программа, предназначенная для поиска ошибок в других программах, ядрах операционных систем, SQL-запросах и других видах кода. Отладчик позволяет выполнять трассировку, отслеживать, устанавливать или изменять значения переменных в процессе выполнения кода, устанавливать и удалять контрольные точки или условия остановки и т.д.

Основные функции IDE

         IDE очень часто представляет из себя единственную программу, в которой проводилась вся разработка. Она содержит много функций для:

·                    создания

·                    изменения

·                    компилирования

·                    развертывания

·                    отладки программного обеспечения

         Цель среды разработки заключается в абстрагировании конфигурации, необходимой, чтобы объединить утилиты командной строки в одном модуле, который позволит уменьшить время, чтобы изучить язык, и повысить производительность разработчика. Также считается, что трудная интеграция задач разработки может далее повысить производительность. Например, IDE позволяет проанализировать код и тем самым обеспечить мгновенную обратную связь и уведомить о синтаксических ошибках. В то время как большинство современных IDE являются графическими, они использовались еще до того, как появились системы управления окнами (которые реализованы в Microsoft Windows или X11 для *nix-систем). Они были основаны на тексте, используя функциональные клавиши или горячие клавиши, чтобы выполнить различные задачи (например, Turbo Pascal). Использование IDE для разработки программного обеспечения является прямой противоположностью способа, в котором используются несвязанные инструменты, такие как vi (текстовый редактор), GCC (компилятор), и т.п.

         Для больших проектов в среду разработки включаются разнородные продукты разных фирм, разных версий. Пример такого набора: файловый менеджер, набор вспомогательных утилит и пакетных файлов, С++Builder – как IDE, PLSQL Developer – для работы с СУБДOracle, Cristal Reports – для создания отчетов , StarTeam – для ведения версий и поддержки коллективной работы.

Работа в интегрированной среде дает программисту:

• Возможность использования встроенного многофайлового текстового редактора, специально ориентированного на работу с исходными текстами программ;
• Иметь автоматическую диагностику выявленных при компиляции ошибок, когда исходный текст программы, доступный редактированию, выводится одновременно с диагностикой в многооконном режиме;
• Возможность параллельной работы над несколькими проектами. Менеджер проектов позволяет использовать любой проект в качестве шаблона для вновь создаваемого проекта;
• Минимум перекомпиляции. Ей подвергаются только редактировавшиеся модули;
• Возможность загрузки отлаживаемой программы в имеющиеся средства отладки, и возможность работы с ними без выхода из оболочки;
• Возможность подключения к оболочке практически любых программных средств.

     В последнее время, функции интегрированных сред разработки становятся стандартной принадлежностью программных интерфейсов эмуляторов и отладчиков-симуляторов

Список литературы

1. В.В.Корнеев, А.И.Киселев Современные микропроцессоры.- М.: НОЛИДЖ, 1998
2. Ю.В.Новиков, О.А.Калашников, С.Э.Гуляев Разработка устройств сопряжения для персональных компьютеров типа IBM PC. Под общей редакцией Ю.В.Новикова. Практ. пособие. - М.: ЭКОМ., 1997
3. Микропроцессорные ситемы и микроЭВМ в измерительной технике: Учеб. пособие для вузов/ А.Г.Филиппов, А.М.Аужбикович, В.М.Немчинов и др.- М.: Энергоатомиздат, 1995.
4. Б.М.Каган, В.В.Сташин Основы проектирования микропроцессорых устройств автоматики.- М.: Энергоатомиздат, 1987
5. Г.Науман,В.Майлинг, А.Щербина Стандартные интерфейсы для измерительной техники: пер. с нем.- М.: Мир,1982.
6. Казаченко В.Ф. Микроконтроллеры: Руководство по применению 16-разрядных микроконтроллеров INTEL MCS-196/296 во встроенных системах управления. - М.: Издательство Эком, 1997.
7. Л.Н. Чернышов,к.ф.-м.н. ФГОУ ВПО Академия бюджета и казначейства Министерства Финансов Российской Федерации, Россия Среды и разработки программного обеспечения: История и Перспективы

Ресурсы Internet:

http://chipnews.gaw.ru/

https://ru.wikipedia.org/wiki/%C8%ED%F2%E5%E3%F0%E8%F0%EE%E2%E0%ED%ED%E0%FF_%F1%F0%E5%E4%E0_%F0%E0%E7%F0%E0%E1%EE%F2%EA%E8

Краткое описание документа:

Доклад по "Интегрированные среды разработки программного обеспечения, основные функции и компоненты"