Разработка компьютерного лабораторного практикума "Теория оптимизации и численные методы" (стр. 7 из 12)
2.2 Анализ программных средств
В наше время практически никакой, даже самый маленький проект в программировании выполняется с помощью специализированных сред пограммирования. Для создания программного продукта в рамках архитектуры клиент-сервер необходимо подобрать программные средства, которые будут использоваться в дипломной работе.
Выбор основывается на способности программной среды выполнять поставленные задачи в рамках выбранной архитектуры.
2.2.1 Свободное программное обеспечение
В дипломном проекте используется свободное (свободно распространяемое) программное обеспечение. В последнее время в мире все большее развитие получило движение за свободное программное обеспечение. «Свободное программное обеспечение» означает свободу, а не цену. «Свобода ПО» означает право пользователя свободно запускать, копировать, распространять, изучать, изменять и улучшать его.
В настоящее время большинство создаваемых в мире программных продуктов распространяется потребителям в соответствии с условиями пользовательского соглашения. Обычно это соглашение закрепляет программный продукт как объект авторского права. Этот объект не передается в собственность потребителю, а принадлежит изговотовителю, а передается только права использовать этот продукт на определенных условиях. Эти условия, как правило, запрещают практически все другие действия с программами, кроме тех, для которых она предназначена.
Философия свободного программного обеспечения обращается не к личной выгоде разработчиков программ, а к общественной выгоде от программирования как рода деятельности. При этом приводятся убедительные доводы о том, что выгода общества от перехода к модели бесплатного программного обеспечения настаивает перевешивает ту выгоду, которую оно получает от работы по модели авторского права и собственности в этой сфере.
Основными общественными организациями, продвигающими свободное программное обеспечение, являются международные Free software foundation (FSF) и проект GNU, цель которого — создание полностью свободной операционной системы. С большим количеством материалов по данной теме можно ознакомиться на сайтах этих организаций в интернете.
2.2.2 Серверные программные средства
Для реализации клиент-серверной модели можно пойти путем создания отдельно клиентской части, отдельно серверной части и разработать протокол на уровне операционной системы, посредством которого эти части будут сообщаться.
Это наиболее прямолинейный способ, но возможно упростить задачу путем использования готовых решений, если они позволяют сократить трудозатраты.
Преимущества и недостатки этих двух подходов представлены для сравнения в таблице 2.2.
Таблица 2.2 Преимущества и недостатки готовых решений
| Характеристика | Разработка своими силами | Использование готовых решений |
| Трудоемкость | Высокая | Низкая |
| Надежность | Повышенная | Низкая |
| Скорость работы | Высокая | Низкая |
| Требуемые знания | Протоколы взаимодействия ОС | Знание используемого продукта |
| Использование памяти | Практически отсутствует | Используется дополнительная память |
Как можно видеть, при небольших недостатках подход с использованием готовых решений дает преимущество, заключающееся в простоте разработки и высокой надежности, которая связана с использованием известных и хорошо зарекомендовавших себя продуктов.
Из общедоступных средств разработки приложений, наиболее универсальным и простым в использовании является язык HTML. Он позволяет описывать пользовательский интерфейс стандартным способом, который можно отобразить на широком спектре устройств, в том числе на компьютерах с помощью различных программ и операционных систем.
Для передачи форм в формате HTML и программ на клиентскую сторону используется HTTP сервер, в качестве которого могут выступать программы разных производителей, в том числе свободно распространяемые. В таблице приведены наиболее распространенные программы.
Таблица 2.3 Сравнение HTTP-серверов
| Характеристика | Apache | Microsoft IIS | ngnix |
| Разработчик | Apache | Microsoft | Игорь Сысоев |
| Условия распространения | Свободно | Совместно с MS Windows | Свободно |
| Настройка | Конфигурационные файлы | Графический интерфейс | Конфигурационные файлы |
| Трудоемкость настройки | Высокая, требуются специальные знания | Средняя | Высокая, требуются специальные знания |
| Операционная система | UNIX-подобные | Microsoft Windows | UNIX-подобные |
Как мы видим, Apache и ngnix более универсальны, но требуют более тщательной настройки. В дипломной работе используется веб-сервер Apache, но возможен переход и к другому веб-серверу, если он будет поддерживать используемые технологии.
Для реализации серверной логики используется язык программирования PHP, как универсальный язык, применимый в широком спектре задач. Язык позволяет сохранять информацию в памяти сервера во время работы клиентов с данными и сохранять отчетность на диск по завершении операций.
2.2.3 Клиентские программные средства
Для отображения пользовательского интерфейса, организации диалога с пользователем используется веб-браузер. Требования к нему заключаются в поддержке следующих технологий:
- Javascript
- CSS
- XSLT
- Cookies
Данным требованиям удовлетворяют наиболее популярные веб браузеры, созданные в последнее время, работа программ тестировалась в браузерах Mozilla Firefox версий 2 и 3 и Microsoft Internet Explorer версий 6 и 7.
Javascript — это язык программирования, единственный в настоящее время, который используется в веб-браузерах для программирования действий на HTML страницах. Язык обладает богатыми возможностями, поддерживает работу с объектами и позволяет подключать дополнительные библиотеки, реализующие в готовом виде многие требуемые операции.
При создании форм приложений в формате HTML в составе программного продукта желательно, чтобы эти страницы имели одинаковое оформление элементов управления и отображения информации. В настоящее время для этого разработана технология CSS (Cascading Style Sheets), которая описывает задание общих параметров отображения на уровнях иерархии элементов управления.
Условия задания требуют отображения составленных программой графиков, но у различных веб-браузеров до сих пор нет единой реализации набора процедур для использования возможностей рисования. Наиболее распространенная модель, SVG, работает в большинстве браузеров, но не работает в Microsoft Internet Explorer. Поскольку данный браузер широко используется на практике, то игнорирование его недопустимо. Поэтому применяется специальная библиотека Dojo, которая реализует рисование графиков в любом веб-браузере, используя технологии SVG, VML, Silverlight, когда они доступны.
Также используется библиотека Jquery, облегчающая написание кода работы с элементами управления в окнах программы и выполнение запросов на сервер.
2.3 Описание практикума
В соответствии с клиент-серверной архитектурой, основу практикума составляет серверная часть, которая хранит и передает клиентской части по требованию составленные программы и модули интерфейса пользователя.
Клиентская часть практикума обеспечивает работу пользовательского интерфейса и позволяет пользователям подключаться к серверной части и выполнять выданное им задание (рис 2.1).
Рисунок 2.1 Клиент-серверная архитектура
Библиотека алгоритмов, использующаяся в практикуме, состоит главным образом из алгоритмов расчета методов оптимизации и алгоритмов построения линий уровня, которые хранятся в библиотеке алгоритмов. Серверная часть использует алгоритмы расчета методов оптимизации для работы методов, а клиентская часть отвечает за рисование линий уровня и использует соответствующие алгоритмы. Общая схема работы алгоритмической части представлена на рис.2.2
Рисунок 2.2.Алгоритмическая часть
По завершении работы пользователя с клиентской частью практикума серверная часть создает протокол работы, который записывается в базу данных протоколов для последующего анализа.
Также в состав практикума входит справочная система, содержащая основные сведения по работе с практикумом.
Общая последовательность операций при работе с практикумом представлен на рис. 2.3
Рисунок 2.3. Функциональная схема практикума
2.3.1 Описание серверной части
Серверная часть состоит из набора HTML-страниц программ на языке PHP. HTML-страницы обеспечивают отображение пользовательского интерфейса и справочной системы, а PHP-программы — хранение информации о проводимых работах, произведение математических расчетов и ведение отчетности.