Проектування та розробка програмного додатку для подання часової інформації в просторі одного знакомісця

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пояснювальна записка

до магістерської кваліфікаційної роботи

на тему: Проектування та розробка програмного додатку для подання часової інформації в просторі одного знакомісця



Анотація

В данній магістерській кваліфікаційній роботі було розроблено засіб для представлення часових даних у просторі одного знакомісці.

Для роботи програмного продукту було реалізовано алгоритм роботи додатку, розроблено інтерфейсну та програмну частини додатку.

Розробка проводилась за використання мови програмування C# та середовища програмування Microsoft Visual Studio.

Проведене тестування продемонструвало працездатність та відмовостійкість розробленого програмного продукту.



Аннотация

В данной магистерской квалификационной работе было разработано средство для представления временных данных в пространстве одного знака.

Для работы программного продукта был реализован алгоритм работы приложения, разработаны интерфейсная и программная части приложения.

Разработка проводилась при использовании языка программирования C# и среды программирования Microsoft Visual Studio.

Проведенное тестирование показало работоспособность и отказоустойчивость разработанного программного продукта.



Annotation

In this master qualification work it was developed a means to represent time data in the space of one mark.

To use the software was implemented algorithm application designed interface and software of the application.

Development was carried out by using C# programming language and programming environment Microsoft Visual Studio.

Testing demonstrated performance and fault tolerance developed software.



Зміст

Вступ

1. Технічне обгрунтування доцільності розробки додатків

1.1 Суть технічної проблеми, що виникла на сучасному етапі розвитку науки, техніки та технологій

1.2 Аналіз етапів проектування додатків

1.3 Існуючі способи вирішення проблеми. Огляд аналогів

1.4Технічні вимоги до комп'ютерної системи

1.5Постановка задач дослідження

1.6 Загальний висновок про необхідність розробки

1.7 Висновки

2. Розробка алгоритму

2.1 Аналіз принципів реалізації

2.2 Розробка інтерфейсу додатку

2.3 Висновки

3. Програмна реалізація системи

3.1 Варіантний аналіз та обґрунтування вибору засобів реалізації

3.2 Розробка функціональної частини додатка

3.3 Висновки

4. Тестування програмного забезпечення

4.1 Аналіз методів тестування

4.2 Тествування розробленихдодатків

4.3 Висновки



Вступ

програма додаток проектування тестування

Інформація - відомості про навколишній світ, про що протікають в ньому процесах, які сприймають живі організми, керуючі машини та інші інформаційні системи.

Сучасний період розвитку цивілізованого суспільства характеризує процес інформатизації.

Інформатизація суспільства - це глобальний соціальний процес, особливість якого полягає в тому, що домінуючим видом діяльності в сфері суспільного виробництва є збір, накопичення, продукування, обробка, зберігання, передача та використання інформації, здійснювані на основі сучасних засобів мікропроцесорної та обчислювальної техніки, а також на базі різноманітних засобів інформаційного обміну.

Інформатизація суспільства забезпечує:

· Активне використання постійно розширюючогося інтелектуального потенціалу суспільства, сконцентрованого в друкованому фонді, і науковій, виробничії та інших видах діяльності його членів;

· Інтеграцію інформаційних технологій в наукових та виробничих видах діяльності, ініціюючій розвиток всіх сфер суспільного виробництва, інтелектуалізацію трудової діяльності;

Високий рівень інформаційного обслуговування, доступність будь-якого члена суспільства до джерел достовірної інформації, візуалізацію представленої інформації, суттєвість використовуваних даних.

В сучасному світі кількість інформації, яку сприймає людина є настільки великою, що стає все важче адекватно і якісно її сприймати. Особливо це стосується індикаційних систем та данних.

В зв'язку з цим в наш час людство знаходиться в постійному пошуку все нових і нових засобів для подання інформації у більш зручному та доступному вигляді.

На допомогу в цьому завданні приходить така наука, як інформаційний дизайн.

Інформаційний дизайн - галузь дизайну, практика художньо-технічного оформлення та представлення різної інформації з урахуванням ергономіки, функціональних можливостей, психологічних критеріїв сприйняття інформації людиною, естетики візуальних форм представлення інформації і деяких інших чинників.

В інформаційному дизайні традиційні та нові принципи дизайну застосовуються до процесу перетворення складних і неструктурованих даних в цінну, осмислену інформацію. За допомогою картинок, символів, кольору, слів відбувається передача ідей, ілюстрація даних або візуалізація відносин.

Метою дослідження є покращення методів представлення індикаційних даних.

Об'єктом дослідження є розвиток альтернативних засобів представлення інформації.

Предметом дослідження є створення програмного додатку для представлення часових даних у просторі одного знакомісця.

Задачею розробки є створення засобу представлення даних, використовуючи лише простір одного знакомісця.

Робота складається з 4 розділів. У першому розділі було проведено аналіз станузадач роботи та обґрунтовано завдання на роботу, детально проаналізовано основні принципи роботи програмних додатків, сформульовано задачі дослідження. У другому розділі розроблено алгоритм функціонування. У третьому розділі проведено аналіз і обґрунтовано вибір засобів реалізації програмних додатків.У четвертому розділі протестовано принцип роботи розроблюваного програмного забезпечення.



1. Технічне обгрунтування доцільності розробки додатків

1.1 Суть технічної проблеми, що виникла на сучасному етапі розвитку науки, техніки та технологій

Найпопулярнішою на сьогодні операційною системою є Microsoft Windows.

Операційна система (ОС) є однією з найважливіших складових програмного забезпечення.

ОС -- це комплект програм, які забезпечують керування апаратними та програмними ресурсами комп'ютера, планування ефективного використання її ресурсів і розв'язування задач за завданням користувача. ОС забезпечує взаємодію програм із зовнішніми пристроями та між собою; здійснює розподіл оперативної пам'яті; розпізнає різні ситуації, що виникають при виконанні програм, повідомляючи про них користувача. Основне завдання ОС -- динамічний розподіл ресурсів і управління ними відповідно до вимог задач, що розв'язуються. ОС є посередником між користувачем і комп'ютером, здійснюючи аналіз запитів користувача і забезпечуючи їх виконання.

Функціями ОС є:

* організація роботи файлової системи з метою збереження даних;

* контроль за станом апаратного забезпечення;

* підтримка модульного принципу побудови комп'ютера, що дозволяє розширювати набір зовнішніх пристроїв, підключених до комп'ютера;

* організація взаємодії між центральними та зовнішніми пристроями;

* розподіл ресурсів між користувачами та програмами;

* керування процесом виконання програм;

* забезпечення інтерфейсу з користувачем.

ОС може виконувати запити користувача в різних режимах. Відповідно до цього їх поділяють на ОС пакетної обробки, розподілу часу, реального часу і діалогові. ОС пакетної обробки -- система, що опрацьовує декілька завдань, підготованих одним або різними користувачами. Взаємодія між користувачем і його завданням під час обробки неможлива. ОС розподілу часу забезпечує одночасне обслуговування багатьох користувачів, дозволяючи кожному взаємодіяти із своїм завданням у режимі діалогу. ОС реального часу гарантує оперативне виконання запиту користувача за певний проміжок часу. Найчастіше використовуються в інформаційно-пошукових системах і системах управління технологічним обладнанням. Діалогові ОС забезпечують діалог з користувачем через дисплей при введенні і виконанні команд.

Залежно від функціонального призначення виділяють такі класи ОС:

1) однозадачні та багатозадачні ОС;

Однозадачні ОС задачі виконують послідовно (кожну наступну після завершення попередньої). Багатозадачні ОС дозволяють одночасно виконувати декілька, задач, розподіляючи між ми ресурси комп'ютерної системи: пам'ять, час роботи процесора, периферійні пристрої.

2) однокористувацькі та багатокористувацькі;

3) з підтримкою роботи в мережі (мережеві ОС) та без неї;

4) ОС для виконання функцій сервера та робочі станції (клієнти мережі). У складі ОС діалогового типу виділяють такі модулі:

* базовий модуль -- забезпечує завантаження ОС, керує роботою програм та файлової системи, забезпечує доступ до неї і обмін інформацією між пристроями комп'ютера;

* командний процесор -- аналізує і виконує команди користувача;

* службові (сервісні) програми (утиліти) -- здійснюють виконання команд по обслуговуванню дисків, забезпечують роботу в мережах, сюди ж відносять типові програми прикладного характеру тощо;

* драйвери зовнішніх пристроїв.

Драйвер -- це програма, що керує роботою зовнішнього пристрою та здійснює його настройку на певні режими роботи. Периферійні пристрої опрацьовують інформацію по-різному і в різному темпі. Для узгодження їх роботи на програмному рівні використовують драйвери. При встановленні нового пристрою підбирають необхідний драйвер. Вони поміщаються в оперативну пам'ять комп'ютера при завантаженні операційної системи.

Існує приблизно 10 видів різних ОС: ОС сімейства MS DOS, ОС сімейства OS/2, ОС сімейства UNIX, ОС сімейства Windows, ОС сімейства Linux.

ОС Windows -- є операційною системою з графічним інтерфейсом та принципово новою ідеологією користування. Популярними сьогодні є версії Windows XP, 7, 8, у деяких місцевостях до нині можуть використовуватися раніші версії Windows, але офіційно вони уже не мають підтримки від компанії розробника. Дані та програми у Windows-системах об'єднуються за певною груповою ознакою в папки, але фізично на дисках вони можуть зберігатися в різних місцях. Про це користувачеві знати необов'язково. Вміст папок організовується на логічному рівні. Імена програм, якими оперує користувач, можуть не збігатися з іменами, під якими ці програми зберігаються на дисках. Програми запускаються на виконання шляхом вибору їх імен у відповідних папках. Каталоги операційної системи MS DOS називають папками в системі Windows, але у системі Windows існують спеціальні (абстрактні) папки, яким не відповідають каталоги на дисках.

Перевагами системи Windows над MS DOS є:

* наявність у системі спільних для всіх програм драйверів для зовнішніх пристроїв (ці драйвери лише використовуються прикладними програмами, в DOS прикладні програми часто містили свої власні драйвери для зовнішніх пристроїв);

* єдиний для всіх прикладних програм користувацький інтерфейс;

* режим багатозадачності (одночасне виконання програм, для кожної з яких виділено окреме вікно);

* можливість використання всієї оперативної пам'яті;

* наявність буфера для обміну даними між програмами;

* можливість виконання програм DOS;

* використання масштабованих шрифтів;

* підтримка мультимедіа.

Разом із системою Windows 95 був введений новий стандарт пристроїв, що самі настроюються (Plug and Play). Підключення таких пристроїв здійснюється автоматично, ОС сама може визначити, які пристрої встановлені в комп'ютері, і здійснює настройку на роботу з ними, тобто встановлює відповідні драйвери (при потребі ОС попросить користувача вставити дистрибутивний диск для інсталяції драйвера або вказати шлях, за яким цей драйвер можна знайти).

Після завантаження ОС Windows 9x на екрані з'являється зображення, яке називають робочим столом.

На робочому столі розташовані об'єкти та елементи керування Windows 9х. Об'єкт -- це найзагальніше поняття системи Windows 9х. Під ним розуміють все, чим можна оперувати. На робочий стіл виносяться папки, документи, програми, з якими найчастіше ведеться робота. Ці об'єкти мають свої імена та маленькі графічні позначення, які називають значками (піктограмами). Особливим видом значків є ярлики. Вони служать для відображення посилань на інші об'єкти (які зберігаються в зовсім іншому місці), доступ до яких можна зробити виконавши подвійне клацання лівою клавішею на відповідному ярликові. Графічний інтерфейс у Windows 9x розрахований на роботу з ручним маніпулятором миша, хоча у багатьох випадках можна використовувати комбінації клавіш. Робочий стіл Windows 98 відрізняється від Робочого столу Windows 95 можливістю перемикання між класичним та Web-стилями.

Деякі з папок робочого столу є стандартними (наприклад, Мій комп'ютер, Мережеве оточення, Корзина тощо). Вміст усіх папок відображається в окремих вікнах, які володіють однаковими елементами керування. Папка Мой компьютер містить значки для доступу до всіх дисків комп'ютера та стандартні папки Панель управлення та Принтери. У папці Панель управлення містяться програми для реєстрації і настройки апаратних компонент комп'ютера та для встановлення (інсталяції) програмного забезпечення (системного та прикладного). У папці Принтери знаходиться програма для встановлення нових принтерів, які підключаються до ПК, та зберігаються програми (драйвери) керування роботою встановлених принтерів. Папка Сетевое окружение забезпечує доступ до мережевих ресурсів мережі, до якої підключений комп'ютер. У папку Корзина заносять вилучені об'єкти (папки, файли), які можна відновити на попередньому місці, відкривши вікно цієї папки. Після очищення Корзиньї відновлення знищених об'єктів не можливе.

Кожний об'єкт системи Windows 9x має певний набір властивостей, які можна переглянути або встановити їх окремі параметри, виконавши команду Параметри із контекстного меню.

Таким чином, операційна система Windows є досить гнучкою в плані графічного налаштування, налаштування вигляду окремих елементів, налаштуванні засобів індикації, тощо.

Враховуючи ці можливості, а також популярність цієї операційної системи було вирішено проводити розробку додатку для альтернативного представлення часової інформації саме для цієї операційної системи.

1.2 Аналіз етапів проектування додатку

Проектування ПЗ - це процес визначення архітектури, набору компонентів, їх інтерфейсів, інших характеристик системи і кінцевого складу програмного продукту.

Область знань «Проектування ПЗ (Software Design)» складається з таких розділів: - базові концепції проектування ПЗ (Software Design Basic Concepts), - ключові питання проектування ПЗ (Key Issue in Software Design), - структура й архітектура ПЗ (Software Structure and Architecture), - аналіз і оцінка якості проектування ПЗ (Software Design Quality Analysis and Evaluation), - нотації проектування ПЗ (Software Design Notations), - стратегія і методи проектування ПЗ (Software Design Strategies and Methods). Базова концепція проектування ПЗ - це методологія проектування архітектури за допомогою різних методів (об'єктного, компонентного й ін.), процеси ЖЦ (стандарт ISO/IEC 12207) і техніки - декомпозиція, абстракція, інкапсуляція й ін.

На початкових стадіях проектування предметна область декомпозується на окремі об'єкти (при об'єктно-орієнтованому проектуванні) або на компоненти (при компонентному проектуванні). Ключові питання проектування - це декомпозиція програм на функціональні компоненти для незалежного і одночасного їхнього виконання, розподіл компонентів у середовищі функціонування і їх взаємодія між собою, забезпечення якості і живучості системи й ін.

Проектування архітектури ПЗ проводиться архітектурним стилем, заснованим на визначенні основних елементів структури - підсистем, компонентів, об'єктів і зв'язків між ними.

Аналіз і оцінка якості проектування ПЗ - це заходи щодо аналізу сформульованих у вимогах атрибутів якості, функцій, структури ПЗ, з перевірки якості результатів проектування за допомогою метрик (функціональних, структурних і ін.) і методів моделювання і прототипування. Нотації проектування дозволяють представити опис об'єкта (елемента) ПЗ і його структуру, а також поведінку системи за цим об'єктом. Існує два типи нотацій: структурна, поведінкова, та множина їх різних представлень. Стратегія і методи проектування ПЗ.

До стратегій відносять: проектування вгору, вниз, абстрагування, використання каркасів і ін.

Проектування програмного забезпечення - це процес вирішення задач та планування для створення програмного рішення. Після того як мета і специфікація програми описані, розробник створить дизайн проекту, або найме дизайнера для розробки плану рішення. В дизайн включаються як описи низькорівневих компонентів, алгоритмів, так і огляд архітектури.

Проектуванню зазвичай підлягають:

· Архітектура програмного забезпечення;

· Компоненти ПЗ;

· Користувацькі інтерфейси.

Таким чином, весь процес розробки додатку для подання часової інформації у вигляді буде розділено на три етапи.

Перший етап - це розробка архітектури додатку. На цьому етапі будуть спроектовані основні модулі системи, налагоджено їх взаємодію, визначено основні параметри розроблюванного додатку.

Другий етап - це розробка складових компонентів програмного забезпечення. Тобто програмна реалізація усіх складових додатку, що будут відповідати за функціональну складову додатку.

Третій етап - це проектування інтерфейсу користувача, а також налагодження взаємодії інтерфейсу із програмними складовими.

1.3 Існуючі способи вирішення проблеми. Огляд аналогів

На сьогоднішній день для подання часових величин в операційній системі Windows існує певна кількість засобів. Всі вони мають як переваги, так і недоліки.

DigitalClock. Багатофункціональний годинник для робочого столу, що відображає поточний час, дату, номер дня, тижня і кварталу з початку року, інформацію про час роботи комп'ютера і час, що залишився до настання обраної користувачем події.

Користувачам гаджета доступна можливість установки до п'яти будильників одночасно, вибору для них днів дії, використання довільних звукових сповіщень із змінною гучністю. Як і у випадку з іншими міні-додатками цього розробника, в DigitalClock передбачено безліч налаштувань і опцій зовнішнього вигляду і поведінки гаджета.

Рисунок 1.1 DigitalClock

Reminder. Досить функціональна і гнучка реалізація гаджета годинника, що виконує також функцію нагадувань. Гаджет дозволяє скласти список нагадувань різного роду з індивідуальними налаштуваннями і можливістю повторень.

Рисунок 1.2 Reminder

PriceDown Clock. Цифрові напівпрозорі шрифтові годинник з відображенням поточного дня тижня і дати. Гаджет має досить гнучкі налаштування: можна включити / відключити відображення секунд, вибрати 12-ти або 24-х годинний формат часу, написання дня тижня і місяця (малими або великими літерами), можна змінити колір і розмір гаджета. Крім того можна додати легку підсвітку годинах, задавши при цьому її розмір і інтенсивність.

Рисунок 1.3 PriceDown Clock

Таким чином, на сьогоднішній день існує досить велика кількість додатків-гаджетів для операційної системи MS Windows, що виконують функції годинника. Безперечно велика кількість з них є вдалими реалізаціями, але навідміну від запропонованої реалізації, кожен з наведених прикладів потребує простору як мінімум п'яти знакомісць, що в свою чергу потребуеє більше уваги людини при сприйнятті і ніяким чином не спрощує задачу сприйняття інформації.

1.4 Технічні вимоги до комп'ютерної системи

Як уже було приведено вище, розроблювана система буде запущена на операційній системі Windows.

Зважаючи на те, що об'єм оброблюванної інформації є досить невеликим, апаратно-технічні вимоги є досить невеликими.

Для запуску розроблюванного додатку необхідно апаратне забезпечення наступної мінімальної конфігурації:

Версія ОС:

· Windows XP або вище.

Процесор:

· 32/64 розрядний процессор

Оперативнапам'ять:

· Мінімум 128 МБ

Вільне місце на жорсткому диску:

· Мінімум 125 МБ

Програмне забезпечення:

· .Net Framework



1.5 Постановка задач дослідження

Після вибору теми проведено вивчення наявної соціально-економічної інформації, в результаті чого з'являється можливість сформулювати мету і завдання на виконання роботи. Перехідним моментом від обрання теми до постановки завдань на роботу є складання плану завдань.

За результатами аналізу предметної області сформульвано основні задачі дослідження:

1. Визначити принципи роботи програмних додатків.

2. Визначити вимоги до розроблюваного програмного продукту.

3. Розглянути можливі шляхи вирішення поставленої задачі.

4. Розробити структурну мобільного додатку.

5. Провести варіантний аналіз та обґрунтувати вибору ПЗ для реалізації розроблюваного програмного продукту.

6. Розробити структуру інтерфейсу.

7. Програмно реалізувати програмний додаток.

8. Провести тестування розроблюваного програмного продукту.

1.6 Висновки

У даному розділі сформульовано основні задачі дослідження відповідно до поставленого завдання. Було проаналізовано сучасний стан питання даної теми розробки та обґрунтовано завдання на роботу, детально проаналізовано основні принципи проектування програмних додатків, дослідженно існуючі реалізації аналогів та проаналізовано їх переваги та недоліки, які потрібно врахувати при розробці власного програмного продукту.



2. Розробка алгоритму

2.1 Аналіз алгоритму роботи додатку

Алгоритм -- набір інструкцій, які описують порядок дій виконавця, щоб досягти результату розв'язання задачі за скінченну кількість дій; система правил виконання дискретного процесу, яка досягає поставленої мети за скінченний час. Для візуалізації алгоритмів часто використовують блок-схеми.

Для комп'ютерних програм алгоритм є списком деталізованих інструкцій, що реалізують процес обчислення, який, починаючи з початкового стану, відбувається через послідовність логічних станів, яка завершується кінцевим станом. Перехід з попереднього до наступного стану не обов'язково детермінований -- деякі алгоритми можуть містити елементи випадковості.

Особливістю алгоритму, що використовується в данній роботі є те, що дані будуть представлені в просторі одного знакомісця.

Знакомісце - це прямокутна ділянка поверхні відображення, на якій розміщуєтьсяодин графічний знак.

Враховуючи психологічні особливості людини, вважається, що найкращим в данному випадку є використання правильної геометричної форми, а саме кола.

Таким чином, представлення даних у круговій формі в просторі знакомісця передбачає використання дванадцяти елементів індикації, розташованих по колу.

В залежності від обранного елементу зафарбовується внутрішній простір віджету у той колір, яким зафарбовано відповідний елемент. Цей метод використовується для представлення значення годин. Інше значення - хвилини, подається за допомогою динаміки, тобто почергового зафарбовування необхідного в елементу в його обраний колір та в колір фону віджета почергово.

2.2 Розробка дизайну додатку

Застосунок для представлення інформації повинен відповідати вимогам візуальної ергономіки, зручності та зрозумілості для користувача. Адже це і є основним призначенням додатку подібного роду.

Будь-який програмний додаток має зв'язок із користувачем за допомогою інтерфейсу користувача.

Інтерфейс - сукупність технічних, програмних і методичних (протоколів, правил, угод) коштів поєднання в обчислювальній системі користувачів з пристроями і програмами, а також пристроїв з іншими пристроями і програмами.

Інтерфейс - в широкому сенсі слова, це спосіб (стандарт) взаємодії між об'єктами. Інтерфейс в технічному сенсі слова задає параметри, процедури і характеристики взаємодії об'єктів.

Інтерфейс користувача - це сукупність програмних і апаратних засобів, що забезпечують взаємодію користувача з комп'ютером. Основу такої взаємодії складають діалоги. Під діалогом в даному випадку розуміють регламентований обмін інформацією між людиною і комп'ютером, який здійснюється в реальному масштабі часу і спрямований на спільне вирішення конкретної задачі. Кожен діалог складається з окремих процесів введення / виводу, які фізично забезпечують зв'язок користувача і комп'ютера. Обмін інформацією здійснюється передачею повідомлення.

Інтерфейс - це, перш за все, набір правил. Як будь-які правила, їх можна узагальнити, зібрати в "кодекс", згрупувати за спільною ознакою. Таким чином, ми прийшли до поняття "вид інтерфейсу" як об'єднання за схожістю способів взаємодії людини і комп'ютерів. Коротко можна запропонувати наступну схематичну класифікацію різних інтерфейсів спілкування людини і комп'ютера.

Сучасними видами інтерфейсів є:

1) Командний інтерфейс. Командний інтерфейс називається так по тому, що в цьому виді інтерфейсу людина подає "команди" комп'ютеру, а комп'ютер їх виконує і видає результат людині. Командний інтерфейс реалізований у вигляді пакетної технології та технології командного рядка.

2) WIMP - інтерфейс (Window - вікно, Image - образ, Menu - меню, Pointer - покажчик). Характерною особливістю цього виду інтерфейсу є те, що діалог з користувачем ведеться не за допомогою команд, а за допомогою графічних образів - меню, вікон, інших елементів. Хоча і в цьому інтерфейсі подаються команди машині, але це робиться "опосередковано", через графічні образи. Цей вид інтерфейсу реалізований на двох рівнях технологій: простий графічний інтерфейс і "чистий" WIMP - інтерфейс.

3) SILK - інтерфейс (Speech - мова, Image - образ, Language - мова, Knowlege - знання). Цей вид інтерфейсу найбільш наближений до звичайної, людської формі спілкування. У рамках цього інтерфейсу йде звичайний "розмова" людини і комп'ютера. При цьому комп'ютер знаходить для себе команди, аналізуючи людську мову і знаходячи в ній ключові фрази. Результат виконання команд він також перетворює в зрозумілу людині форму. Цей вид інтерфейсу найбільш вимогливий до апаратних ресурсів комп'ютера, і тому його застосовують в основному для військових цілей.

Як і коли з'явився графічний інтерфейс? Його ідея зародилася в середині 70-х років, коли в дослідницькому центрі Xerox Palo Alto Research Center (PARC) була розроблена концепція візуального інтерфейсу. Передумовою графічного інтерфейсу стало зменшення часу реакції комп'ютера на команду, збільшення обсягу оперативної пам'яті, а також розвиток технічної бази комп'ютерів. Апаратним підставою концепції, звичайно ж, стала поява алфавітно-цифрових дисплеїв на комп'ютерах, причому на цих дисплеях вже були такі ефекти, як "мерехтіння" символів, інверсія кольору (зміна накреслення білих символів на чорному тлі зворотним, тобто чорних символів на білому тлі ), підкреслення символів. Ці ефекти поширилися не на весь екран, а тільки на один або більше символів. Наступним кроком стало створення кольорового дисплея, що дозволяє виводити, разом з цими ефектами, символи в 16 кольорах на фоні з палітрою (тобто колірним набором) з 8 кольорів. Після появи графічних дисплеїв, з можливістю виведення будь-яких графічних зображень у вигляді безлічі точок на екрані різного кольору, фантазії у використанні екрану взагалі не стало меж! Перша система з графічним інтерфейсом 8010 Star Information System групи PARC, таким чином, з'явилася за чотири місяці до виходу в світ першого комп'ютера фірми IBM у 1981 році. Спочатку візуальний інтерфейс використовувався тільки в програмах. Поступово він став переходити і на операційні системи, що використовуються спочатку на комп'ютерах Atari і Apple Macintosh, а потім і на IBM - сумісних комп'ютерах.
З більш раннього часу, і під впливом також і цих концепцій, проходив процес з уніфікації у використанні клавіатури і миші прикладними програмами. Злиття цих двох тенденцій і призвело до створення того користувальницького інтерфейсу, за допомогою якого, при мінімальних витратах часу і засобів на перенавчання персоналу, можна працювати з будь-якими програмним продуктом. Опис цього інтерфейсу, спільного для всіх додатків і операційних систем, і присвячена дана частина.

Інтерфейс має важливе значення для будь-якої програмної системи і є невід'ємною її складовою, орієнтованої, перш за все, на кінцевого користувача. Саме через інтерфейс користувач судить про прикладну програму в цілому, більше того, часто рішення про використання прикладної програми користувач приймає по тому, наскільки йому зручний і зрозумілий інтерфейс. Разом з тим, трудомісткість проектування і розробки інтерфейсу досить велика. За оцінками фахівців в середньому вона складає більше половини часу реалізації проекту. Актуальним є зниження витрат на розробку і супровід програмних систем або розробка ефективного програмного інструментарію.

Одним із шляхів зниження витрат на розробку і супровід програмних систем є наявність в інструментарії коштів четвертого покоління, що дозволяють на високому рівні описати (специфікувати) створюване програмний засіб і далі по специфікації автоматично згенерувати здійснимих код.

У літературі не існує єдиної загальноприйнятої класифікації засобів для розробки користувальницького інтерфейсу. Так, програмне забезпечення для розробки користувальницького інтерфейсу можна розділити на дві основні групи - інструментарій для розробки користувальницького інтерфейсу (toolkits) і високорівневі засоби розробки інтерфейсу (higher-level development tools). Інструментарій для розробки користувальницького інтерфейсу, як правило, включає в себе бібліотеку примітивів компонентів інтерфейсу (меню, кнопки, смуги прокрутки та ін) і призначений для використання програмістами. Високорівневі засоби розробки інтерфейсу можуть бути використані непрограмістів і забезпечені мовою, який дозволяє специфікувати функції введення-виведення, а також визначати, використовуючи техніку безпосереднього маніпулювання, інтерфейсні елементи. До таких засобів відносяться побудовники діалогу (interface builders) і Супі - системи управління для користувача інтерфейсом (User Interface Management Systems - UIMS). Крім Супі, деякі автори використовують такі терміни, як User Interface Development Systems (UIDS) - системи розробки користувальницького інтерфейсу, User Interface Design Environment (UIDE) - середовище розробки для користувача інтерфейсу і інші.

Отже, розроблюваний програмний додаток не матиме засобів для введення інформації, адже він призначений для індикативного передання інформації.

Для представлення інформації було обрано кругову форму представлення даних, тобто 12 індикативних елементів розташовано по колу.

Кожен із дванадцяти елементів зафарбовано в свій колір. Кольори було обрано такі, що добре розрізняються на будь-якому фоні.

Центральний індикативний елемент набуває того кольору, який належить відповідному круговому елементу.

Навколо центрального індикативного елемента розташований додатковий круговий елемент для передачі даних про плин секунд.

Отриманий графічний інтерфейс приведено на Рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 Інтерфейс розробленого додатку

2.3 Висновки

В даному розділі було проаналізовано принципи реалізації алгоритму роботи годинника. Було визначено принципи побудови системи. Також розроблено структуру інтерфейсу, що забезпечує користувачу зручність у користуванні системою.

3. Програмна реалізація системи

3.1 Варіантний аналіз та обґрунтування вибору засобів реалізації

Програмний додаток, що розробляється буде використовуватись на операційній системі Windows. Тому обирати систему для розробки доведеться серед засобів, що дозволяють проводити розробку для операційної системи Windows.

Головною особливістю мови C # є його орієнтованість на платформу Microsoft.NET - творці C # ставили собі за мету надання розробникам природних засобів доступу до всіх можливостей платформи.NET. Мабуть, це рішення можна вважати більш-менш вимушеним, оскільки платформа.NET спочатку пропонувала значно більшу функціональність, ніж будь-який з існуючих на той момент мов програмування. Крім того, творці С # хотіли приховати від розробника якомога більше незначних технічних деталей, включаючи операції з пакування / розпакування типів, ініціалізації змінних і збірці сміття. Завдяки цьому програміст, що пише на C #, може краще сконцентруватися на змістовній частині завдання.

У процесі вирішення цього завдання проектувальники C # намагалися врахувати уроки реалізації VisualBasic'а, який досить успішний в приховуванні деталей реалізації, але недостатньо ефективний для написання великих промислових систем: творці C # декларують, що нова мова володіє потужністю С ++ і в той же час простотою VisualBasic'а.

Ще одна перевага створення нової мови програмування в порівнянні з розширенням існуючих полягає в тому, що при створенні нової мови немає необхідності піклуватися про проблеми сумісності, які зазвичай помітно ускладнюють виправлення застарілих проблем і навіть внесення нових властивостей в стандарт мови.

Таким чином, C # є нову мову програмування, орієнтований на розробку для платформи.NET і придатний як для швидкого прототипування застосувань, так і для розробки великомасштабних додатків.

C++ - компільований статично типізований мова програмування загального призначення.

Підтримує такі парадигми програмування як процедурне програмування, об'єктно-орієнтоване програмування, узагальнене програмування, забезпечує модульність, роздільну компіляцію, обробку винятків, абстракцію даних, оголошення типів (класів) об'єктів, віртуальні функції. Стандартна бібліотека включає, в тому числі, загальновживані контейнери і алгоритми. C ++ поєднує властивості як високорівневих, так і низькорівневих мов. У порівнянні з його попередником - мовою C, - найбільшу увагу приділено підтримці об'єктно-орієнтованого і узагальненого програмування.

C++ широко використовується для розробки програмного забезпечення, будучи одним з найпопулярніших мов програмування.

Область його застосування включає створення операційних систем, різноманітних прикладних програм, драйверів пристроїв, додатків для вбудованих систем, високопродуктивних серверів, а також розважальних програм (ігор). Існує безліч реалізацій мови C ++, як безкоштовних, так і комерційних і для різних платформ. Наприклад, на платформі x86 це GCC, Visual C ++, Intel C ++ Compiler, Embarcadero (Borland) C ++ Builder идругие. C ++ зробив величезний вплив на інші мови програмування, в першу чергу на Java і C #.

Синтаксис C ++ успадкований від мови C. Одним із принципів розробки було збереження сумісності з C. Проте, C ++ не є в строгому сенсі надбезліччю C; безліч програм, які можуть однаково успішно транслюватися як компіляторами C, так і компіляторами C ++, досить велике, але не включає всі можливі програми на C.

Java -- об'єктно-орієнтована мова програмування, випущена компанією Sun Microsystems у 1995 році як основний компонент платформи Java. Зараз мовою займається компанія Oracle, яка придбала Sun Microsystems у 2009 році. Синтаксис мови багато в чому схожий на C та C++. У офіційній реалізації Java-програми компілюються у байт-код, який при виконанні інтерпретується віртуальною машиною для конкретної платформи.

Oracle надає компілятор Java та віртуальну машину Java, які задовольняють специфікації Java Community Process, під ліцензією GNU General Public License.

Мова значно запозичила синтаксис із C і C++. Зокрема, взято за основу об'єктну модель С++, проте її модифіковано. Усунуто можливість появи деяких конфліктних ситуацій, що могли виникнути через помилки програміста та полегшено сам процес розробки об'єктно-орієнтованих програм. Ряд дій, які в С/C++ повинні здійснювати програмісти, доручено віртуальній машині. Передусім Java розроблялась як платформо-незалежна мова, тому вона має менше низькорівневих можливостей для роботи з апаратним забезпеченням. За необхідності таких дій java дозволяє викликати підпрограми, написані іншими мовами програмування.

Програма, написана на мові Java, працюватиме на будь-якій підтримуваній апаратній чи системній платформі без змін у початковому коді та перекомпіляції.

Цього можна досягти, компілюючи початковий Java код у байт-код, який є спрощеними машинними командами. Потім програму можна виконати на будь-якій платформі, що має встановлену віртуальну машину Java, яка інтерпретує байткод у код, пристосований до специфіки конкретної операційної системи і процесора. Зараз віртуальні машини Java існують для більшості процесорів і операційних систем.

Стандартні бібліотеки забезпечують загальний спосіб доступу до таких платформозалежних особливостей, як обробка графіки, багатопотоковість та роботу з мережами. У деяких версіях задля збільшення продуктивності JVM байт-код можна компілювати у машинний код до або під час виконання програми.

Основна перевага використання байт-коду -- це портативність. Тим не менш, додаткові витрати на інтерпретацію означають, що інтерпретовані програми будуть майже завжди працювати повільніше, ніж скомпільовані у машинний код, і саме тому Java одержала репутацію «повільної» мови. Проте, цей розрив суттєво скоротився після введення декількох методів оптимізації у сучасних реалізаціях JVM.

Враховуючи те, що для функціонування великої кількості додатків на платформі MS Windows компанія Microsoft розробила та імплементувала платформу.Net Framework, було вирішено використовувати мову програмування C#.

З інших об'єктивних чинників звернемо увагу на такі:

- С# створювалася паралельно з каркасом Framework.Net і повністю враховує всі його можливості як FCL, так і CLR[6];

- С# є цілком об'єктно-орієнтованою мовою з можливостями спадкоємництва, де навіть типи, вбудовані в мову, представлені класами;

- С# - спадкоємиця мов С/С++, вона зберігає кращі риси цих популярних мов програмування: з ними у неї спільний синтаксис, а знайомі оператори мови полегшують перехід програмістів від С++ до С#;

- С#, зберігши основні властивості попередніх мов, стала простішою та більш надійною. Простота й надійність, головно, пов'язані з тим, що на С#, хоча й допускаються, проте не заохочуються такі небезпечні властивості С++, як покажчики, адресація, адресна арифметика;

- завдяки каркасу Framework.Net, що став надбудовою над операційною системою Windows, програмісти С# отримують ті ж переваги роботи з віртуальною машиною, що й програмісти Java. Ефективність коду навіть підвищується, оскільки середовище CLR є компілятором проміжної мови, тоді як віртуальна Java-машина є інтерпретатором байт-кода;

- потужна бібліотека каркаса підтримує зручність побудови різних типів додатків на С# і дає змогу легко будувати Web-служби, інші види компонентів.

- реалізація, що поєднує побудову надійного й ефективного коду, є важливим чинником, який сприяє успіху С#.

Головне в мові С# - це реалізація принципів об'єктно-орієнтованого програмування. Об'єктно-орієнтована методика невіддільна від С#, і всі С#-програми деякою мірою мають об'єктну орієнтацію. Також варто зазначити: С# - перша мова, яка працює з XML-тегами коментарів, що може використовуватися як компілятор для створення документації безпосередньо з початкового коду.

Microsoft, для розробки мовою програмування C#, пропонує використовувати середовище програмування Microsoft Visual Studio.

Microsoft Visual Studio -- серія продуктів фірми Майкрософт, які включають інтегроване середовище розробки програмного забезпечення та ряд інших інструментальних засобів. Ці продукти дозволяють розробляти як консольні програми, так і програми з графічним інтерфейсом, в тому числі з підтримкою технології Windows Forms, а також веб-сайти, веб-застосунки, веб-служби як в рідному, так і в керованому кодах для всіх платформ, що підтримуються Microsoft Windows, Windows Mobile, Windows Phone, Windows CE, .NET Framework, .NET Compact Framework та Microsoft Silverlight.

Рисунок 3.1 Інтерфейс середовища Microsoft Visual Studio 2013



3.2 Розробка функціональної частини додатка

Для відображення часової інформації, в першу чергу необхідно отримати системний час ОС, на якій запущено додаток.

Отримавши системний час, часове значення необхідно розділити на складові (години, хвилини, секунди).

Після цього, відповідно до алгоритму функціонування системи необхідно виконати передачу даних до користувацького інтерфейсу, де відбудеться відмальовування отриманих даних.

Дані представлено у круговій формі. Розташовуються дані у просторі знакомісця, а тому є необхідність використовувати антиаліайзинг для згладжування об'єктів, що відмальовуються.

Антиаліайзинг - усунення контурних нерівностей, дефектів зображення. Спосіб обробки (інтерполяції) пікселів для отримання більш чітких країв (границь) зображення (об'єкта). Найбільш часто використовувана техніка для створення плавного переходу від кольору лінії або краю до кольору фону. У деяких випадках результатом є змазування (blurring) контурів об'єктів. Оскільки монітор вдає із себе сітку пікселів, лінії відмінні від вертикальних і горизонтальних виходять східчастими. Щоб згладити цей ефект застосовуються різні техніки згладжування. Дві основні: Supersampling і Multisampling.

Ідея цих двох технік в тому, що зображення малюється в буфер кадру, в збільшеному в N раз розмірі. Таким чином, для кожного пікселя в результуючому зображенні відповідає N суб-піксельних значень кольору (семплів). Після того, як висновок в буфер закінчено, він "стискається", розподілених колірних значень семплів. Таким чином, виходить згладжена сцена.

Supersampling (SSAA) є найпростішою в реалізації технікою і повністю слід вихідної ідеї. Він також є самим ресурсоємним методом реалізації АА.

Multisampling (MSAA) трохи змінює підхід до того, як розраховується колір окремих семплів одного пікселя. У SSAA розрахунок кольору під фрагментного шейдера виповнюється для кожного семпли окремо. У MSAA Фрагментний шейдер виконується тільки один раз. Таким чином, видимі зміни відбуваються тільки на кордонах об'єктів, але не всередині них. Виходить більш швидкий, але в деяких випадках менш якісний АА. Це видно в відсутності згладжування на трикутниках, у яких деякі фрагменти всередині відкинуті тестом альфи та фрагментного шейдером (discard \ clip).

Семпли в буфері можуть бути пов'язані з різними фізичними положеннями всередині пікселя, не дивлячись на те, що в буфері вони, швидше за все, розташовані в регулярному порядку. Можна відзначити наступні способи розташування:

Orientied Grid Super Sampling - семпли розташовуються на звичайній, регулярної сітці.

Rotated Grid Super Sampling - семпли розташовуються на поверненою сітці. Це метод дає особливо хороший результат на близьких до горизонтальних і вертикальних лініях.

Сучасні відеокарти мають більш вільну прив'язку положень до семплам, наприклад, карти АТІ в деяких режимах якості можуть мати у своєму розпорядженні позиції навіть за межами самого пікселя.

Для згладжування в розроблюванному додатку використовується технологія Supersampling. Це технологія є реалізованою по замовчуванню в технології.Net Framework Windows Forms.

3.3 Висновки

В даному розділі було проведено опис розробки додатку, приведено приклади розробки деяких його частин, а також проведено аналіз існуючих засобів для розробки системи, та обґрунтовано вибір інструменту створення розроблюваного програмного продукту.



4. Тестування програмного забезпечення

4.1 Аналіз методів тестування

Тестування програмного забезпечення (softwaretesting) - це процес аналізу або експлуатації програмного забезпечення з метою виявлення дефектів. Існуючі на сьогоднішній день методи тестування ПО не дозволяють однозначно і повністю виявити всі дефекти і встановити коректність функціонування аналізованої програми, тому всі існуючі методи тестування діють в рамках формального процесу перевірки досліджуваного ПЗ або ПЗ, що розробляється.

Немає ніякої можливості точно встановити або гарантувати відсутність дефектів у програмному продукті з урахуванням людського фактора, присутнього на всіх етапах життєвого циклу ПЗ.

На сьогодні тестування програмного забезпечення - один з найбільш дорогих етапів життєвого циклу програмного забезпечення, на нього відводиться від 50% до 65% загальних витрат. У царині кодування ПЗ широкого розповсюдження набули різноманітні CASE-засоби, які дозволяють прискорити процеси створення коду. На жаль, в галузі тестування відчувається нестача таких засобів і більшість зусиль витрачається на ручне тестування.

Найголовніший принцип в тестуванні програм полягає в тому, що про цю стадію потрібно думати під час всього періода розробки програми. Створюючи черговий фрагмент програми, обов'язково треба мати на увазі тест, який міг би перевіряти коректність його роботи. Якщо немає відповіді на питання про спосіб тестування даного фрагменту, можливо потрібно розбити його на підпрограми, які тестувати легше, або просто переписати.

Проблемним є також і питання про те, коли можна призупинити тестування, вважаючи програму правильною. Один із корисних принципів полягає в тому, щоб кожний оператор програми був би випробуваний принаймні раз, тобто тестові дані повинні забезпечувати перевірку всіх можливих умов виникнення помилок. Потрібно перевірити кожну гілку алгоритму.

Існує безліч підходів до вирішення завдання тестування та верифікації ПЗ, але ефективне тестування складних програмних продуктів - це процес надзвичайно творчий, не зводиться до прямування строгим і чітким процедурам або створення таких.

При структурному тестуванні текст програми відкритий для аналізу. Суть даного методу полягає в перевірці внутрішньої логіки ПЗ. Повним тестуванням у цьому випадку буде таке, що приведе до перебору всіх можливих шляхів на графі передач керування програми.

З точки зору ISO 9126, якість програмних засобів можна визначити як сукупну характеристику досліджуваного ПЗ з урахуванням таких складових:

Надійність;

Практичність;

Ефективність;

Мобільність;

Функціональність;

Більш повний список атрибутів і критеріїв можна знайти в стандарті ISO 9126 Міжнародної організації по стандартизації. Склад і зміст документації, супутньої процесу тестування, визначається стандартом IEEE 829-1998 Standard for Software Test Documentation.

Існує кілька ознак, за якими прийнято робити класифікацію видів тестування. Зазвичай виділяють такі:

- По об'єкту тестування:

- Функціональне тестування (functionaltesting).

- Тестування продуктивності (performancetesting).

- Навантажувальне тестування (loadtesting).

- Стрес-тестування (stresstesting).

- Тестування стабільності (stability / endurance / soaktesting).

- Юзабіліті-тестування (usabilitytesting).

- Тестування інтерфейсу користувача (UI testing).

- Тестування безпеки (securitytesting).

- Тестування локалізації (localizationtesting).

- Тестування сумісності (compatibilitytesting).

- За знання системи:

- Тестування чорного ящика (blackbox).

- Тестування білого ящика (whitebox).

- Тестування сірого ящика (greybox).

- За ступенем автоматизації:

- Ручне тестування (manualtesting).

- Автоматизоване тестування (automatedtesting).

- Напівавтоматизованих тестування (semiautomatedtesting).

- За ступенем ізольованості компонентів:

- Компонентне (модульне) тестування (component / unittesting).

- Інтеграційне тестування (integrationtesting).

- Системне тестування (system / end-to-end testing).

- За часом проведення тестування:

- Альфа-тестування (alphatesting).

- Тестування при прийманні (smoketesting).

- Тестування нової функціональності (newfeaturetesting).

- Регресійне тестування (regressiontesting).

- Тестування при здачі (acceptancetesting).

- Бета-тестування (betatesting).

- За ознакою позитивності сценаріїв:

- Позитивне тестування (positivetesting).

- Негативне тестування (negativetesting).

- За ступенем підготовленості до тестування:

- Тестування з документації (formaltesting).

- Тестування adhoc або інтуїтивне тестування (adhoctesting).

В ході проведення тестування порушен з боку роботи додатку виявлено не було.

Перевірка коректності відображення даних показала, що розроблюваний додаток відображає вірний час.

Рисунок 4.1 Робота програмного додатку

4.2 Висновки

У четвертому розділі було проведено аналіз існуючих методів тестування та проведено тестування розробленого програмного додатку.

Проведене тестування порушень та некоректності з боку роботи додатку не виявило. Інтерфейс додатку є простим та зрозумілим.

Додаток успішно пройшов тестування та є придатним для подальших апробацій.



Перелік посилань

1. Пєтух А.М. Розробка альтернативних методів та моделей засобів нестандартного зображення цифрових даних./ А.М.Пєтух, В.В.Войтко, С.В.Бевз, Б.С.Гут. М.: "ХАІ", 2008. № 7(34). С. 153 - 164.

2. Електронний ресурс, режим доступу: http://www.fortress-design.com/effective-web-design-principles/.

3. Якоб Нильсен Веб-дизайн. Книга Якоба Нильсена. Москва., 2007. 312с.

4. Preece. Human-Computer Interaction. / Preece, Jenny - Wokingham, England.: Addison Wesley Publishing Company, 1994. 816 p.

5. Нильсен Я., Лоранжер Х. Web-дизайн удобство использование Web-сайтов. М.: «Вильямс», 2007. 368 с.

6. Електронний ресурс, режим доступу: http://ukrarticles.pp.ua/nauka/11446-sposoby-sozdaniya-veb-stranic-i-sajtov.html. Способи створення веб-сторінок і сайтів.

7. Вадим Дунаев. Самоучитель. JavaScript. Наука и техника, 2006. 321 с.

8. Gouraud H. Continuouss hading of curved surfaces // IEEE Trans. onComp. № 6. - June 1971. Pp. 623-628.

9. Аммерал А. Принципы программирования в машинной графике: Пер. с англ. М.: Солсистем, 1992. 224 с.

10. Simon'sTechBlog: Microfacet BRDF. [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://simonstechblog.blogspot.com/2011/12/microfacet-brdf.html.

11. Вяткин С.И., Долговесов Б.С., Мазурок Б.С. и др. Эффективный метод растрированияизображений для компьютерных систем визуализации реального времени // Автометрия. № 5. 1993. С. 34-52.

12. Bishop G. F., Weimer D. M. FastPhongShading / G. F. Bishop, D. M. Weimer // ComputerGraphics, v20, n4. 1986.

13. MontesRosana, UrenaCarlos. AnOverviewof BRDF Models / RosanaMontes, CarlosUrena // TechnicalReport LSI. 2012.

11. Основы тестирования программного обеспечения Котляров В.П.Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2006 г., 360 стр.

12. Електронний ресурс, режим доступу: https://msdn.microsoft.com/ru-ru/default.aspx.



Додаток А

Технічне завдання

ВНТУ

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри ПЗ

д.т.н., проф. А.М. Пєтух

“_____” ________ 2017 р.

Технічне завдання

на магістерську квалілфікаційну роботу

зі спеціальності 8.05010301 - Програмне забезпечення систем

...