УДК 004
Основные тенденции развития системного и прикладного программирования: сходства и отличия
Акатьев Ярослав Алексеевич – ассистент МИРЭА – Российского технологического университета
Бабынина Дарья Денисовна – студентка МИРЭА – Российского технологического университета
Яковчук Александра Вячеславовна – студентка МИРЭА – Российского технологического университета
Аннотация: В современном мире существует множество видов программного обеспечения, предназначенных для разных целей. Основные из них – системное и прикладное. Они взаимодополняют друг друга, обеспечивая работоспособность и функциональность компьютерных систем. В данной статье исследуются современные тенденции в развитии системного и прикладного программирования, а также выявляются сходства и отличия между этими двумя подходами.
Ключевые слова: программное обеспечение, системное программирование, прикладное программирование.
Программирование обеспечение и его виды
Программное обеспечение (ПО) – это совокупность программных компонентов, которые обеспечивают функционирование компьютерной системы или устройства. Существует несколько видов ПО, предназначенных для разных целей: системное, прикладное, встроенное, мобильное, облачное, игровое и др.
Программные обеспечения могут пересекаться, т.е. ПО может содержать элементы и функциональность, характерные как для одной, так и для другой категории программ. Например, игровое программное обеспечение может также быть мобильным. Или, например, облачное ПО так же может быть мобильным. Это важный аспект в мире разработки ПО, так как он позволяет создавать универсальные, кроссплатформенные приложения.
Существует еще множество других видов и специализаций в области программного обеспечения, в этой статье более подробно будут рассмотрены системное и прикладное программные обеспечения.
Особенности системного программирования
Системное программирование представляет собой сферу разработки программного обеспечения, занимающуюся созданием и поддержкой операционных систем, драйверов устройств, встроенного ПО и прочих компонентов. Основной задачей этой области является обеспечение корректного функционирования и эффективного использования аппаратного обеспечения компьютерной системы. Системное программирование обладает рядом характерных особенностей.
В первую очередь, оно требует владения низкоуровневыми языками программирования, такими как ассемблер или C/C++. На этом уровне возможно прямое взаимодействие с аппаратными компонентами компьютера. При разработке системного ПО требуется глубокое понимание аппаратных особенностей компьютерных систем, таких как процессоры, память и т.д. Это позволяет эффективно расходовать ресурсы и обеспечивать правильное взаимодействие программного и аппаратного обеспечения.
Во-вторых, часто необходимо оперировать параллельными вычислениями и многозадачностью. Параллельное программирование позволяет эффективно использовать многопроцессорные системы и обеспечивать одновременное выполнение нескольких задач. Системным программистам требуется умение ускорять программы для достижения оптимальной производительности, а также использовать оптимизированные алгоритмы, распараллеливание вычислений и другие методы.
В-третьих, создание системного программного обеспечения может потребовать взаимодействия с низкоуровневыми API и библиотеками операционной системы или других системных компонентов. Это может включать в себя работу с сетевыми протоколами, файловыми системами, управлением памятью и другими системными ресурсами.
Кроме того, системное программирование требует навыков отладки и тестирования программного обеспечения на уровне аппаратуры и операционной системы. Это подразумевает использование инструментов для выявления ошибок, профилирования производительности и моделирования работы системы.
Основные тенденции развития системного программирования включают следующие
- Повышение производительности и эффективности: системное программирование стремится к созданию программ и алгоритмов, которые максимально эффективно используют ресурсы компьютера, включая процессорное время, память и сетевые ресурсы.
- Кроссплатформенность: системное программирование все больше ориентируется на разработку программ, которые могут работать на разных операционных системах и архитектурах процессоров. Это позволяет создавать приложения, работающие на компьютерах, мобильных устройствах и т.д.
- Распределённые системы: c ростом использования облачных вычислений и распространением интернета вещей системное программирование становится более тесно связанным с созданием распределенных систем. Эти системы представляют собой набор независимых компьютеров, которые не обладают общей совместно используемой памятью и не имеют общего единого времени (таймера). Взаимодействие между ними осуществляется через коммуникационную сеть при помощи передачи сообщений. Каждый компьютер в такой системе использует свою собственную оперативную память и выполняет отдeльный экземпляр своей операционной системы. Это включает в себя разработку протоколов связи, управление распределенными данными и эффективное управление ресурсами в условиях большого числа участников.
- Безопасность: с увеличением угроз кибербезопасности системное программирование ставит перед собой задачу разработки защищенных систем и алгоритмов шифрования. Это включает в себя разработку защиты от взлома, аутентификации, шифрования данных и обнаружения вторжений.
- Разработка открытого программного обеспечения: разработка системного программного обеспечения все больше основывается на открытом программном коде и совместном участии сообщества разработчиков. Это позволяет создавать программы с высокой степенью надежности и поддержкой, а также повышает доступность и использование такого программного обеспечения.
- Машинное обучение и искусственный интеллект: появление машинного обучения и искусственного интеллекта стало важным направлением развития системного программирования. Это включает разработку алгоритмов машинного обучения и нейронных сетей, а также их интеграцию в системы и приложения.
- Автоматизация и DevOps: в системном программировании все большее внимание уделяется автоматизации процессов разработки, тестирования и развертывания программного обеспечения. Это включает использование средств автоматической сборки и развертывания, таких как системы непрерывной интеграции и доставки (CI/CD).
Особенности прикладного программирования
Прикладное программирование - это разработка ПО, предназначенного для выполнения конкретных функций в рамках определенных областей и отраслей. Оно является частью прикладной компьютерной науки и ориентировано на создание приложений, которые помогают пользователям осуществлять определенную деятельность или обрабатывать определенные данные. Существует несколько особенностей прикладного программирования.
Во-первых, прикладное программирование применяется в различных отраслях и областях, таких как медицина, финансы, наука, производство, телекоммуникации и др. Каждая область имеет свои особенности и требования, поэтому проектирование и разработка ПО должны быть адаптированы под конкретные потребности и задачи. Прикладное программирование часто требует глубокого понимания конкретной области и процессов, с которыми связано приложение. Оно нацелено на создание приложений, которые удовлетворяют потребности и ожидания. Поэтому важно обеспечить удобный и интуитивно понятный интерфейс, а также включить функционал, который позволяет пользователям эффективно взаимодействовать с программой.
Во-вторых, в большинстве прикладных программ требуется обработка и анализ больших объемов данных. Поэтому прикладные программисты должны обладать навыками работы с базами данных, алгоритмами их обработки, статистическими методами и т.д.
В-третьих, прикладное ПО может часто взаимодействовать с другими системами и сервисами. Это может включать подключение к базам данных, интеграцию с API сторонних сервисов, передачу данных между различными приложениями и системами.
Также, прикладное программирование требует тщательного тестирования приложений с целью обнаружения и исправления ошибок. Оно может подразумевать регулярные обновления и доработки программного обеспечения, особенно с учетом изменяющихся потребностей пользователей и новых требований.
Каждый проект по прикладному программированию уникален и имеет свои особенности в зависимости от конкретной области и задач. Важно учитывать требования пользователей и создавать ПО, которое будет решать их задачи эффективно и надежно.
Основные тенденции развития прикладного программирования включают следующие аспекты
Развитие смартфонов и планшетов повышает спрос на мобильные приложения. Разработчики прикладного ПО фокусируются на создании высококачественных и интуитивно понятных приложений, ориентированных на различные платформы, такие как iOS и Android и другие.
Расширение интернета вещей (IoT) предоставляет огромные возможности для разработки приложений, обеспечивающих контроль и управление умными устройствами. Разработчики прикладного ПО активно занимаются созданием приложений для умных домов, автомобилей, носимых устройств и других устройств IoT.
Ещё одной тенденцией является повышение уровня безопасности. Она подразумевает внедрение систем обнаружения и предотвращения вторжений, а также применение механизмов шифрования данных, контроля целостности информации и аутентификации пользователей.
Распределенные системы становятся более распространенными из-за необходимости обработки больших объемов данных. Эти системы позволяют эффективно распределять нагрузку на несколько узлов для параллельной обработки данных, что существенно повышает скорость и эффективность работы.
Развитие искусственного интеллекта и машинного обучения открывает новые горизонты для создания приложений. Разработчики прикладного ПО создают приложения, использующие алгоритмы машинного обучения для анализа данных, распознавания образов, предоставления рекомендаций и решения других задач.
Автоматизация и роботизация становятся важными в сферах бизнеса и производства. Разработчики создают прикладные программы, способные автоматизировать рутинные задачи, управлять системами и роботами, повышая тем самым эффективность работы.
Внедрение геймификации в неигровые контексты, такие как работа и обучение, становится популярным трендом. Разработчики прикладного программного обеспечения используют геймификацию для создания приложений и интерактивных платформ с целью увеличения продаж, удержания клиентов, повышения лояльности сотрудников и обучения с максимальной вовлеченностью.
С ростом потребления приложений пользователи становятся все более требовательными к удобству использования и интуитивности интерфейсов. Разработка прикладного программного обеспечения включает в себя создание простых и понятных интерфейсов для удовлетворения потребностей пользователей.
Тенденция к кроссплатформенности в прикладном программировании связана с увеличением разнообразия устройств. Разработчики стремятся создавать приложения, способные работать на различных платформах, что позволяет достичь большей аудитории и упрощает поддержку приложений.
Сравнение
Тенденции развития системного и прикладного программирования имеют как сходства, так и различия. Для наглядности, представим их в таблице.
Таблица 1. Сравнение тенденций развития системного и прикладного программирования.
Программирование/ Критерий |
Системное |
Прикладное |
Повышение производительности |
стремление к оптимизации работы программ, чтобы достичь наибольшей производительности и быстродействия |
|
Автоматизация |
стремление к автоматизации рутинных задач для повышения эффективности разработки и снижения вероятности ошибок |
|
Распределённые системы |
возрастает интерес к разработке и использованию распределенных систем для более эффективного управления ресурсами и обеспечения масштабируемости |
|
Машинное обучение и искусственный интеллект |
разработчики создают приложения, которые используют алгоритмы машинного обучения и нейронные сети, интегрируют их в системы |
|
Безопасность |
компании и разработчики программного обеспечения стараются усилить меры безопасности, чтобы защитить приложения от уязвимостей и атак |
|
Кроссплатформенность |
разработчики как системного, так и прикладного программирования, все больше ориентируются на создание программ, которые могут работать на разных операционных системах и архитектурах процессоров |
|
Геймификация |
такая тенденция не присуща системному программированию
|
используется для создания приложений и интерактивных платформ, помогает увеличивать продажи, удерживать клиентов и т.д. |
Интернет вещей |
такая тенденция не присуща системному программированию
|
уделяется внимание созданию приложений для умного дома, автомобилей, носимых устройств и других IoT-устройств |
Удобство использования и интерфейсы |
такая тенденция не присуща системному программированию
|
стремление к созданию простых и понятных интерфейсов для удовлетворения потребностей пользователей |
Разработка открытого программного обеспечения |
разработка системного программного обеспечения все больше основывается на открытом программном коде и совместном участии сообщества разработчиков |
такая тенденция не присуща прикладному программированию
|
Разработка мобильных приложений |
такая тенденция не присуща системному программированию
|
разработчики сосредоточены на создании качественных и интуитивно понятных приложений для различных платформ |
Также, стоит отметить, что системное и прикладное программирование зачастую развиваются совместно, взаимодополняют друг друга, обеспечивая работоспособность и функциональность компьютерных систем.
Прикладное программное обеспечение зависит от системного. Приложения используют системные ресурсы, и взаимодействие с пользователем происходит через API (интерфейсы прикладного программирования). Системное ПО обеспечивает правильное функционирование системы, на которой работают приложения.
Один из примеров – это разработка операционных систем. Системное программирование занимается созданием ядра, драйверов устройств и других компонентов, обеспечивающих работу различных программ. Прикладное программирование, в свою очередь, создает приложения, которые работают на операционной системе.
Выводы
Системное и прикладное программирование являются взаимосвязанными и взаимозависимыми областями, которые развиваются параллельно.
Тенденции развития системного и прикладного программирования указывают на рост спроса на высококачественное программное обеспечение, использование открытых технологий и внедрение гибких методологий разработки. Однако, системное программирование отличается от прикладного по фокусу на создание низкоуровневых компонентов и требованиям к знанию аппаратной части компьютера.
В целом, основная тенденция развития системного программирования - это создание более эффективных, безопасных и гибких систем и приложений, которые могут работать на различных платформах и взаимодействовать с другими системами. Прикладное программирование направлено на создание инновационных, удобных в использовании и эффективных приложений, которые отвечают текущим потребностям рынка и пользователей.
Список литературы
- Виды программного обеспечения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://videouroki.net/razrabotki/vidy-proghrammnogho-obiespiechieniia-pk.html.
- Ключевые понятия программного обеспечения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://gb.ru/blog/programmnoe-obespechenie/.
- Системное программирование [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Systems_programming.
- Системное программирование: понятие, принципы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://городец870.рф/faq/cto-takoe-sistemnoe-programmirovanie.
- Особенности проектирования мобильных приложений в контексте различных мобильных операционных систем [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://na-journal.ru/9-2023-informacionnye-tekhnologii/6403-osobennosti-proektirovaniya-mobilnyh-prilozhenii-v-kontekste-primeneniya-razlichnyh-mobilnyh-operacionnyh-sistem.
- Основные цели и задачи прикладного программирования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://studopedia.org/14-75716.html.
- Прикладное ПО и тенденции его развития [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://studbooks.net/2179063/informatika/prikladnoe_programmnoe_obespechenie_tendentsii_razvitiya.
- Системное программирование: состояние и тенденции [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://present5.com/sistemnoe-programmirovanie-sostoyanie-i-tendencii-direktor-isp-ran/.