Глава 1. Общие положения по разработке и применению компьютерных программ, предназначенных для исследования спортивных способностей

Проанализировав потребности в программном обеспечении в области физической культуры и спорта, мы определили требования, которыми должны обладать компьютерные программы, предназначенные для исследований спортивных способностей. Ниже перечисленные требования продиктованы необходимостью обеспечения максимального удобства пользователя:

1. Исследовательские методики должны поддаваться стандартизованной автоматизации на персональном компьютере. Методы, требующие постоянного использования интеллекта исследователя, требуют от программиста создания множества человеко-машинных диалогов, что в конечном итоге затрудняет реализацию проекта, существенно удлиняет время прохождения каждого тестирования и увеличивает затраты.

2. Предъявляемое программное обеспечение должно быть подано и представлено пользователю в соответствии с логикой проводимого тестирования. Пользователь должен свободно ориентироваться в программе, для чего его следует ознакомить со стратегией освоения предлагаемой информации. Интерактивность, "дружественный" интерфейс, продуманная система помощи, подсказок, комментариев - неотъемлемые составляющие эргономики разрабатываемого проекта. Сюда же можно отнести требования к дизайну программы: умелый подбор цветовой гаммы, подбор шрифтов в сочетании с их начертанием и размерами, обеспечивающий "читабельность" текста, тщательность исполнения картинок, заполняющих экранное пространство.

3. Техническое исполнение: обеспечение бесперебойного режима работы, надежность программы, грамотный технический уровень исполнения продукта.

Быстрое прохождение тестирования и оперативное получение результатов в удобном для восприятия виде, в тех формах и представлениях, в которых оперирует исследователь (специалист в области физической культуры и спорта), возможность анализировать полученные данные, накапливать, возвращаться к ним вновь, использовать наработки в новых поисковых расчетах.

4. Удобный интерфейс обмена данными с популярными офисными системами. Современные средства разработки программного обеспечения предоставляют такую возможность, которая получила название в операционной системе Windows как технология внедрения и связывания объектов OLE 2.0. (Р.У. Ларсен, 2002).

Полный цикл современного компьютерного исследования включает пять основных этапов:

1. Регистрация сигналов, поступающих от объекта исследования, с сохранением их в архиве на жестком диске. Данный этап включает два подэтапа:

- планирование исследования;

- выполнение исследования.

2. Чтение из дискового архива выбранной записи сигналов и их визуальное изучение и анализ.

3. Редактирование записи, связанное с удалением артефактов, выделением участков, представляющих интерес для численного анализа, выполнением специальных преобразований и других вспомогательных операций.

4. Вычислительный анализ записей с получением на экране его результатов в числовом и графическом виде. Средства вычислительного анализа дифференцируются в зависимости от вида и характера сигналов.

5. Документирование исследования, состоящее в выдаче на печать числовых и графических результатов и формировании заключения с выводами.

Одним из необходимых условий применения компьютерных программ для научно-исследовательских и диагностических мероприятий является обеспечение оптимального быстродействия компьютера и работа, приближенная к режиму реального времени.

Историческая справка и подробности возникновения словосочетания “режим реального времени”.

Эпохальный исторический сдвиг произошел после появления процессора Intel 80386 и последующего восхода эпохи Windows 95. До этого процветала эпоха DOS и Windows 3.x, когда любая программа (приложение или активная задача) монопольно и напрямую распоряжалась всей аппаратурой персонального компьютера (процессором, памятью, периферией, прерываниями и т.д.) и отказывалась от этого (приостанавливалась или отдавала управление) только по своей собственной воле.

Уже в процессоре Intel 80286 появились два кардинальных нововведения: режим защиты областей памяти от несанкционированного доступа из других программ и прямая адресация больших объемов памяти (свыше 1MB). Все это позволило, начиная с Windows 95, загружать в оперативную память сразу несколько приложений, виртуализировать аппаратуру компьютера и обеспечить кооперативную многозадачность приложений (пресловутую многооконность) в режиме сообщений, близком к существовавшему ранее на больших ЭВМ режиму разделения времени.

При запуске современного компьютера в память первым загружается ядро Windows или виртуальных машин менеджер VMM, являющимся посредникам между приложениями и аппаратурой. Менеджер собирает запросы от приложений на обращение к аппаратуре (на использование устройств) и в порядке некоторой очередности их выполняет, обращаясь к цепочке установленных для каждого устройства виртуальных драйверов. Поэтому у самого приложения создается полная иллюзия монопольного распоряжения аппаратурой (т.е. реальной вычислительной машиной), однако реально оно распоряжается только виртуальной машиной, имитированной VMM. В реальном же времени исполнение запросов происходит не моментально, как в эпоху DOS, а с некоторой плавающей задержкой во времени, которая в свою очередь зависит не только от загруженных в данный момент, но и от вообще установленных в системе приложений. Эта задержка зависит также от сложности запросов и от быстродействия центральных и периферийных устройств компьютера.

Кроме того, для обеспечения мультизадачности VMM постоянно перемещает приложения по памяти и кэширует их на жесткий диск (выгружает и загружает фрагменты приложений), поэтому произошедшее прерывание не может найти на прежнем месте в памяти необходимый фрагмент программного кода приложения для своей обработки, что сильно усложняет организацию взаимодействия. Для этого приходится использовать не прямые обращения, а крайне медленно и асинхронно действующий аппарат сообщений, который используют сами приложения Windows для взаимодействия между собой.

В случае большого числа установленных приложений и их резидентных виртуальных драйверов система временами буквально захлебывается от внезапных мощных всплесков потока сообщений, что приводит к зависанию или даже к обрушению системы. Это является следствием перенасыщения реестра Windows (в который устанавливаемые приложения заносят вызовы необходимых для них драйверов) и конфликтов в нем (в частности, такие конфликты могут возникать вследствие некорректного удаления приложений). Часто в таких случаях единственным выходом является полное стирание и переустановка Windows.

К сожалению, сведения о тонкостях организации глубинных механизмов Windows малодоступны разработчикам приложений и имеют статус служебной информацией корпорации Microsoft. Одной из причин состоит в том, что внедрение в ядро Windows является основой создания хакерами эффективных компьютерных вирусов. Стремление к повышению живучести и безопасности системы привело к следующему шагу усложнения архитектуры с полным отказом от платформы DOS в Windows NT, 2000 и ХР, где корректное решение задач реального времени наталкивается на неизмеримо более серьезные трудности.

Приближение к режиму реального времени достигается выбором подходящей конфигурации компьютера с установленной средой Windows, которая имеет свои положительные и отрицательные стороны и предназначена не для профессиональных клиницистов и исследователей, а для бухгалтеров, клерков, биржевых маклеров, мультимедийных игроков, обозревателей интернет и т.п.

Использование многозадачной системы Windows может привести к большим потерям драгоценного рабочего времени и уникальной информации из-за внезапных и не поддающихся никакому объяснению и осмыслению конфликтов различных устройств с измерительным оборудованием. Решение подобной проблемы может являться только использование дорогостоящего специального научно-исследовательского оборудования и программного обеспечения на Вашем компьютере.

Поэтому необходимо учитывать следующие правила:

Компьютерная диагностическая установка является ценнейшим измерительным инструментом, предназначенным для высокопрофессиональной работы, а не для игрушек. Поэтому не стоит устанавливать на компьютер не относящиеся непосредственно к выполнению исследований программных пакетов, модемов, интернет-приложений, мультимедиа, внешних стримеров и накопителей, SCASI-контроллеров, различных ускорителей, диспетчеров задач, компонентов Norton Utilities, резидентов сканнера и т.п.

При установке любого нового программного пакета их инсталляторы могут вешать резидентные драйвера, перехватывать системные прерывания, изменять системные и программные приоритеты и много еще всего, что может полностью блокировать съем сигналов в реальном времени. Беда усугубляется еще и тем, что подобные "демоны" могут долго спать, но внезапно просыпаться и развивать лихорадочную активность. А вычистить потом все подобные "подарочки" нередко возможно только посредством полного переформатирования жесткого диска или же с привлечением системного инженера высшей квалификации.

Следует содержать Ваш компьютерный инструмент в стерильной чистоте также, как если бы Вы поступали с хирургическим инструментом. Поэтому категорически предупредите и весь остальной персонал, имеющий доступ к компьютеру, о недопустимости какого-либо изменения системных настроек и несанкционированной установки новых программ. Если же оказывается так уж жизненно необходимо создание мультимедийного монстра, то просто купите для этих целей по дешевке еще один компьютер.