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SiPESC.IDE (集成开发环境)

1.核心系统

SiPESC是一款基于“平台/微核心+插件”的计算软件系统;其核心系统实现插件的管理及调度功能,而所有实际功能均采用插件来实现。软件体系结构的设计目的是实现系统的开放性和集成性。同时基于插件的开发和系统集成模式保护著作权人的权利。软件体系结构如下图:

图1 SiPESC软件体系结构


插件的接口采用xml进行描述,因此该平台系统的插件接口是自由开放的,由于插件开发者来定义接口,基于接口进行扩展,并提供给其它插件使用。因此系统可以满足各种不同的需求,只要安装相应的插件即可。SiPESC.IDE软件系统主界面如下图:


图2 SiPESC.IDE软件主界面


SiPESC.IDE提供工作空间、工作台、资源、界面管理工具和扩展接口,用户基于此可方便进行二次开发和利用已有插件配置应用系统。可以利用SiPESC.IDE进行有限元前处理、计算、可视化等开发,也可进一步扩展为专用的计算系统或工程数据库管理系统。SiPESC.IDE计划研发平台的脚本语言(如JavaScript、Python)管理模块,对平台插件的扩展提供脚本驱动功能。用户利用脚本可方便进行插件、界面、扩展等管理,完成插件测试、专用系统构建、及计算流程的动态配置。

2. 插件设计器

插件是一种特殊的动态链接库。插件的本质在于不修改程序主体(平台)的情况下对软件功能进行扩展与加强。当插件的接口公开后,开发人员即制作插件来扩展新的功能,也就是实现真正意义上的即插即用软件开发。许多通用软件都提供了插件扩展接口,代表性软件为Eclispe,其他如PhotoShop,IE,Acrobat Reader。每一系统都提供插件开发接口和管理机制。

SiPESC设计了一套完整的插件开放接口规则。为了方便用户进行插件开发,SiPESC.IDE提供了插件设计器工具,用户可按向导式(Wizard)的操作定义插件及扩展接口,并可直接生成C++工程的代码;在此工具辅助下用户只需关注接口及其代码实现。插件设计器界面如下:


图3 插件设计器界面


主要步骤为:1) 定义插件,输入插件开发者、版本、用途等信息;2) 定义各扩展,输入扩展名称、接口、功能等;3) 生成接口代码,包括插件头文件(.h),扩展头文件(.h),插件默认实现代码(.cxx),C++工程文件(CMakeLists.txt)。开发人员主要编程工作是在此基础上完成各扩展接口的具体实现。

插件设计器中严格采用了C++的命名空间技术和实现了扩展分类管理,对于多开发人员/多组织间协同开发提供了支持。


3.插件管理器

插件式体系结构的独特优势在于可按组件方式灵活构建应用软件系统,组件式结构是软件的系统构架模式之一。插件式体系结构是将软件系统的功能分解成不同的插件,插件是可独立于系统进行单独开发,可将这些插件使用简便的加载方法组装成一个软件系统,并且插件可以被自由地加载、卸载。SiPESC为用户提供了管理各类插件的工具,插件管理器界面如下:

图4 插件管理器


该工具可动态为特定系统通过加载/卸载操作配置插件;查询功能包括插件信息,扩展接口,扩展分类信息;代码生成功能可生成特定扩展的接口头文件(.h),以方便二次开发调用特定扩展。

插件管理器实现了特定系统组件化的动态配置,可为科研与工程计算构建专用的计算系统/环境;每个计算软件启动时加载最适度的插件,保证计算效率;管理器也同时为多开发人员/多组织的协同开发的插件提供了动态集成支持。