Технологии проектирования программного обеспечения

     Технологии проектирования программного обеспечения

Основные  этапы технологического процесса разработки программ.

• Постановка задачи.
• Построение математической модели.
• Разработка (выбор и адаптация) алгоритма.
• Составление программы.
• Тестирование и отладка.
• Сдача в эксплуатацию.

     Постановка  задачи.

     На  этом этапе раскрывается организационно-экономическая  сущность задачи:

• формулируется цель ее решения
• определяется взаимосвязь с другими задачами
• указывается периодичность ее решения
• раскрывается состав и форма представления входной, промежуточной и выходной информации
• характеризуются формы и методы контроля достоверности информации
• описываются формы взаимодействия пользователя с ЭВМ

     Особое  внимание уделяется детальному описанию входной, выходной и промежуточной  информации.

     При этом определяется:

• форма представления отдельных данных
• количество знаков, выделяемых для записи данных, исходя из их максимальной значимости
• источник возникновения данных

     Кроме того, для цифровой информации указывается:

• целочисленный или дробный характер данных (для дробных указывается количество 10-х знаков) и допустимый диапазон изменения величин.

     Завершается постановка задачи описанием контрольного примера, демонстрирующего порядок  решения задачи традиционным способом.

     Пользователь  хорошо знает проблемную сторону  задачи, но обычно слабо представляет, как она будет решаться на ЭВМ.

     Предметная  область пользователя часто незнакома  программисту, поэтому необходима полная корректная постановка задачи, однозначно понимаемая пользователем и разработчиком.

     Построение  математической модели объекта.

     На  этом этапе производится анализ и  исследование задачи.

     Структура этапа:

• Анализ существующих аналогов задачи.
• Анализ технических и программных средств.
• Разработка математической модели.
• Разработка структур данных.

     Создание  математической модели позволяет формализовать  описание задачи. При этом устанавливается  и формируется средствами языка  математики логико-математической зависимости  между исходными и результатными  данными.

     Математическая  модель - это система математических соотношений (формул, уравнений, неравенств и т.д.), отражающих существенные свойства объекта или явления.

     Математическая  запись постановки задачи отличается высокой точностью отображения  ее сущности, лаконичностью записи, однозначностью понимания, но она может  быть выполнена не для всех задач.

     При выборе метода решения предпочтение отдается методу, который:

• Обеспечивает необходимую точность и не обладает свойством вырождения (бесконечного зацикливания).
• Позволяет использовать уже готовые стандартные программы.
• Ориентирован на минимальный объем информации.
• Наиболее быстрое получение результатов.

     Разработка (выбор и адаптация) алгоритма.

     При решении простых задач можно  воспользоваться определенной схемой. В большинстве случаев та или иная задача может быть решена несколькими численными методами.

     Составление программы.

     Программирование  — в обычном понимании, это  процесс создания компьютерных программ.

     Программирование  позволяет настроить компьютер  или иное программируемое логическое устройство на те или иные действия. Обычно программа вводится в компьютер программистами, и первые программы создавались математиками и логиками, конструировавшими компьютеры

     В узком смысле (так называемое кодирование) под программированием понимается написание инструкций — программ — на конкретном языке программирования (часто по уже имеющемуся алгоритму  — плану, методу решения поставленной задачи). Соответственно, люди, которые этим занимаются, называются программистами (на профессиональном жаргоне — кодерами), а те, кто разрабатывает алгоритмы — алгоритмистами, специалистами предметной области, математиками.

     Программирование  для ЭВМ основывается на использовании  языков программирования, на которых  записывается программа.

     Тестирование  и отладка.

     Тестирование - это выполнение программы для набора проверочных входных значений и сравнение полученных результатов с ожидаемыми.

     Цель  тестирования - проверка и доказательство правильности работы программы. В противном  случае - выявление того, что в  ней есть ошибки. Тестирование само не показывает местонахождение ошибки и не указывает на ее причины.

     Отладка бывает двух видов:

     Синтаксическая  отладка. Синтаксические ошибки выявляет компилятор, поэтому исправлять их достаточно легко.

     Семантическая (смысловая) отладка. Ее время наступает  тогда, когда синтаксических ошибок не осталось, но результаты программа  выдает неверные. Здесь компилятор сам ничего выявить не сможет, хотя в среде программирования обычно существуют вспомогательные средства отладки, о которых мы еще поговорим.

     Отладка - это процесс локализации и  исправления ошибок в программе.

     Сдача программы в эксплуатацию.

     На  данном этапе происходит передача программы  с подробным ее описанием. Алгоритм программы передается в Фонд алгоритмов.

     Методы  проектирования ПО

     Метод проектирования программного обеспечения представляет собой организованную совокупность процессов создания ряда моделей, которые описывают различные аспекты разрабатываемой системы с использованием четко определенной нотации. На более формальном уровне метод определяется как совокупность составляющих:

• Концепций и теоретических основ. В качестве таких основ могут выступать структурный или объектно-ориентированный подход.
• Нотаций, используемых для построения моделей статической структуры и динамики поведения проектируемой системы. В качестве таких нотаций обычно используются графические диаграммы, поскольку они наиболее наглядны и просты в восприятии (диаграммы потоков данных, и диаграммы «сущность – связь» для структурного подхода, диаграммы вариантов использования, диаграммы классов и др. – для объектно-ориентированного подхода.
• Процедур, определяющих практическое применение метода (последовательность и правила построения моделей, критерии, используемые для оценки результатов).

     Методы  реализуются через конкретные технологии и поддерживающие их методики, стандарты  и инструментальные средства, которые  обеспечивают выполнение процессов  жизненного цикла программного обеспечения.

     Технология  проектирования определяется как совокупность технологических операций проектирования в их последовательности и взаимосвязи, приводящая к разработке проекта  программного обеспечения.

     Требования  к технологии.

     Современная технология проектирования должна обеспечивать:

• Соответствие стандарту ISO/IEC 12207: 1995 (поддержка всех процессов жизненного цикла программного обеспечения).
• Гарантированное достижение целей разработки экономических информационных систем в рамках установленного бюджета, с заданным качеством и в установленное время.
• Возможность декомпозиции проекта на составные части, разрабатываемые группами исполнителей ограниченной численности (3-7 чел.), с последующей интеграцией составных частей.
• Минимальное время получения работоспособного программного обеспечения экономических информационных систем. Речь идет не о сроках готовности всей экономических информационных систем, а о сроках реализации отдельных подсистем. Практика показывает, что даже при наличии полностью завершенного проекта внедрение экономических информационных систем идет последовательно по отдельным подсистемам.
• Независимость получаемых проектных решений от средств реализации экономических информационных систем (СУБД, ОС, языков и систем программирования).
• Поддержка комплексом согласованных CASE – средств, обеспечивающих автоматизацию процессов, выполняемых на всех стадиях жизненного цикла программного обеспечения.

     Реальное  применение любой технологии проектирования программного обеспечения ЭИС в конкретной организации и конкретном проекте невозможно без выработки ряда стандартов (правил, соглашений), которые должны соблюдаться всеми участниками проекта. К таким стандартам относятся:

• Стандарт проектирования.
• Стандарт оформления проектной документации.
• Стандарт интерфейса конечного пользователя с системой.

     Стандарт  проектирования должен устанавливать:

     Набор необходимых моделей (диаграмм) на каждой стадии проектирования и степень  их детализации.

     Правила фиксации проектных решений на диаграммах, в том числе правила именования объектов (включая соглашения по терминологии), набор атрибутов для всех объектов и правила их заполнения на каждой стадии, правила оформления диаграмм (включая требования к форме и  размерам объектов) и т.д.

     Требования  к конфигурации рабочих мест разработчиков, включая настройки ОС, настройки  CASE – средств и т.д.

     Механизм  обеспечения совместной работы над  проектом, в том числе правила  интеграции подсистем проекта, правила  поддержания проекта в одинаковом для всех разработчиков состоянии (регламент обмена проектной информацией, механизм фиксации общих объектов и  т.д.), правила анализа проектных  решений на непротиворечивость и  т.д.

     Стандарт  оформления проектной документации. Он должен устанавливать:

• комплектность, состав и структуру документации на каждой стадии проектирования (в соответствии со стандартом ГОСТ Р ИСО 9127 – 94 «Системы обработки информации. Документация пользователя и информация на упаковке потребительских программных пакетов»);
• требования к оформлению документации (включая требования к содержанию разделов, подразделов, пунктов, таблиц и т.д.);
• правила подготовки, рассмотрения, согласования и утверждения документации с указанием предельных сроков на каждой стадии;
• требования к настройке издательской системы, используемой в качестве встроенного средства подготовки документации;
• требования к настройке CASE – средств для обеспечения подготовки документации в соответствии с установленными правилами.

     Стандарт  интерфейса конечного пользователя с системой. Он должен регламентировать:

• Правила оформления экранов (шрифты и цветовая палитра), состав и расположение окон и элементов управления.
• Правила использования клавиатуры и мыши.
• Правила оформления текстов помощи.
• Перечень стандартных сообщений.
• Правила обработки реакций пользователя.

     Стандарт ISO/IEC 12207 не предлагает конкретную модель жизненного цикла и методы разработки программного обеспечения (под моделью жизненного цикла понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении жизненного цикла. Модель жизненного цикла зависит от специфики информационных систем и специфики условий, в которых последняя создается и функционирует). Его регламенты являются общими для любых моделей жизненного цикла, методологий и технологий разработки. Стандарт ISO/IEC 12207 описывает структуру процессов жизненного цикла программного обеспечения, но не конкретизирует в деталях, как реализовать или выполнить действия и задачи, включенные в эти процессы.