В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия
Эта статья предлагается к удалению. Пояснение причин и соответствующее обсуждение вы можете найти на странице Википедия:К удалению/30 июля 2012. Пока процесс обсуждения … Википедия
- (англ. Software project management) особый вид управления проектами, в рамках которого происходит планирование, отслеживание и контроль за проектами по разработке программного обеспечения. Ключевым моментом в управлении проектом по… … Википедия
- (ПО) период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания программного продукта и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации. Этот цикл процесс построения и развития ПО. Содержание 1 Стандарты… … Википедия
Наиболее распространённый в настоящее время способ нумерации версий Жизненный цикл успешной компьютерной программы может быть очень долгим; изменения в программе бывают разными от исправления ошибки до полного переписывания. В бол … Википедия
Когда Грейс Хоппер работала с компьютером Гарвард Марк II в Гарвардском университете, её коллеги обнаружили эту моль, застрявшую в реле и таким образом помешавшую работе устройства, после чего она отметила, что они «отлаживали»(debug) систему.… … Википедия
Разработка программного обеспечения (англ. software engineering, software development) это род деятельности (профессия) и процесс, направленный на создание и поддержание работоспособности, качества и надежности программного обеспечения, используя … Википедия
Новый Airbus A 380 использует довольно много ПО, чтобы создать современную кабину в самолете. Метод инженерии программного обеспечения позволил создать программное обеспечение самолёта, описываемое миллионами строк … Википедия
Разработка программного обеспечения Процесс разработки ПО Шаги процесса Анализ Проектирование Программирование Докумен … Википедия
Книги
- Пользовательские истории. Гибкая разработка программного обеспечения , Кон Майк. В книге "Пользовательские истории: гибкая разработка программного обеспечения" Майка Кона, выхода которой с нетерпением ожидало сообщество сторонников гибких методологий разработки…
- Пользовательские истории: гибкая разработка программного обеспечения , Кон Майк. В этой книге, выхода которой с нетерпением ожидало сообщество сторонников гибких методологий разработки программного обеспечения, описывается процесс подготовкитребований к разрабатываемой…
Последовательность этапов
Модель жизненного цикла ПО (слайд) - структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, этапов, действий и задач на протяжении жизненного цикла.
Модель ЖЦ разработки ПО схематически объясняет, каким образом будут выполняться действия по разработке ПО, посредством описания «последовательности» этих действий. Такая последовательность может быть или не быть линейной, поскольку этапы могут следовать друг за другом, повторяться или происходить одновременно.
Модель жизненного цикла зависит от специфики, масштаба и сложности проекта и специфики условий, в которых система создается и функционирует.
Существует три модели жизненного цикла программных систем, в которых последовательность этапов разработки ПО меняется по-разному.
Каскадная модель
Каскадная модель жизненного цикла была принята в 70-х годах. Она предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе. (слайд).
Для команды заказчиков необходимо составить список требований, которые они хотят увидеть на сайте и при его разработке
Для команды разработчиков необходимо составить список вопросов, которые им важны для уточнения модели проектирования системы
Время для обсуждения в группе – 3 минуты.
Задание для третьем микрогруппы: записать основные термины и понятия, которые им запомнились на уроке в течении трех минут.
После обсуждения происходит диалог между заказчиком и разработчиком, в ходе которого необходимо выяснить детали проектирования для определения модели ЖЦПО.
Дается 2 минуты разработчикам для определения модели и причин выбора этой модели.
Третья микрогруппа читает записанные термины и дает им пояснение.
Прежде, чем предложить обзор процесса разработки, сложившегося в результате накопления опыта за последние годы, я хотел бы сделать несколько общих пояснений, которые мне кажутся существенными.Я работаю в IT последние 15 лет, хотя программированием начал заниматься значительно раньше. Основное направление моей деятельности как системного архитектора была организация разработки программ, разработка концепций и верхнеуровневой архитектуры и контроль выполнения концепции на протяжении проекта. Кроме управления разработкой ПО и создания архитектуры, я время от времени занимаюсь решением сложных технических проблем и написанием некоторых критически важных участков кода, где необходимо не только знание самого языка и среды разработки, но и их внутренней организации, иногда преподносящей неприятные сюрпризы.
Проекты, над которыми я работаю, чаще всего связаны с разработкой заказного или инвестиционного программного обеспечения. Также мне приходилось работать с встроенным ПО и программами, ориентированными на выпуск «хитов» (что, с лёгкой руки Джоэля Спольски, я называю далее игровым ПО, хотя на самом деле некоторые игровые проекты ближе к инвестиционным).
Заказное программное обеспечение может быть предназначено для внутреннего или внешнего заказчика. Эксклюзивные права на разработанную систему получает заказчик, и работа над развитием системы в дальнейшем может быть передана другому исполнителю.
В отличие от заказного ПО, работа над инвестиционным программным обеспечением ведётся самим исполнителем на деньги внутреннего или внешнего инвестора. Как правило, права на код системы остаётся у исполнителя, что стимулирует непрерывную работу по улучшению своего продукта и последовательный выпуск версий с более развитой функциональностью.
Встроенное программное обеспечение поставляется вместе с аппаратной частью и, грубо говоря, не подлежит сопровождению, поскольку отзыв партии устройств производителем – дело очень затратное и потому исключительное.
Разработка игровых хитов также практически не содержит фазы сопровождения. Кроме того, пользователи игровых программ, даже столкнувшись с ошибкой в игре, очень редко загружают обновлённую версию. Поэтому разработка игр, как правило, имеет свою экономику и свой процесс разработки.
Нашими заказчиками являются органы власти, крупные государственные и коммерческие организации и, конечно, мы сами. Поэтому в смысле заказного ПО в нашем процессе часто присутствует некоторая разница между процессами разработки продуктов для внутреннего и для внешнего заказчиков. Некоторые нюансы я укажу в этой статье. Уровень формализации отношений с заказчиком у нас варьируется от проекта к проекту очень широко. В целом, чем больше бюджет проекта, тем выше формальность. Государственный заказчик или крупные коммерческие предприятия (особенно с государственным участием) обычно имеют законодательные ограничения на формирование, размещение заказа и приёмку результатов работ. Ещё одним ограничением крупных организаций является тот факт, что их персонал, являющийся источником требований и основным пользователем наших систем, имеет очень ограниченную доступность для исполнителей, хотя бы вследствие своей занятости. Однако для небольших организаций уровень формализации падает и иногда уходит в противоположную крайность, где возникает недостаточный уровень ответственности заказчика в рамках проекта.
Другая сторона наших заказных проектов – высокие требования к функциональности. Это и высокая нагрузка на все системы, и большая географическая распределённость, и высокие требования к точности вычислений при очень ограниченных временных рамках. Часто в наших проектах появляются элементы исследовательской работы и творческого поиска, направленного на решение нетривиальных проектных задач. Иногда нам приходится комбинировать в рамках одного процесса разработки разные методологии, например, вставляя в общий процесс, близкий к RUP, один или несколько этапов почти чистого scrum, порождая что-то вроде проекта в проекте. Это позволяет нам сохранять невысокий уровень вовлеченности пользователей, связанный с природой проекта, с гибкостью разработки в условиях высокой неопределённости требований. В этом плане для меня важен именно подготовительный этап, во время которого можно выбрать необходимую методологию и выстроить оптимальный процесс разработки. Один из примеров применения гибкой методологии я описал в статье «Применение agile при разработке проекта для государственного заказчика» .
В качестве примера работы над инвестиционным проектом я могу привести разработку комплексной системы безопасности, которую мы создавали как «коробочный» продукт. Под моим руководством было выпущено последовательно четыре версии этой системы, пользователями которой стали самые разные коммерческие и государственные организации, включая мэрию Москвы, АФК «Система», банки, бизнес-центры и, конечно, наш собственный офис. Первая версия была не очень успешной, но у нас была стратегия развития, которая позволила нам успешно захватить рынок и пережить сложные времена кризиса. Опыт работы над этим и ещё несколькими инвестиционными проектами тоже был учтён при формировании используемого мной процесса разработки.
Наш процесс представляет собой последовательность определённых этапов. Приведённая мной классификация ПО сделана только, чтобы показать возможную разницу в организации разработки различных программных средств. Делая обзор процесса разработки, я остановлюсь только на различиях именно самого процесса касаемо разных видов ПО. Однако надо помнить, что различия между процессами разработки разных видов ПО гораздо глубже, поэтому при планировании каждого этапа необходимо учитывать эти нюансы.
Важно понимать, что переход процесса от одного этапа к другому не имеет чёткой границы. Как правило, работы следующего этапа начинаются по мере выполнения 80-90% работ по предыдущему этапу. Особенно это касается разработки требований, когда в ряде случаев снятие неопределённости происходит лишь к концу проекта. Безусловно, наличие такой неопределённости в проекте является существенным риском и должно находиться под постоянным контролем.
Процесс разработки заказного ПО
Обзор процесса разработки начнём с наиболее общего случая – разработки заказного программного обеспечения. Схема процесса приведена на рисунке 1.Рисунок 1. Процесс разработки заказного программного обеспечения.
Работа над проектом начинается с подготовительного этапа. Цель этапа состоит в том, чтобы на основе предложений заказчика создать некоторую концепцию будущей системы и, отталкиваясь от этой концепции, провести оценку востребованности и реализуемости проекта. Если решение о привлечении исполнителя принимается заказчиком на конкурсной основе, то предварительный этап фактически является стадией подготовки потенциального исполнителя к конкурсу, включая формирование необходимой документации.
Не нужно тратить время и ресурсы на проект, чья концепция признаётся невостребованной или нереализуемой. Такой проект должен быть завершён. В ряде случаев требуется некоторая итеративная работа с заказчиком по коррекции концепции проекта, пока либо не будет достигнут приемлемый баланс требований заказчика и затрат исполнителя, либо не будет принято решение о сворачивании работ.
Проект, концепция которого выглядит приемлемой для реализации, выходит на этап разработки требований. На этом этапе исполнитель должен сформировать перечень всех явных и скрытых потребностей заказчика. Часто оказывается, что заказчик либо не определился со своими потребностями, либо его потребности вступают в противоречие между собой, с возможностями заказчика или с возможностями исполнителя. Целями этапа являются выявление всех скрытых потребностей, решение конфликтов требований, формирование целостного технического решения и анализ реализуемости подготовленного решения.
Иногда уточнение требований приводит к пересмотру концепции проекта. Если после уточнения всех требований не удаётся найти приемлемого технического решения, проект приходится сворачивать либо откладывать на некоторое время в ожидании более приемлемых обстоятельств.
Если техническое решение найдено, исполнитель приступает к разработке архитектуры будущей системы. Цель этапа – определение верхнеуровневой логической и физической архитектуры, полностью покрывающей все требования заказчика. При разработке архитектуры проводится рецензирование и уточнение концепции, требований и предварительного технического решения, что даёт возможность предупредить наиболее опасные риски.
После завершения проектирования архитектуры необходимо снова провести ревизию основных параметров проекта и решить, в состоянии ли исполнитель завершить проект. Полезно на стадии разработки архитектуры отказаться от излишних и слишком громоздких функций. Оптимизация архитектурного решения часто помогает вписаться в приемлемые параметры проекта. В иных случаях требуется более радикальное сокращение функционала разрабатываемой системы. Однако даже остановка проекта на этой стадии, если она происходит по веским причинам, должна восприниматься как победа: продолжение работ в таком случае может привести только к ещё большим потерям.
Если баланс был найден, и удалось создать приемлемую архитектуру системы, исполнитель может переходить к реализации и поставке системы. Реализация может проходить в один или несколько этапов. Для небольших проектов одноэтапная поставка всего функционала системы может быть вполне приемлемой. Однако, чем больше проект, тем выше зависимости подсистем внутри создаваемой системы. В этих условиях следует делить реализацию на несколько этапов так, чтобы в конце каждого этапа команда разработчиков имела готовый к поставке продукт. При этом самый важный, фундаментальный функционал должен разрабатываться на ранних этапах, а надстройки, работающие поверх этих основных компонентов, следует реализовывать позднее. В таком случае наиболее опасные для системы ошибки будут исправлены на первых этапах, и риск того, что прикладная функциональность системы будет основана на нестабильной основе, будет значительно снижен.
После поставки полностью завершённой системы проект заказного ПО обычно переходит к этапу опытной эксплуатации. Цель этого этапа заключается в проверке качества работы разработанной системы в реальных условиях эксплуатации. Как правило, на этом этапе исполнитель совместно с заказчиком проводит измерение количественных метрик, позволяющих определить качество созданной системы. В первую очередь проверяются функциональные характеристики качества, затем – нефункциональные. При наличии несоответствий исполнитель корректирует код системы.
Полностью отлаженная и настроенная система вводится в промышленную эксплуатацию. Как правило, исполнитель должен сопровождать систему, по крайней мере, в течение срока гарантии. Выявляемые несоответствия должны исправляться. Пользователи и обслуживающий персонал заказчика должны получат оперативную консультативную поддержку.
Наконец, приходит момент, когда система перестаёт устраивать заказчика по какой-либо причине. Наступает этап вывода системы из эксплуатации. Впрочем, для заказного ПО этот этап не всегда актуален, поскольку заказчик может воспользоваться своими эксклюзивными правами на систему и отстранить исполнителя от дальнейших работ по сопровождению и развитию системы ещё до того, как она потеряет актуальность.
Любой проект в конечном счёте приходит к своему завершению. Этап прекращения проекта имеет целью анализ результатов, внесение изменений в процесс разработки на основе полученного опыта и пополнение базы знаний разработчиков новыми эффективными решениями и предостережениями, а также новыми готовыми компонентами, которые можно будет использовать в следующих проектах.
Осталось отметить ещё два этапа процесса разработки. Бывает, что обстоятельства не позволяют продолжать реализацию проекта, но результаты проделанной работы показывают, что у проекта может быть будущее. Закрывать такой проект преждевременно. Поэтому вместо полной остановки работ исполнитель может временно приостановить деятельность по проекту, зафиксировав достигнутые результаты. Как только обстоятельства позволят, проект можно буде возобновить, расконсервировав инфраструктуру, вернув в проект разработчиков и восстановив состояние проекта. Важно, однако, возобновлять работу с того этапа, на котором проект был прерван, повторно проведя ревизию достигнутых результатов.
Процесс разработки инвестиционного ПО
Процесс разработки инвестиционного ПО отличается тем, что параллельно может идти работа сразу над несколькими версиями продукта: пока первая версия сопровождается, вторая уже реализуется, а для третьей формулируются требования. Процесс показан на рисунке 2.
Рисунок 2. Процесс разработки инвестиционного программного обеспечения.
Как нетрудно заметить, при разработке инвестиционного ПО имеют место те же этапы, которые были рассмотрены выше для процесса разработки заказного программного обеспечения. Но отличие состоит в том, что этапы относятся не ко всему продукту, а к отдельной версии продукта. Исключение составляет этап прекращения проекта: проект не может завершиться, пока идёт работа хотя бы над одной версией продукта.
Обратите внимание на момент начала работ над следующей версией продукта. Этот момент настаёт, как только пройден этап создания архитектуры текущей разрабатываемой версии. До этого на этапах формирования требований и создания архитектуры, как правило, идёт обсуждение, какие функции следует реализовать в текущей версии, а какие перенести на будущее. И только тогда, когда требования к текущей версии сформулированы, рецензированы и подтверждены архитектурой системы, имеет смысл думать о следующей версии.
Кроме того, после разработки архитектуры, как правило, у аналитиков и архитекторов проекта появляется некоторая свобода действий, поскольку на этапах поставки основная нагрузка ложится на программистов. Эту свободу можно использовать для проработки концепции и требований для следующей версии.
В принципе, можно перенести начало работ над следующей версией на более поздний срок. Например, вполне допустимо сначала ввести текущую версию в опытную или даже промышленную эксплуатацию, и только после этого начать работу над следующей версией. Но нужно помнить, что такое решение неприменимо в случае высокой конкуренции: вас просто опередят и выдавят с рынка. Решение нужно принимать, исходя из всего комплекса обстоятельств, влияющих на ваш бизнес.
Говоря о процессе разработки инвестиционного ПО, нужно понимать, что работа над несколькими версиями имеет ряд явных и скрытых взаимозависимостей между параллельными ветками процесса.
Во-первых, исправления несоответствий, выявленных в ранней версии, должны вноситься и в версию, где они были обнаружены, и во все более поздние версии, включая разрабатываемые. Это касается не только кода программы, но и всех остальных артефактов проекта: технической и пользовательской документации, справочной системы, оценок и планов работ и т.п. Причём исправления должны вноситься немедленно, поскольку уменьшить стоимость исправлений вам не удастся, но, если не внести исправления сразу, их стоимость на более поздних стадиях может увеличиться в десятки и даже сотни раз.
Во-вторых, для параллельной работы над несколькими версиями нужна особая инфраструктура проекта, включая организацию контроля версий кода и документации, контроля заданий и несоответствий, утилит автоматической сборки и тестирования и т.п. Нельзя допустить, чтобы работа над одной версией продукта блокировала выполнение задач по другим версиям только из-за того, что инфраструктура проекта не позволяет запустить два процесса сборки одновременно для разных версий продукта.
Особое внимание нужно уделить стендам, на которых проводится тестирование: на них должны быть развёрнуты все версии продукта, которые были выпущены ранее (по меньшей мере, те версии, которые сопровождаются), и все версии, разработка которых ведётся в настоящий момент.
В-третьих, в работе над несколькими версиями могут быть одновременно задействованы одни и те же участники. Имеется большой риск, что ключевой сотрудник может погрязнуть в работе над одной версией программы и допустить существенное превышение сроков по задачам, связанным с другой версией.
В-четвёртых, имеет место обратная ситуация, когда персонал, работающий над одной версией, ничего не знает о том, какие решения принимаются в рамках работ над другой версией. Частично проблема снимается, если исправления всей документации и кода будут немедленно распространяться на все более поздние версии, о чём я говорил выше. Но одними исправлениями дело не должно ограничиваться. Нужно, чтобы команда, работающая над одной версией, понимала, почему были приняты те или иные решения при работе над другой версией. Для этого нужна база знаний для разработчиков – специальная информационная система, в которой должны описываться все проблемы, с которыми столкнулись разработчики при работе над той или иной версией продукта, и способы решения этих проблем. База знаний должна рассылать всем участникам проекта уведомления о поступлении новых записей. Нельзя пускать на самотёк взаимодействие двух команд, работающих над разными версиями одного продукта.
Процесс разработки встроенного ПО
Как уже отмечалось выше, встроенное ПО отличается от заказного тем, что его крайне сложно сопровождать.Допустим, вы выпускаете программы для холодильников. После того, как ПО поставлено производителю, десятки тысяч устройств начинают расходиться по всему миру, и вы понятия не имеете, где они окажутся. И если один из холодильников выйдет из строя по вине вашего софта, то проще заплатить неустойку, чем возвращать холодильник на завод и проводить диагностику. Конечно, можно подготовить инженеров для дилерских центров, которые смогут провести диагностику на месте и заменить прошивку вашей системы, но это всё равно очень дорого.
Таким образом, при разработке встроенного ПО возникает сразу несколько важных ограничений.
Во-первых, поставка выполняется в рамках только одного этапа: никто не будет встраивать в устройства наполовину работающую программу.
Во-вторых, при поставке вы должны уделить особое внимание качеству программы, поскольку с момента внедрения её внутрь железного ящика менять её будет очень сложно. Особое внимание нужно уделить этапу опытной эксплуатации, когда программа внедряется в ограниченную партию устройств, и эти устройства проходят комплексные испытания в различных режимах эксплуатации. Вы должны собрать максимум информации о динамике поведения вашей системы, проанализировать эту информацию и доработать ПО.
В-третьих, когда устройство с вашим ПО ушло в серию, вы имеете очень мало возможностей для исправления ошибок. По факту, такие исправления возможны только в случае брака ПО, приводящего к неработоспособности всей партии устройств, из-за чего производитель будет вынужден отозвать эту партию, а вы получите большое чёрное пятно на свою репутацию.
Наконец, в-четвёртых, этапа вывода из эксплуатации у встроенного ПО нет. Программу просто выбрасывают вместе с устройством. Поэтому, как только для партии устройств, в которых работает ваше ПО, истекает гарантийный срок, можно переходить к закрытию проекта.
Процесс разработки встроенного ПО показан на рисунке 3.
Рисунок 3. Процесс разработки встроенного программного обеспечения.
Процесс разработки игр
Игровое программное обеспечение было выделено мной по причине специфики их производства и эксплуатации. Бизнес игрового ПО основан на выпуске хитов. Один успешный хит оплачивает расходы на создание нескольких игр, которые остаются незамеченными пользователями. Поэтому процесс разработки одной игры взаимосвязан с процессами разработки других игр.Ещё одним фактором, выделяющим производство игр, является тот факт, что игра интересна пользователю либо пока он не прошёл последний уровень, либо пока у него не произошла фатальная ошибка. Это значит, что вторую версию игры он не будет покупать или даже бесплатно загружать только ради исправлений нескольких ошибок.
Указанные факторы сказываются на процессе разработки игрового ПО. Процесс представлен на рисунке 4.
Рисунок 4. Процесс разработки игрового программного обеспечения.
Нужно отметить следующие особенности процесса разработки игрового ПО.
Прежде всего, при производстве игр крайне важно качество концепции. Если концепция игры не позволяет создать хит, то дальнейшая работа бессмысленна. Ситуация, когда большинство проектов заканчиваются на подготовительном этапе, для разработки игрового ПО типична.
При разработке требований и архитектуры для игрового ПО часто повторно используются наработки, полученные при работе над предыдущими проектами. В этом плане также дополнительный вес получает этап прекращения проекта, когда все полезные наработки должны быть зафиксированы в базе знаний разработчиков.
Поставка игрового программного обеспечения происходит в рамках одного единственного этапа. Даже если сначала создаётся некое ядро, «движок» игровой системы, его работу невозможно проверить без реализации всего функционала системы.
Для игрового ПО нет этапов опытной эксплуатации и вывода из эксплуатации. Игры сразу поступают в продажу, а после использования просто удаляются пользователем по мере утраты интереса к ним.
Заключение
В рамках статьи я попытался сделать обзор «верхнего уровня» процесса разработки прикладного программного обеспечения. Каждый этап процесса, безусловно, нуждается в отдельном обсуждении с обязательным учётом особенностей разрабатываемых программных средств.Отмечу, что рассматриваемая здесь схема процесса является результатом обобщения моего личного опыта разработки различных программных средств. Как любое обобщение, моя схема является абстракцией. И, как любая абстракция, у неё есть свои границы применимости. Нельзя бездумно применять эту схему к конкретному проекту. Важно понимать, что каждый проект имеет свои нюансы, влияющие на организацию процесса разработки. И поэтому для каждого проекта приведённую здесь схему нужно адаптировать, а в ряде случаев потребуется разработать принципиально другой подход.
Разработка любой программы, от несложной учебной задачи до профессионального приложения, может быть разбита на ряд этапов. Кратко опишем и охарактеризуем их.
1. Определение входных и выходных данных, требований к программе.
На первом этапе определяются входные и выходные данные программы, способ ее взаимодействия (интерфейса ) с пользователем, язык и среда программирования, в которой она будет разрабатываться, а также требования к аппаратному и системному программному обеспечению компьютеров, на которых будет работать приложение.
2. Разработка алгоритма.
На этом шаге производится определение последовательности действий, ведущих к решению задачи и запись их в одной из указанных в п. 1.3 форм.
3. Кодирование (программирование).
Третий этап -- это перевод алгоритма на язык программирования и создание исходного текста программы в одной из систем программирования. Программа на любом языке состоит из операторов -- так называются отдельные действия, разрешенные в языке. Число операторов в любом языке ограничено и правила их написания жестко заданы.
4. Компиляция и отладка.
Исходный текст на Паскале не будет непосредственно исполняться компьютером -- для работы программы ее требуется откомпилировать , т. е., перевести в машинный код. Эту работу выполняет специальная программа-компилятор или оболочка языка. Оболочка Паскаля, с помощью которой мы будем разрабатывать свои программы, называется Turbo Pascal 7.1, она разработана компанией Borland International в 1983-97 гг. В результате преобразования компилятором исходного текста программы в машинный код получается исполняемый файл с расширением exe, который можно запустить (выполнить ) в той операционной системе (ОС), для которой разработан компилятор. Наша оболочка Паскаля создавалась для ОС MS-DOS, однако, в современных ОС семейства Windows программа, написанная на Паскале, работать все же будет, правда, без удобных интерфейсных возможностей Windows.
Итак, компиляция -- это процесс преобразования программы в машинный код. Программа, которую удалось откомпилировать, не обязательно работает правильно. Она может содержать ошибки, для выявления которых предназначен этап отладки -- поиска ошибок в программе. Как правило, компиляция и отладка выполняются программистом в тесной взаимосвязи.
Возможны программные ошибки трех видов:
· синтаксические (ошибки в правилах языка);
· алгоритмические (ошибки в логике программы);
· ошибки времени исполнения , возникающие в процессе работы запущенной программы.
Компилятор способен найти только синтаксические ошибки, для выявления же алгоритмических ошибок служит этап тестирования программы. Ошибки времени исполнения возникают как результат некорректных действий пользователя, недопустимых операций над данными (например, попытки извлечь квадратный корень из отрицательного числа, поделить на ноль) или ошибок программного и аппаратного обеспечения ЭВМ. Об их обработке будет рассказано в гл. 8.
5. Тестирование.
Тестированием называют проверку правильности работы программы на наборах "пробных" (тестовых ) данных с заранее известным результатом. Конечно же, тестирование всей программы сразу возможно лишь для несложных учебных задач. Реальные программы, как правило, тестируются "по частям" -- отдельными функциями и модулями.
6. Документирование и поддержка.
Этот этап включает в себя создание справочной системы и документации к программе, возможно, расширение ее функциональности, выпуск новых версий, исправление ошибок, которые практически неизбежны в любой сложной программной системе. В наших учебных задачах этап поддержки будет отсутствовать.
Существует государственный стандарт, который устанавливает стадии разработки программ и программной документации для вычислительных машин, комплексов и систем независимо от их назначения и области применения.
Процесс разработки программного обеспечения можно разбить на этапы (фазы), показанные на рис. 15.
Рис. 15. Этапы разработки программного обеспечения
Работа над программным обеспечением начинается с составления документа, называемого “Задание на разработку программного обеспечения (техническое задание)”.
Только при решении простейших задач указанные на рис. 15 этапы выполняются друг за другом в той последовательности, в которой они изображены. В общем же случае процесс разработки программного обеспечения требует постоянного возврата к предыдущим этапам и внесения изменений. В связи с этим на рис. 15 прямоугольники с названиями этапов соединены не только вертикальными линиями, но и линиями, обеспечивающими возврат с любого этапа на этап, находящийся выше него. Это значит, что каждый этап может быть выполнен заново.
Техническое задание
Техническое задание включает в себя три этапа: 1) обоснование необходимости разработки программы; 2) проведение научно-исследовательских работ; 3) разработка и утверждение технического задания.
Прежде чем приступить к разработке технического задания, заказчик должен правильно поставить задачу. Постановка задачи заключается в создании математической или логической модели исследуемого процесса или явления. Здесь же необходимо определить, правильным ли будет программное решение. Может быть лучше воспользоваться известным прикладным программным обеспечением (системами управления базами данных, табличными процессорами и т.д.) или просто решить задачу с помощью нескольких листков бумаги и карандаша. Если делается выбор в пользу разработки новой программы, то необходимо выбрать и обосновать критерии эффективности и качества разрабатываемой программы. В случае разработки крупного программного комплекса обосновывается необходимость проведения научно-исследовательских работ.
В результате проведения научно-исследовательской работы определяются структуры входных и выходных данных, осуществляется предварительный выбор методов решения задачи и обосновывается принципиальная возможность решения поставленной задачи.
Разработка и утверждение технического задания включает в себя:
Определение требований к программе;
Разработку технико-экономического обоснования разработки программы;
Определение стадий, этапов и сроков разработки программы и документации на нее;
Выбор языков программирования;
Определение необходимости проведения научно-исследовательских работ на последующих стадиях;
Согласование и утверждение технического задания.
В серьезных фирмах результатом данной фазы является общее описание системы, включающее в себя требования к программе и требования к надежности программы. Требования к программе или программному изделию дают ответы на следующие вопросы:
Какими должны быть входные данные?
Какие данные являются корректными и какие ошибочными?
Кто будет использовать программное обеспечение, и каким должен быть интерфейс (средство общения с пользователем)?
Какие упрощения, предположения и допущения можно сделать по отношению к программам?
Какими должны быть выходные данные?
Требования к надежности определяют обеспечение надежного функционирования программы. Определяются ошибки, которые необходимо выявлять, и сообщения, которые желательно выдавать пользователю при наличии ошибок. Перечисляются все особые ситуации, требующие дополнительного учета и специального рассмотрения.
Техническое задание определяет условия эксплуатации (температура окружающего воздуха, относительная влажность и т.п. для выбранных типов носителей данных), при которых должны обеспечиваться заданные характеристики, а также вид обслуживания, необходимое количество и квалификацию персонала.
Проектирование
Проектирование включает в себя два этапа: эскизный проект и технический проект. Эскизныйпроект заключается в предварительной разработке структуры входных и выходных данных и общего описания алгоритма решения задачи. При разработке технического проекта структуры входных и выходных данных уточняются и определяются их формы представления. Уточняется алгоритм решения задачи, определяется семантика и синтаксис языка программирования и разрабатывается структура программы. Оба этапа сопровождаются пояснительной запиской и технико-экономическим обоснованием.
Процесс проектирования является важнейшей частью любой программной разработки. В соответствии с технологией нисходящего структурного программирования программный комплекс разбивается на небольшие части – программные модули. Каждая отдельная подзадача должна быть относительно независимой и представлять собой некоторый законченный модуль программы. Модульность программы является ее важным свойством. В процессе проектирования важно детально описать не только цель каждого модуля, но и потоки данных между модулями. Каждый модуль характеризуется двумя важными свойствами:
1) он имеет средства взаимодействия с внешней средой;
2) он является самостоятельной программной единицей, выполняющей определенные функции.
Частью интерфейса являются потоки данных. При описании их для каждого модуля необходимо дать ответы на следующие вопросы:
Какие данные можно передать в модуль до начала его выполнения?
Какие упрощения, предположения и допущения сделаны по отношению к модулю?
Что будет с данными после того, как модуль завершит свою работу?
На рис. 16 приведен пример описания модуля, используемого для сортировки целых чисел.
Рис. 16. Пример спецификации модуля
После разработки общей структуры программы необходимо установить, какие библиотечные средства можно использовать и какие новые процедуры необходимо разработать. Далее разрабатываются алгоритмы вновь создаваемых модулей.
Определяется схема взаимодействия программных модулей, называемая схемой потоков данных программного комплекса. Разрабатывается план и исходные данные для тестирования программных модулей и программного комплекса целиком.
Рабочий проект
Рабочий проект включает в себя разработку программы и программной документации, а также испытание программы.
Этап кодирования алгоритмов заключается в переводе алгоритмов, разработанных для каждого программного модуля, в программы на конкретном языке программирования. Этот этап не является главным в программировании, хотя и продолжается на протяжении остатка жизненного цикла продукта. Если этап проектирования выполнен добросовестно, интерфейсы модулей определены верно, то кодирование осуществляется достаточно быстро.
Кодирование должно быть простым. Должен соблюдаться так называемый KISS–принцип: Keep It Simple, Stupid (делай проще, глупец!). Изощренное программирование может обойтись слишком дорого при отладке и модификации программы. Необычное кодирование (например, использование скрытых возможностей машины) часто препятствует отладке программы и, конечно, затрудняет ее использование другими программистами.
Опытные программисты создают универсальные программы. Универсальностью называют независимость программы от конкретного набора данных. Например, универсальная программа использует в качестве параметров переменные, а не константы, обрабатывает вырожденные случаи и т.д. Универсальность программы экономит время по дальнейшей работе над ней и обеспечивает широкие возможности по использованию. Разрабатывая такие программы можно предвидеть будущие изменения в спецификациях этой программы.
Входные форматы должны быть разработаны с учетом максимального удобства для пользователя и минимальной возможности ошибок. Порядок переменных и форматы данных, привычные для пользователя, помогут избежать ошибок и облегчат использование программ. Форматы выходных данных могут сильно различаться. Иногда даются четкие инструкции и выходные данные подгоняются под определенный стандарт. Результаты расчета должны быть удобочитаемыми и понятными для непрограммиста.
После того, как модули или программа закодированы, наступает момент ее запуска на выполнение. Наиболее вероятным результатом этого будет сообщение об ошибке. Ошибка отыскивается, исправляется, и все повторяется сначала. Данный процесс называется отладкой. Отладка заключается в определении мест возникновения ошибок, выяснении причины их возникновения и устранении этих причин.
Тестирование обычно производится в два этапа. Первый – это тестирование модулей. Проверяется поведение и надежность каждого модуля. Второй этап – тестирование интеграции. Модули компонуются в общую программу, и разработчик убеждается в правильности взаимодействия модулей. Программа, управляющая работой модулей, тестируется отдельно от модулей. Сами модули в ней заменяются так называемыми “заглушками”. В “модуле–заглушке” имеется вход, выход и необходимое сообщение. Сообщение может содержать перечень переданных модулю данных.
Тестирование – это проверка программы на работоспособность. Отладка имеет место тогда, когда программа со всей очевидностью работает неправильно. Отладка начинается всегда в предвидении отказа программы. Если же оказывается, что программа работает верно, то она тестируется. Часто случается так, что после прогона тестов программа вновь должна быть подвергнута отладке. Таким образом, тестирование устанавливает факт наличия ошибки, а отладка выявляет ее причину.
Для несложного приложения тестирование может оказаться простым. Большие программы поддаются тестированию с трудом. Возможны устранения ошибок на этапе эксплуатации.
Можно привести примеры ошибок в программных комплексах, допущенных при разработке и не обнаруженных при тестировании.
В “Справочнике Microsoft Works” в интерактивной помощи пакета интегрированной обработки информации Works 2.0 функция ЕСЛИ описана как
ЕСЛИ (Условие, ЗначениеЛожь, ЗначениеИстина).
Однако, в действительности, работа данной функции должна иметь следующий вид: ЕСЛИ (Условие, ЗначениеИстина, ЗначениеЛожь). В “Руководстве пользователя Microsoft Works для Windows” пакета Works 3.0 эта ошибка исправлена.
Неудача при запуске первого американского спутника к Венере случилась, вероятнее всего, из–за ошибки в программе – вместо требуемой в операторе точки программист поставил запятую. Оператор на языке Фортран был записан
Do 50 i = 12,525
На самом же деле он должен был выглядеть следующим образом:
Do 50 i = 12.525
Причиной осложнений, возникших при возвращении на Землю советско–афганского и советско–французского экипажей, явились ошибки, допущенные в программном обеспечении бортовых компьютеров.
В 1983 году произошло наводнение в юго–западной части США. Причина заключалась в том, что в компьютер были введены неверные данные о погоде, в результате чего он дал ошибочный сигнал шлюзам, перекрывающим реку Колорадо.
Для того чтобы пользователи не попали в ситуацию, когда программа работает, но делает не то, что должна делать, проводится тестирование для выявления “скрытых” ошибок. При тестировании используются планы и данные, разрабатываемые уже на этапе проектирования. О тестировании необходимо думать на протяжении всего периода разработки программы (табл. 2).
Таблица 2
Виды и причины ошибок
| Вид ошибки | Причина ошибки |
| Неправильная постановка задачи | Неверно сформулированная задача |
| Неверный алгоритм | Выбран алгоритм, приводящий к неточному или неэффективному решению задачи |
| Семантическая ошибка | Смысловая ошибка в программе, не связанная с нарушением синтаксиса. Например, неверно определены переменные, входные данные не согласованы с граничными значениями, предусмотренными в алгоритме, неверно используется правильно записанный оператор языка программирования и др. Ошибки этого типа обнаруживаются на этапе тестирования и отладки |
| Синтаксические ошибки (ошибки времени компиляции) | Ошибки программирования, заключающиеся в нарушении грамматических конструкций языка. Ошибки этого типа обнаруживаются транслятором |
| Ошибки времени выполнения | Ошибки, возникающие при выполнении программы. Различаются ошибки ввода–вывода (например, не найден файл, недостаточно памяти для работы программы и др.) и фатальные ошибки, приводящие к немедленному прекращению работы программы (например, деление на ноль, ошибки при проверке границ, переполнение при выполнении операций с плавающей запятой и др.) |
| Ошибки в данных | Неудачное определение возможного диапазона изменения входных данных |
| Ошибки в документах | Документация пользователя не соответствует действующему варианту программы |
В процессе выполнения всех вышеописанных этапов накапливается определенный опыт, который даст основание для усовершенствования программы.
Стадия “Рабочий проект” заканчивается проведением предварительных государственных, межведомственных, приемо-сдаточных и других видов испытаний. Программная документация корректируется в соответствии с результатами испытаний.
Внедрение
Внедрение – это этап жизненного цикла программы, в котором осуществляется передача программы и программной документации заказчику. В процессе эксплуатации может возникнуть необходимость добавления в программный комплекс новых функций, устранение ошибок, обнаруженных в процессе эксплуатации, и т.д. Данный тип работ называется сопровождением.
Примером добавления новых функций в программный комплекс является текстовый редактор Лексикон 1.3. Данная версия получена из текстового процессора 1.2 путем включения в него функций – импортирование графических файлов в формате PCX в текстовые файлы.
Документация
На рис. 15 прямоугольник, отражающий каждый этап разработки программы, соединен с прямоугольником “Документ”. При этом стрелки направлены в обе стороны. Идеи и решения, используемые на каждом этапе, влияют на документацию, сопровождающую этап, так же, как и документация влияет на идеи и решения.
Разработка документации начинается сразу же с момента начала разработки программного обеспечения. Документация классифицируется по своему назначению и может быть разбита на несколько групп, по крайней мере, на две группы. Первая группа документов предназначена для разработчиков программного обеспечения и специалистов, которые будут его сопровождать, а вторая – для пользователей программного обеспечения.
Первая группа в качестве основных документов включает задание на разработку программного обеспечения (техническое задание), спецификацию и описание программы.
Техническое задание должно содержать следующие разделы:
Введение;
Основания для разработки;
Назначение разработки;
Требования к программе и программному изделию;
Требования к программной документации;
Технико-экономические показатели;
Стадии и этапы разработки;
Порядок контроля и приемки.
В техническое задание допускается включать приложения, где при необходимости приводят перечень научно-исследовательских и других работ, обосновывающих разработку, схемы алгоритмов и другие документы, которые могут быть использованы при разработке.
Спецификация является основным программным документом и составляется в соответствии с ГОСТ. Спецификация представляет собой таблицу, состоящую из граф: “Обозначение”, “Наименование”, “Примечание”. В графе “Обозначение” записывают обозначения перечисляемых документов и программ. В графе “Документация” указывают наименования и вид документа или программы. В графе “Примечание” – дополнительные сведения, относящиеся к записанным в спецификации программам.
Описание программы содержит:
– прокомментированные исходные тексты (листинги) модулей программы и управляющего модуля;
– схему разбиения программного комплекса на программные модули;
– схему потоков данных программного комплекса;
– схему взаимодействия программных модулей;
– планы и данные для тестирования программного комплекса;
– другие материалы, иллюстрирующие проект, например, схемы алгоритмов.
Второй вид документов содержит информацию, необходимую для работы с программным комплексом. Эти документы могут оформляться в печатном виде и (или) “встраиваться” в программный комплекс.
Дисциплина программирования – это важный фактор успеха разработки программных продуктов. Принципы разработки программ, приведенные в последней главе, справедливы для процедурных языков программирования и для объектно-ориентированных языков.
Версия 6.0 Турбо Паскаля, выпущенная в 1990 году, наглядно продемонстрировала преимущества объектно–ориентированной технологии программирования. В комплект поставки новой версии вошла библиотека Turbo Vision, на которой многие тысячи программистов осваивали принципы ООП. За короткий срок появилось множество коммерческих программ, построенных на базе Turbo Vision. Эта библиотека поистине революционизирует процесс разработки интерактивных программ, сокращая до минимума сроки и обеспечивая высочайшее качество программ.
Эволюция технических средств персональных компьютеров привела к повсеместному вытеснению старой “доброй” ОС MS–DOS значительно более мощными системами Windows, программирование для которых существенно сложнее, чем программирование для MS–DOS. С выпуском системы Borland Pascal with Objects корпорация Borland предоставила в распоряжение программистов весьма эффективные средства разработки и отладки программ, рассчитанные на работу под управлением операционной оболочки Windows. Но все же несколько лет назад о создании своих собственных программ под Windows рядовому программисту оставалось только мечтать.
