ПИ методичка 1-5

Учебное пособие по дисциплине “Программная инженерия”

3.Подготовка к проектированию ПО. Разработка технического задания

Время выполнения лаб. работы — 2 аудиторных часа

Техническое задание представляет собой документ, в котором сформулированы основные цели разработки, требования к программному продукту, определены сроки и этапы разработки и регламентирован процесс приемно-сдаточных испытаний. В разработке технического задания участвуют как представители заказчика, так и представители исполнителя.

На техническое задание существует стандарт ГОСТ 19.201-78 «Техническое задание. Требования к содержанию и оформлению». В соответствии с этим стандартом техническое задание должно содержать следующие разделы:

введение;

основания для разработки;

назначение разработки;

требования к программе или программному изделию;

требования к программной документации;

технико-экономические показатели;

стадии и этапы разработки;

порядок контроля и приемки.

Введение должно включать наименование и краткую характеристику области применения программы или программного продукта, а также объекта (например, системы), в котором предполагается их использовать. Основное назначение введения - продемонстрировать актуальность данной разработки и показать, какое место эта разработка занимает в ряду подобных.

Раздел Основание для разработки должен содержать наименование документа, на основании которого ведется разработка, организации, утвердившей данный документ, и наименование или условное обозначение темы разработки. Таким документом может служить план, приказ, договор и т. п.

Раздел Назначение должен содержать описание функционального и эксплуатационного назначения программного продукта с указанием категорий пользователей.

Раздел Требования к программе или программному изделию должен включать следующие под-

разделы:

требования к функциональным характеристикам;

требования к надежности;

условия эксплуатации;

требования к составу и параметрам технических средств;

требования к информационной и программной совместимости;

требования к маркировке и упаковке;

требования к транспортированию и хранению;

11

Учебное пособие по дисциплине “Программная инженерия”

специальные требования.

Наиболее важным из перечисленных выше является подраздел Требования к функциональным характеристикам. В этом разделе должны быть перечислены выполняемые функции и описаны состав, характеристики и формы представления исходных данных и результатов. В этом же разделе при необходимости указывают критерии эффективности: максимально допустимое время ответа системы, максимальный объем используемой оперативной и/или внешней памяти и др.

Примечание. Если разработанное программное обеспечение не будет выполнять указанных в техническом задании функций, то оно считается не соответствующим техническому заданию, т. е. неправильным с точки зрения критериев качества. Универсальность будущего продукта также обычно специально не оговаривается, но подразумевается.

Вподразделе Требования к надежности указывают уровень надежности, который должен быть обеспечен разрабатываемой системой и время восстановления системы после сбоя. Для систем с обычными требованиями к надежности в этом разделе иногда регламентируют действия разрабатываемого продукта по увеличению надежности результатов (контроль входной и выходной информации, создание резервных копий промежуточных результатов и т. п.).

Вподразделе Условия эксплуатации указывают особые требования к условиям эксплуатации: температуре окружающей среды, относительной влажности воздуха и т. п. Как правило, подобные требования формулируют, если разрабатываемая система будет эксплуатироваться в нестандартных условиях или использует специальные внешние устройства, например для хранения информации. Здесь же указывают вид обслуживания, необходимое количество и квалификация персонала. В противном случае допускается указывать, что требования не предъявляются.

Вподразделе Требования к составу и параметрам технических средств указывают необходи-

мый состав технических средств с указанием их основных технических характеристик: тип микропроцессора, объем памяти, наличие внешних устройств и т. п. При этом часто указывают два варианта конфигурации: минимальный и рекомендуемый.

Вподразделе Требования к информационной и программной совместимости при необходимо-

сти можно задать методы решения, определить язык или среду программирования для разработки, а также используемую операционную систему и другие системные и пользовательские программные средства, с которыми должно взаимодействовать разрабатываемое программное обеспечение. В этом же разделе при необходимости указывают, какую степень защиты информации необходимо предусмотреть.

Вразделе Требования к программной документации указывают необходимость наличия руководства программиста, руководства пользователя, руководства системного программиста, пояснительной записки и т. п. На все эти типы документов также существуют ГОСТы.

Вразделе Технико-экономические показатели рекомендуется указывать ориентировочную экономическую эффективность, предполагаемую годовую потребность и экономические преимущества по сравнению с существующими аналогами.

Вразделе Стадии и этапы разработки указывают стадии разработки, этапы и содержание работ с указанием сроков разработки и исполнителей.

12

Учебное пособие по дисциплине “Программная инженерия”

Вразделе Порядок контроля и приемки указывают виды испытаний и общие требования к приемке работы.

Вприложениях при необходимости приводят: перечень научно-исследовательских работ, обосновывающих разработку; схемы алгоритмов, таблицы, описания, обоснования, расчеты и другие документы, которые следует использовать при разработке.

Взависимости от особенностей разрабатываемого продукта разрешается уточнять содержание разделов, т. е. использовать подразделы, вводить новые разделы или объединять их.

Вслучаях если какие-либо требования, предусмотренные техническим заданием, заказчик не предъявляет, следует в соответствующем месте указать «Требования не предъявляются».

Пример 1. График функций одного аргумента у = f (х)

Разработать техническое задание на программный продукт, предназначенный для наглядной демонстрации школьникам графиков функций одного аргумента у = f (х). Разрабатываемая программа должна рассчитывать таблицу значений и строить график функций на заданном отрезке по заданной формуле и менять шаг аргумента и границы отрезка. Кроме этого программа должна запоминать введенные формулы.

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее техническое задание распространяется на разработку программы построения графиков и таблиц значений функций одной переменной, предназначенной для использования школьниками старших классов.

В школьном курсе элементарной алгебры тема анализа функций является одной из самых сложных. При изучении данной темы школьники должны научиться исследовать и строить графики функций одной переменной, используя все известные характеристические точки функции, включая корни, точки разрыва первого и второго рода и т. д.

Существующее программное обеспечение, которое может решать подобные задачи, является универсальным, например Eurica или MathCad. Оно имеет сравнительно сложный пользовательский интерфейс, ориентированный на пользователя, прослушавшего, как минимум, институтский курс высшей математики, что делает использование подобных средств школьниками невозможным.

1 ОСНОВАНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

Программа разрабатывается на основе учебного плана кафедры <………………> и в соответствии с договором кафедры со школой № ... от __.__.____ (по личной инициативе автора, в соответствии с планом НИР кафедры).

2 НАЗНАЧЕНИЕ

Основным назначением программы является помощь школьникам при изучении раздела «Исследование функций одного аргумента» школьного курса элементарной алгебры.

13

Учебное пособие по дисциплине “Программная инженерия”

3 ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММЕ ИЛИ ПРОГРАММНОМУ ИЗДЕЛИЮ

3.1 Требования к функциональным характеристикам

3.1.1 Программа должна обеспечивать возможность выполнения следующих функций:

ввод аналитического представления функции одной переменной и длительное хранение его в системе;

ввод и изменение интервала определения функции;

ввод и корректировку шага аргумента;

построение таблицы значений функции на заданном интервале или изображение графика функции на заданном интервале при условии, что на указанном интервале она не имеет точек разрыва.

3.1.2 Исходные данные:

аналитическое задание функции;

интервал определения функции;

шаг изменения аргумента, определяющий количество точек на интервале.

3.2 Требования к надежности

3.2.1 Предусмотреть контроль вводимой информации.

3.2.2 Предусмотреть блокировку некорректных действий пользователя при работе с системой.

3.2.3 Обеспечить целостность хранимой информации

3.3 Требования к составу и параметрам технических средств

3.3.1 Система должна работать на IBM совместимых персональных компьютерах.

3.3.2 Минимальная конфигурация:

тип процессора…………………………………………………………..Pentium-4;

объем оперативного запоминающего устройства…..1 Гб.

3.4 Требования информационной и программной совместимости

Система должна работать под управлением семейства операционных систем Win 32/Win 64 (Windows XP/Vista/7/8 и т. п.).

4 ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

4.1 Разрабатываемые программные модули должны быть самодокументированы, т. е. тексты программ должны содержать все необходимые комментарии.

14

Учебное пособие по дисциплине “Программная инженерия”

4.2 Разрабатываемая программа должна включать справочную информацию об основных терминах соответствующего раздела математики и подсказки учащимся.

4.3 В состав сопровождающей документации должны входить:

Пояснительная записка на 25-30 листах, содержащая описание разработки.

Руководство пользователя.

Тексты программ.

Пример 2. «Учет успеваемости студентов»

Разработать техническое задание на создание системы «Учет успеваемости студентов». Система предназначена для оперативного учета успеваемости студентов в сессию деканом, заместителями декана по курсам и сотрудниками деканата. Сведения об успеваемости студентов должны храниться в течение всего срока их обучения и использоваться при составлении справок о прослушанных курсах и приложений к диплому.

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее техническое задание распространяется на разработку системы учета успеваемости студентов, предназначенной для сбора и хранения информации о ходе сдачи экзаменационной сессии. Предполагается, что использовать данную систему будут сотрудники деканата, декан и его заместители.

Во время сессии необходимо получение оперативной информации о ходе ее сдачи студентами, однако выполнение такого контроля вручную требует значительного времени.

Автоматизированная система учета успеваемости позволит улучшить качество контроля сдачи сессии со стороны куратора и деканата и обеспечит получение сведений о динамике работы каждого студента, группы и курса в целом.

Кроме того, хранение информации о сдаче сессий в течение всего времени обучения позволит осуществлять автоматическую генерацию справок о прослушанных курсах и приложений к диплому выпускника.

1 ОСНОВАНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

Система разрабатывается на основании приказа декана факультета № ... от ... и в соответствии с планом мероприятий по совершенствованию учебного процесса на 201_-201_ учебный год.

2 НАЗНАЧЕНИЕ

Система предназначена для хранения и обработки сведений об успеваемости студентов учебных групп факультета в течение всего срока обучения. Обработанные сведения об успеваемости студентов могут быть использованы для оценки успеваемости каждого студента, группы, курса и факультета в целом.

15

Учебное пособие по дисциплине “Программная инженерия”

3 ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММЕ ИЛИ ПРОГРАММНОМУ ИЗДЕЛИЮ

3.1 Требования к функциональным характеристикам

3.1.1 Система должна обеспечивать возможность выполнения следующих функций:

инициализацию системы (ввод списков групп, перечней изучаемых дисциплин в соответствии с учебными планами и т. п.);

ввод и коррекцию текущей информации о ходе сдачи сессии конкретными студентами;

хранение информации об успеваемости в течение времени обучения студента;

получение сведений о текущем состоянии сдачи сессии студентами.

3.1.2 Исходные данные:

списки студентов учебных групп;

учебные планы кафедр - перечень предметов и контрольных мероприятий по каждому предмету;

расписания сессий;

текущие сведения о сдаче сессии каждым студентом.

3.1.3 Результаты:

итоги сдачи сессии конкретным студентом;

итоги сдачи сессии студентами конкретной группы;

процент успеваемости по всем студентам группы при сдаче конкретного предмета в целом на текущий момент;

проценты успеваемости по всем группам специальности на текущий момент;

проценты успеваемости по всем группам курса на текущий момент;

проценты успеваемости по всем курсам и в целом по факультету на текущий момент;

список задолжников группы на текущий момент;

список задолжников курса на текущий момент.

3.2 Требования к надежности

3.2.1 Предусмотреть контроль вводимой информации.

3.2.2 Предусмотреть блокировку некорректных действий пользователя при работе с системой.

3.2.3 Обеспечить целостность хранимой информации.

3.3 Требования к составу и параметрам технических средств

3.3.1 Система должна работать на IBM совместимых персональных компьютерах. 3.3.2 Минимальная конфигурация:

тип процессора ………………………………………………Pentium-4;

объем оперативного запоминающего устройства…. 512 Мб.

16

Учебное пособие по дисциплине “Программная инженерия”

3.4 Требования к информационной и программной совместимости

Система должна работать под управлением семейства операционных систем Win 32/Win 64 (Windows XP/Vista/7/8, и т. п.).

4 ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

4.1 Разрабатываемые программные модули должны быть самодокументированы, т. е. тексты программ должны содержать все необходимые комментарии.

4.2 Программная система должна включать справочную информацию о работе и подсказки пользователю.

4.3 В состав сопровождающей документации должны входить:

Пояснительная записка на 25-30 листах, содержащая описание разработки.

Руководство системного программиста.

Руководство пользователя.

Тексты программ.

Задание

Учебная группа студентов разделяется на 6 подгрупп из 2-3 студентов. В соответствии с варианта-

ми задания обучаемыми формируется требования заказчика к проектируемому ПО и техническое задание на разработку ПО.

По окончанию выполнения задания письменный отчёт о выполненной работе включающий требования заказчика и техническое задание предоставляется для защиты преподавателю.

Вариант 1

Для обслуживания компьютеров вашего отдела необходимо разработать программное обеспечение, позволяющее пользователю очищать жёсткие диски от неиспользуемых файлов (временные файлы, log-файлы, и т.п.). Сформулируйте ваши требования к перспективному ПО и подготовьте техническое задание.

Вариант 2

Для повышения оперативности взаимодействия между сотрудниками вашего отдела необходимо приложение позволяющее обеспечить обмен текстовыми сообщениями между компьютерами рабочей группы (домена) отдела. Сформулируйте ваши требования к перспективному ПО и подготовьте техническое задание.

Вариант 3

На файловый сервер предприятия регулярно поступает большое число файлов, среди них зачастую имеются файлы-дубликаты. Поступающие файлы располагаются в произвольных каталогах и имеют разные имена, атрибуты и время создания. Сформулируйте ваши требования к перспективному ПО позволяющему находить, и при необходимости удалять с сервера файлы-дубликаты и подготовьте техническое задание.

17

Учебное пособие по дисциплине “Программная инженерия”

Вариант 4

Для экономического отдела предприятия необходимо разработать приложениекалькулятор позволяющее осуществлять основные арифметические операции с точностью не менее 4 знаков после запятой. Интерфейс калькулятора должен позволять пользователю осуществлять вычисления без использования мышки. Сформулируйте ваши требования к перспективному ПО и подготовьте техническое задание.

Вариант 5

Для проведения занятий по астрономии с учениками средней школы необходимо разработать приложение моделирующее поведение планет Солнечной системы. Сформулируйте ваши требования к перспективному ПО и подготовьте техническое задание.

Вариант 6

Для обработки простейших текстовых файлов и файлов в формате RTF вашему отделу необходимо разработать приложение-редактор. Сформулируйте ваши требования к перспективному ПО и подготовьте техническое задание.

18

Учебное пособие по дисциплине “Программная инженерия”

4. Функциональная спецификация ПО

Время выполнения лаб. работы — 2 аудиторных часа

Спецификации представляют собой полное и точное описание функций и ограничений разрабатываемого программного обеспечения. При этом одна часть спецификаций (функциональные) описывает функции разрабатываемого программного обеспечения, а другая часть (эксплуатационные) определяет требования к техническим средствам, надежности, информационной безопасности и т. д.

Диаграмма переходов состояний

Диаграмма переходов состояний является графической формой предоставления конечного автомата - математической абстракции, используемой для моделирования детерминированного поведения технических объектов или объектов реального мира.

На этапе анализа требований и определения спецификаций диаграмма переходов состояний демонстрирует поведение разрабатываемой программной системы при получении управляющих воздействий. Под управляющими воздействиями или сигналами в данном случае понимают управляющую информацию, получаемую системой извне. Например, управляющими воздействиями считают команды пользователя и сигналы датчиков, подключенных к компьютерной системе. Получив такое управляющее воздействие, разрабатываемая система должна выполнить определенные действия и или остаться в том же состоянии, или перейти в другое состояние взаимодействия с внешней средой.

Для построения диаграммы переходов состояний необходимо в соответствии с теорией конечных автоматов определить: основные состояния, управляющие воздействия (или условия перехода), выполняемые действия и возможные варианты переходов из одного состояния в другое (рис. 4.1).

Рисунок 4.1.—Условные обозначения диаграмм переходов

Если программная система в процессе функционирования активно не взаимодействует с окружающей средой (пользователем или датчиками), например, использует примитивный интерфейс и выполняет некоторые вычисления по заданным исходным данным, то диаграмма переходов состояний обычно интереса не представляет. В этом случае она демонстрирует только последовательно выполняемые переходы: из исходного состояния в состояние ввода данных, затем после выполнения вычислений - в состояние вывода и, наконец, в состояние завершения работы (рис.

4.2).

19

Учебное пособие по дисциплине “Программная инженерия”

Рисунок 4.2.— Диаграмма переходов состояний ПО, активно не взаимодействующего с окружающей средой

Для интерактивного программного обеспечения с развитым пользовательским интерфейсом основные управляющие воздействия - команды пользователя, для программного обеспечения реального времени - сигналы от датчиков и/или оператора производственного процесса. Общим для этих типов программного обеспечения является наличие состояния ожидания, когда программное обеспечение приостанавливает работу до получения очередного управляющего воздействия (рис.

4.3).

Ожидание

Рисунок 4.3.— Диаграмма переходов состояний интерактивного ПО

Функциональные диаграммы

Функциональными называют диаграммы, в первую очередь отражающие взаимосвязи функций разрабатываемого программного обеспечения.

Отображение взаимосвязи функций активностной модели (предложенной Д. Россом) осуществляется посредством построения иерархии функциональных диаграмм, схематически представляющих взаимосвязи нескольких функций. Каждый блок такой диаграммы соответствует некоторой функции, для которой должны быть определены: исходные данные, результаты, управляющая информация и механизмы ее осуществления - человек или технические средства.

Все перечисленные выше связи функции представляются дугами, причем тип связи и ее направление строго регламентированы. Дуги, изображающие каждый тип связей, должны подходить к блоку с определенной стороны (рис. 4.4), а направление связи должно указываться стрелкой в конце дуги.

20