Нисходящая и восходящая разработка программного обеспечения

При проектировании, реализации и тестировании компонентов структурной иерархии, полученной при декомпозиции, применяют два подхода:

• восходящий;

• нисходящий.

Восходящий подход. При использовании восходящего подхода сначала проектируют и реализуют компоненты нижнего уровня, затем предыдущего и т.д. По мере завершения тестирования и отладки компонентов осуществляют их сборку, причем компоненты нижнего уровня при таком подходе часто помещают в библиотеки компонентов.

Для тестирования и отладки компонентов проектируют и реализуют специальные тестирующие программы.

Подход имеет следующие недостатки:

• увеличение вероятности несогласованности компонентов вследствие неполноты спецификаций;

• наличие издержек на проектирование и реализацию тестирующих программ , которые нельзя преобразовать в компоненты;

• позднее проектирование интерфейса, а соответственно невозможность продемонстрировать его заказчику для уточнения спецификаций и т.д.

Исторически восходящий подход появился раньше, что связано с особенностью мышления программистов, которые в процессе обучения привыкают при написании небольших программ сначала детализировать компоненты нижних уровней (подпрограммы, классы). Это позволяет им лучше осознавать процессы верхних уровней. При промышленном изготовлении программного обеспечения восходящий подход в настоящее время практически не используют.

Нисходящий подход. Нисходящий подход предполагает, что проектирование и последующая реализация компонентов выполняется «сверху-вниз», т.е. вначале проектируют компоненты верхних уровней иерархии, затем следующих и так далее до самых нижних уровней. В той же последовательности выполняют и реализацию компонентов. При этом в процессе программирования компоненты нижних, еще не реализованных уровней заменяют специально разработанными отладочными модулями – «заглушками», что позволяет тестировать и отлаживать уже реализованную часть.

Нисходящий подход обычно используют и при объектно-ориентированном программировании. В соответствии с рекомендациями подхода вначале проектируют и реализуют пользовательский интерфейс программного обеспечения, затем разрабатывают классы некоторых базовых объектов предметной области, а уже потом, используя эти объекты, проектируют и реализуют остальные компоненты.

Нисходящий подход обеспечивает:

• максимально полное определение спецификаций проектируемого компонента и согласованность компонентов между собой;

• раннее определение интерфейса пользователя, демонстрация которого заказчику позволяет уточнить требования к создаваемому программному обеспечению;

• возможность нисходящего тестирования и комплексной отладки.

Структурное и «неструктурное» программирование

Одним из способов обеспечения высокого уровня технологичности разрабатываемого программного обеспечения является структурное программирование.

Различают три вида вычислительного процесса, реализуемого программами: линейный, разветвленный и циклический.

Линейная структурапроцесса вычислений предполагает, что для получения результата необходимо выполнить некоторые операции в определенной последовательности.

Разветвленная структурапроцесса вычислений предполагает, что конкретная последовательность операций зависит от значений одной или нескольких переменных.

Циклическая структурапроцесса вычислений предполагает, что для получения результата некоторые действия необходимо выполнить несколько раз.

Для реализации указанных вычислительных процессов в программах используют соответствующие управляющие операторы. Первые процедурные языки программирования высокого уровня, такие, как FORTRAN, понятием «тип вычислительного процесса » не оперировали. Для изменения линейной последовательности операторов в них, как в языках низкого уровня, использовались команды условной (при выполнении некоторого условия) и безусловной передач управления. Потому и программы, написанные на этих языках, имели запутанную структуру, присущую в настоящее время только низкоуровневым (машинным) языкам.

После того, как в 60-х годах XX в. было доказано, что любой сколь угодно сложный алгоритм можно представить с использованием трех основных управляющих конструкций, в языках программирования высокого уровня появились управляющие операторы для реализации соответствующих конструкций. Эти три конструкции принято считать базовыми. К ним относят конструкции:

• следование – обозначает последовательное выполнение действий;

• ветвление – соответствует выбору одного из двух вариантов действий;

• цикл -пока – определяет повторение действий, пока не будет нарушено некоторое условие, выполнение которого проверяется в начале цикла.

Помимо базовых, процедурные языки программирования высокого уровня обычно используют еще три конструкции, которые можно составить из базовых:

• выбор – обозначает выбор одного варианта из нескольких в зависимости от значения некоторой величины;

• цикл -do – обозначает повторение некоторых действий до выполнения заданного условия, проверка которого осуществляется после выполнения действий в цикле;

• цикл с заданным числом повторений (счетный цикл ) – обозначает повторение некоторых действий указанное количество раз.

Любая из дополнительных конструкций легко реализуется через базовые. Перечисленные шесть конструкций были положены в основу структурного программирования.

Примечание. Слово «структурное» в данном названии подчеркивает тот факт, что при программировании использованы только перечисленные конструкции (структуры). Отсюда и понятие «программирование без go to».

Программы, написанные с использованием только структурных операторов передачи управления, называют структурными, чтобы подчеркнуть их отличие от программ, при проектировании или реализации которых использовались низкоуровневые способы передачи управления.

1BIOS.BasicInput-OutputSystem- базовая система ввода вывода. Точнее система контроля и управления подключенными к компьютеру устройствами. Это мостик, связывающий аппаратную и программную часть компьютера. В нем заложены основные параметры, необходимые компьютеру для того, чтобы правильно распознать такие устройства как жесткий диск, на котором хранится информация, ОП - сколько ее, какого она типа, а также часы и календарь реального времени.BIOSнепосредственно вшит в материнскую плату. Это отдельная микросхема с автономным питанием.

94