1.4.Этапы проектирования сложных программных изделий

Значительная часть ра­бот в жизненном цикле сложных программных изделий связана с исследованиями и разработкой методов управления и обработки информации. Эти работы сопутствуют всему жизненному циклу программных изделий.

1-й этап. Системный анализ и проектирование алгоритмов для программного изделия начинаются с определения целей и назначения будущего программного комплекса. Далее проводится проектирование и моделирование основных алгоритмов, закладываемых в програм­мы. В результате формируются основные задачи и методы их решения, которые отражаются в техническом задании на программное изделие и его основные компоненты. При последующем изложении предпо­лагается, что методы и алгоритмы решения задач определены и анализируется технологический процесс разработки программ на базе готовых алгоритмов.

2-й этап. Структурное проектирование программных изделий решает две основные задачи: формирование общей структуры программного изделия и его ос­новных компонентов; предварительная оценка и распре­деление ресурсов ЭВМ на реализацию отдельных модулей и групп программ. В процессе структурного проектирования подготавливаются правила построения, оформления и проверки программных модулей и типовые структуры массивов данных. Устанавливаются допустимые типы межмодульных связей и структура программного изделия в целом. На основе оценок длительности и час­тоты решения отдельных задач выявляются функциональные алгоритмы с наибольшим потреблением производительности ЭВМ, формируются дисциплины взаимодействия процессоров и диспетчеризации вызова программ, а также оценивается реали­зуемость данного программного изделия на выбранной машине. Предварительное распределение оперативной памяти и памяти команд должно обеспечивать рациональное использование этих ресурсов для ре­шения частных функциональных задач.

3-й этап. Подготовка технологических средств предназна­чена для выбора и настройки на условия конкретного применения средств автоматизации проектирования программ и методических инструктивных материалов. Адаптация технологических средств проводится с учетом объема и сложности проектируемого программного изделия, характеристик и системы команд реализующей ЭВМ, операцион­ной системы и диалоговых средств технологических ЭВМ, особенно­стей системы автоматизации проектирования и т. д. При исполь­зовании специализированных ЭВМ наиболее трудоемка настрой­ка средств автоматизации на систему команд этой ЭВМ. В ре­зультате формируется рабочая версия системы автоматизации и структуры базы данных проектирования конкретного программного изделия. В ря­де случаев приходится создавать язык программирования или диалект одного из универсальных алгоритмических языков. Подготавливаются инструкции по составлению спецификаций на модули и группы программ, правила использования языка программирования, методики отладки и комплексирования про­грамм и т. д.

4 - и этап. Разработка программ обеспечивает получение синтаксически, семантически и структурно корректных прог­рамм на языке программирования и формирование программ в машинных кодах реализующей ЭВМ. Разрабатыва­ются спецификации на программные модули и группы программ, в соответствии с которыми подготавливаются тексты на языке программирования. Описываются основные массивы данных, ис­пользуемых рядом программ, и эти описания транслируются для последующего централизованного применения. При трансляции текстов программных модулей формализуются их связи с други­ми модулями и массивами данных.

5-й этап. Отладка программ в статике обеспечивает полу­чение модулей и взаимодействующих групп программ, правильно функционирующих при заданных значениях времени и соответ­ствующих спецификациям. Отладка проводится преимущественно по детерминированным тестам, состав которых планируется с целью сокращения объема тестирования, а также выбора тестовых исходных данных и эталонных результатов, гарантирующих необходимую полноту проверки программного изделия.

6-й этап. Комплексная динамическая отладка требует средства автоматизированного формирования исходных дан­ных. Для этого применяются программные и аппа­ратурные имитаторы внешней среды, которые информационно адекватны реальным объектам системы управления или обработ­ки информации. Одновременно создаются средства автоматизи­рованной обработки и анализа результатов функционирования программного изделия и внешней среды. В отдельные программы могут вводиться временные средства для контроля и регистрации промежуточ­ных данных, облегчающие обнаружение и локализацию ошибок. Выходные результаты проверяются во всем диапазоне исходных данных и случайных возмущений, а также оценивается реали­зуемость программного изделия на выбранной ЭВМ. Для выявления и устранения ошибок иногда требуется частичное повторение некоторых пре­дыдущих этапов проектирования.

7-й этап. Выпуск машинных носителей и документирова­ние завершают оформление программы как промышленного изделия. Формируются машинные носители и оформляются документы на программное изделие. Эти носители проходят контроль на соответствие этало­нам и правилам маркировки. Эксплуатационная документация является минимально необходимой для освоения функций и пра­вильного использования программ по прямому назначению. Тех­нологическая документация значительно обширнее и подготавли­вается для специалистов, осуществляющих длительное сопро­вождение программного изделия. Она позволяет развивать и корректировать про­граммы, учитывать все изменения в версиях программных изделий и обеспечивает возможность детального освоения программ новыми разработчи­ками. Исследовательская документация предназначена для ана­лиза технологии и объектов проектирования с целью развития методов и средств автоматизации разработки. Окончательное оформление документации и машинных носителей осуществляет­ся после испытаний опытного образца или очередной версии программного изделия.

8-й этап. Испытания программного изделия проводятся совместно с заказчиком для определения реальных характери­стик опытного образца. Для этого созда­ются программа и методики испытаний, обеспечивающие коррек­тную проверку соответствия программного изделия требованиям технического зада­ния. Испытания позволяют проверить полноту решения функцио­нальных задач, их качество и соответствие программного изделия технической доку­ментации. В системах управления объектами и технологическими процессами большое значение имеют испытания программного изделия на пропуск­ную способность в реальном времени и на надежность функцио­нирования программ при различных возмущениях. Для коррект­ной обработки результатов испытаний разрабатываются методи­ки, средства контроля и обобщения выходных данных программного изделия и всей системы. Обработанные результаты по всем разделам про­граммы испытаний являются основой для оформления акта и подготовки заключения о степени соответствия опытного образца программного изделия техническому заданию.

После завершения разработки и испытаний программного изделия начинается процесс его эксплуатации и сопровождения. Сопро­вождение должно обеспечивать высокое качество и расширение функций программного изделия в течение всего времени его жизни и эксплуатации. В эти мероприятия входит качественное тиражи­рование и передача пользователям определенных версий комплек­са с учетом особенностей эксплуатации и частных запросов поль­зователей.