- •Учебное пособие по теоретической подготовке «Технологии разработки программного обеспечения»
- •Оглавление
- •Введение
- •Введение в технологии разработки программного обеспечения
- •Основные этапы развития технологии разработки
- •Первый этап – «стихийное» программирование.
- •Второй этап – структурный подход к программированию (60-70-е годыXXв)
- •Третий этап – объектный подход к программированию (с середины 80-х годов до нашего времени)
- •Четвертый этап – компонентный подход иCase-технологии (с середины 90-х годов до нашего времени)
- •Пятый этап – разработка, ориентированная на архитектуру иCase-технологии (с началаXxIв. До нашего времени)
- •Эволюция моделей жизненного цикла программного обеспечения
- •Каскадная модель
- •Спиральная модель
- •Макетирование
- •Быстрая разработка приложений
- •Компонентно-ориентированная модель
- •Xp-процесс
- •Стандарты, регламентирующие процесс разработки программного обеспечения
- •Гост р исо 9000-2001. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь
- •Предисловие
- •Введение
- •Принципы менеджмента качества
- •Область применения
- •Основные положения систем менеджмента качества Обоснование необходимости систем менеджмента качества
- •Требования к системам менеджмента качества и требования к продукции
- •Подход к системам менеджмента качества
- •Процессный подход
- •Политика и цели в области качества
- •Роль высшего руководства в системе менеджмента качества
- •Документация
- •Оценивание систем менеджмента качества
- •Постоянное улучшение
- •Роль статистических методов
- •Направленность систем менеджмента качества и других систем менеджмента
- •Взаимосвязь между системами менеджмента качества и моделями совершенства
- •Гост р исо/мэк то 15504
- •Область применения
- •Состав исо/мэк то 15504
- •Принцип 1 – Ориентация организации на потребителя (Customer-FocusedOrganization)
- •Принцип 2 – Лидерство (Leadership)
- •Принцип 3 – Вовлечение персонала (Involvement of People)
- •Принцип 4 – Процессный подход (Process Approach)
- •Принцип 5 – Системный подход к административному управлению (System Approach to Management)
- •Принцип 6 – Непрерывное усовершенствование (Continual Improvement)
- •Принцип 7 – Основанный на фактах подход к принятию решений (FactualApproachtoDecisionMaking)
- •Принцип 8 – Взаимовыгодные отношения с поставщиками (Mutually beneficial supplier relationship)
- •Гост р исо/мэк 12207-99. Информационная технология. Процессы жизненного цикла программных средств
- •Введение
- •Область применения Назначение
- •Область распространения
- •Адаптация настоящего стандарта
- •Соответствие
- •Ограничения
- •Прикладное применение настоящего стандарта
- •Построение стандарта
- •Анализ проблемы и постановка задачи
- •Введение в системный анализ
- •Системные ресурсы
- •Анализ проблемы и моделирование предметной области с использованием системного подхода
- •Основные положения
- •Этап 1. Достижение соглашения об определении проблемы
- •Этап 2. Выделение основных причин – проблем, стоящих за проблемой
- •Устранение корневых причин
- •Этап 3. Выявление заинтересованных лиц и пользователей
- •Этап 4. Определение границ системы-решения
- •Этап 5. Выявление ограничений, налагаемых на решение
- •МетодологияAris
- •Организационная модель
- •Диаграмма цепочки добавленного качества
- •МоделиeEpc
- •Стандарты idef0 - idef3
- •Методология описания бизнес процессовIdef3
- •Синтаксис и семантика моделей idef3 Модели idef3
- •Диаграммы
- •Единица работы. Действие
- •Соединения
- •Декомпозиция действий
- •Требования idef3 к описанию бизнес-процессов
- •Определение сценария, границ моделирования, точки зрения
- •Определение действий и объектов
- •Последовательность и параллельность
- •Методология функционального моделированияIdef0
- •Синтаксис и семантика моделейIdef0 Модели idef0
- •Действия
- •Границы и связи
- •Туннели
- •Построение моделей idef0
- •Диаграммы
- •Цикл "эксперт-аналитик"
- •Построение моделей
- •Точка зрения
- •Границы моделирования
- •Выбор наименования контекстного блока
- •Определение стрелок на контекстной диаграмме
- •Нумерация блоков и диаграмм
- •Связь между диаграммой и ее родительским функциональным блоком
- •Два подхода к началу моделирования ("в ширину" и "в глубину")
- •Анализ требований и их формализация
- •Методы определения требований
- •Интервьюирование
- •Этапы проведения интервью
- •Мозговой штурм и отбор идей
- •Генерация идей
- •Отбор идей
- •Совместная разработка приложений (jad –Jointapplication design)
- •Роли в сеансах jad
- •Недостатки метода jad
- •Раскадровка
- •Типы раскадровок
- •Обыгрывание ролей
- •Суть метода обыгрывания ролей
- •Сценарный просмотр
- •Crc-карточки (Class-Responsibility-Collaboration, класс-обязанность-взаимодействие)
- •Быстрое прототипирование
- •Формализация требований
- •Метод вариантов использования и его применение
- •Построение модели вариантов использования
- •Спецификация вариантов использования Определение потока событий
- •Альтернативный поток событий.
- •Выявление пред- и постусловий
- •Преимущества
- •Псевдокод
- •Конечные автоматы
- •Графические деревья решений
- •Диаграммы деятельности
- •Техническое задание (гост 34.602-89)
- •Общие сведения
- •Назначение и цели создания (развития) системы
- •Требования к численности и квалификации персонала на ас
- •Требования к защите информации от несанкционированного доступа
- •Дополнительные требования
- •Требования к функциям (задачам)
- •Требования к видам обеспечения
- •Требования к математическому обеспечению системы
- •Требования к информационному обеспечению
- •Требования к лингвистическому обеспечению
- •Требования к программному обеспечению
- •Требования к техническому обеспечению
- •Требования к метрологическому обеспечению
- •Требования к организационному обеспечению
- •Требования к методическому обеспечению сапр
- •Состав и содержание работ по созданию системы
- •Порядок контроля и приемки системы
- •Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в действие
- •Требования к документированию
- •Источники разработки
- •Архитектуры программных систем
- •Планирование архитектуры
- •Архитектурно-экономический цикл
- •Программный процесс и архитектурно-экономический цикл
- •Этапы разработки архитектуры
- •Создание экономической модели системы
- •Выявление требований
- •Создание или выбор архитектуры
- •Распространение сведений об архитектуре
- •Анализ или оценка архитектуры
- •Суть программной архитектуры
- •Архитектурные образцы, эталонные модели и эталонные варианты архитектуры
- •Архитектурные структуры и представления
- •Программные структуры
- •Компонент и соединитель
- •Распределение
- •Проектирование архитектуры
- •Атрибутный метод проектирования
- •Этапы add
- •Создание макета системы
- •Документирование программной архитектуры
- •Варианты применения архитектурной документации
- •Представления
- •Выбор значимых представлений
- •Документирование представления
- •Документирование поведения
- •Документирование интерфейсов
- •Шаблон для документирования интерфейсов
- •Методы анализа архитектуры
- •Метод анализа компромиссных архитектурных решений – комплексный подход к оценке архитектуры
- •Этапы атам
- •Метод анализа стоимости и эффективности — количественный подход к принятию архитектурно-проектных решений
- •Контекст принятия решений
- •Реализация свам
- •Технология mda.
- •Использование архитектуры, управляемой моделью
- •Концепция архитектуры, управляемой моделью
- •Модельные точки зрения и моделиMda
- •Язык объектных ограниченийOcl
- •Типы данных и операцииOcl
- •Инфиксная форма записи выраженийOcl
- •Последовательности доступа к объектам в языкеOcl
- •Операции над коллекциями
- •Стандартные операции
- •Операция select
- •Операция reject
- •Выделение элементов коллекции
- •Упорядочение набора
- •Логические итераторы
- •Операции для работы со строками
- •Работа с датами
- •Возможности технологииEco
- •Введение в технологию есо
- •Модель есо
- •Пространство имен есо
- •Разработка приложений на основеEco
- •Этапы создания приложения по технологииEco
- •Создание простого mda-приложения
- •Создание модели uml
- •Создание интерфейса
- •Связывание интерфейса с моделью
- •Создание логики на ocl
- •Документирование программных систем в соответствии с гост
- •Управление документированием программного обеспечения
- •Предисловие
- •Область применения
- •Роль руководителей
- •Функции программной документации
- •Информация для управления
- •Связь между задачами
- •Обеспечение качества
- •Определение стандартов и руководств по документированию
- •Выбор модели жизненного цикла программного обеспечения
- •Определение типов и содержания документов
- •Документация разработки
- •Документация продукции
- •Документация управления проектом
- •Определение качества документов
- •Определение форматов документов
- •Определение системы обозначения документов
- •Установление процедуры документирования
- •Распределение ресурсов для документирования
- •Персонал
- •Средства
- •Финансирование
- •Планирование документирования
- •Требования к содержанию документов на автоматизированные системы
- •Общие положения
- •Требования к содержанию документов по общесистемным решениям
- •Ведомость эскизного (технического) проекта
- •Пояснительные записки к эскизному, техническому проектам
- •Описание автоматизируемых функций
- •Описание постановки задачи (комплекса задач)
- •Локальная смета и локальный сметный расчет
- •Паспорт
- •Формуляр
- •Проектная оценка надежности системы
- •Общее описание системы
- •Программа и методика испытаний (компонентов, комплексов средств автоматизации, подсистем, систем)
- •Требования к содержанию документов с решениями по организационному обеспечению
- •Описание организационной структуры
- •Методика (технология) автоматизированного проектирования
- •Технологическая инструкция
- •Руководство пользователя
- •Описание технологического процесса обработки данных
- •Требования к содержанию документов с решениями по программному обеспечению
- •Описание программного обеспечения
- •Другие разделы
- •Принципы разработки руководства программиста
- •Общие положения
- •Содержание разделов
- •Разработка руководства пользователя
- •Общие замечания
- •Содержание разделов руководства
- •Общие сведения
- •Описание применения
- •Требования к процедурам функционирования системы
- •Заключение
- •Библиографический список
Введение
Процесс современной разработки программного обеспечения ориентирован на жизненный цикл программного продукта. Все существующие в настоящее время технологии, методики и стандарты напрямую или косвенно касаются или регламентируют этапы жизненного цикла, как по функциональному наполнению, так и по содержанию.
Процесс разработки программных систем тесно связан с областью управления проектами, потому что любой программный продукт является уникальным результатом. От организации этого процесса напрямую зависят основные характеристики выполнения программного проекта – сроки выполнения, запланированный бюджет, качество выпускаемого продукта.
Но профессиональное управление проектами само по себе не может обеспечить достижение указанных характеристик. Не маловажную роль в этом играет архитектура программной системы, опыт и квалификация участников команды разработки, а также правильное документирование всех процессов разработки программного обеспечения.
В данном курсе уделяется большое внимание российским стандартам, регламентирующим организацию процесса разработки и документирование отдельных этапов. Раскрывается понятие архитектуры программной системы и её важность. Рассматривается методика разработки ориентированная на архитектуру, управляемую моделью (MDA), которая раскрывает практическую применимость этого подхода.
Введение в технологии разработки программного обеспечения
Основные этапы развития технологии разработки
Технологией программирования называют совокупность методов и средств, используемых в процессе разработки программного обеспечения. Как любая другая технология, технология программирования представляет собой набор технологических инструкций, включающих:
указание последовательности выполнения технологических операций;
перечисление условий, при которых выполняется та или иная операция;
описания самих операций, где для каждой операции определены исходные данные, результаты, а также инструкции, нормативы, стандарты, критерии и методы оценки и т. п. (см. Рис. 1 .1).
Рис.1.1. Структура описания технологической операции
Кроме набора операций и их последовательности, технология также определяет способ описания проектируемой системы, точнее модели, используемой на конкретном этапе разработки.
Различают технологии, используемые на конкретных этапах разработки или для решения отдельных задач этих этапов, и технологии, охватывающие несколько этапов или весь процесс разработки. В основе первых, как правило, лежит ограниченно применимый метод, позволяющий решить конкретную задачу. В основе вторых обычно лежит базовый метод илиподход, определяющий совокупность методов, используемых на разных этапах разработки, или проектируемой системы, точнее модели, используемой на конкретном этапе разработки.
Чтобы разобраться в существующих технологиях программирования и определить основные тенденции их развития, целесообразно рассматривать эти технологии в историческом контексте, выделяя основные этапы развития программирования, как науки.
Первый этап – «стихийное» программирование.
Этот этап охватывает период от момента появления первых вычислительных машин до середины 60-х годов XXв. В этот период практически отсутствовали сформулированные технологии, и программирование фактически было искусством. Первые программы имели простейшую структуру. Они состояли из собственно программы на машинном языке и обрабатываемых ею данных (Рис. 1 .2). Сложность программ в машинных кодах ограничивалась способностью программиста одновременно мысленно отслеживать последовательность выполняемых операций и местонахождение данных при программировании.
Рис. 1.2. Структура первых программ
Появление ассемблеров позволило вместо двоичных или 16-ричных кодов использовать символические имена данных и мнемоники кодов операций. В результате программы стали более «читаемыми».
Создание языков программирования высокого уровня, таких, как FORTRANиALGOL, существенно упростило программирование вычислений, снизив уровень детализации операций. Это, в свою очередь, позволило увеличить сложность программ.
Революционным было появление в языках средств, позволяющих оперировать подпрограммами. (Идея написания подпрограмм появилась гораздо раньше, но отсутствие средств поддержки в первых языковых средствах существенно снижало эффективность их применения.) Подпрограммы можно было сохранять и использовать в других программах. В результате были созданы огромные библиотеки расчетных и служебных подпрограмм, которые по мере надобности вызывались из разрабатываемой программы.
Типичная программа того времени состояла из основной программы, области глобальных данных и набора подпрограмм (в основном библиотечных), выполняющих обработку всех данных или их части (Рис. 1 .3).
Рис. 1.3. Принцип работы программ с глобальной областью данных.
Слабым местом такой архитектуры было то, что при увеличении количества подпрограмм возрастала вероятность искажения части глобальных данных какой-либо подпрограммой. Например, подпрограмма поиска корней уравнения на заданном интервале по методу деления отрезка пополам меняет величину интервала. Если при выходе из подпрограммы не предусмотреть восстановления первоначального интервала, то в глобальной области окажется неверное значение интервала. Чтобы сократить количество таких ошибок, было предложено в подпрограммах размещать локальные данные (Рис. 1 .4).
Рис. 1.4. Принцип работы программы, использующей подпрограммы с локальными данными
Сложность разрабатываемого программного обеспечения при использовании подпрограмм с локальными данными по-прежнему ограничивалась возможностью программиста отслеживать процессы обработки данных, но уже на новом уровне. Однако появление средств поддержки подпрограмм позволило осуществлять разработку программного обеспечения нескольким программистам параллельно.
В начале 60-х годов XXв. разразился «кризис программирования». Он выражался в том, что фирмы, взявшиеся за разработку сложного программного обеспечения, такого, как операционные системы, срывали все сроки завершения проектов. Проект устаревал раньше, чем был готов к внедрению, увеличивалась его стоимость, и в результате многие проекты так никогда и не были завершены.
Объективно все это было вызвано несовершенством технологии программирования. Прежде всего, стихийно использовалась разработка «снизу-вверх» - подход, при котором вначале проектировали и реализовывали сравнительно простые подпрограммы, из которых затем пытались построить сложную программу. В отсутствии четких моделей описания подпрограмм и методов их проектирования создание каждой подпрограммы превращалось в непростую задачу, интерфейсы подпрограмм получались сложными, и при сборке программного продукта выявлялось большое количество ошибок согласования. Исправление таких ошибок, как правило, требовало серьезного изменения уже разработанных подпрограмм, что еще более осложняло ситуацию, так как при этом в программу часто вносились новые ошибки, которые также необходимо было исправлять... В конечном итоге процесс тестирования и отладки программ занимал более 80 % времени разработки, если вообще когда-нибудь заканчивался. На повестке дня самым серьезным образом стоял вопрос разработки технологии создания сложных программных продуктов, снижающей вероятность ошибок проектирования.
Анализ причин возникновения большинства ошибок позволил сформулировать новый подход к программированию, который был назван «структурным».