- •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
Пятый этап – разработка, ориентированная на архитектуру иCase-технологии (с началаXxIв. До нашего времени)
До конца ХХ века все возможные проектные модели использовались исключительно для документирования промежуточных и заключительных этапов разработки программного обеспечения. Для этого использовались различные графические нотации и технологии, которые впоследствии были использованы для создания стандарта объектного моделирования.
В ноябре 1997 года после продолжительного процесса объединения различных методик, группа OMG(ObjectManagementGroup) приняла получившийся в результате унифицированный язык моделирования (UnifiedModelLanguage–UML) в качестве стандарта. В 2001 году членыOMGначали работу над новой версиейUML, добавляя в неё недостающие элементы и устраняя недостатки, выявленные вUML1. ВерсияUML2 была принята в 2004 году. С официальной спецификациейUMLможно ознакомится на веб-сайтеOMGпо адресуwww.omg.org.
Идея создания языка UMLвключала в себя не только реализацию стандарта для документирования и общения разработчиков, но и реализацию возможности использованияUMLкак язык программирования. Этот момент вызывал массу проблем для реализации, так как язык визуального моделирования по определению не мог содержать в себе всей выразительности объектно-ориентированных языков в плане проектирования (программирования) динамики и реализации алгоритмов. Нужен был язык, который на более высоком (абстрактном) уровне смог бы обеспечить разработку наUML. Такой язык был создан – это объектный язык ограниченийOCL(objectconstraintlanguage).
Тенденции развития средств разработки программных систем заключаются в создании таких средств, которые обеспечили бы не только автоматизацию всех этапов и процессов разработки программных систем, но и обеспечили бы связь между результатами этапов. Одним из ключевых соединительных узлов является связь между проектными моделями и программным кодом. Когда разработка программных систем начинается от проектирования её структуры до последующего кодирования и все изменения в функциях, разрабатываемой системы, реализуются начиная с перепроектирования архитектуры, то такая технология называется ориентированной на архитектуру (ModelDrivenArchitecture–MDA).
Компания Borlandначиная с седьмой версии своей среды разработки (Delphi) уже использует набор компонент, реализующий подход, ориентированный на архитектуру, но в этой версии присутствует ещё масса недостатков и недоработок. В последней своей версии (Delphi2006) компанияBorlandмодернизировала технологию, ориентированную на архитектуру, что позволило использовать её для разработки промышленных приложений, в том числе и для платформыMicrosoftFramework.Net.
Эволюция моделей жизненного цикла программного обеспечения
Каскадная модель
Первоначально (1970-1985 годы) была предложена и использовалась каскадная схема разработки программного обеспечения (Рис. 1 .9), котораяпредполагала, что переход на следующую стадию осуществляется после того, как полностью будут завершены проектные операции предыдущей стадии и получены все исходные данные для следующей стадии.
Именно такую схему и используют обычно при блочно-иерархическом подходе к разработке сложных технических объектов, обеспечивая очень высокие параметры эффективности разработки. Однако данная схема оказалась применимой только к созданию систем, для которых в самом начале разработки удавалось точно и полно сформулировать все требования. Это уменьшало вероятность возникновения в процессе разработки проблем, связанных с принятием неудачного решения на предыдущих стадиях. На практике такие разработки встречается крайне редко.
Рис. 1.9.Каскадная модель разработки программного обеспечения
Схема, поддерживающая итерационный характер процесса разработки, была названа схемой с промежуточным контролем (Рис. 1 .10). Контроль, который выполняется по данной схеме после завершения каждого этапа, позволяет при необходимости вернуться на любой уровень и внести необходимые изменения.
Рис. 1.10.Каскадная модель разработки ПО с промежуточным контролем
Охарактеризуем содержание основных этапов.
Подразумевается, что разработка начинается на системном уровне и проходит через анализ, проектирование, кодирование, тестирование и сопровождение. При этом моделируются действия стандартного инженерного цикла.
Системный анализ задает роль каждого элемента в компьютерной системе, взаимодействие элементов друг с другом. Поскольку ПО является лишь частью большой системы, то анализ начинается с определения требований ко всем системным элементам и назначения подмножества этих требований программному «элементу». Необходимость системного подхода явно проявляется, когда формируется интерфейс ПО с другими элементами (аппаратурой, людьми, базами данных). На этом же этапе начинается решение задачи планирования проекта ПО. В ходе планирования проекта определяются объем проектных работ и их риск, необходимые трудозатраты, формируются рабочие задачи и план-график работ.
Анализ требований относится к программному элементу – программному обеспечению. Уточняются и детализируются его функции, характеристики и интерфейс.
Все определения документируется в спецификации анализа. Здесь же завершается решение задачи планирования проекта.
Проектирование состоит в создании представлений:
архитектуры ПО;
модульной структуры ПО;
алгоритмической структуры ПО;
структуры данных;
входного и выходного интерфейса (входных и выходных форм данных).
Исходные данные для проектирования содержатся в спецификации анализа, то есть в ходе проектирования выполняется трансляция требований к ПО во множество проектных представлений: При решении задач проектирования основное внимание уделяется качеству будущего программного продукта.
Кодирование состоит в переводе результатов проектирования в текст на языке программирования.
Тестирование – выполнение программы для выявления дефектов в функциях, логике и форме реализации программного продукта.
Сопровождение – это внесение изменений в эксплуатируемое ПО. Цели изменений:
исправление ошибок;
адаптация к изменениям внешней для ПО среды;
усовершенствование ПО по требованиям заказчика.
Сопровождение ПО состоит в повторном применении каждого из предшествующих шагов (этапов) жизненного цикла к существующей программе, но не в разработке новой программы.
Как и любая инженерная схема, классический жизненный цикл имеет достоинства и недостатки.
Достоинства классического жизненного цикла:
получение в конце каждой стадии законченного набора проектной документации, отвечающего требованиям полноты и согласованности;
простота планирования процесса разработки.
Недостатки классического жизненного цикла:
реальные проекты часто требуют отклонения от стандартной последовательности шагов;
цикл основан на точной формулировке исходных требований к ПО (реально в начале проекта требования заказчика определены лишь частично);
результаты проекта доступны заказчику только в конце работы.