программное обеспечение управление

Процесс создания программного обеспечения - множество различных видов деятельности, методов, методик и шагов, используемых для разработки и эволюции программного обеспечения и связанных с ним продуктов (проектных планов, документации, программного кода, тестов, пользовательской документации).

Однако на сегодняшний день не существует универсального процесса разработки программного обеспечения - набора методик, правил и предписаний, подходящих для программного обеспечения любого вида, для любых компаний, для команд любой национальности. Каждый текущий процесс разработки, осуществляемый некоторой командой в рамках определенного проекта, имеет большое количество особенностей и индивидуальностей. Однако целесообразно перед началом проекта спланировать процесс работы, определив роли и обязанности в команде, рабочие продукты (промежуточные и финальные), порядок участия в их разработке членов команды и так далее .

Процесс создания программного обеспечения не является однородным. Тот или иной метод разработки программного обеспечения, как правило, определяет некоторую динамику развертывания тех или иных видов деятельности, то есть, определяет модель процесса (process model).

Модель является хорошей абстракцией различных методов разработки программного обеспечения, позволяя лаконично, сжато и информативно их представить. Однако, сама идея модели процесса является одной из самых ранних в программной инженерии, когда считалось, что удачная модель - самое главное, что способствует успеху разработки. Позднее пришло осознание, что существует множество других аспектов (например, принципы управления и разработки, структура команды), которые должны быть определены согласно друг с другом. И стали развиваться интегральные методологии разработки. Тем не менее, существует несколько классических моделей процесса разработки программного обеспечения.

Первой моделью, получившей широкую известность и действительно структурирующей процесс разработки, является каскадная или водопадная. Она была создана после прошедшей в 1968 году конференции НATO по вопросам науки и техники, где рассматривались подобные вопросы, и разделяет процесс создания программного продукта на последовательные этапы (следует отметить, что она уже тогда применялась различными разработчиками, однако ни количество, ни содержание этапов не унифицировалось).

Рисунок 1- Модифицированная каскадная модель разработки программного обеспечения

Модифицированная каскадная модель предусматривала возможность возвращения к предыдущим этапам.

Спустя непродолжительное время после своего появления на свет каскадная модель была доработана Уинстом Ройсом с учетом взаимозависимости этапов и необходимости возврата на предыдущие ступени, что может быть вызвано, например, неполнотой требований или ошибками в формировании задания . В таком «обратимом» виде каскадная модель просуществовала долгое время и явилась основой для многих проектов (рисунок 1).

Однако практическое использование данной модели выявило множество ее недостатков, главный из которых состоял в том, что она больше подходит для традиционных видов инженерной деятельности, чем для разработки программного обеспечения. В частности, одной из самых больших проблем оказалась ее «предрасположенность» к возможным несоответствиям полученного в результате продукта и требований, которые к нему предъявлялись. Основная причина этого заключается в том, что полностью сформированный продукт появляется лишь на поздних этапах разработки, но так как работу на разных этапах обычно выполняли различные специалисты и проект передавался от одной группы к другой, то по принципу испорченного телефона оказывалось так, что на выходе получалось не совсем то, что предполагалось вначале.

Для того, чтобы устранить недостатки каскадной модели была предложена V-образная, или шарнирная модель разработки программного обеспечения (рисунок 2).

Рисунок 2- V-образная модель разработки программного обеспечения

V-образная модель позволяет гораздо лучше контролировать результат на предмет его соответствия ожиданиям, поскольку сфокусирована на тестировании .

V-образная модель дала возможность значительно повысить качество программного обеспечения за счет своей ориентации на тестирование, а также во многом разрешила проблему соответствия созданного продукта выдвигаемым требованиям благодаря процедурам верификации и аттестации на ранних стадиях разработки (пунктирные линии на рисунке указывают на зависимость этапов планирования/постановки задачи и тестирования/приемки).

Однако в целом V-образная модель является всего лишь модификацией каскадной и обладает многими ее недостатками. В частности, и та и другая слабо приспособлены к возможным изменениям требований заказчика. Если процесс разработки занимает продолжительное время (иногда до нескольких лет), то полученный в результате продукт может оказаться фактически ненужным заказчику, поскольку его потребности существенно изменились.

Программное обеспечение в отличие, например, от микросхемы можно вводить в эксплуатацию по частям, а значит, разрабатывать и поставлять его заказчику также можно постепенно. Именно на этом основана инкрементная модель, предусматривающая дробление продукта на относительно независимые составляющие, которые разрабатываются и вводятся в эксплуатацию по отдельности.

Такая модель выгодна как для заказчика, так и для создателя системы, поскольку позволяет продвигаться вперед, соблюдая интересы обеих сторон.

Однако у нее есть свои недостатки. Деление на функциональные блоки в целом замедляет процесс, так как возникает необходимость обеспечения их взаимодействия. Для многих решений этот метод неприменим, поскольку из них нельзя вычленить отдельные составляющие, которые могут быть поставлены и функционировать независимо. Существенно возрастает нагрузка и на руководящий персонал в связи с усложнением задач по координированию работ над отдельными составляющими системы, увеличивается стоимость внесения изменений в готовые компоненты, которые уже установлены и работают у заказчика.

Предложенная Барри Боэмом в 1988 году спиральная модель стала существенным прорывом в понимании природы разработки программного обеспечения, хотя объединяет каскадный подход и итерационный процесс проектирования на основе создания прототипов (рисунок 3).

Рис. 3.

Спиральная модель Боэма сфокусирована на проектировании, разработка программного обеспечения происходит лишь на последнем витке спирали по обычной каскадной модели, однако этому предшествует несколько итераций проектирования на основе создания прототипов - при этом каждая итерация включает стадию выявления и анализа рисков и наиболее сложных задач.

Поскольку спиральная модель в основном охватывает именно проектирование, то в первоначальном виде она не получила широкого распространения в качестве метода управления всем жизненным циклом создания программного обеспечения. Однако главная ее идея, заключающаяся в том, что процесс работы над проектом может состоять из циклов, проходящих одни и те же этапы, послужила исходным пунктом для дальнейших исследований и стала основой большинства современных моделей процесса разработки программного обеспечения.

Впервые предложенная Филиппом Крачтеном в 1995 году, итеративная модель объединяет главные преимущества спиральной, инкрементной, каскадной моделей, а также методов разработки на основе создания прототипов и объектно-ориентированного подхода (рисунок 4). Она завоевала большую популярность и в том или ином виде используется во многих современных проектах .

Рисунок 4- Итеративная модель разработки программного обеспечения

В соответствии с итеративной моделью имеются четыре основные фазы жизненного цикла разработки программного обеспечения (начало, исследование, построение и внедрение). На каждой фазе проект проходит множество итераций, приводящих к созданию работоспособных версий: на начальных создаются прототипы, уточняются требования, прорабатываются наиболее сложные проблемы; конечные приводят к созданию продукта, его совершенствованию и расширению функциональности.

Итеративная модель, помимо основных фаз, выделяет еще две группы процессов: рабочие (управление требованиями, анализ и проектирование, реализация, тестирование, развертывание) и вспомогательные (управление конфигурацией и изменениями, проектом и процессом). Количество и суть процессов варьируются в зависимости от потребностей разработчика, они также могут иметь свои циклы, которые не обязательно даже соответствуют основным фазам. Однако результатом рабочих процессов всегда является создание версий продукта.

Итеративная модель подобно спиральной дает возможность успешно справляться с рисками. Если во время работы над очередной версией будет установлено, что трудозатраты на реализацию необходимой функциональности слишком велики, то превышения бюджета и нарушения сроков можно будет избежать путем соотнесения приоритетов разработки и трудозатрат в начале каждой итерации. Таким образом, данная модель хорошо подходит для большинства типов программных проектов, но особенно ее преимущества заметны при работе над продуктами, предназначенными для выхода на свободный рынок, в силу изначальной ориентации на выпуск последовательных версий.

Самым известным и авторитетным стандартом качества следует считать Capability Maturity Model (CMM) - модель оценки уровня зрелости процессов разработки вместе с его производными. Он был создан SEI (Software Engineering Institute), который финансируется за счет Министерства обороны США и является структурной единицей Университета Карнеги-Меллона. Первая официальная версия стандарта вышла в 1993 году, хотя работы над ним начались гораздо раньше - основные его положения были опубликованы еще в 1986 голу. Успех CMM предопределило несколько факторов. Этот стандарт был одним из первых, изначально учитывающих специфику создания программного обеспечения. Он оказался достаточно прост и прозрачен как для понимания, так и для использования, и регламентировал, «что», а не «как» делать, а потому подходил для различных моделей жизненного цикла, методологий разработки и не накладывал каких-либо ограничений на стандарты документирования, инструментарий, среду и языки, применяемые в проектах. И, пожалуй, основным фактором, предопределившим популярность CMM, явилось сотрудничество SEI с Министерством обороны США, что де-факто означало использование стандарта при реализации проектов по заказу этого ведомства.

Модель CMM (таблица 1) предусматривает пять уровней зрелости, каждому из которых соответствуют определенные ключевые области процессов (Key Process Areas, KPA) .

Таблица 1-Модель СММ

Деление на уровни и определение KPA для каждого из них позволяет последовательно внедрять CMM, используя стандарт в качестве руководства, которое может обеспечить постоянное совершенствование процесса разработки.

Стандарт CMM оказался весьма успешным, и впоследствии на его основе была создана целая серия стандартов, а он получил новое имя - SW-CMM (Capability Maturity Model for Software), точнее отражающее его положение в достаточно многочисленном семействе стандартов.

Однако практическое применение стандартов серии CMM показало, что они не обеспечивают безоговорочного успеха в разработке программного обеспечения. Эти стандарты не были хорошо согласованы между собой - одновременное внедрение различных модификаций CMM могло оказаться достаточно сложной задачей, и приводило в недоумение специалистов организаций, которые с этим сталкивались.

Также существенная проблема CMM состоит в необходимости «выравнивания» всех процессов. Если организация пытается сертифицироваться на определенный уровень, то она должна обеспечить соответствующий уровень для всех своих процессов. Даже если специфика, методология или особенности разработки не располагают к выполнению определенных процессов, сертификация это требует.

Еще одна проблема вызвана тем положением, которое заняли стандарты CMM в современной индустрии программного обеспечения. Поскольку организация, обладающая высоким уровнем в соответствии с CMM, должна обеспечивать более высокие показатели программных продуктов по сравнению с теми, кто сертифицирован на низших уровнях, то стандарт стал применяться в качестве критерия отбора для участия в тендерах на разработку программного обеспечения или в аутсорсинговых проектах.

Подобная ситуация стала возможной благодаря недостаткам процесса сертификации. Сертификации подлежит не вся организация в целом, а только определенный проект. Ничто не мешает организации создать «образцово-показательный» проект, выполняемый с учетом всех требований высоких уровней стандарта CMM, получить соответствующий уровень сертификации и заявить о том, что все продукты отвечают такому-то уровню стандарта.

Разрешить большинство проблем CMM призван новый стандарт SEI - Capability Maturity Model Integrated (CMMI) - интегрированная модель оценки уровня зрелости процессов разработки. Стандарт CMMI изначально создавался таким образом, чтобы объединить существующие варианты CMM и исключить какие-либо противоречия при его практическом применении в различных сферах деятельности высокотехнологичных компаний.

Для того чтобы устранить необходимость «выравнивания» процессов организации и быть более приспособленным к ее бизнес-потребностям, а не наоборот, стандарт CMMI имеет две формы представления - классическую, многоуровневую, соответствующую CMM, и новую, непрерывную. Непрерывная форма представления рассматривает не уровни зрелости (Maturity Levels), а уровни возможностей (Capability Levels), которые оцениваются для отдельных областей процессов (Process Areas, PA).

В таблице 2 дано соответствие уровней зрелости стандарта CMM, а также уровней зрелости многоуровневого представления CMMI и уровней возможностей непрерывного представления CMMI.

Таблица 2- Соответствие уровней зрелости стандартов CMM, CMMI

SEI отказывается от CMM и взамен активно продвигает CMMI, обещая ужесточить контроль за процессом сертификации, сократить затраты на него и сделать его более привлекательным для небольших организаций; обеспечивая совместимость со стандартами ISO.

В современных условиях наличие сертификата определенного уровня CMM/CMMI не является таким значимым фактором, как несколько лет назад, и принимается без дополнительных вопросов разве что в проектах, выполняемых по государственному заказу.

Стандарт ISO/IEC 15504 предназначен для оценки процесса разработки информационных систем, в частности, программного обеспечения. Он изначально был спроектирован таким образом, чтобы в значительной степени соответствовать существующим в отрасли стандартам оценки процесса создания программного обеспечения. Именно это требование определило схожесть стандарта с основными принципами CMM/CMMI .

Модель зрелости процесса разработки программного обеспечения (CMM), разработанная Институтом программной инженерии в университете Carnegie Mellon, предлагает пять уровней зрелости (таблица 3). Она помогает организациям повысить зрелость своих процессов разработки программного обеспечения, и организации могут быть оценены и аккредитованы в соответствии с этими уровнями.

Таблица 3-Уровни зрелости разработки программного обеспечения

Таким образом, современные модели и методы, использующиеся в реальных проектах разработки программного обеспечения, весьма разнообразны. Каждый из них имеет свои преимущества, которые проявляются в соответствующих условиях. Даже устаревшая водопадная модель совершенна адекватна для некоторых проектов. Каждый процесс обладает также и рядом характеристик, которые ограничивают область его эффективного использования. Эта ситуация вполне типична для разработки программного обеспечения, где уже накоплено множество технологий и методик, но не существует универсального метода, оптимального для любой задачи.

Выражение "написать программу" отражает только один из этапов созданиякомпьютерной программы, когда разработчик программы (программист)действительно пишет команды (инструкции) на бумаге или при помощитекстового редактора.Программирование - это процесс создания (разработки) программы, который может быть представлен последовательностью следующих шагов:

1. Спецификация (определение, формулирование требований к программе).

2. Разработка алгоритма.

3. Кодирование (запись алгоритма на языке программирования).

4. Отладка.

5. Тестирование.

6. Создание справочной системы.

7. Создание установочного диска (CD-ROM).

Спецификация - Спецификация, определение требований к программе - один из важнейших этапов, на котором подробно описывается исходная информация, формулируются требования к результату, повеление программыв особых случаях (например, при вводе неверных данных), разрабатываются диалоговые окна, обеспечивающие взаимодействие пользователяи программы.

Разработка алгоритма - На этапе разработки алгоритма необходимо определить последовательностьдействий, которые надо выполнить для получения результата. Если задачаможет быть решена несколькими способами и, следовательно, возможныразличные варианты алгоритма решения, то программист, используя некоторый критерий, например, скорость решения алгоритма, выбирает наиболее подходящее решение. Результатом этапа разработки алгоритма являетсяподробное словесное описание алгоритма или его блок-схема,

Кодирование- После того как определены требования к программе и составлен алгоритмрешения, алгоритм записывается на выбранном языке программирования.В результате получается исходная программа.

Отладка - это процесс поиска и устранения ошибок. Ошибки в программеразделяют на две группы: синтаксические (ошибки в тексте) и алгоритмические. Синтаксические ошибки - наиболее легко устраняемые. Алгоритмические ошибки обнаружить труднее. Этап отладки можно считать законченным, если программа правильно работает на одном-двух наборах входныхданных.

Тестирование - Этап тестирования особенно важен, если вы предполагаете, что вашей программой будут пользоваться другие. На этом этапе следует проверить, какведет себя программа на как можно большем количестве входных наборовданных, в том числе и на заведомо неверных.

Создание справочной системы - Если разработчик предполагает, что программой будут пользоваться другие, то он обязательно должен создать справочную систему и обеспечить пользователю удобный доступ к справочной информации во время работы с программой. В современных программах справочная информация представляется в форме СНМ-или HLP-файлов. Помимо справочной информации,доступ к которой осуществляется из программы во время ее работы, в состав справочной системы включают инструкцию по установке (инсталляции) программы, которую оформляют в виде Readme-файла в одном из

форматов: TXT, DOC или НТМ.

Создание установочного диска - Установочный диск или CD-ROM создаются для того, чтобы пользователь мог самостоятельно, без помощи разработчика, установить программу на свой компьютер. Обычно помимо самой программы на установочном диске находятся файлы справочной информации и инструкция поустановке программы (Readme-файл). Следует понимать, что современные программы, в том числе разработанные в Delphi, в большинстве случаев (за исключением самых простых программ) не могут быть установлены на компьютер пользователя путем простого копирования, так какдля своей работы требуют специальных библиотек и компонентов, которых может и не быть у конкретного пользователя. Поэтому установкупрограммы на компьютер пользователя должна выполнять специальнаяпрограмма, которая помещается на установочный диск. Как правило, установочная программа создает отдельную папку для устанавливаемойпрограммы, копирует в нее необходимые файлы и, если надо, выполняетнастройку операционной системы путем внесения дополнений и изменений в реестр.

Этапы разработки программного обеспечения

Профессиональное программирование подразумевает, что результатом труда, – программным продуктом, – будет пользоваться определенный круг людей, пользователей. На этапе разработки программы, в которой может участвовать группа людей, пользователей представляет Заказчик .

Для выполнения задачи создания и эксплуатации программного обеспечения ее разбивают на определенные этапы:

1. Постановка задачи.

2. Составление алгоритма.

3. Составление и ввод программы.

4. Отладка и тестирование программы.

5. Сопровождение программного продукта.

Создание любой программы начинается с постановки задачи . Изначально задача ставится в терминах некоторой предметной области, и необходимо перевести ее в понятия и выражения, более близкие к программированию. Поскольку программист первоначально редко досконально разбирается в предметной области, а Заказчик – в программировании, то постановка задачи может стать весьма непростым итерационным процессом.

Постановка задачи заканчивается созданием технического задания, а затем и внешней спецификации программы , которая включает в себя:

1. Описание исходных данных и результатов (виды, представление, точность, ограничения и т.п.).

2. Описание задачи, реализуемой программой.

3. Способ обращения к программе.

4. Описание возможных особых и аварийных ситуаций и ошибок пользователя.

На этом этапе программа рассматривается как «черный ящик», для которого определяется выполняемая им функция, входные и выходные данные. Каким образом достигается выполнение функций, здесь не указывается.

На втором этапе разрабатываются алгоритмы, задаваемые спецификациями, и формируется (проектируется) общая структура программ . Здесь обычно применяется технология нисходящего проектирования с использованием метода пошаговой детализации . То есть сначала составляется укрупненный алгоритм в самом общем виде. Затем уточняются шаги (блоки) с более подробным описанием. На этом этапе описания производятся на языке, понятном человеку, используя определенную форму записи алгоритма. В программировании широко используется графическая форма записи в виде блок-схем или граф-схем.

Третий этап как раз и является непосредственно программированием на языке, понятном ЭВМ. По своей сути третий этап является продолжением второго, так как программа тоже есть форма записи алгоритма с максимальной степенью детализации, – программная.

Изучению одного из языков программирования высокого уровня и посвящается данный курс.

Четвертый этап подразумевает устранение всех ошибок и недопониманий, возникших на предыдущих этапах. Человеку свойственно ошибаться, поэтому четвертому этапу уделяется много внимания.

Существуют самые разнообразные методы и рекомендации по тестированию и отладке. Необходимо различать эти два понятия. Тестирование представляет собой процесс, посредством которого проверяется правильность функционирования программы и соответствие всем проектным спецификациям. В частности, для этих целей создается набор тестов. Отладка – процесс исправления ошибок в программе. Так, при отладке исправляются синтаксические ошибки, алгоритмические, ошибки, обнаруженные при тестировании и другие.

Пятый этап наступает, когда программный продукт сдан в эксплуатацию (или начались его продажи). Здесь так же возможно обнаружение не найденных на этапе тестирования ошибок, – их необходимо локализовать и исправить. Кроме этого, возможно изменение свойств программы для удобства эксплуатации: элементов интерфейса, некоторых функций и т.д. Казалось бы, пятый этап самый простой. Но ему отводится самая большая часть затрат времени и средств: до половины и более.

Все эти этапы разработки и сопровождения программного продукта, включая завершение поддержки эксплуатации, составляют жизненный цикл программы .

Возможно и другое деление на этапы с приблизительным делением по времени реализации, как указано на рис. 1.1:

1. Анализ требований.

2. Определение спецификаций.

3. Проектирование.

4. Кодирование.

5. Автономное тестирование.

6. Комплексное тестирование.

Рис. 1.1. Временные затраты на реализацию этапов цикла разработки программного обеспечения (за исключением этапа эксплуатации и сопровождения)

На последний же этап эксплуатации и сопровождения объемных программных продуктов отводится более половины времени: до 67% от общего времени жизненного цикла.

Классическим называется следующий набор технологических этапов (процессов) :

1. Возникновение и исследование идеи

2. Управление

3. Анализ требований

4. Проектирование

5. Программирование

6. Тестирование и отладка

7. Ввод в действие

8. Эксплуатация и сопровождение

9. Завершение эксплуатации

Процессы жизненного цикла программного обеспечения определены международным стандартом ISO 12207 и делятся на три группы (без привязки ко времени) :

· Основные процессы: приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение.

· Вспомогательные процессы: документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, совместная оценка, аудит, разрешение проблем.

· Организационные процессы: управление, создание инфраструктуры, усовершенствование, обучение.

Этапы разработки программ

Моделирование – исследование каких либо явлений или систем путем построения и изучения их моделей.

Формализация – представление и изучение каких либо содержательных областей знания в виде формальной системы.

Рассмотрим, из чего складывается процесс разработки задачи на компьютере, какие необходимо пройти этапы, чтобы достичь конечной цели – решить задачу.

Первый этап - постановка задачи. На этом этапе участвует разработчик, который хорошо представляет предметную область задачи. Он должен четко определить цель задачи, выбрать необходимый объем исходной информации, привести описание каждого исходного данного и указать место его хранения, дать словесное описание содержания задачи и предложить общий подход к её решению.

Второй этап - математическое описание задачи. Этот этап выполняет разработчик, способный разработать математическое описание задачи. Цель этого этапа – создать математическую модель решаемой задачи, которая может быть реализована в компьютере.

Третий этап - алгоритмизация задачи. На основе математического описания необходимо разработать алгоритм решения. Чаще всего алгоритм изображается в виде блок-схемы с четко определенной последовательностью действий. Алгоритм должен быть понятным любому пользователю и пригодным для решения задач, с схожих с поставленной. На этом этапе алгоритмист использует принципы структурного программирования – идет по пути нисходящего проектирования, т.е. разрабатывает алгоритм на модульной основе.

Четвертый этап - программирование задачи. Этот этап выполняет разработчик, умеющий программировать. Программа – это представление алгоритма с помощью специальных символов, воспринимаемых компьютером. Составление программы обеспечивает возможность физической реализации алгоритма и соответственно поставленной задачи.

При составлении программы возможно уточнение алгоритма – введение новых блоков, замена одних блоков на другие и т.д.

Пятый этап - разработка тестовой задачи (теста). Для того, чтобы убедиться в правильности составленной программы, необходимо разработать тестовую задачу, которая позволит осуществить проверку всех ветвей алгоритма. Тест или контрольный пример – это по сути дела совокупность таких исходных данных, на основании которых заранее определяется значения выходных данных. Тестовую задачу разрабатывает программист

Шестой этап - перенос программы на машинный носитель. При работе на ПК программа и исходные данные вводятся с клавиатуры.

Седьмой этап - отладка программы. Программа и исходные данные тестовой задачи вводятся в оперативную память компьютера. Результаты решения сравниваются с полученными на пятом этапе расчетными значениями. По результатам сравнения делается заключение: программа работает правильно, если результаты совпадают. В противном случае в программе есть ошибки.

Восьмой этап - получение и анализ результатов. После устранения всех ошибок, выявленных тестовой задачей, можно перейти к получению результатов решения поставленной задачи. Подготавливаются исходные данные этой задачи и вводятся в компьютер. Полученные в результате решения выходные данные анализируются постановщиком задачи. На основании этого анализа вырабатываются решения, рекомендации, выводы. Оформляется техническая документация на разработанную программу.

Этапы разработки программного обеспечения

Процесс разработки программного обеспечения можно разбить на этапы (фазы):

– разработка модели и выбор метода решения;

– разработка алгоритма решения задачи;

– кодирование алгоритма;

– компиляция программы;

– тестирование программы;

– создание документации;

– сопровождение и эксплуатация.

В результате выполнения этого этапа работы составляется документ, называемый "Задание на разработку программного обеспечения (техническое задание)". В нем указывается следующее:

– название задачи. Дается краткое определение решаемой задачи, название программного комплекса, указывается система программирования для ее реализации и требования к аппаратному обеспечению;

– описание. Подробно излагается постановка задачи, цель и назначение задачи, ее место и связи с другими задачами, содержание функций обработки входной информации при решении задачи, требования к периодичности решения задачи.

– управление режимами работы программы. Формулируются основные требования к способу взаимодействия пользователя с программой (интерфейс пользователь-компьютер).

– входные данные. Описываются входные данные, указываются пределы, в которых они могут изменяться, значения, которые они не могут принимать, и т. д., а также источник данных, т.е. устройство, с помощью которого они должны быть переданы в программу.

– выходные данные. Описываются выходные данные, указывается, в каком виде они должны быть представлены – в числовом, графическом или текстовом, ограничения по срокам и точности выходной информации, а также указывается устройство отображения этих данных.

– ошибки. Перечисляются возможные ошибки пользователя при работе с про­граммой (например, ошибки при вводе данных и др.). Указыва­ются способы диагностики (в данном случае под диагностикой понимает­ся обнаружение ошибок при работе программного комплекса) и защиты от этих ошибок на этапе проектирования, а также возможная реакция пользователя при совершении им ошибочных действий и реакция программного комплекса (компьютера) на эти действия.

– пример работы программного комплекса. Приводится один или несколько примеров работы программного ком­плекса, на которых в простейших случаях проводится его отладка и тести­рование.

Разработка модели и выбор метода решения . На этом этапе создается математическая или логиче­ская модель исследуемого явления реального мира. При этом нужно уметь сформулировать на языке математики конкретные задачи физики, экономики, технологии и т.д. После того как определена математическая модель задачи, надо выбрать метод ее решения. Если программируемая задача носит вычислительный характер, то приводится вывод всех используемых формул с подробными комментариями. Если же задача невычислительная, то приводится словесное описание логической модели, например, в виде плана действий.

Разработка алгоритма решения задачи . На этом этапе формируется общая структура программного комплекса. Алгоритм – это система точно сформулированных правил, определяющая процесс преобразования допустимых исходных данных (входной информации) в желаемый результат (выходную информацию) за конечное число шагов.

В процессе разработки алгоритма могут быть использованы различные способы его описания: словесная запись, блок-схемы, псевдокод, структурограммы и т.п.

Предложения, не являющееся предложением какого-то языка программирования, хотя и очень напоминает то, что мы пишем на данном языке программирования, называют псевдокодом . Псевдокод очень эффективен при разработке логики программы. После того как логика покажется вам правильной, вы можете обратить особое внимание на детали перевода псевдокода на реальный язык программирования. Преимущество использования псевдокода состоит в том, что он позволяет сконцентрироваться на логике и структуре программы, не заботясь пока о способе перевода этих идей на язык машины. Если мы хотим улучшить программу, нам в первую очередь необходимо улучшить алгоритм !

Кодирование алгоритма. Этап кодирования (программирования) алгоритмов заключается в переводе алгоритмов, разработанных для каждого программного модуля, в программы на конкретном языке программирования. Результатом выполнения этого этапа являются файлы с исходными текстами программ. Эти файлы по своей природе текстовые, только они содержат тексты, написанные на языке программирования (в нашем случае это тексты, написанные на языке Си).

Компиляция программы. После того как закончено кодирование (написание программы на языке программирования) и исходный текст программы введен в память компьютера, производят компилирование программы, т.е. перевод исходного текста в машинный код. Этот процесс осуществляется специальной программой – компилятором. На рисунке 1 представлена схема подготовки исполняемой программы.

Сначала программа передается препроцессору , который выполняет директивы , содержащиеся в ее тексте (например, #include - включение файла в текст программы).

Получившийся текст передается на вход компилятора (Compiler ) , который выделяет лексемы (отдельные слова), а затем на основе грамматики языка распознает выражения и операторы, построенные из этих лексем. При этом компилятор выявляет синтаксические ошибки и в случае их отсутствия строит объектный модуль.

Компоновщик, или редактор связей (Linker ) , формирует исполняемый модуль программы, подключая к объектному модулю другие объектные модули, в том числе содержащие функции библиотек, обращение к которым содержится в любой программе. При успешном завершении процесса образуется исполняемый файл программы (файл с расширением EXE).

Тестирование программы. Различается два вида тестирования: автономное и комплексное. При автономном тестированию подвергаются отдельные программные модули, из которых состоит программный комплекс. Комплексное тестирование заключается в проверке всего программного комплекса. Для тестирования подбираются такие исходные данные, для которых результат выполнения программы заранее известен.

Создание документации. Документация классифицируется по своему назначению и может быть разбита на несколько групп: описание применения, руководство пользователя, руководство программиста.

Описание применения – общая характеристика программного продукта и сферы его применения, требований к базовому программному обеспечению, комплексу технических средств обработки.

Руководство пользователя – детальное описание функциональных возможностей и технологии работы с программным продуктом для конечного пользователя. Документы данного вида могут офор­мляться в печатном виде и (или) "встраиваться" в программный комплекс (в последнем случае помощь в виде подсказки вызывается самим пользо­вателем в процессе работы программного комплекса).

Руководство программиста предназначено для разработчиков программного обеспечения и специалистов, которые будут его сопровождать. В это руководство в качестве основных документов включаются:

Задание на разработку программного обеспечения (техническое зада­ние);

Спецификация;

Прокомментированные исходные тексты (листинги) модулей програм­мы и управляющего модуля;

Схема разбиения программного комплекса на программные модули;

Схема потоков данных программного комплекса;

Схема взаимодействия программных модулей;

Планы и данные для тестирования программного комплекса;

Другие материалы, иллюстрирующие проект, например: блок-схемы программного комплекса и программных модулей.

Сопровождение и эксплуатация. После завершения тестирования программного комплекса програм­мное обеспечение сдается в эксплуатацию. В процессе эксплуатации может возникнуть необходимость добавления в программный комплекс новых функций, устранение ошибок, обнаруженных в процессе эксплуатации и т.д. Данный тип работ с программным комплексом в период его эксплуатации называется сопровождением.