Общие принципы разработки программных средств

 

   Модель водопада является разумным выбором для типовых, стандартных проектов или при наличии жестких требований к качеству (например, при создании mission critical-систем). Тем не менее, ее недостатки весьма существенны, и для разработки коммерческого ПО, как правило, существуют значительно более эффективные альтернативы.

 

  Стадия разработки  ПС состоит из этапа его внешнего описания, этапа конструирования ПС, этапа кодирования (программирование в узком смысле) ПС и этапа аттестации ПС. Всем этим этапам сопутствуют процессы документирования и управления ПС. Этапы конструирования и кодирования часто перекрываются, иногда довольно сильно. Это означает, что кодирование некоторых частей программного средства может быть начато до завершения этапа конструирования.

 

  Этап внешнего описания ПС включает процессы, приводящие к созданию некоторого документа. Этот документ является описанием поведения ПС с точки зрения  внешнего по отношению к нему наблюдателя с фиксацией требований относительно его качества.  Внешнее описание ПС начинается  с анализа и определения  требований к ПС со стороны пользователей  (заказчика), а также включает процессы спецификации этих требований. Конструирование ПС охватывает процессы: разработку архитектуры ПС, разработку структур программ ПС и их детальную спецификацию.

 

   Кодирование ПС включает процессы создания текстов программ на языках программирование, их отладку с тестированием ПС.

 

  Этап аттестации ПС включает в себя производимость оценки качества ПС. Если эта оценка оказывается приемлемой для практического использования ПС, то разработка ПС считается законченной. Это обычно оформляется в виде некоторого документа, фиксирующего решение комиссии, проводящей аттестацию ПС.

 

   Стадия эксплуатации ПС охватывает процессы хранения,  внедрения и сопровождения  ПС,  а также транспортировки и применения ПИ по своему назначению. Она состоит из двух параллельно проходящих фаз: фазы применения ПС и фазы сопровождения ПС.

 

   Применение ПС - это использование ПС для решения практических задач на компьютере путем выполнения ее программ.

 

   Сопровождение ПС - это процесс сбора информации о качестве ПС в эксплуатации, устранения обнаруженных в нем ошибок, его доработки и модификации,  а также извещения пользователей о внесенных в него изменениях.

 

1.4. Понятие качества  ПС.

 

Каждое ПС должно выполнять определенные функции, т.е. делать то, что задумано. Хорошее ПС должно обладать еще целым  рядом свойств, позволяющим успешно  его использовать в течении длительного периода, т.е. обладать определенным качеством. Качество ПС - это совокупность его черт и характеристик, которые влияют на его способность удовлетворять заданные потребности пользователей. Но это не значит, что ПК должны в высшей мере обладать этими свойствами. Качество ПС является удовлетворительным, когда оно обладает указанными свойствами в такой степени, чтобы гарантировать успешное его использование.

 

Совокупность свойств  ПС, которая образует удовлетворительное для пользователя качество ПС, зависит  от условий и характера эксплуатации этого ПС,  т.е. от позиции, с которой  должно рассматриваться качество этого  ПС. Поэтому при описании качества ПС, прежде всего, должны  быть фиксированы критерии отбора требуемых свойств ПС. В настоящее время критериями качества ПС принято считать:

 функциональность,

 надежность,

 легкость применения,

 эффективность, 

сопровождаемость, 

 мобильность.

 

Функциональность - это способность ПС выполнять набор функций, удовлетворяющих заданным или подразумеваемым потребностям пользователей. Набор указанных функций определяется во внешнем описании ПС.

 

Надежность - это характеристика ПС отвечать и полагаться заданным стандартам.

 

Легкость применения - это характеристики ПС, которые позволяют минимизировать усилия пользователя по подготовке исходных данных, применению ПС и оценке полученных результатов, а также вызывать положительные эмоции определенного или подразумеваемого пользователя.

 

Эффективность - это отношение уровня услуг, предоставляемых ПС пользователю при заданных условиях, к объему используемых ресурсов.

 

Сопровождаемость - это характеристики ПС, которые позволяют сократить усилия по внесению изменений для устранения в нем ошибок.

 

Мобильность - это способность ПС быть перенесенным из одной среды (окружения) в другую, в частности, с одного компьютера на другой.

 

Функциональность и  надежность являются обязательными  критериями качества ПС, причем обеспечение  надежности будет красной нитью проходить по всем этапам и процессам разработки ПС.  Остальные критерии используются в зависимости от потребностей пользователей в соответствии с требованиями к ПС. Обеспечение этих критериев будет обсуждаться в подходящих разделах курса.

 

 

1.5 Общие принципы обеспечения  надежности ПС

 

Обеспечение надежности ПС является основным мотивом разработки ПС, задающим специфическую окраску  всем технологическим процессам  разработки ПС. В технике известны четыре подхода обеспечению надежности:

предупреждение ошибок;

самообнаружение ошибок;

самоисправление ошибок;

обеспечение устойчивости к ошибкам.

 

Целью подхода предупреждения ошибок - не допустить ошибок в готовых продуктах, в нашем случае - в ПС. Проведенное рассмотрение  природы ошибок  при разработке ПС позволяет для достижения этой цели сконцентрировать внимание на следующих вопросах:

борьба со сложностью,

обеспечение точности перевода,

преодоление барьера  между пользователем и разработчиком,

обеспечение контроля принимаемых  решений.

 

Этот подход связан с организацией процессов разработки ПС, т.е. с технологией программирования. И хотя, как мы уже отмечали, гарантировать отсутствие ошибок в ПС невозможно, но в рамках этого подхода можно достигнуть приемлемого уровня надежности ПС.

 

Остальные три подхода связаны с организацией самих продуктов технологии, в нашем случае - программ. Они учитывают возможность ошибки в программах. Самообнаружение ошибки в программе означает, что программа содержит средства обнаружения отказа в процессе ее выполнения. Самоисправление ошибки в программе означает не только обнаружение отказа в процессе ее выполнения, но и исправление последствий этого отказа, для чего в программе должны иметься соответствующие средства. Обеспечение устойчивости программы к ошибкам означает,  что в программе содержатся средства, позволяющие локализовать область влияния отказа программы, либо уменьшить его неприятные последствия, а иногда предотвратить катастрофические последствия отказа. Однако, эти подходы используются весьма редко (может быть, относительно чаще используется обеспечение устойчивости к ошибкам). Связано это, во-первых,  с тем, что многие простые методы, используемые в технике в рамках этих подходов, неприменимы в программировании, например, дублирование отдельных блоков и устройств (выполнение двух копий одной и той же программы всегда будет приводить к одинаковому эффекту - правильному или неправильному). А, во-вторых, добавление в программу дополнительных фрагментов приводит к ее усложнению (иногда - значительному),  что в какой-то  мере  мешает  методам предупреждения ошибок.

 

 

1.6 Методы борьбы со  сложностью

 

Известны два общих  метода борьбы со сложностью систем:

обеспечения независимости  компонент системы;

использование в системах иерархических структур.

 

        Обеспечение независимости компонент означает разбиение системы на такие части, между которыми должны остаться по возможности меньше связей. Одним из воплощений этого метода является модульное программирование.

 

Использование в системах иерархических структур позволяет локализовать связи между компонентами, допуская их лишь между компонентами, принадлежащими смежным уровням иерархии. Этот метод, по-существу, означает разбиение большой системы на подсистемы, образующих малую систему. Здесь существенно используется способность человека к абстрагированию.

 

 

1.7 Обеспечение точности  перевода

 

Обеспечение точности перевода направлено на достижение однозначности  интерпретации документов различными разработчиками, а также пользователями ПС. Это требует придерживаться при переводе определенной дисциплины. В соответствии с этим весь процесс перевода можно разбить на следующие этапы:

Понимание задачи;

Составление плана (включая  цели и методы решения);

Выполнение плана (проверяя правильность каждого шага);

Анализ полученного решения.

 

1.8 Преодоление барьера  между пользователем и разработчиком.

 

Как обеспечить, чтобы  ПС выполняла то, что пользователю разумно ожидать от нее?  Для  этого разработчикам необходимо правильно понять, во-первых,  чего хочет пользователь, и, во-вторых, его уровень подготовки и окружающую его обстановку. При разработке ПС следует привлекать пользователя для участия в процессах принятия решений, а также тщательно освоить особенности его работы (лучше всего - побывать в его "шкуре").

 

 

1.9 Контроль принимаемых решений

 

Обязательным шагом  в каждом процессе (этапе) разработки ПС должна быть проверка правильности принятых решений. Это позволит обнаруживать и исправлять ошибки на самой ранней стадии после ее возникновения, что, во-первых, существенно снижает стоимость ее исправления и, во-вторых, повышает вероятность правильного ее устранения.

 

        С учетом специфики разработки  ПС необходимо применять везде,  где это возможно,

смежный контроль,

сочетание как статических, так и динамических методов контроля.

 

        Смежный контроль означает, проверку  полученного документа лицами, не  участвующими в его разработке, с двух сторон: во-первых, со стороны  автора исходного для контролируемого  процесса документа, и, во-вторых, лицами, которые будут использовать полученный документ в качестве исходного в последующих технологических процессах. Такой контроль позволяет обеспечивать однозначность интерпретации полученного документа.

 

        Сочетание статических и динамических  методов контроля означает, что  нужно не только контролировать документ как таковой, но и проверять, какой процесс обработки данных он описывает. Это отражает одну из специфических особенность ПС (статическая форма, динамическое содержание)

 

Заключение

 

Вычислительная техника  прошла те же исторические этапы эволюции, которые прошли и все прочие технические устройства: от ручных приспособлений к механическим устройствам и далее к более гибким автоматическим системам. Современный компьютер - это прибор. Его принцип действия - электронный, а назначение - автоматизация операций с данными. Гибкость автоматизации основана на том, что операции с данными выполняются по заранее заготовленным и легко сменяемым программам. Универсальность компьютеров основана  на том, что любые типы данных представляются в нем с помощью универсального двоичного кодирования. Работа компьютерной системы протекает в непрерывном взаимодействии аппаратных и программных средств. Работа компьютерных программ имеет многоуровневый характер. Программы низшего уровня занимаются только взаимодействием с базовыми аппаратными средствами и согласованием их работы. Ключевая роль программ базового уровня проявляется в момент первичного запуска компьютера. Программы системного уровня опираются на программы базового уровня и обеспечивают взаимодействие пользователя с оборудованием, взаимодействие дополнительного оборудования  с базовым, а также предоставляют возможность для установки и работы программ более высоких уровней. Программы служебного уровня выполняют обслуживание компьютерной системы, обеспечивают ее контроль и настройку. В своей работе они опираются на программы базового и системного уровней. Программы прикладного уровня используются человеком для исполнения практических заданий с помощью компьютера. Эти программы опираются на программы нижележащих уровней. Разработка программных средств не так проста, технологии постоянно усовершенствуются, а с ними должны развиваться и программные средства, и технологии их разработки.

 

 

 

2.Практическая часть

 

Вариант№11.

 

2.1. Общая характеристика задачи.

 

Компания «Страховщик» осуществляет страховую деятельность на территории России по видам полисов, представленных на рис.1. Каждый полис  имеет фиксированную цену.

 

Компания имеет свои филиалы в нескольких городах (рис.2) и поощряет развитие каждого филиала, предоставляя определенный дисконт. Дисконт пересматривается ежемесячно по итогам общих сумм договоров по филиалам.

 

В конце каждого месяца  составляется общий реестр договоров  по всем филиалам.

 

В конце каждого месяца составляется общий реестр договоров  по всем филиалам  (рис.3)

 

1.Построить таблицы  (рис.1-3).

 

2.Организовать межтабличные  связи для автоматического заполнения  граф реестра (рис.3): «Наименование  филиала», «Наименование полиса»,  «Сумма полиса, руб.», «Сумма скидки  по дисконту, руб.»

 

3.Организовать двумя  способами расчет общей суммы  полисов по филиалам:

 

1) подвести итоги в  таблице реестра;

 

2) построить соответствующую  сводную таблицу, предусмотрев  возможность одновременно отслеживать  итоги и по виду полиса.

 

4. Построить гистограмму по данным сводной таблицы.

 

Код вида страхового полиса 

Наименование страхового полиса 

Сумма                  страхового полиса, руб.

 

 

 

101 

От несчастного случая 

10 000

 

 

 

102 

От автокатастрофы 

50 000

 

 

 

103 

От авиакатастрофы 

60 000

 

 

 

104 

Медицинский 

25 000

 

 

 

105 

       Автомобильный 

150 000

 

 

 

106 

Жилищный 

500 000

 

 

 

Рис. 1. Виды страховых  полисов

 

 

Код филиала 

Наименование филиала 

 

 

Дисконтный процент  с каждого полиса по филиалу, %

 

 

 

100 

Московский 

3%

 

 

 

200 

Тульский 

2%

 

 

 

300 

Уфинский 

1%