Операционные системы 2011, страница 7

В общемслучае, говорить о "правильности" программы вообще не совсем корректно. Мы можемговорить о правильности функционирования программы на некоторых наборах тестов.Таким образом, при тестировании выявляется работоспособность программы на данномтесте (или на наборе тестов) или имеющаяся в программе ошибка. Понятно, что длялюбой программы абсолютно полным тестом является перебор всевозможных входныхданных программы, но множество таких тестов настолько велико, что обработать их непредставляется возможным. Поэтому актуальной задачей в тестировании являетсярешение проблемы формирования минимального набора тестов или тестовых нагрузок,наиболее полно проверяющих функциональность программы (тестовое покрытие).Тест 1Тест 2Тест 3……Тест NИсходные данныеПрограммаРезультатРис.

9.Тестирование.Другим компонентом данного этапа является отладка. Отладка — это поиск,локализация и исправление зафиксированных при тестировании или в процессеэксплуатации ошибок. Для обеспечения процесса отладки используются специальныепрограммные средства — отладчики. Средства отладки существенно зависят от типа иназначения создаваемой программной системы.Этап ввода программной системы в эксплуатацию (внедрение) исопровождения. Немаловажным этапом жизненного цикла программы в вычислительнойсистеме является этап, связанный с представлением разрабатываемой программнойсистемы в качестве программного продукта. Одним из основных требований,предъявляемых к программному продукту, является возможность эксплуатациисоответствующей программной системы без постоянного участия разработчикапрограммы.

Это достигается, с одной стороны, соответствующей надежностьюпрограммы (для этого программа должна быть максимально полно протестирована иустойчива к всевозможным комбинациям входных данных), а с другой стороны — этоналичие подробной и адекватной программе документации, необходимой для всехкатегорий пользователей данной программной системы (пользователь, системныйпрограммист, администратор, оператор и т.п.).Итак, мы рассмотрели основные этапы жизненного цикла программы ввычислительной системе. При создании различных программных систем, прииспользовании различных технологий разработки данные этапы могут выполняться каклинейно, так и итерационно, с возвратами от одного этапа к другому, последовательнымиуточнениями спецификаций и расширением реализации программной системы.Современные технологии разработки программного обеспечения специфицируютразличные модели организации жизненного цикла программной системы.

Традиционная19модель — каскадная модель (Рис. 10) — представляет разработку в виде строголинейной последовательности этапов, каждый из которых заканчивается фиксациейрезультата, и только после этого начинается последующий.ПроектированиеКодированиеТестированиеОтладкаРис. 10. Каскадная модель.В определенном смысле эта модель является вырожденной, т.к. соблюсти этиправила на практике достаточно сложно. Примером может служить связка этапатестирования и отладки с предшествующими этапами, которая по своей сути итерационна(после обнаружения и локализации ошибки зачастую необходимо вернуться к этапукодирования, а возможно и проектирования). Прагматическим развитием каскадноймодели является каскадная итерационная модель (Рис.

11), которая в общем случае,предоставляет возможность осуществления анализа полученных на этапе результатов ивозврат к любому предшествующему этапу.ПроектированиеКодированиеТестированиеОтладкаРис. 11. Каскадная итерационная модель.Современные технологии разработки программного обеспечения помимокаскадной модели используют и другие модели организации жизненного циклапрограммных систем. В частности, популярной является спиральная модель организациижизненного цикла (Рис.

12).Данная модель основана на том, что процесс разработки программной системыскладывается из последовательности "спиралей", каждая из которых включает этапыпроектирования, кодирования, тестирования и получения результата. Под результатом20понимается очередная детализация проекта и получение последовательности программ —прототипов. Прототип — программа, реализующая частичную функциональность ивнешние интерфейсы разрабатываемой системы. Последовательность прототипов, вконечном счете, сходится к реализации программной системы. А детализации проекта, витоге, превращаются в полный проект системы.кодированиетестированиеотладкапроектированиедетализацияпрототипыпрограммнаясистемаРис. 12.

Спиральная модель.Вернемся к рассмотрению следующего уровня иерархической организациивычислительных систем — к уровню систем программирования. Системапрограммирования — комплекс программ, обеспечивающий поддержание этаповжизненного цикла программы в вычислительной системе. Этапы жизненного циклапрограммы оставались в той или иной мере неизменными с момента зарождениявычислительных систем, т.к.

всегда были и решались проблемы проектированияпрограммной системы, кодирования, тестирования и отладки, подготовкиэксплуатационной документации и сопровождения. В тоже время, определение системыпрограммирования как комплекса программных средств, предназначенных дляавтоматизации этапов жизненного цикла программы, изменялось постоянно вместе споявлением и развитием данных средств. Рассмотрим развитие состава и основныхфункций понятия система программирования в хронологии развития вычислительныхсистем.Начало 50-х годов ХХ века. Первые системы автоматизации программирования.Система программирования или система автоматизации программирования включала всебя ассемблер (или автокод) и загрузчик. Несколько позднее появились библиотекистандартных программ и макрогенераторы.

Основная функция первых системпрограммирования —предоставлениепрограммисту системымнемоническогообозначения компьютерных команд и данных, используемых в программах, а такжепредоставление возможности создавать и использовать библиотеки программ.Середина 50-х — начало 60-х годов ХХ века. Появление и распространениеязыков программирования высокого уровня (Фортран, Алгол-60, Кобол и др.).Формирование концепций модульного программирования. Система программирования:макроассемблеры, трансляторы языков высокого уровня, редакторы внешних связей,загрузчики.Середина 60-х — начало 90-х годов ХХ века.

Развитие интерактивных иперсональных систем, появление и развитие языков объектно-ориентированногопрограммирования. Система программирования: трансляторы языков программирования,21редакторы внешних связей, загрузчики, средства поддержания библиотек программ,интерактивные и пакетные средства отладки программ, системы контроля версий,средства поддержки проектов.90-е годы ХХ века — настоящее время. Появление промышленных средствавтоматизации проектирования программного обеспечения, CASE-средств (ComputerAided Software/System Engineering), унифицированного языка моделирования UML.Системы программирования: интегрированные системы, предоставляющие комплексныерешения в автоматизации проектирования, кодирования, тестирования, отладки исопровождения программного обеспечения.Мы видим, что интерпретация термина система программирование претерпелаизменение от самого примитивного: «система программирования — это трансляторязыка программирования и средства редактирования связей», — до современного:«система программирования — это комплекс программ, обеспечивающий технологиюавтоматизации проектирования, кодирования, тестирования, отладки и сопровожденияпрограммного обеспечения».

Функции конкретной системы программированияопределяются составом программных компонентов, которые могут использоваться дляподдержания этапов жизненного цикла программы, и степенью интеграции этихкомпонентов. Таким образом, системой программирования будет являться как система,включающая только транслятор языка Си, ассемблер, редактор связей и интерактивныйотладчик, так и, например, система Rational Rose — набор объектно-ориентированныхCASE-средств, предназначенных для автоматизации процессов анализа, моделирования ипроектирования с использованием UML, а также для автоматической генерации кодовпрограмм на различных языках (C++, Java и пр.), разработки проектной документации иреверсного инжиниринга программ.

На сегодняшний день выбор конкретной системыпрограммирования во многом зависит как от масштабности и сложности решаемой задачиавтоматизации, так и от квалификации программистов.Уровень системы программирования основывается на доступе к виртуальным ифизическим ресурсам, предоставляемым операционной системой (или уровнямиуправления физическими и виртуальными ресурсами), и предоставляет программистаминструментальные средства разработки программных систем, каждая из которыхпредназначена для решения своего круга задач.1.1.6 Прикладные системыИтак, мы переходим к вершине структурной организации вычислительныхсистем — к уровню прикладного программного обеспечения.

Прикладная система —это программная система, ориентированная на решение или автоматизацию решения задачиз конкретной предметной области. Прикладная система является прагматическойосновой всей вычислительной системы, так как, в конечном счете, именно для решенияконкретных прикладных задач создавались все те уровни вычислительной системы,которые мы рассмотрели к настоящему времени.В истории развития прикладных систем можно выделить четыре этапа.

Первый —прикладные системы компьютеров первого поколения. Основной характеристикойданных систем являлось то, что для автоматизации решения каждой конкретной задачисоздавалась уникальная программная система, которая не предполагала возможностьмодификации функциональности, переноса с одной вычислительной системы на другую(Рис. 13). Пользовательского интерфейса не было, как такового. Подавляющеебольшинство решаемых прикладных задач было связано с моделированием физическихпроцессов, и, в свою очередь, результаты моделирования представлялись в видепоследовательностей чисел и числовых таблиц. Уровень инструментальных средствпрограммирования, доступных для решения прикладных задач, накладывал достаточножесткие требования к квалификации специалистов, занимающихся автоматизациейрешения прикладных задач.

Кроме знания предметной области, алгоритмов и методов22решения соответствующих прикладных задач программист должен был владетьсредствами программирования компьютеров первого поколения — уметь использоватьдля этих целей систему команд или ассемблер компьютера.ЗадачаРазработка,программированиеРешениеРис. 13.

Первый этап развития прикладных систем.Второй этап — развитие систем программирования и появление средств создания ииспользования библиотек программ (Рис. 14).СистемапрограммированияЗадачаРазработкаРешениеБиблиотекаБиблиотекаРис. 14. Второй этап развития прикладных систем.Библиотеки прикладных программ позволили аккумулировать и многократноиспользовать практический опыт численного решения типовых задач из конкретныхпредметныхобластей.Составляющиебиблиотекуподпрограммыслужили"строительными блоками", которые в интеграции с системами программированияиспользовались для разработки прикладных систем.