48278 (588533), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Функциональные требования к системе содержат четкое описание всего того, что она должна делать. Ограничениями в процессе проектирования являются директивные сроки завершения отдельных этапов, имеющиеся в наличии ресурсы, организационные процедуры и мероприятия, обеспечивающие сохранность информации.

Организация-заказчик и группа разработчиков совместно составляют официальный перечень спецификаций, а также договор о порядке проведения проектных работ и приемке системы. Иногда процесс создания системы разбивается на два отдельных этапа, в которых участвуют различные группы специалистов. Первая из них занимается, собственно, проектированием системы, а вторая – ее программной реализацией. В таких случаях договоры заключаются с обеими группами, причем между указанными этапами должен быть предусмотрен определенный промежуток, выделяемый для анализа и обсуждений характеристик системы.

2.2 Этапы решения задачи на ЭВМ

1. Постановка задачи.

Задача, которую предстоит решить программисту на ЭВМ, формулируется им самим или выдается ему в виде специального задания на разработку программы. Задание содержит формулировку задачи, необходимые характеристики разрабатываемой программы, требования к взаимодействию с ней. Выдаче такого задания для крупных задач может предшествовать большая работа научно-исследовательского характера.

Задание на разработку программы по форме и характеру должно быть аналогично техническому заданию на разработку какого-либо технического продукта.

Техническое задание полезно и в том случае, когда заказчик и исполнитель работают в одной и той же комнате или даже являются одним и тем же лицом. Наличие четкой письменной формулировки будет препятствовать подмене или отходу в процессе разработки программы от сформулированных в ТЗ требований в угоду каким-то другим побочным целям. Кроме того, письменно сформулированное задание делает возможным обсуждение, оценку или согласованную с заказчиками корректировку отдельных требований ТЗ в ходе разработки программы, ТЗ препятствует проникновению в программу таких ошибок и противоречий, которые могут быть обнаружены только после разработки большей части программы или уже на стадии анализа полученных результатов счета. Чем более формализованным по характеру будет техническое задание, тем больше шансов, что разрабатываемая программа будет решать именно ту задачу, которую имел ввиду заказчик.

Техническое задание должно содержать также требования или указания, касающиеся принципов проверки и испытаний готовой программы.

2. Составление проекта.

На основании анализа технического задания программист выбирает основной метод решения задачи, составляет общий проект программы. Выбранный подход к решению задачи должен обеспечивать правильные результаты для тех условий функционирования программы, которые определены ТЗ, гарантировать требуемую скорость работы, предусматривать удобство использования программы и т.п.

В проекте, помимо формулировки выбранного общего метода решения задачи, характеризуются основные части проектируемой программы, их функции, взаимосвязь и последовательность выполнения, а также точно определяются входные данные и выдаваемые результаты как всей программы, так и основных ее частей. Поскольку каждая разрабатываемая программа, как правило, используется в дальнейшем не только ее автором, но и другими программистами. Составляется и проект инструкции для пользователей, в которой фиксируется предполагаемый режим общения пользователя с программой.

Для очень простых задач проектирование может производиться программистом мысленно, без фиксации на бумаге. Наоборот, очень сложные задачи могут потребовать нескольких этапов проектирования: предэскизное, эскизное, техническое – по аналогии с инженерным проектированием.

3. Алгоритмизация.

На этот этап иногда смотрят как на вспомогательный, подготовительный к выполнению следующего этапа считающегося основным, на котором производится написание программы на выбранном языке программирования. Введение такого «промежуточного» этапа преследует цель облегчить выполнение этапа 4 и тем самым предотвратить возникновение многих ошибок при его осуществлении для сложных задач. Формулировка алгоритма закрепляет последовательность основных шагов выполнения программы, четко фиксирует функциональное содержание ее частей, позволяет уделить необходимое внимание простоте логической структуры разрабатываемой программы. Этап алгоритмизации является совершенно необходимым также, в случае, если язык, на котором предстоит программировать, не вполне освоен программистом-разработчиком и предвидятся. Трудности при его использовании на следующем этапе.

При разработке алгоритма необходимо учитывать ресурсы используемой ЭВМ и возможности применяемой для решения задачи операционной системы. Алгоритмы для несложных задач, требования которых к ресурсам невелики, являются обычно машинно-независимыми.

В ходе разработки общего алгоритма используется некоторый специальный язык, который по своему характеру является промежуточным, переходным между неформальным, словесным способом изложения метода решения задачи на этапе 2 и формальным алгоритмическим языком для программирования на этапе 4. Промежуточный язык должен сочетать в себе, с одной стороны, наглядность для отображения содержания и смысла выполняемых в алгоритме действий и, с другой стороны, формализм для указания конкретных операций и последовательности их выполнения.

В качестве такого промежуточного языка обычно используют блок-схемы, которые позволяют наиболее наглядно представить логическую структуру разрабатываемой программы, взаимосвязь отдельных частей программы, условия или кратность выполнения таких частей. Для отображения вычислительной стороны программы используются обычные математические средства или элементы алгоритмических языков, а в самых общих блок-схемах – просто словесная формулировка; иногда используются и все эти способы вместе.

Для достаточно сложных программ алгоритмизация проводится в несколько шагов с целью постепенной детализации алгоритма. Критерием окончания детализации при этом является то, что для каждого оператора в полученном на очередном шаге алгоритме программист уже имеет четкое и конкретное мысленное представление о том, как этот оператор алгоритма может быть выражен средствами выбранного языка программирования на этапе 4. Для простых задач обычно разрабатывают блок-схемы на двух уровнях: общая блок-схема программы и блок-схемы отдельных частей программы.

После последнего шага детализации алгоритма проводится проверка полученного алгоритма для выявления допущенных ошибок. Методы контроля алгоритма аналогичны некоторым методам контроля программы.

В ходе разработки алгоритма, возможно, придется уточнять или изменять решения, принятые на этапе 2, и в этом случае такие изменения обязательно вносятся в проект, который всегда должен соответствовать разрабатываемому алгоритму.

4. Программирование.

В случае, когда на предыдущем этапе был получен детально разработанный алгоритм, составление программы на выбранном для программирования языке сводится к переводу этого алгоритма на язык программирования. Основные трудности и, следовательно, причины ошибок на этом этапе заключаются, во-первых, в необходимости знания всех требований и ограничений выбранного языка программирования и, во-вторых, в необходимости постоянного внимания ко многим деталям языка, которые приходится учитывать в ходе написания программы. Если этап 3 был выполнен некачественно и алгоритм представлен недостаточно детально, то его доводку придется выполнять «на ходу», во время программирования. Это затруднит процесс программирования-перевода и поведет к возникновению дополнительных ошибок в программе. Чем более процесс программирования будет походить на перевод, чем более механическим будет такой перевод, тем более легким будет составление программы и тем меньше возникнет ошибок на этом этапе, самом щедром на ошибки.

После составления программы проводится ее проверка для обнаружения и исправления ошибок, внесенных на этом этапе. Если при проверке обнаруживаются ошибки, допущенные на предыдущем этапе, то соответствующие исправления вносятся и в алгоритм, поскольку к нему еще придется обращаться на следующих этапах, и тексты алгоритма и программы должны соответствовать друг другу.

1. Компиляция.

Компилятор в ходе осуществления данного этапа, наряду с попыткой перевода исходного текста программы в машинный код, производит поиск синтаксических ошибок в программе и, в случае их обнаружения, печатает диагностику, помогающую последующей локализации ошибок. Отсутствие синтаксических ошибок не говорит о том, что в программе нет ошибок. Ниже об этом еще пойдет речь. В тех случаях, когда в распоряжении программиста имеется несколько компиляторов, сначала выбирается тот, который представляет больше возможностей для проведения начинающейся отладки. После окончания отладки производится компиляция с целью изготовления экземпляра программы, используемой в дальнейшем для отладки.

6. Отладка.

На этапе отладки производится обнаружение с помощью ЭВМ ошибок в программе и их исправление. Этап отладки можно разделить на три подэтапа:

6.1. Контроль правильности программы.

6.2. Локализация ошибок.

6.3. Исправление ошибок.

На подэтапе 6.1 – контроль программы – путем пропуска на машине специальных контрольных примеров устанавливается факт отсутствия или, в противном случае, наличия ошибок в программе. Здесь речь идет о содержательных ошибках, которые не проявляются при компиляции программы.

На этапе 6.2 – локализация ошибок – точно устанавливается место, где в программе допущена ошибка, последствия которой проявились при выполнении этапа 6.1.

На этапе 6.3 производится исправление ошибок, выявленных на этапе 6.2. Исправления вносятся как в программу, так и в алгоритм, если он затрагивается этими исправлениями.

Перечисленные подэтапы могут повторятся многократно, до тех пор пока контроль не покажет, что ошибок в программе, по-видимому, нет.

3 а м е ч а н и е. Поиск ошибок в программе происходит и на более ранних этапах ее разработки, но там он имеет подготовительный характер и отличается тем, что основным материалом при этом является текст программы, а не результаты ее работы.

7. Тестирование.

По окончании отладки программы начинается ее эксплуатация: производится анализ ее работы, обычно многократный. Первые полученные результаты реальных данных подвергаются тщательному анализу, чтобы убедиться в пригодности использованного метода и установить согласованность полученных результатов с имеющимися данными и теорией. Если правильность получаемых результатов не. вызывает сомнений и эффективность программы удовлетворительна, то ее эксплуатация продолжается по мере необходимости. Но случается и так, что приходится снова рассматривать вопросы правильности разработанного алгоритма или пригодности реализованного метода, и тогда вся работа может вернуться к началу. Подробнее этап тестирования будет освещен ниже.

8. Оформление программы.

Для возможности эксплуатации программы кем-либо кроме автора она должна быть оформлена: составлено ее описание, изготовлены носители для передачи программы пользователям. В описание включается инструкция по использованию программы, излагается примененный метод решения, приводятся алгоритмы, а также контрольные примеры с эталонными результатами. Наличие описания программы позволяет не только успешно эксплуатировать ее длительное время, но и проводить ее модернизацию и использовать в дальнейших разработках. Основную часть описания составляют материалы, с которыми шла работа на предыдущих этапах разработки. Поэтому для ускорения этапа оформления все перечисленные материалы всегда должны быть в рабочем состоянии и по содержанию вполне соответствовать друг другу и отлаживаемой программе, кроме того, уже на этапах разработки их нужно представлять в таком виде, чтобы они могли быть использованы для описания программы без дополнительных переделок.

В случае, когда программа проста и предназначена для эксплуатации только ее автором, оформление программы может производиться уже после проведения счета по ней, одновременно с изготовлением отчета.

9. Отчет о работе.

На основании результатов, полученных в ходе эксплуатации программы, составляется отчет о проделанной работе, оценивается выбранный метод решения задачи и эффективность программы; публикуются научные выводы.

10. Модернизация.

Если разработчик программы постоянно работает в некоторой области науки или техники, то обычно рано или поздно наступает такой момент, когда перед ним возникает вопрос о модернизации старой программы или о составлении новой, развивающей идеи, реализованные в прежней программе. Модернизация программы проходит те же этапы, что и разработка, и начинается с составления технического задания на модернизацию. Успешное осуществление модернизации зависит от того, насколько легко можно будет при разработке новой программы использовать блоки старой программы и вносить в них изменения. Быстрое выполнение такого рода работ зависит, в свою очередь, как от структуры модернизируемой программы, так и от качества ее оформления.

Все перечисленные этапы явно присутствуют и хорошо просматриваются при разработке достаточно сложных программ. Для простых задач некоторые этапы могут совмещаться друг с другом или проходить незаметно без какой-либо четкой фиксации.

Например, для элементарных задач первые два или даже три этапа часто отсутствуют или соединяются в один подготовительный этап. Этим, в частности, можно объяснить то, что начинающие программисты, обучавшиеся программированию на элементарных задачах, при переходе к составлению сложных программ оказываются не готовыми к разработке технического задания, проекта, общих алгоритмов. Кроме того, первые этапы могут быть значительно сокращены, если программист получает задание на программирование, содержащее уже общий алгоритм разрабатываемой программы. С другой стороны, для сложных задач может быть несколько подэтапов алгоритмизации, отладки и увеличивается этап тестирования.

2.3 Проектирование системы

К основным стадиям развития программной системы относятся следующие:

• постановка задачи;

• разработка;

• реализация;

• испытания;

• эксплуатация системы.

Эти этапы могут частично перекрываться. Так, формулирование задачи не обязательно должно заканчиваться в тот момент, когда начинается разработка программ и подготовка данных. Почти всегда продолжают возникать те или иные детали, требующие согласования с будущими пользователями. Переделка уже законченной системы, связанная с изменением внешних условий, обычно рассматривается как элемент сопровождения системы в ходе ее эксплуатации, хотя при этом приходится анализировать новые требования и вносить соответствующие изменения, осуществлять их реализацию и проводить испытания. Все это может происходить еще до того, как система будет принята к промышленной эксплуатации. Система должна проходить испытания как на этапах разработки и реализации, так и в уже готовом виде. Вначале испытания сводятся к консультациям с будущими пользователями: подобные консультации позволяют четко сформулировать требования к системе. На этапе разработки путем тщательного анализа результатов решения тестовых задач производится детальная проверка проектной документации.

2.3.1 Определение основных элементов системы

На первом этапе проектирования должны быть определены информационные потоки и взаимодействующие с ними процессы. Информационным потоком будем называть информацию, перемещающуюся от одного узла обработки к другому. Такими узлами обработки могут быть машинные программы или рабочие места служащих, отвечающих за выполнение определенных операций. Большие массивы информации могут размещаться в архивах.

Характеристики

Список файлов ВКР