Универсумная методика описания процесса разработки программного обеспечения Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УНИВЕРСУМНАЯ МЕТОДИКА ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

В.И. Масликов (Дальневосточный государственный гуманитарный университет,

г. Хабаровск, vlad@pmaiLkht.ru)

Предлагается методика описания процесса разработки программного обеспечения, основанная на идее ранжирования этапов работ по критерию соотношения материальных и информационных потоков. Показано, что этапы создания разработки соответствуют универсумной функции управления. Делается вывод о том, что универсумный подход повышает оперативность и качество разработок.

Ключевые слова: универсум, разработка программ, программотехника, автоматизация проектирования, функция управления, организационная структура, управление, программирование.

Описанием жизненного цикла программного обеспечения (ПО) занимались и продолжают заниматься многие исследователи [1-2]. Тем не менее, несмотря на большое число оригинальных предложений, к настоящему времени так и не создана научно систематизированная классификация процессов, сопровождающих разработку программ. Можно согласиться с тем, что, в принципе, традиционный подход к разработке ПО АСУ, найденный еще в 70-80 гг. прошлого века, не претерпел существенных изменений.

Универсумная методология разработки, основанная на эволюционном развитии как онтологической, так и гносеологической стратификации объектов исследования, открывает возможности разработки и внедрения более технологичных процедур процессов автоматизации предприятий.

Универсумные описания среды разработки ПО

Универсумное описание как возрастающее соотношение меры информационной (по отношению к материальной) составляющей объектов, явлений и процессов характерно для многих компонентов, в среде которых разрабатывается ПО. На рисунке 1 приведены универсумы различных классов: касающихся стратификации типов памяти ЭВМ (рис. 1а), процесса обмена данными между вычислительными системами по модели International Standards Organization (OSI, рис. 1б) и иерархии программных кодов, циркулирующих в компьютерной системе при разработке ПО (рис. 1в).

Универсумный подход применим к разработке программных комплексов любой сложности. Например, вариабельные автоматизированные информационные системы (АИС) правомерно рассматривать как результат процесса проектирования, включающего спиральный анализ и синтез с переходом по различным рангам и уровням моделирования с использованием различного класса языков моделирования, в которых на верхнем слое используются принципы управления с ориентацией на учет человеческого фактора, а на нижнем слое - машинно-ориентированные языки программирования и представления данных с организацией на компьютерный, формальный аспект. В этом случае АИС представляет собой некую пирамиду моделей представления - пирамиду знаний [3]. Очевидно, что при ее выстраивании в АИС автор вполне правомерно опирается именно на универсумную онтологию [4].

Развертывание принципов универсумного подхода к разработке ПО, учитывающего вышеупомянутые процедуры анализа и синтеза, приводит к необходимости рассмотрения универсумной функции управления.

Универсумное описание процесса разработки ПО

Универсумная функция управления (УФУ) -целостная совокупность разнокачественных действий, описывающая процессы и особенности протекания, преобразования и реорганизации ^/-потоков в универсуме. На рисунке 2 представ-

6U ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ ЭВМ 7U УРОВНИ МОДЕЛИ 081 8U ПО

6 РП (Регистровая память) 7 Прикладной уровень 8 Разрабатываемое приложение

5 ОП (Оперативная память) 6 Представительский 7 Объектная среда разработки ПО

4 Flash-память 5 Сеансовый 6 Компоненты на языках высокого уровня

3 HDD (Жесткий диск), FDD 4 Транспортный 5 Компиляторы, интерпретаторы

2 ППЗУ (Программируемая) 3 Сетевой 4 Операционная система

1 ПЗУ (Постоянная память) 2 Канальный 3 Ассемблерные программы

1 Физический 2 Машинные коды, BIOS

1 Логика аппаратной части (Hardware)

а) б) в)

Рис. 1 Универсумные описания среды разработки ПО

44/ 1 Х-*.!------ /6)

® ! / -Т.-^г2 ту/г. (7)

© / _ ^------1 ©

к А ®

(Р

©

лены 9 этапов УФУ, соответствующие универсуму класса 4ГО. Коротко суть этапов изложена в работе [4]. Это описание согласуется с понятием полной функции управления (ПФУ) как классической, так и достаточно общей теории управления [5]. Поскольку УФУ методологически описывает самую общую последовательность этапов управления, это позволяет легко объединять и дискретизировать соседние стратификационные уровни и каскады в зависимости от класса универсума. ПФУ является частным случаем УФУ. Соответствие между этапами ПФУ и УФУ показано в таблице.

Этапы выполнения УФУ класса 4Ш и ПФУ (сокращенно)

Рис. 2. Девять этапов УФУ в универсуме класса 4и3

Этап ПФУ Этапы УФУ Краткое содержание этапа по УФУ Содержание этапа ПФУ^^^В

1 Стимул - 8 Возникновение фактора Опознавание факторов среды (объективных явлений), с которыми сталкивается интеллект

Различение - 1 Перцепция

2 Селекция - 2 Согласование с эталонами, стереотипами Формирование стереотипа (навыка) распознавания фактора на будущее

3 Анализ - 3 Идентификация вариабельного решения Формирование вектора целей управления в отношении фактора

4 Абстрагирование - 4 Поиск принципиально новых вариантов Формирование концепции управления и частных целевых функций управления

Интеллект -5 Выработка новой концепции решения

Обобщение - 6 Конкретизация нового решения

5 Синтез - 7 Компиляция готовых вариантов решения Организация и реорганизация целесообразных управляющих структур

Мультиплексирование - 8 Использование эталонов, стереотипов

Исполнение - 9 Реализация действий

6 Рекурсия - ■ Переход на этапы 1, 2, 3, 4 Контроль (наблюдение) за деятельностью структур в процессе управления

7 Реакция - Я Отработка фактора Ликвидация существующих структур в случае ненадобности или их поддержание

Процесс разработки ПО, являющийся объектом данного исследования, можно связать с ПФУ

как с последовательностью этапов управления объектом. Однако более адекватно этот процесс может быть описан посредством УФУ.

На рисунке 3 представлена обобщенная структура процесса разработки ПО в виде универсума класса 6ГО, в котором фреймы представляют главные этапы разработки (функционалы) ПО, содержащие основные виды проектных работ, должностей ответственных лиц и соответствующую этапам подготовки документацию.

Конечно же, в различных организациях функционалы, наименования подразделений и должностей (универсумных фреймов) могут существенно отличаться, тем не менее, универсумная схема процесса разработки ПО в любом случае останется неизменной.

Основные этапы разработки ПО

Последовательность этапов разработки ПО в виде УФУ соответствует последовательности протекания и-потока по универсумным контурам, включающим фреймы:

- восходящего Г -потока: 8-1-2-3-4-5-6; концептуальной (интеллектуальной) обработки: 6-7-8, 14-15-16-17-18;

- нисходящего Г -потока: 8-9-10-11-12-13.

Общее описание этапов проектирования допускает переходы по контурам на соседние уровни стратификации, циклические процессы, проходящие через разные контуры, а также рекурсивные обращения на различных этапах проектирования.

Отметим, что данное описание ограничивается рассмотрением только универсума «Разработка ПО» без затрагивания вопросов прохождения и-потоков по внешним для него контурам универсума «Заказчик», то есть вопросы внедрения и эксплуатации ПО, обучения пользователей и тому подобные вопросы в данном описании не рассматриваются.

^-каскад универсума описывает начальные стадии проектирования («Что делать?»), /-каскад -должности ЛПР соответствующих уровней («Кто отвечает?»), а ^-каскад - процесс создания ПО («Как делать?»).

Нижний универсумный уровень - работа с заказчиком - содержит максимум материальной составляющей и-потока, высший уровень - аналитика - оперирует преимущественно информацией.

Результаты исследования

Рассмотрение универсумной модели этапов разработки ПО позволяет сделать выводы о том, что универсумная методология, примененная к процессу проектирования ПО, обеспечивает единый контекст взаимодействия всех участников проекта на основе общей терминологии и лучшего понимания всей последовательности этапов разработки; позволяет выработать более точные про-

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

- Анализ, оценка реализуемости всего проекта

- Согласование системных про тиворечий

О

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕС КОЕ ОБОСНОВАНИЕ

- Спецификация новых комплексов ПО, анализ всех спецификаций

©

Спецификация сложных настраиваемых комплексов

- Изучение прецедентов

- Обобщение и поиск компиля тивных решений

О

Спецификация

на общесистемное ПО - Формирование списка необходимых типовых задач (компонентов)

О

Спецификация форматов входных и выходных данных, стандартов обмена аппаратной части с ПО, типовые задачи и ме тоды

©

Спецификации на структуру входных и выходных данных, рассмотрение требований заказчика, аппаратные ограниче ния

О

м

ФОРМУЛИРОВКА ТРЕБОВАНИЙ К ПО

- Внешняя спецификация (формулировка требований заказчика)

СИСТЕМНЫЙ аналитик

- Выработка концептуальной модели (методологии разработ ки) всего проекта

О

РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА

- Разработка архитектуры ПО, НИР, выбор методики, идеоло гии разработки ПО

©

ИНЖЕНЕР-СИСТЕМОТЕХНИ К©

- Определение методов разработки, проектирование комплексов

ПРОГРАММИСТ-КОНСТРУКТОР

- Сборка из специальных компонент (повторное использова ние кода)

®

ПРОГРАММИСТ

- Выбор стандартных библиотек, компонентов, функций, классов, подпрограмм, модулей и т.д.

МЕНЕДЖЕР ПО РАБОТЕ С ЗАКАЗЧИКАМИ

Поддержка стандартов разработки ПО, согласование требований сторон

©

©

ЭСКИЗНЫЙ ПРОЕКТ

- Определение целей ПО в со ответствии с концепцией

- Планирование проекта

©

ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

- Внутренняя спецификация комплексов, интерфейсы

- План работ, сетевой график их выполнения

©

©

РАБОЧИЙ ПРОЕКТ

- Новые системы разработки, программирование новых комплексов

- Интерфейс, документация (типовые задачи)

ПРОГРАММИРОВАНИЕ слож-ч^) ных, уникальных задач - Проектирование компонент интерфейса, программная документация

ПРОГРАММИРОВАНИЕ

типовых задач (компонент)

■ Тестирование ПО

■ Эксплуатационная документа ция

©

ОПЫТНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ

- Конфигурирование продукта, настройка интерфейса пользо-

©

®

СОПРОВОЖДЕНИЕ

- Интегральная оценка качества (удобства использования) ПО

ПЕРЕДАЧА ПО В ЭКСПЛУАТАЦИЮ

- Пользовательская документация, обучение пользователей

Рис. 3. Универсумное описание процесса разработки ПО класса 6U3

цедуры взаимодействия проектных подразделений, за счет чего можно резко снизить различного рода потери, связанные с размытостью границ ответственности исполнителей; дает возможность усовершенствовать и универсализировать программный инструментарий проектировщиков, что создает основы для более оперативной и качественной реализации разработок.

Литература

1. Попов Д.В. Информационная поддержка распределенной разработки программного обеспечения на основе

онтологии // Программные продукты и системы. 2008. № 1. С. 81-84.

2. Шильников П.С. Компьютерная поддержка построения онтологий // Программные продукты и системы. 2006. N° 2. С. 50-52.

3. Фомина И.К. Вариабельные автоматизированные информационные системы // Программные продукты и системы. 2007. № 4. С. 50-51.

4. Масликов В.И. Универсум: эволюция мыслящей материи. Хабаровск: Изд-во Приамурского географического общества, «РИОТИП» краевой типографии, 2008. 192 с.

5. Достаточно общая теория управления: Постановоч. матер. учеб. курса фак-та прикладной математики - процессов управления СПбГУ (1997-2003 гг.) / СПб, 2003. 420 с.