Файл: Основы проектирования программ. Этапы создания программного обеспечения(Основы проектирования программ).pdf

2. Глава вторая.

2.1 Этапы создания программного обеспечения

Начиная читать про этапы создания программ, я наткнулся на гост (ГОСТ 19.102-77 ЕСПД), а в нем написаны все требования и к стадии разработки программного обеспечения давайте ознакомимся. А там говорится, что начинается все с технического задания. Техническое задание - это постановка задачи - это точная формулировка решения задачи на компьютере с описанием входной и выходной информации. Вот последовательность этапов разработки по госту Техническое задание Обоснование необходимости разработки программы Постановка задачи. Сбор исходных материалов. Выбор и обоснование критериев эффективности и качества разрабатываемой программы. Обоснование необходимости проведения научно-исследовательских работ. Научно-исследовательские работы. Определение структуры входных и выходных данных. Предварительный выбор методов решения задач. Обоснование целесообразности применения ранее разработанных программ. Определение требований к техническим средствам. Обоснование принципиальной возможности решения поставленной задачи Разработка и утверждение технического задания Определение требований к программе Разработка технико-экономического обоснования разработки программы. Определение стадий, этапов и сроков разработки программы и документации на нее. Выбор языков программирования. Определение необходимости проведения научно-исследовательских работ на последующих стадиях. Согласование и утверждение технического задания Эскизный проект Разработка эскизного проекта Предварительная разработка структуры входных и выходных данных. Уточнение методов решения задачи. Разработка общего описания алгоритма решения задачи. Разработка технико-экономического обоснования Утверждение эскизного проекта Разработка пояснительной записки. Согласование и утверждение эскизного проекта Технический проект Разработка технического проекта Уточнение структуры входных и выходных данных. Разработка алгоритма решения задачи. Определение формы представления входных и выходных данных. Определение семантики и синтаксиса языка. Разработка структуры программы. Окончательное определение конфигурации технических средств Утверждение технического проекта Разработка плана мероприятий по разработке и внедрению программ. Разработка пояснительной записки. Согласование и утверждение технического проекта Рабочий проект Разработка программы Программирование и отладка программы. Разработка программной документации Разработка программных документов в соответствии с требованиями ГОСТ 19.101-77. Испытания программы Разработка, согласование и утверждение программы и методики испытаний. Проведение предварительных государственных, межведомственных, приемо-сдаточных и других видов испытаний. Корректировка программы и программной документации по результатам испытаний Внедрение Подготовка и передача программы Подготовка и передача программы и программной документации для сопровождения и (или) изготовления. Оформление и утверждение акта о передаче программы на сопровождение и (или) изготовление. Передача программы в фонд алгоритмов и программ теперь стали понятны все этапы создания программного обеспечения кроме одного есть еще гост ГОСТ 19.101-77, который регламентирует перечень программ и программных документов давайте ознакомимся с ним Вид программы Компонент Определение Программа, рассматриваемая как единое целое, выполняющая законченную функцию и применяемая самостоятельно или в составе комплекса Комплекс Программа, состоящая из двух или более компонентов и (или) комплексов, выполняющих взаимосвязанные функции, и применяемая самостоятельно или в составе другого комплекса Документация, разработанная на программу, может использоваться для реализации и передачи программы на носителях данных, а также для изготовления программного изделия. Вид программного документа. Спецификация содержание программного документа. Состав программы и документации на нее. Вид программного документа. Ведомость держателей. Содержание программного документа. Перечень предприятий, на которых хранят подлинники программных документов. Вид программного документа. Текст программы. Содержание программного документа. Запись программы с необходимыми комментариями. Вид программного документа. Описание программы. Содержание программного документа. Сведения о логической структуре и функционировании программы. Вид программного документа. Программа и методика испытаний. Содержание программного документа. Требования, подлежащие проверке при испытании программы, а также порядок и методы их контроля. Вид программного документа. Техническое задание. Содержание программного документа. Назначение и область применения программы, технические, технико-экономические и специальные требования, предъявляемые к программе, необходимые стадии и сроки разработки, виды испытаний. Вид программного документа. Пояснительная записка. Содержание программного документа. Схема алгоритма, общее описание алгоритма и (или) функционирования программы, а также обоснование принятых технических и технико-экономических решений. Вид программного документа. Эксплуатационные документы. Содержание программного документа. Сведения для обеспечения функционирования и эксплуатации программы, но есть и измененная редакция ознакомимся вид эксплуатационного документа Ведомость эксплуатационных документов Содержание эксплуатационного документа Перечень эксплуатационных документов на программу Вид эксплуатационного документа Формуляр Содержание эксплуатационного документа Основные характеристики программы, комплектность и сведения об эксплуатации программы Вид эксплуатационного документа Описание применения Содержание эксплуатационного документа Сведения о назначении программы, области применения, применяемых методах, классе решаемых задач, ограничениях для применения, минимальной конфигурации технических средств Вид эксплуатационного документа Руководство системного программиста Содержание эксплуатационного документа Сведения для проверки, обеспечения функционирования и настройки программы на условия конкретного применения Вид эксплуатационного документа Руководство программиста Содержание эксплуатационного документа Сведения для эксплуатации программы Вид эксплуатационного документа Руководство оператора Содержание эксплуатационного документа Сведения для обеспечения процедуры общения оператора с вычислительной системой в процессе выполнения программы Вид эксплуатационного документа Описание языка Содержание эксплуатационного документа Описание синтаксиса и семантики языка Вид эксплуатационного документа Руководство по техническому обслуживанию Содержание эксплуатационного документа Сведения для применения тестовых и диагностических программ при обслуживании технических средств В зависимости от способа выполнения и характера применения программные документы подразделяются на подлинник, дубликат и копию (ГОСТ 2.102-68), предназначенные для разработки, сопровождения и эксплуатации программы. Допускается объединять отдельные виды эксплуатационных документов (за исключением ведомости эксплуатационных документов и формуляра). Необходимость объединения этих документов указывается в техническом задании. Объединенному документу присваивают наименование и обозначение одного из объединяемых документов. В объединенных документах должны быть приведены сведения, которые необходимо включать в каждый объединяемый документ. На этапе разработки и утверждения технического задания определяют необходимость составления технических условий, содержащих требования к изготовлению, контролю и приемке программы. Технические условия разрабатывают на стадии «Рабочий проект». Необходимость составления технического задания на компоненты, не предназначенные для самостоятельного применения, и комплексы, входящие в другие комплексы, определяется по согласованию с заказчиком.

Ранее я упомянул еще один гост ГОСТ 2.102-68 в нем говорится о видах и комплектности конструкторских документов давайте ознакомимся с ним К конструкторским документам (именуемым в дальнейшем словом "документы") относят графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта документы подразделяют на виды вид документа чертеж детали определение документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля вид документа сборочный чертеж определение документ, содержащий изображение сборочной единицы и другие данные, необходимые для ее сборки (изготовления) и контроля. К сборочным чертежам, также относят чертежи, по которым выполняют гидромонтаж и пневмомонтаж. Вид документа - чертеж общего вида определение документ определяющий конструкцию изделия, взаимодействие его составных частей и поясняющий принцип работы изделия. Вид документа - теоретический чертеж определение документ, определяющий геометрическую форму (обводы) изделия и координаты расположения составных частей. Вид документа - габаритный чертеж, определение документа, содержащий контурное (упрощенное) изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами. Вид документа - электромонтажный чертеж определение документ, содержащий данные, необходимые для выполнения электрического монтажа изделия. Вид документа - монтажный чертеж определение документа, содержащий контурное (упрощенное) изображение изделия, а также данные, необходимые для его установки (монтажа) на месте применения. К монтажным чертежам также относят чертежи фундаментов, специально разрабатываемых для установки изделия. Вид документа - упаковочный чертеж определение документа, содержащий данные, необходимые для выполнения упаковывания изделия. Вид документа - схема определение документа, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними. Вид документа - спецификация определение документа, определяющий состав сборочной единицы, комплекса или комплекта. Вид документа - ведомость спецификаций определение документа, содержащий перечень всех спецификаций составных частей изделия с указанием их количества и входимости. Вид документа - ведомость ссылочных документов определение документа, содержащий перечень документов, на которые имеются ссылки в конструкторских документах изделия. Вид документа - ведомость покупных изделий определение документа, содержащий перечень покупных изделий, примененных в разрабатываемом изделии. Вид документа - ведомость разрешения применения покупных изделий определение документ, содержащий перечень покупных изделий, разрешенных к применению в соответствии с ГОСТ 2.124-85. Вид документа - ведомость держателей подлинников определение документ, содержащий перечень предприятий (организаций), на которых хранят подлинники документов, разработанных и (или) примененных для данного изделия. Вид документа - ведомость технического предложения определение документа, содержащий перечень документов, вошедших в техническое предложение. Вид документа - ведомость эскизного проекта определение документа, содержащий перечень документов, вошедших в эскизный проект. Вид документа - ведомость технического проекта определение документа, содержащий перечень документов, вошедших в технический проект. Вид документа - пояснительная записка определение документа, содержащий описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия, а также обоснование. Вид документа - технические условия определение документа, содержащий требования (совокупность всех показателей, норм, правил и положений) к изделию, его изготовлению, контролю, приемке и поставке, которые нецелесообразно указывать в других конструкторских документах. Вид документа - программа и методика испытаний. Определение: документ, содержащий технические данные, подлежащие проверке при испытании изделий, а также порядок и методы их контроля. Вид документа – таблица. Определение: документ, содержащий в зависимости от его назначения соответствующие данные, сведенные в таблицу. Вид документа – расчет. Определение: документ, содержащий расчеты параметров и величин, например, расчет размерных цепей, расчет на прочность и др. Вид документа - Эксплуатационные документы. Определение: документы, предназначенные для использования при эксплуатации, обслуживании и ремонте изделия в процессе эксплуатации. Вид документа - Ремонтные документы. Определение: документы, содержащие данные для проведения ремонтных работ на специализированных предприятиях. Вид документа – инструкция. Определение: документ, содержащий указания и правила, используемые при изготовлении изделия (сборке, регулировке, контроле, приемке и т. п.). Документы в зависимости от стадии разработки подразделяются на проектные (техническое предложение, эскизный проект и технический проект) и рабочие (рабочая документация). Наименования конструкторских документов в зависимости от способа их выполнения и характера использования приведены ниже. Наименование документа – оригиналы. Определение: документы, выполненные на любом материале и предназначенные для изготовления по ним подлинников. Наименование документа – подлинники. Определение: документы, оформленные подлинными установленными подписями и выполненные на любом материале, позволяющем многократное воспроизведение с них копий. Допускается в качестве подлинника использовать оригинал, репрографическую копию или экземпляр документа, изданного типографским способом, завизированные подлинными подписями лиц, разработавших данный документ и ответственных за нормоконтроль. Наименование документа – дубликаты. Определение: копии подлинников, обеспечивающие идентичность воспроизведения подлинника, выполненные на любом материале, позволяющем снятие с них копий. Наименование документа – копии. Определение: документы, выполненные способом, обеспечивающим их идентичность с подлинником (дубликатом) и предназначенные для непосредственного использования при разработке, в производстве, эксплуатации и ремонте изделий. Копиями являются, также микрофильмы-копии, полученные с микрофильма-дубликата Документы, предназначенные для разового использования в производстве (документы макета, стендов для лабораторных испытаний и др.), допускается выполнять в виде эскизных конструкторских документов.

2.2 Комплексность конструкторских документов

При определении комплектности конструкторских документов на изделия следует различать: основной конструкторский документ; основной комплект конструкторских документов; полный комплект конструкторских документов. Основной конструкторский документ изделия в отдельности или в совокупности с другими записанными в нем конструкторскими документами полностью и однозначно определяют данное изделие и его состав. За основные конструкторские документы принимают: для деталей - чертеж детали; для сборочных единиц, комплексов и комплектов - спецификацию. Изделие, примененное по конструкторским документам, выполненным в соответствии со стандартом Единой системы конструкторской документации, записывают в документы других изделий, в которых оно применено, за обозначением своего основного конструкторского документа. Считается, что такое изделие применено по своему основному конструкторскому документу. Основной комплект конструкторских документов изделия объединяет конструкторские документы, относящиеся ко всему изделию (составленные на все данное изделие в целом), например, сборочный чертеж, принципиальная электрическая схема, технические условия, эксплуатационные документы. Конструкторские документы составных частей в основной комплект документов изделия не входят. Полный комплект конструкторских документов изделия составляют (в общем случае) из следующих документов: основного комплекта конструкторских документов на данное изделие; основных комплектов конструкторских документов на все составные части данного изделия, примененные по своим основным конструкторским документам. Пример построения полного комплекта конструкторских документов комплекса приведен в приложении. В основной комплект конструкторских документов изделия могут входить также групповые конструкторские документы, если эти документы распространяются и на данное изделие, например, групповые технические условия. Давайте рассмотрим гост упомянутый выше ГОСТ 2.124-85, а в нем говорится о порядке применения покупных изделий ознакомимся Единый порядок применения покупных изделий устанавливается с целью обеспечения правильности применения этих изделий для достижения установленного качества разрабатываемых объектов. На покупные изделия, которые применяются в разрабатываемых объектах в полном соответствии с требованиями стандартов, технических условий и другой технической документации на эти изделия, разрешение на применение не требуется. Ответственным за обоснованность и правильность применения покупных изделий является разработчик объекта. В случае необходимости применения покупных изделий в режимах и условиях, расширяющих область их применения. А также при необходимости доработки покупных изделий для установки в разрабатываемом объекте, не связанных с ухудшением основных технических параметров покупных изделий, применение покупных изделий возможно только по разрешению предприятия - изготовителя покупного изделия или организации, на которую возложена обязанность по выдаче разрешения применения покупных изделий. В случае, когда предприятие-изготовитель неизвестен, или известен, но недоступен, или не установлена организация, выдающая разрешение на применение такого покупного изделия, то ответственность за применение такого покупного изделия возлагается на разработчика, который в одностороннем порядке оформляет протокол разрешения в соответствии с приложением. Разрешение на применение покупных изделий для случаев, указанных в указанных ранее полученное на любой стадии разработки конструкторской документации объекта, действительно для всех последующих стадий разработки. А также для производства, эксплуатации и ремонта объекта. Разрешенные режимы и условия применения покупного изделия являются дополнительными данными к гарантированным данным, указанным в документах на поставку покупного изделия. Организация, дающая разрешение на применение покупных изделий, является ответственной за правильность и обоснованность выданного разрешения. При передаче подлинников конструкторской документации объекта другому предприятию одновременно с ними должны быть переданы протоколы разрешения на применение в этих объектах покупных изделий или их копии.

Теперь скажем все это своими словами:

Содержательная постановка задачи. Постановка задачи - это точная формулировка решения задачи на компьютере с описанием входной и выходной информации.

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.