КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

междисциплинарного курса

МДК.03.02. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ


Специальность 09.02.03 Программирование в компьютерных системах
Квалификация выпускника – Техник-программист
Форма обучения – Очная

2016 г

Содержание


1 Введение
1.1 Инструментальное программное обеспечение. Основные понятия и определения
Очевидно, что большие размеры и высокая сложность разрабатываемых ПС при ограничениях на бюджетные и временные затраты проекта могут привести к низкому качеству конечных программных продуктов и системы в целом. В этой связи в последнее время все большее внимание уделяется современным технологиям и инструментальным средствам, обеспечивающим автоматизацию процессов ЖЦ ПС (CASE-средствам). Использование таких инструментальных средств позволяет существенно сократить длительность и стоимость разработки систем и ПС при одновременном повышении качества процесса разработки и, как следствие, качества разработанных ПС.

В истории развития CASE-средств обычно выделяется шесть периодов. Данные периоды различаются применяемой техникой и методами разработки ПС. Эти периоды используют в качестве инструментальных средств следующие средства.

---

Период 1. Ассемблеры, анализаторы.

Период 2. Компиляторы, интерпретаторы, трассировщики.

Период 3. Символические отладчики, пакеты программ.

Период 4. Системы анализа и управления исходными текстами.

Период 5. Первое поколение CASE (CASE-I). Это CASE-средства, позволяющие выполнять поддержку начальных работ процесса разработки ПС и систем (анализ требований к системе, проектирование архитектуры системы, анализ требований к программным средствам, проектирование программной архитектуры, логическое проектирование баз данных). Адресованы непосредственно системным аналитикам, проектировщикам, специалистам в предметной области. Поддерживают графические модели, экранные редакторы, словари данных. Не предназначены для поддержки полного ЖЦ ПС.

Период 6. Второе поколение CASE (CASE-II). Представляют собой, как правило, набор (линейку) инструментальных средств, каждое их которых предназначено для поддержки отдельных этапов процесса разработки или других процессов ЖЦ ПС. В совокупности обычно поддерживают практически полный ЖЦ ПС. Используют средства моделирования предметной области, графического представления требований, поддержки автоматической кодогенерации ПС. Содержат средства контроля и управления разработкой, интеграции системной информации, оценки качества результатов разработки. Поддерживают моделирование и прототипирование системы, тестирование, верификацию, анализ сгенерированных программ, генерацию документации по проекту.

Ко второму поколению CASE-средств относятся, например, линейки Telelogic и AllFusion.

CASE-технологии предлагают новый, основанный на автоматизации подход к концепции ЖЦ ПС. Современные варианты CASE-моделей ЖЦ, называемые обычно RAD-моделями.

Наибольшие изменения в ЖЦ ПС при использовании CASE-технологий касаются первых этапов ЖЦ, связанных с анализом требований и проектированием. CASE-средства позволяют использовать визуальные среды разработки, средства моделирования и быстрого прототипирования разрабатываемой системы или ПС. Это позволяет на ранних этапах разработки оценить, насколько будущая система или программное средство устраивает заказчика и насколько она дружественна будущему пользователю.
Таблица 1.1 содержит усредненные оценки трудозатрат по основным этапам разработки ПС при различных подходах к процессу разработки. Номерам строк в данной таблице соответствуют: 1 – традиционная разработка с использованием классических технологий; 2 – разработка с использованием современных структурных методологий проектирования; 3 – разработка с использованием CASE–технологий.

---

Таблица 1.1 – Сравнительная оценка трудозатрат по этапам процесса разработки программных средств

№ подхода	Анализ, %	Проектирование, %	Кодирование, %	Тестирование, %
1	20	15	20	45
2	30	30	15	25
3	40	40	5	15

Из таблицы видно, что при традиционной разработке ПС основные усилия направлены на кодирование и тестирование, а при использовании CASE-технологий – на анализ и проектирование, поскольку CASE предполагают автоматическую кодогенерацию, автоматизированное тестирование и автоматический контроль проекта. Сопровождение кодов ПС заменяется сопровождением спецификаций проектирования. В результате данных факторов цена ошибок, вносимых в проект при разработке и сопровождении ПС и систем, существенно снижается.
Резюме

В истории развития CASE-средств обычно выделяется шесть периодов. При традиционной разработке ПС основные усилия направлены на кодирование и тестирование, при использовании CASE-технологий – на анализ и

проектирование.
Базовые принципы построения CASE-средств
Большинство CASE-средств основано на парадигме метод – нотация –средство.

Парадигма – это система изменяющихся форм некоторого понятия. В данном случае метод реализуется с помощью нотаций. Метод и нотации поддерживаются инструментальными средствами.

Метод – это систематическая процедура или техника генерации описаний компонент ПС.

Нотация – это система обозначений, предназначенная для описания структуры системы, элементов данных, этапов обработки; может включать графы, диаграммы, таблицы, схемы алгоритмов, формальные и естественные языки. Например, метод JSP реализуется с помощью нотации, базирующейся на применении четырех базовых конструкций данных. Современной нотацией методологии SADT является IDEF0.

Средства – это инструментарий для поддержки методов, помогающий пользователям при создании и редактировании графического проекта в интерактивном режиме, способствующий организации проекта в виде иерархии уровней абстракции, выполняющий проверки соответствия компонентов. Например, средством, поддерживающим метод JSP, является SmartDraw. IDEF0 поддерживается средством BPwin.

---

Фактически CASE-средство – это совокупность графически ориентированных инструментальных средств, поддерживающих процессы или отдельные этапы процессов ЖЦ ПС и систем.

К CASE-средствам может быть отнесено любое программное средство,

обеспечивающее автоматическую помощь при разработке ПС, их сопровождении или управлении проектом, базирующееся на следующих основополагающих принципах:

1. 
   Графическая ориентация. В CASE-средствах используется мощная графика для описания и документирования систем или ПС и для улучшения интерфейса с пользователем.
   
2. 
   Интеграция. CASE-средство обеспечивает легкость передачи данных между своими компонентами и другими средствами, входящими в состав линейки CASE-средств. Это позволяет поддерживать совокупность процессов ЖЦ ПС.
   
3. 
   Локализация всей проектной информации в репозитории (компьютерном хранилище данных). Исполнителям проекта доступны соответствующие разделы репозитория в соответствии с их уровнем доступа. Это обеспечивает поддержку принципа коллективной работы. Информация из репозитория может использоваться для работ над текущим проектом, в том числе для автоматической кодогенерации ПС или систем, разработки следующих проектов, сбора статистики по выполненным ранее проектам организации.
   

Помимо данных принципов в основе концептуального построения CASE-средств лежат следующие положения.

1. 
   Человеческий фактор. Его учет позволяет привести процессы ЖЦ ПС и систем к легкой, удобной и экономичной форме.
   
2. 
   Использование базовых программных средств, применяющихся в других приложениях (СУБД, компиляторы с различных языков программирования, отладчики, языки четвертого поколения 4GL и др.).
   
3. 
   Автоматизированная или автоматическая кодогенерация. При автоматизированной кодогенерации выполняется частичная генерация кодов программного средства, остальные участки программируются вручную. При автоматической кодогенерации выполняется полная генерация кодов программного средства. Возможны различные виды генерации (например, генерация проектной документации, базы данных по информационной модели, кодов из разработанных спецификаций программного средства; автоматическая сборка модулей, хранящихся в репозитории).
   
4. 
   Ограничение сложности. Такое ограничение позволяет поддерживать сложность компонентов разрабатываемого программного средства или системы на уровне, доступном для понимания, использования и модификации.
   
5. 
   Доступность для различных категорий пользователей, в том числе заказчиков, специалистов в предметной области, системных аналитиков, проектировщиков, программистов, тестировщиков, инженеров по качеству, менеджеров проектов. CASE-средства содержат инструменты различного функционального назначения, поддерживающие различные этапы основных, вспомогательных и организационных процессов ЖЦ ПС и систем.
   
6. 
   Рентабельность, обеспечивающая быструю окупаемость денежных средств, вложенных в приобретение CASE-средства, за счет сокращения сроков и стоимости проектов.
   
7. 
   Сопровождаемость. CASE-средства обладают способностью адаптации к изменяющимся требованиям и целям проекта.
   

---

Резюме

CASE-средства представляют собой совокупность графически ориентированных инструментальных средств, поддерживающих ЖЦ ПС и систем. CASE-средства базируются на принципах графической ориентации, интеграции и локализации всей проектной информации в репозитории. В основе построения CASE-средств лежат человеческий фактор, использование базовых ПС, автоматизированная или автоматическая кодогенерация, ограничение сложности, доступность для разных категорий пользователей, рентабельность, сопровождаемость.
Основные функциональные возможности CASE-средств
В состав CASE-средств входят четыре основных компонента:

1. 
   Средства централизованного хранения всей информации о проекте (репозиторий). Предназначены для хранения информации о разрабатываемом программном средстве или системе в течение всего ЖЦ разработки.
   
2. 
   Средства ввода. Служат для ввода данных в репозиторий, организации взаимодействия участников проекта с CASE-средством. Должны поддерживать различные методологии анализа, проектирования, тестирования, контроля. Предназначены для использования в течение ЖЦ программного средства или системы различными категориями участников проекта (системными аналитиками, проектировщиками, программистами, тестировщиками, менеджерами, специалистами по качеству и т.д.).
   
3. 
   Средства анализа и разработки. Предназначены для анализа различных видов графических и текстовых описаний и их преобразований в процессе разработки.
   
4. 
   Средства вывода. Служат для кодогенерации, создания различного вида документов, управления проектом.
   

Все компоненты CASE-средств в совокупности обладают следующими функциональными возможностями:

• 
  поддержка графических моделей;
  
• 
  контроль ошибок;
  
• 
  поддержка репозитория;
  
• 
  поддержка основных, вспомогательных и организационных процессов ЖЦ ПС.
  

Поддержка графических моделей

В CASE-средствах разрабатываемые ПС представляются схематически. На разных уровнях проектирования могут использоваться различные виды и нотации графического представления ПС. Обычно применяются диаграммы различных типов, в том числе иерархии требований, диаграммы функционального моделирования (например IDEF0, DFD), диаграммы информационного моделирования (например IDEF1X), структурограммы , диаграммы Джексона, диаграммы Варнье – Орра, UML-диаграммы и т.п.

Разработка диаграмм осуществляется с помощью специальных графических редакторов, основными функциями которых являются создание и редактирование иерархически связанных диаграмм, их объектов и связей между объектами, а также автоматический контроль ошибок.

---

Смотрите также файлы

• Практикум по курсу Базы данных для студентов.docx

• Р. А.адырлов, Н.. Беристемова.docx

• Контрольная работа по дисциплине Электромагнитная совместимость и средства защиты Тема Расчет характеристик питания нагрузок в сети электроснабжения железных дорог.docx

• Цифровые компетенции Цифровая безопасность Цифровое потребление.docx

• Специальные пожарные автомобили.doc