Файл: Лекции по программной инженерии.pdf

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ 

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО 

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ 

УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра информационных технологий и моделирования 

О.А. Карасева 

Программная инженерия 

Курс лекций 

направления 230700.62- Прикладная информатика 

ЕКАТЕРИНБУРГ 

2012 

Введение 

ПРОГРАММНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ КАК СОВОКУПНОСТЬ ИНЖЕНЕРНЫХ 

МЕТОДОВ И СРЕДСТВ СОЗДАНИЯ ПРОГРАММНОГО 

ОБЕСПЕЧЕНИЯ 

Программная  инженерия.  Понятие  модели  архитектуры  ПО. 

Особенности современных крупных проектов ЭИС. 

Проектирование  экономических  информационных  систем  –  логически 

сложная,  трудоемкая  и  длительная  работа,  требующая  высокой  квалификации 
участвующих в ней специалистов. Однако до настоящего времени проектирование 
ИЭС  нередко  выполняется  на  интуитивном  уровне  неформализованными 
методами,  включающими  в  себя  элементы  искусства,  практический  опыт, 
экспертные  оценки  и  дорогостоящие  экспериментальные  проверки  качества 
функционирования  ИЭС.  Кроме  того,  в  процессе  создания  и  функционирования 
ИЭС  информационные  потребности  пользователей  постоянно  изменяются  и 
уточняются, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем. 

Основная  доля  трудозатрат  при  создании  ИЭС  приходится  на  прикладное 

программирование  и  базы  данных.    Производство  ПО  –  это  крупнейшая  отрасль 
мировой экономики, в которой занято около трех млн. специалистов.  

Потребность  контролировать  процесс  разработки  ПО,  прогнозировать  и 

гарантировать стоимость разработки, сроки и качество результатов привела  в конце 
70-х  годов  к  необходимости  перехода  от  кустарных  к  индустриальным  способам 
создания ПО и появлению совокупности инженерных методов и средств создания 
ПО,  объединенных общим названием  «программная  инженерия».  Впервые  этот 
термин был использован как тема конференции, проводившейся под эгидой НАТО 
в  1968  г.  Спустя  7  лет,  в  1975г.  в  Вашингтоне  была  проведена  первая 
международная конференция, посвященная программной инженерии.  

В процессе становления и развития программной инженерии можно выделить 

два этапа: 70-е и 80-е годы - систематизация и стандартизация процессов создания 
ПО (на основе структурного подхода) и 90-е годы - начало перехода к сборочному, 
индустриальному  способу  создания  ПО  (на  основе  объектно-ориентированного 
подхода). 

В  основе  программной  инженерии  лежит  одна  фундаментальная  идея: 

проектирование  ПО  является  формальным  процессом,  который  можно 
изучать  и  совершенствовать.    Освоение  и  правильное  применение  методов  и 
средств создания ПО позволяет повысить качество ЭИС, обеспечить управляемость 
процесса проектирования ЭИС и увеличить срок ее жизни. 

Тенденции  развития  современных  информационных  технологий  определяют 

постоянное возрастание сложности ПО ЭИС. Современные крупные проекты ЭИС 
характеризуют, как правило, следующие особенности: 

Сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, 

элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного 

моделирования и анализа данных и процессов. 

Наличие  совокупности  тесно  связанных  подсистем,  имеющих  локальные 

задачи и цели функционирования. 

Отсутствие 

полных 

аналогов, 

ограничивающее 

возможность 

использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем. 

Необходимость  интеграции  существующих  и  вновь  разрабатываемых 

приложений. 

Функционирование  в  неоднородной  среде  на  нескольких  аппаратных 

платформах. 

Разобщенность  и  разнородность  отдельных  групп  разработчиков  по 

уровню  квалификации  и  сложившимся  традициям  использования  тех  или  иных 
инструментальных средств. 

Значительная  временная  протяженность  проекта,  обусловленная  с  одной 

стороны,  ограниченными  возможностями  коллектива  разработчиков  и  различной 
степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ЭИС. 

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ПО ЭИС) должен 

быть  прежде  всего  адекватно  описан,  т.е.  должны  быть  построены  полные  и 
непротиворечивые  модели  архитектуры  ПО,  включающие  совокупность 
структурных  элементов  системы  и  связей  между  ними,  поведение  элементов 
системы  в  процессе  их  взаимодействия,  а  также  иерархию  подсистем, 
объединяющих структурные элементы. 

Под моделью понимается полное описание системы ПО с определенной точки 

зрения.  Модели  представляют  собой  средства  для  визуализации,  описания, 
проектирования и документирования архитектуры системы.  

Моделирование является центральным звеном всей деятельности по созданию 

качественного ПО. Модели строятся для того, чтобы понять и осмыслить структуру 
и  поведение  будущей  системы,  облегчить  управление  процессом  ее  создания  и 
уменьшить  возможный  риск,  а  также  документировать  принимаемые  проектные 
решения.  

Разработка  модели  архитектуры  системы  ПО  промышленного  характера  на 

стадии, предшествующей ее реализации или обновлению, также необходима, как и 
наличие проекта для строительства большого здания. 

Тема 1. 

Программное обеспечение 

Структура программного обеспечения ПК 

Совокупность программ, предназначенная для решения задач на ПК, 
называется программным обеспечением. Состав  программного обеспечения 
ПК называют программной конфигурацией. 

Программное обеспечение, можно условно разделить на три категории: 

различные вспомогательные функции, например создание копий 
используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, 
проверку работоспособности устройств компьютера и т.д. 

редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, 
обработка информационных массивов и т.д. 

граммирования), обеспечивающее 

разработку  новых программ для компьютера на языке программирования. 

Системное ПО 

Это программы общего пользования не связаны с конкретным применением 
ПК и выполняют традиционные функции: планирование и управление 
задачами, управления вводом-выводом и т.д.  

 
Другими словами, системные программы выполняют различные 

вспомогательные функции, например, создание копий используемой 
информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку 
работоспособности устройств компьютера и т.п. 
 
К системному ПО относятся: 

операционные системы (эта программа загружается в ОЗУ при 

включении компьютера) 

программы – оболочки (обеспечивают более удобный и наглядный 

способ общения с компьютером, чем с помощью командной строки DOS, 
например, Norton Commander) 

операционные оболочки – интерфейсные системы, которые 

используются для создания графических интерфейсов, 
мультипрограммирования и.т. 

Драйверы (программы, предназначенные для управления портами 

периферийных устройств, обычно загружаются в оперативную память при 
запуске компьютера) 

утилиты (вспомогательные или служебные программы, которые 

представляют пользователю ряд дополнительных услуг) 
К утилитам относятся: 

диспетчеры файлов или файловые менеджеры 

средства динамического сжатия данных (позволяют увеличить 

количество информации на диске за счет ее динамического сжатия) 

средства просмотра и воспроизведения 

средства диагностики; средства контроля позволяют проверить 

конфигурацию компьютера и проверить работоспособность устройств 
компьютера, прежде всего жестких дисков 

средства коммуникаций (коммуникационные программы) 

предназначены для организации обмена информацией между компьютерами  

средства обеспечения компьютерной безопасности (резервное 

копирование, антивирусное ПО). 

Необходимо отметить, что часть утилит входит в состав операционной 
системы, а другая часть функционирует автономно. Большая часть общего 
(системного) ПО входит в состав ОС. Часть общего ПО входит в состав 
самого компьютера (часть программ ОС и контролирующих тестов записана 
в ПЗУ или ППЗУ, установленных на системной плате). Часть общего ПО 
относится к автономными программам и поставляется отдельно. 

Прикладное ПО 

Прикладные программы могут использоваться  автономно или в составе 
программных комплексов или пакетов. Прикладное ПО – 
программы,  непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых 
работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или