Лекция по дисциплине Информационные технологии

Лекция 3. Понятие жизненного цикла программного продукта. Компоненты процесса разработки ПП.
Цель занятия: Сформировать знания студентов о ЖЦ ПП, о компонентах процесса разработки ПП, а так же о процессах ЖЦ ПП и о их типах.
Различие между разработкой «просто программы» и программного продукта можно сравнить с различием между изготовлением скамейки у ворот своего дома и возведением моста. Возведение моста невозможно без чётко организованного процесса, включающего в себя согласование требований к будущему строению, разработку архитектурного проекта, координацию действий различных людей и коллективов, организацию контроля качества и т.п. — помимо «собственно строительства».
При описании модели любого процесса выделяют следующие стороны:
Виды работ — различные виды деятельности, которые необходимо выполнить для достижения результата. В проекте разработки ПП обязательно присутствуют такие виды работ как сбор и анализ требований, программирование, тестирование.
Фазы проекта — этапы выполнения проекта разработки, упорядоченные по времени. В любом проекте всегда присутствуют фазы сбора и анализа требований, проектирования, реализации, тестирования и выпуска программного продукта. Однако перечень и названия фаз в различных технологиях разработки может меняться, некоторые фазы могут объединяться в одну, могут выделяться специфические фазы (например, фаза стабилизации в MSF).
Артефакты — данные, используемые или создаваемые в процессе разработки и представленные в «материальном» виде (в виде электронных или печатных документов).
Виды работ
Для разработки качественного программного продукта (ПП) необходим правильно организованный процесс разработки. Такой процесс включает в себя различные виды деятельности, и программирование — только один из них, хоть и ключевой. В различных методологиях разработки ПО перечень выделяемых видов деятельности несколько различается, но можно выделить общие моменты. Любой процесс разработки программного продукта должен включать в себя такие виды деятельности:
Определение требований к ПП.
Проектирование.
Реализация ПП.
Тестирование.
Кроме того, обычно также необходимо выполнять дополнительные работы по развертыванию ПП.
В крупных проектах, выполняемых коллективами (командами) разработчиков, необходимы также такие виды работ:
Планирование разработки.
Управление рисками.
Управление конфигурацией ПП.
Интеграция продукта.
Жизненный цикл и этапы разработки программного обеспечения
Жизненным циклом программного обеспечения называют период от момента появления идеи создания некоторого программного обеспечения до момента завершения его поддержки фирмой-разработчиком или фирмой, выполнявшей сопровождение.
Состав процессов жизненного цикла регламентируется международным стандартом ISO/IEC 12207: 1995 «Information Technologe - Software Life Cycle Processes» («Информационные технологии - Процессы жизненного цикла программного обеспечения»), ISO - International Organization for Standardization - Международная организация по стандартизации. IEC -International Electrotechnical Commission - Международная комиссия по электротехнике.Этот стандарт описывает структуру жизненного цикла программного обеспечения и его процессы. Процесс жизненного цикла определяется как совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих некоторые входные данные в выходные. На рис. 1 представлены процессы жизненного цикла по указанному стандарту. Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, а также исходными данными и результатами.

Рисунок 1 – Структура процессов жизненного цикла программного обеспечения

Процесс разработки (development process) в соответствии со стандартом предусматривает действия и задачи, выполняемые разработчиком, и охватывает работы по созданию программного обеспечения и его компонентов в соответствии с заданными требованиями, включая оформление проектной и эксплуатационной документации, а также подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствия качества программных продуктов, материалов, необходимых для обучения персонала, и т. д. По стандарту процесс разработки включает следующие действия:
подготовительную работу - выбор модели жизненного цикла, стандартов, методов и средств разработки, а также составление плана работ;
анализ требований к системе - определение ее функциональных возможностей, пользовательских требований, требований к надежности и безопасности, требований к внешним интерфейсам и т. д.;
проектирование архитектуры системы - определение состава необходимого оборудования, программного обеспечения и операций, выполняемых обслуживающим персоналом;
анализ требований к программному обеспечению - определение функций надежности и безопасности, эргономических требований, требований к используемым данным, установке, приемке, пользовательской документации, эксплуатации и сопровождению;
проектирование архитектуры программного обеспечения - определение структуры программного обеспечения, документирование интерфейсов его компонентов, разработку предварительной версии пользовательской документации, а также требований к тестам и плана интеграции;
детальное проектирование программного обеспечения – подробное описание компонентов программного обеспечения и интерфейсов между ними, обновление пользовательской документации, разработка и документирование требований к тестам и плана тестирования компонентов программного обеспечения, обновление плана интеграции компонентов;
кодирование и тестирование программного обеспечения – разработку и документирование каждого компонента, а также совокупности тестовых процедур и данных для их тестирования, тестирование компонентов, обновление пользовательской документации, обновление плана интеграции программного обеспечения;
интеграцию программного обеспечения - сборку программных компонентов в соответствии с планом интеграции и тестирование программного обеспечения на соответствие квалификационным требованиям, представляющих собой набор критериев или условий, которые необходимо выполнить, чтобы квалифицировать программный продукт, как соответствующий своим спецификациям и готовый к использованию в заданных условиях эксплуатации;
квалификационное тестирование программного обеспечения - тестирование программного обеспечения в присутствии заказчика для демонстрации его соответствия требованиям и готовности к эксплуатации; при этом проверяется также готовность и полнота технической и пользовательской документации
интеграцию системы - сборку всех компонентов системы, включая программное обеспечение и оборудование;
квалификационное тестирование системы - тестирование системы на соответствие требованиям к ней и проверка оформления и полноты документации;
установку программного обеспечения - установку программного обеспечения на оборудовании заказчика и проверку его работоспособности;
приемку программного обеспечения - оценку результатов квалификационного тестирования программного обеспечения и системы в целом и документирование результатов оценки совместно с заказчиком, окончательную передачу программного обеспечения заказчику.
Указанные действия можно сгруппировать, условно выделив следующие основные этапы разработки программного обеспечения [10] (в скобках указаны соответствующие стадии разработки по ГОСТ 19,102-77 «Стадии разработки»):
постановка задачи (стадия «Техническое задание»);
анализ требований и разработка спецификаций (стадия «Эскизныйпроект»);
проектирование (стадия «Технический проект»);
реализация (стадия «Рабочий проект»).
Традиционно разработка также включала этап сопровождения (началу этого этапа соответствует стадия «Внедрение» по ГОСТ). Однако по международному стандарту в соответствии с изменениями, произошедшими в индустрии разработки программного обеспечения, этот процесс теперь рассматривается отдельно.
Условность выделения этапов связана с тем, что на любом этапе возможно принятие решений, которые потребуют пересмотра решений, принятых ранее.
Постановка задачи. В процессе постановки задачи четко формулируют назначение программного обеспечения и определяют основные требования к нему. Каждое требование представляет собой описание необходимого или желаемого свойства программного обеспечения. Различают функциональные требования, определяющие функции, которые должно выполнять разрабатываемое программное обеспечение, и эксплуатационные требования, определяющие особенности его функционирования.
Требования к программному обеспечению, имеющему прототипы, обычно определяют по аналогии, учитывая структуру и характеристики уже существующего программного обеспечения. Для формулирования требований к программному обеспечению, не имеющему аналогов, иногда необходимо провести специальные исследования, называемые предпроектными. В процессе таких исследований определяют разрешимость задачи, возможно, разрабатывают методы ее решения (если они новые) и устанавливают наиболее существенные характеристики разрабатываемого программного обеспечения. Для выполнения предпроектных исследований, как правило, заключают договор на выполнение научно-исследовательских работ. В любом случае этап постановки задачи заканчивается разработкой технического задания, фиксирующего принципиальные требования, и принятием основных проектных решений.
Анализ требований и определение спецификаций. Спецификациями называют точное формализованное описание функций и ограничений разрабатываемого программного обеспечения. Соответственно различают функциональные и эксплуатационные спецификации. Совокупность спецификаций представляет собой общую логическую модель проектируемого программного обеспечения.
Для получения спецификаций выполняют анализ требований технического задания, формулируют содержательную постановку задачи, выбирают математический аппарат формализации, строят модель предметной области, определяют подзадачи и выбирают или разрабатывают методы их решения. Часть спецификаций может быть определена в процессе предпроектных исследований и, соответственно, зафиксирована в техническом задании.
На этом этапе также целесообразно сформировать тесты для поиска ошибок в проектируемом программном обеспечении, обязательно указав ожидаемые результаты.
Проектирование. Основной задачей этого этапа является определение подробных спецификаций разрабатываемого программного обеспечения. Процесс проектирования сложного программного обеспечения обычно включает:
проектирование общей структуры - определение основных компонентов и их взаимосвязей;
декомпозицию компонентов и построение структурных иерархий в соответствии с рекомендациями блочно-иерархического подхода;
проектирование компонентов.
Результатом проектирования является детальная модель разрабатываемого программного обеспечения вместе со спецификациями его компонентов всех уровней. Тип модели зависит от выбранного подхода (структурный, объектный или компонентный) и конкретной технологии проектирования. Однако в любом случае процесс проектирования охватывает как проектирование программ (подпрограмм) и определение взаимосвязей между ними, так и проектирование данных, с которыми взаимодействуют эти программы или подпрограммы.
Принято различать также два аспекта проектирования:
логическое проектирование, которое включает те проектные операции, которые непосредственно не зависят от имеющихся технических и программных средств, составляющих среду функционирования будущего программного продукта;
физическое проектирование - привязка к конкретным техническим и программным средствам среды функционирования, т. е. учет ограничений, определенных в спецификациях.
Реализация. Реализация представляет собой процесс поэтапного написания кодов программы на выбранном языке программирования (кодирование), их тестирование и отладку.
Сопровождение. Сопровождение - это процесс создания и внедрения новых версий программного продукта. Причинами выпуска новых версий могут служить:
•необходимость исправления ошибок, выявленных в процессе эксплуатации предыдущих версий;
•необходимость совершенствования предыдущих версий, например, улучшения интерфейса, расширения состава выполняемых функций или повышения его производительности;
•изменение среды функционирования, например, появление новых технических средств и/или программных продуктов, с которыми взаимодействует сопровождаемое программное обеспечение.
На этом этапе в программный продукт вносят необходимые изменения, которые так же, как в остальных случаях, могут потребовать пересмотра проектных решений, принятых на любом предыдущем этапе. С изменением модели жизненного цикла программного обеспечения роль этого этапа существенно возросла, так как продукты теперь создаются итерационно: сначала выпускается сравнительно простая версия, затем следующая с большими возможностями, затем следующая и т. д. Именно это и послужило причиной выделения этапа сопровождения в отдельный процесс жизненного цикла в соответствии с стандартом ISO/IEC 12207.
Рассматриваемый стандарт только называет и определяет процессы жизненного цикла программного обеспечения, не конкретизируя в деталях, как реализовывать или выполнять действия и задачи, включенные в эти процессы. Эти вопросы регламентируются соответствующими методами, методиками и т. п.