Основні поняття та проблеми розробки ПЗ

Лекція №1

Інженерія вимог до ПЗ

Вимоги до ПЗ – сукупність властивостей, які повинно мати ПЗ. Призначені для адекватного визначення функцій, умов і обмежень виконання ПЗ, а також обсягів даних, технічного забезпечення і середовища його виконання. Вимоги відбивають потреби людей (замовників, користувачів, розробників), зацікавлених у створенні ПЗ.

Замовник і розробник спільно виявляють вимоги, аналізують, переглядають, визначають необхідні обмеження і умови, а також описують їх. Розрізняють вимоги до продукту і до процесу, а також функціональні, не функціональні і системні вимоги.

Вимоги до продукту і до процесу визначають умови виконання і режими роботи ПЗ в операційному середовищі, обмеження на структуру і пам'ять комп'ютерів та принципи взаємодії програм. Функціональні вимоги визначають призначення і функції системи, а не функціональні – умови стосовно виконання ПЗ, його переносності і доступу до даних.

Системні вимоги описують вимоги до програмної системи, яка складається з взаємозалежних програмних і апаратних підсистем і різних застосувань. Вимоги можуть бути кількісні (наприклад, кількість оброблених запитів на секунду, середній показник помилок і т.п.).

Значна частина вимог стосується атрибутів якості: безвідмовність, надійність і ін., а також захисту і безпеки як ПЗ, так і даних. Область знань «Вимоги до ПЗ (Software Requirements)» складається з таких розділів: – інженерія вимог (Requirement Engineering), – виявлення вимог (Requirement Elicitation), – аналіз вимог (Requirement Analysis), – специфікація вимог (Requirement Specification). – валідація вимог (Requirement validation), Розділ 1 29 – керування вимогами (Requirement Management).

Інженерія вимог до ПЗ – це дисципліна аналізу і документування вимог до ПЗ, що полягає в перетворенні запропонованих замовником вимог до системи на опис вимог до ПЗ і їх валідації. Інженерія базується на моделі процесу визначення вимог і діяльності осіб, що забезпечують керування і формування вимог, а також на методах досягнення показників якості.

Модель процесу визначення вимог – це схема процесів ЖЦ, що виконуються від початку проекту і доти, поки не будуть визначені і погоджені вимоги. Таким процесом може бути маркетинг і перевірка виконання вимог у даному проекті.

Керування вимогами до ПЗ полягає в контролі за виконанням вимог і плануванні використання ресурсів (людських, програмних, технічних, часових, вартісних) у процесі розроблення проміжних робочих продуктів на процесах ЖЦ і продукту в цілому.

Якість і процес поліпшення вимог – це процес формулювання характеристик і атрибутів якості (надійність, реактивність і ін.), які повинно мати ПЗ, методи їх досягнення на процесах ЖЦ і оцінювання отриманих результатів.

Виявлення вимог – це процес витягування інформації з різних джерел (договорів, матеріалів аналітиків з декомпозиції задач і функцій системи й ін.), проведення технічних заходів (співбесід, збирання пропозицій і ін.) для формування окремих вимог до продукту і до процесу розроблення. Вимоги погоджуються з замовником.

Аналіз вимог – процес вивчення потреб і цілей користувачів, класифікація і перетворення їх на вимоги до системи, апаратури і ПЗ, встановлення і вирішення конфліктів між вимогами, визначення пріоритетів, меж системи і принципів взаємодії із середовищем функціонування.

Специфікація вимог до ПЗ – процес формалізованого опису функціональних і нефункціональних вимог, вимог до характеристик якості відповідно до стандарту якості ISO/IEC 9126, які будуть відпрацьовуватися на процесах ЖЦ ПЗ. У специфікації вимог відбивається структура ПЗ, вимоги до функцій, якості і документації, а також задається архітектура системи і ПЗ, алгоритми, логіка керування і структура даних. Специфікуються також системні вимоги, нефункціональні вимоги і вимоги до взаємодії з іншими компонентами і платформами (БД, СКБД, маршаллінг даних, мережа й ін.).

Валідація вимог – це перевірка викладених у специфікації вимог, що виконується для того, щоб шляхом відстеження джерел вимог переконатися, що вони визначають саме дану систему. Замовник і розробник ПЗ проводять експертизу сформованого варіанта вимог для того, щоб розробник міг далі продовжувати проектування ПЗ. Один з методів валідації – прототипування, тобто швидке відпрацьовування окремих вимог на конкретному інструменті і дослідження масштабів зміни вимог, вимірювання обсягу функціональності і вартості, а також створення моделей оцінки зрілості вимог.

Верифікація вимог – це процес перевірки правильності специфікацій вимог щодо їх відповідності потребам, несуперечності, повноти і можливості реалізації, а також узгодженості зі стандартами. Як результат перевірки вимог складається погоджений вихідний документ, що встановлює повноту і коректність вимог до ПЗ, а також можливість продовження його проектування.

Керування вимогами – це керування процесами формування вимог на всіх процесах ЖЦ, а також змінами й атрибутами вимог, проведення моніторингу – відновлення джерела вимог. Керування змінами виникає після того, як ПЗ починає працювати в заданому середовищі і виявляє помилки щодо трактування вимог, невиконання деякої окремої вимоги тощо. Невід'ємною складовою процесу керування є трасування вимог для відстеження правильності встановлення і реалізації вимог до системи і ПЗ на процесах ЖЦ, а також зворотний процес відстеження в отриманому продукті реалізованих вимог. Для уточнення деяких вимог або додавання нової вимоги складається план зміни вимог, що погоджується із замовником. Внесені зміни спричиняють і зміни в створеному продукті або в окремих його компонентах.

Проектування ПЗ

Проектування ПЗ – це процес визначення архітектури, набору компонентів, їх інтерфейсів, інших характеристик системи і кінцевого складу програмного продукту. Область знань «Проектування ПЗ (Software Design)» складається з таких розділів:

‒ базові концепції проектування ПЗ (Software Design Basic Concepts),

‒ ключові питання проектування ПЗ (Key Issue in Software Design),

‒ структура й архітектура ПЗ (Software Structure and Architecture),

‒ аналіз і оцінка якості проектування ПЗ (Software Design Quality Analysis and Evaluation),

‒ нотації проектування ПЗ (Software Design Notations),

‒ стратегія і методи проектування ПЗ (Software Design Strategies and Methods).

Базова концепція проектування ПЗ – це методологія проектування архітектури за допомогою різних методів (об'єктного, компонентного й ін.), процеси ЖЦ (стандарт ISO/IEC 12207) і техніки – декомпозиція, абстракція, інкапсуляція й ін. На початкових стадіях проектування предметна область декомпозується на окремі об'єкти (при об’єктно-орієнтованому проектуванні) або на компоненти (при компонентному проектуванні). Для подання архітектури програмного забезпечення вибираються відповідні артефакти (нотації, діаграми, блок-схеми і методи).

Ключові питання проектування – це декомпозиція програм на функціональні компоненти для незалежного і одночасного їхнього виконання, розподіл компонентів у середовищі функціонування і їх взаємодія між собою, забезпечення якості і живучості системи й ін.

Проектування архітектури ПЗ проводиться архітектурним стилем, заснованим на визначенні основних елементів структури – підсистем, компонентів, об'єктів і зв'язків між ними. Архітектура проекту – високорівневе подання структури системи і специфікація її компонентів. Архітектура визначає логіку системи через окремі компоненти системи настільки детально, наскільки це необхідно для написання коду, а також визначає зв'язки між компонентами. Існують і інші види подання структур, засновані на проектуванні зразків, шаблонів, сімейств програм і каркасів програм. Один з інструментів проектування архітектури – патерн (шаблон). Це типовий конструктивний елемент ПЗ, що задає взаємодію об'єктів (компонентів) проектованої системи, а також ролі і відповідальності виконавців. Основна мова опису – UML.

Патерн може бути структурним, що містить у собі структуру типової композиції з об'єктів і класів, об'єктів, зв'язків і ін.; поведінковим, що визначає схеми взаємодії класів об'єктів і їх поведінку, задається діаграмами діяльності, взаємодії, потоків керування й ін.; погоджувальним, що відображає типові схеми розподілу ролей екземплярів об'єктів і способи динамічної генерації структур об'єктів і класів.

Аналіз та оцінювання якості проектування ПЗ – це заходи щодо аналізу сформульованих у вимогах атрибутів якості, функцій, структури ПЗ, з перевірки якості результатів проектування за допомогою метрик (функціональних, структурних і ін.) і методів моделювання і прототипування.

Нотації проектування дозволяють представити опис об'єкта (елемента) ПЗ і його структуру, а також поведінку системи за цим об’єктом. Існує два типи нотацій: структурна, поведінкова, та множина їх різних представлень. Структурні нотації – це структурне, блок-схемне або текстове подання аспектів проектування структури ПЗ з об'єктів, компонентів, їх інтерфейсів і взаємозв'язків.

До нотацій відносять формальні мови специфікацій і проектування: ADL (Architecture Description Language), UML (Unified Modeling Language), ERD (Entity–Relation Diagrams), IDL (Interface Description Language) тощо. Нотації містять у собі мовний опис архітектури й інтерфейсу, діаграм класів і об'єктів, діаграм сутність–зв'язок, конфігурації компонентів, схем розгортання, а також структурні діаграми, що задають у наочному вигляді оператори циклу, розгалуження, вибору і послідовності. Поведінкові нотації відбивають динамічний аспект роботи системи та її компонентів. Ними можуть бути діаграми потоків даних (Data Flow), діяльності (Activity), кооперації (Colloboration), послідовності (Sequence), таблиці прийняття рішень (Decision Tables), передумови і постумови (Pre-Post Conditions), формальні мови специфікації (Z, VDM, RAISE) і проектування.

Стратегія і методи проектування ПЗ. До стратегій відносять: проектування вгору, вниз, абстрагування, використання каркасів і ін. Методи є функціонально- орієнтовані, структурні, які базуються на структурному аналізі, структурних картах, діаграмах потоків даних й ін. Вони орієнтовані на ідентифікацію функцій і їх уточнення знизу-вгору, після цього уточнюються діаграми потоків даних і проводиться опис процесів. В об’єктно-орієнтованому проектуванні ключову роль відіграє наслідування, поліморфізм й інкапсуляція, а також абстрактні структури даних і відображення об'єктів.

Підходи, орієнтовані на структури даних, базуються на методі Джексона і використовуються для подання вхідних і вихідних даних структурними діаграмами.

Метод UML призначений для опису сценаріїв роботи проекту у наочному діаграмному вигляді. Компонентне проектування ґрунтується на використанні готових компонентів (reuse) з визначеними інтерфейсами і їх інтеграції в конфігурацію, як основи розгортання компонентної системи для її функціонування в операційному середовищі. Формальні методи опису програм ґрунтуються на специфікаціях, аксіомах, описах деяких попередніх умов, твердженнях і постумовах, що визначають заключну умову одержання програмою правильного результату. Специфікація функцій і даних, якими ці функції оперують, а також умови і твердження – основа доведення правильності програми.

Тестування ПЗ

Тестування ПЗ – це процес перевірки готової програми в статиці (перегляди, інспекції, налагодження вихідного коду) і в динаміці (прогін на наборі тестових даних) з метою перевірки різних шляхів виконання програми і порівняння отриманих результатів із заздалегідь заданими. Існує дві форми перевірки коду – модульна й інтеграційна.

Спочатку використовують стандарти (IEEE 829:1996 і IEEE 1008:1987) з перевірки і тестування модулів. Потім проводиться інтеграційне тестування модулів системи і їх інтерфейсів у динаміці виконання. Під час різних видів перевірок збираються дані про помилки, дефекти, відмови тощо і оформляється відповідна документація (таблиці типів помилок, частоти і часу виявлення відмов і ін.). Зібрані дані використовуються при оцінюванні характеристик якості готового ПЗ, наприклад, надійності.

Область знань «Тестування ПЗ (Software Testing)» містить у собі такі розділи:

– основні концепції і визначення тестування (Testing Basic Concepts and definitions),

– рівні тестування (Test Levels),

– техніки тестування (Test Techniques),

– метрики тестування (Test Related Measures),

– керування процесом тестування (Managing the Test Process).

Дана область знань SWEBOK визначає методи перевірки правильності ПЗ: верифікація, валідація, тестування. Наводяться типи, рівні і техніки тестування ПЗ, методи планування процесу тестування, розроблення тестових наборів даних для прогону ПЗ в режимі випробування модулів або системи в цілому і наступною оцінкою результатів тестування.

Основна концепція тестування – це базові терміни, ключові проблеми і їхній зв'язок з іншими областями знань. Тестування визначається як процес перевірки правильності програми в динаміці її виконання за тестовими даними. При тестуванні виявляються недоліки: відмови (faults) і дефекти (defects) як причини порушення роботи програми, збої (failures) як небажані ситуації, помилки (errors) як наслідки збоїв і ін.

Базове поняття тестування – тест, що виконується в заданих умовах і за наборами даних. Тестування вважається успішним, якщо знайдено дефект або помилка, і вони відразу усуваються. Ступінь тестованості визначається критерієм покриття системи тестами, перевірки всіх можливих шляхів виконання програм і імовірності припущення стосовно того, що може з'явитися збій або помилкова ситуація в системі.

Рівні тестування:

– тестування окремих елементів – це перевірка окремих, ізольованих і незалежних одна від одної частин ПЗ;

– інтеграційне тестування орієнтоване на перевірку зв'язків і взаємодії компонентів (інтерфейсів), що можуть розміщуватися на різних архітектурних платформах розподіленого середовища;

– тестування системи – це перевірка правильності функціонування системи, пошук і виявлення відмов і дефектів у системі і їхнє усунення.

При цьому контролюється виконання сформульованих не функціональних вимог (безпека та ін.) у системі, правильність подання і здійснення зовнішніх інтерфейсів системи з зовнішнім середовищем. На всіх рівнях тестування застосовуються методи:

– функціонального тестування, які забезпечують перевірку реалізації функцій, що визначені у вимогах, а також правильності їх виконання;

– регресійного тестування, що орієнтоване на повторне вибіркове тестування системи або її компонентів після внесення в них змін на тих самих тестах, що і до модифікації;

– тестування ефективності – це перевірка продуктивності, пропускної здатності, максимального обсягу даних і системних обмежень відповідно до вимог;

– стрес-тестування – це перевірка поведінки системи при максимально припустимому навантаженні або в разі його перевищення;

– альфа- і бета-тестування – це тестування системи (альфа) групою тестувальників організації-розробника і тестування системи «зовнішніми» користувачами (бета);

– конфігураційного тестування – перевірка структури й ідентифікації системи, а також роботи системи на різних конфігураціях апаратури й устаткування.

Тестуванню підлягають також перевірка реалізації вимог і забезпечення параметрів настроювання і розміщення компонентів ПЗ на заданій кількості і типах комп'ютерів і середовища.

Техніки тестування базуються на певних теоретичних і практичних положеннях щодо проектування (компонентного, об'єктно-орієнтованого, сервісного і т.п.), а також на таких даних:

– інформація про структуру ПЗ або системи в документації («біла скринька» );

– підбір тестових наборів даних для перевірки правильності роботи компонентів і системи в цілому без знання їх структури («чорна скринька»);

– аналіз граничних значень, таблиць прийняття рішень, потоків даних, статистики відмов і ін.;

– блок-схеми побудови програм і складання наборів тестів для покриття системи цими тестами;

– виявлені і зафіксовані в таблицях системи дефекти, перед- і постумови виконання, структурні характеристики системи (кількість модулів, обсяг даних тощо).

Метрики тестування. Для вимірювання результатів тестування ПЗ й оцінки якості використовуються метрики. Вимір як частина планування і розробки тестів базується на розмірі програм, їх структурі і кількості виявлених помилок і дефектів. Метрики тестування – це вимірювання процесу планування, проектування і тестування, а також результатів тестування на основі таксономії відмов і дефектів, покриття границь тестування, перевірки потоків даних і ін. Процес тестування документується і, відповідно до стандарту IEEE 829:1995, містить у собі опис тестових документів, їх зв'язку між собою і з задачами тестування. Без документації на процес тестування неможливо провести сертифікацію продукту за моделями зрілості, зокрема, моделлю СММ [11]. Після завершення тестування оцінюється вартість і ризики ПЗ, викликані збоями або недостатньо надійною роботою системи. Вартість тестування – одне з обмежень, на основі якого приймається рішення про його припинення або продовження.

Керування тестуванням:

– планування процесу тестування (складання планів, тестів, наборів даних) і оцінювання показників якості готового продукту;

– проведення тестування компонентів повторного використання і патернів як основних об'єктів складання ПЗ;

– генерація необхідних тестових сценаріїв, що відповідають середовищу виконання ПЗ;

– верифікація правильності реалізації системи і валідація реалізації вимог до ПЗ;

– збирання даних про відмови, помилки і виявлені непередбачені ситуації при виконанні програмного продукту;

– підготовка звітів за результатами тестування й оцінка характеристик системи.

Відповідно до стандарту ISO/IEC 12207 тестування ПЗ розглядається як невід'ємна частина ЖЦ.

Супровід ПЗ

Супровід ПЗ – сукупність дій із забезпечення його роботи, внесення змін при виявленні помилок, адаптації ПЗ до нового середовища функціонування, а також підвищення продуктивності або поліпшення деяких характеристик ПЗ. У зв'язку з вирішенням так званої проблеми 2000 року (пов’язаної з кодуванням дат у новому тисячолітті, зокрема, у двохсимвольному форматі) супроводження почав розглядатися, як більш важливий процес, що здійснюють розробники. Після змін система має вирішувати ті самі задачі, а також мати план перенесення інформації в інші БД.

Супровід відповідно до стандартів ISO/IEC 12207 і ISO/IEC 14764 проводиться з метою виконання і модифікації програмного продукту в процесі експлуатації за умови збереження його цілісності.

Область знань «Супровід ПЗ (Software Maintenance)» складається з таких розділів:

– основні концепції (Basic Concepts),

– процес супроводження (Process Maintenance),

– ключові питання супроводу ПЗ (key Issue in Software Maintenance),

– техніки супроводу (Techniques for Maintenance).

Супровід розглядається з точки зору задоволення вимог споживача у готовому ПЗ, коректності його виконання, процесів навчання й оперативного обліку його процесу.

Основні концепції – це базові визначення і термінологія, підходи до еволюції і супроводу ПЗ, до оцінки вартості супроводу тощо. До основних концепцій можна віднести ЖЦ ПЗ (стандарт ISO/IEC 12207) і складання документації. Головне призначення цієї області знань полягає у виконанні готової програмної системи, фіксації помилок, що виникають при виконанні, дослідженні їх причин, аналізі необхідності модифікації системи з метою усунення помилок, оцінці вартості робіт із проведення змін функцій і системи в цілому. Розглядаються проблеми, пов'язані з ускладненістю продукту при великій кількості змін, і методи її подолання.

Процес супроводження містить у собі моделі процесу супроводу і планування діяльності людей, що проводять запуск ПЗ, перевірку правильності його виконання і внесення в нього змін. Цей процес згідно з стандартом ISO/IEC 14764 проводиться шляхом:

– коригування, тобто зміни продукту для усунення виявлених помилок або нереалізованих задач;

– адаптації, тобто настроювання продукту в умовах експлуатації, що змінилися, або в новому середовищі виконання;

– поліпшення, тобто еволюційної зміни продукту для підвищення продуктивності або рівня супроводу;

– перевірки ПЗ, пошуку і виправлення помилок при експлуатації системи.

Ключові питання супроводу ПЗ – це управлінські, вимірювальні і вартісні. Суть управлінських питань – контроль ПЗ при модифікації й удосконалюванні функцій і недопущення зниження продуктивності системи. Питання вимірювання пов'язане з оцінкою характеристик системи після її модифікації, а також повторного тестування для оцінки показників якості. Вартісні питання пов'язані з оцінкою витрат на супровід залежно від його типу, кваліфікації персоналу, платформи й ін.

Техніка супроводу (цей розділ називають також еволюцією ПЗ). Відомий фахівець в області ПЗ Дж. Леман (1970 р.) запропонував розглядати супровід як еволюційну розробку програмних систем, оскільки здана в експлуатацію система не завжди цілком завершена, її треба змінювати протягом терміну експлуатації. Внаслідок змін система стає більш складною і погано керованою. У зв'язку з цим виникає проблема зменшення її складності.

До технологій еволюції ПЗ відносять реінженерію, реверсну інженерію і рефакторинг.

Реінженерія – це удосконалення застарілого ПЗ шляхом його реорганізації або реструктуризації, а також перепрограмування окремих елементів або настроювання параметрів на іншу платформу, середовище виконання зі збереженням зручності його супроводу.

Реверсна інженерія полягає у відновленні специфікації (графів викликів, потоків даних і ін.) за отриманим кодом системи для її аналізу на більш високому рівні. Відновлюється ідентифікація компонентів і зв'язків між ними для забезпечення перепрограмування системи на нову платформу. Найчастіше реверсна інженерія застосовується після того, як у код ПЗ було внесено багато змін і воно стало некерованим або змінилася платформа комп'ютера.

Рефакторинг – це реорганізація коду для поліпшення характеристик і показників якості об’єктно-орієнтованих і компонентних програм без зміни їх поведінки. Цей процес реалізується шляхом поступової зміни окремих операцій над текстами, інтерфейсами, середовищем програмування і виконання ПЗ, а також настроювання або внесення змін в інструментальні засоби підтримки ПЗ. Якщо при зміні зберігається формат існуючої системи, то рефакторинг – один з варіантів реверсної інженерії.

 

Керування конфігурацією

Керування конфігурацією – це ідентифікація компонентів системи, визначення функціональних, фізичних характеристик системи, апаратного і програмного забезпечення для контролю виконання, внесення змін і трасування конфігурації.

Процес керування визначено як один з допоміжних процесів ЖЦ (ISO/IEC 12207), виконуваний технічним і адміністративним менеджментом проекту. При цьому складаються звіти про зміни, внесені у конфігурацію, і ступінь їхньої реалізації, а також проводиться перевірка відповідності внесених змін заданим вимогам.

Конфігурація системи – це склад функцій, програмного і технічного забезпечення системи, можливі їх комбінації залежно від наявності устаткування, загальносистемних засобів і вимог до продукту.

Конфігурація ПЗ складається з набору функціональних і технічних характеристик ПЗ, заданих у технічній документації і реалізованих у готовому продукті. Це сполучення різних елементів продукту з заданими процедурами збирання компонентів і настроювання на середовище. Вхідними елементами конфігурації є графік розробки, проектна документація, вихідний виконуваний код, бібліотека компонентів, інструкції з установки і розгортання системи. Область знань «Керування конфігурацією ПЗ (Software Configuration Management – SCM)» складається з таких розділів:

– керування процесом конфігурації (Management of SMC Process),

– ідентифікація конфігурації ПЗ (Software Configuration Identification),

– контроль конфігурації ПЗ (Software Configuration Control),

– облік статусу (поведінка або стани) конфігурації ПЗ (Software Configuration Status Accounting),

– аудит конфігурації ПЗ (Software Configuration Auditing),

– керування версіями ПЗ і доставкою (Software Release Management and Delivery).

Керування процесом конфігурації. Це діяльність з контролю еволюції і цілісності продукту при ідентифікації, змінах і забезпеченні звітною інформацією, що стосується конфігурації. Вона містить у собі:

– систематичне відстеження внесених змін в окремі складові частини конфігурації, виконання аудита змін і автоматизованого контролю за внесенням змін у конфігурацію системи або в ПЗ;

– підтримку цілісності конфігурації, її аудит і забезпечення внесення змін в елементи конфігурації;

– ревізію конфігурації з метою перевірки наявності розроблених програмних або апаратних засобів і узгодження версії конфігурації з заданими вимогами;

– трасування змін у конфігурації на процесах супроводу й експлуатації ПЗ.

Ідентифікація конфігурації ПЗ полягає в документуванні функціональних і фізичних характеристик елементів конфігурації, а також в оформленні технічної документація на елементи конфігурації.

Контроль конфігурації ПЗ – це роботи з координації, затвердження або відкидання реалізованих змін в елементах конфігурації після ідентифікації, а також з аналізу вхідних компонентів конфігурації.

Облік статусу або стану конфігурації ПЗ – комплекс заходів для визначення ступеня зміни конфігурації, а також правильності внесених змін у систему при супроводі. Інформація і кількісні показники накопичуються у відповідній БД і використовуються при складанні звітності, оцінюванні якості і виконанні процесів ЖЦ.

Аудит конфігурації – це діяльність, що виконується для оцінки відповідності продукту і процесів стандартам, інструкціям, планам і процедурам. Аудит визначає Розділ 1 39 ступінь задоволення конфігурації функціональним і фізичним (апаратним) характеристикам системи.

Керування версіями ПЗ – це відстеження наявної версії компонентів конфігурації; складання компонентів; створення нових версій системи на основі існуючих шляхом внесення змін у конфігурацію; узгодження версії продукту з вимогами і проведеними змінами на процесах ЖЦ; забезпечення оперативного доступу до інформації про елементи конфігурації і системи, до яких вони належать. Дане керування містить у собі такі основні поняття.

Базис (baseline) – формально позначений набір елементів ПЗ, зафіксований на процесах ЖЦ.

Бібліотека ПЗ – колекція об'єктів ПЗ і документації, призначена для полегшення процесу розроблення, використання і супроводження.

Складання ПЗ – об'єднання коректних елементів і конфігураційних даних у єдину виконувану програму.

 

3.Методи та інструменти інженерії програмного забезпечення

Методи забезпечують проектування, реалізацію і виконання ПЗ. Вони накладають деякі обмеження на інженерію ПЗ у зв'язку з особливостями застосування їхніх нотацій і процедур, а також забезпечують оцінку і перевірку процесів і продуктів. Інструменти забезпечують програмну підтримку окремих методів інженерії ПЗ для автоматизованого виконання задач процесів ЖЦ. Область знань «Методи та інструменти інженерії ПЗ (Software Engineering Tools and Methods)» складається з розділів:

– інструменти інженерії ПЗ (Software Engineering Tools),

– методи інженерії ПЗ (Software Engineering Methods).

Методи інженерії ПЗ – це евристичні методи (heuristic methods), формальні методи (formal methods) і методи прототипування (prototyping methods). Евристичні методи містять у собі: структурні методи, засновані на функціональній парадигмі; методи, орієнтовані на структури даних, якими маніпулює ПЗ; об’єктно-орієнтовані методи, що розглядають предметну область як колекцію об'єктів; методи, орієнтовані на конкретну область застосування, наприклад, на системи реального часу, безпеки та ін.

Формальні методи засновані на формальних специфікаціях, аналізі, доведенні і верифікації програм. Специфікація записується мовою, синтаксис і семантика якої визначені формально і засновані на математичних концепціях (алгебрі, теорії множин, логіці). Розрізняються наступні категорії формальних методів:

– мови і нотації специфікації (specification languages and notations), орієнтовані на модель, властивості і поведінку;

– уточнення специфікації (refinement specification) шляхом трансформації в кінцевий результат, близький до кінцевого програмного продукту, що виконується;

– методи верифікації/доведення (verification/proving properties), що використовують твердження (теореми), перед- і постумови, формально описуються і застосовуються для встановлення правильності специфікації програм.

Методи доведення застосовувалися в основному в теоретичних експериментах. Понад 25 років їх застосування було обмежено через трудомісткість і економічну невигідність. У 2005 р. проблема верифікації знову набула актуальності у запропонованому новому міжнародному проекті «Цілісний автоматизований набір інструментів для перевірки коректності ПС» (Т. Хоар, «Открытые системы», 2006, № 6), який поставив наступні перспективні задачі:

– розробка єдиної теорії побудови й аналізу програм;

– побудова багатостороннього інтегрованого набору інструментів верифікації на усіх виробничих процесах

– розроблення формальних специфікацій, їх доведення і перевірка правильності, генерація програм і тестових прикладів, уточнення, аналіз і оцінка;

– створення репозитарію формальних специфікацій, верифікованих програмних об'єктів різних типів і видів.

Формальні методи верифікації будуть охоплювати всі аспекти створення і перевірки правильності програм. Це приведе до створення потужної верифікованої виробничої основи і сприятиме значному зменшенню помилок у ПЗ (стосовно доведення і верифікації).

Методи прототипування (Prototyping Methods) засновані на використанні прототипу ПЗ для моделювання на ньому завдань нової системи і базуються на:

– стилях прототипування, що уособлюють тривалість використання прототипів, наприклад, стиль створення тимчасово використовуваних прототипів (throw away),

– моделях еволюційного прототипування – перетворення прототипу в кінцевий продукт і розроблення специфікацій, відповідно до якої він виконується;

– техніках оцінки/дослідження (evaluation) результатів прототипування.

Інструменти інженерії ПЗ забезпечують автоматизовану підтримку процесів розроблення ПЗ і містять у собі множину інструментів, що охоплюють усі процеси ЖЦ.

Інструменти роботи з вимогами (Software Requirements Tools) – це:

– інструменти розробки (Requirement Development) і керування вимогами (Requirement Management), орієнтовані на аналіз, збирання, специфікування і перевірку вимог;

– інструменти трасування вимог (Requirement traceability tools) є невід'ємною частиною роботи з вимогами, їх функціональний зміст залежить від складності проектів і рівня зрілості процесів.

Інструменти проектування (Software Design Tools) – це інструменти для створення ПЗ із застосуванням базових нотацій (структурної SADT/IDEF, моделювання UML і т.п.).

Інструменти конструювання ПЗ (Software Construction Tools) – це інструменти для трансляції і об’єднання програм. До них належать:

– редактори програм (program editors) і програми редагування загального призначення;

– компілятори і генератори коду (compilers and code generators) як самостійні засоби об'єднання програмних компонентів в інтегрованому середовищі для одержання вихідного продукту з використанням препроцесорів, складальників, завантажників і ін.;

– інтерпретатори (interpreters), які забезпечують контрольоване виконання програм за їх описом. Намітилася тенденція злиття інтерпретаторів і компіляторів (наприклад, Java, в.NET); – відлагоджувачі (debuggers), призначені для перевірки правильності опису вихідних програм і усунення помилок;

– інтегроване середовище розробки (IDE – integrated development environment) та бібліотеки компонентів (libraries components), що є утворюють середовище виконання процесу розроблення ПС;

– програмні платформи (Java, J2EE і Microsoft.NET) і платформи для розподілених обчислень (CORBA і WebServices, тощо).

Інструменти тестування (Software Testing Tools) – це:

– генератори тестів (test generators), що допомагають у розробці сценаріїв тестування;

– засоби виконання тестів (test execution frameworks), які забезпечують виконання тестових сценаріїв і відслідковують поведінку об'єктів тестування;

– інструменти оцінки тестів (test evaluation tools), які підтримують оцінювання результатів виконання тестів і ступеня відповідності поведінки тестованого об'єкта очікуваній поведінки;

– засоби керування тестами (test management tools), які забезпечують інженерне керування процесом тестування ПЗ;

– інструменти аналізу продуктивності (performance analysis tools), кількісної її оцінки та оцінки поводження програм у процесі виконання.

Інструменти супроводу (Software Maintenance Tools) містять у собі:

– інструменти полегшення розуміння (comprehension tools) програм, наприклад, різні засоби візуалізації;

– інструменти реінженерії (reengineering tools) підтримують діяльність з перетворення програм і зворотної інженерії (reverse engineering) для відновлення (артефактів, специфікації, архітектури) застарілого ПЗ або генерації нового продукту.

Інструменти конфігураційного керування (Software Configuration Management Tools) – це:

– інструменти відстеження (tracking) дефектів;

– інструменти керування версіями; – інструменти керування складанням, випуском версії (конфігурації) продукту та його інсталяції.

Інструменти керування інженерною діяльністю (Software Engineering Management Tools) поділяються на:

– інструменти планування і відстеження ходу проектів, кількісної оцінки зусиль і вартості робіт у проекті (наприклад, Microsoft Project 2003);

– інструменти керування ризиками, які використовуються для ідентифікації, моніторингу ризиків і оцінки нанесеного ушкодження;

– інструменти кількісної оцінки властивостей ПЗ шляхом вимірювань і розрахунків остаточного значення надійності і якості.

Інструменти підтримки процесів (Software Engineering Process Tools) розділені на:

– інструменти моделювання та опису моделей ПЗ (наприклад, UML і його інструменти);

– інструменти керування програмними проектами (наприклад, Microsoft Project);

– інструменти керування конфігурацією для підтримки версій і всіх артефактів проекту.

Інструменти забезпечення якості (Software Quality Tools) діляться на дві категорій:

– інструменти інспектування для підтримки перегляду (review) і аудиту;

– інструменти статичного аналізу артефактів, даних, потоків робіт і перевірки їх властивостей на відповідність показникам.

Додаткові аспекти інструментального забезпечення (Miscellaneous Tool Issues) стосуються:

– техніки інтеграції інструментів (платформ, представлень, процесів, даних) для їх природного сполучення в інтегрованому середовищі;

– метаінструментів для генерації інших інструментів для ПЗ;

Востаннє редаговано: П’ятниця, 18 березня 2016, 10:14. Версія: 2. Опубліковано: Понеділок, 15 лютого 2016, 15:30.

Лекція №4

Відношення між сценаріями.

Між сценаріями відношення задаються стрілками з вказівкою назви типу відносин. Для сценаріїв можна задавати два типи відношення:

1) відношення «розширює» означають, що функція одного сценарію є доповненням до функції іншого і використовується при наявності декількох варіантів одного й того самого сценарію (рис. 4.2).

 

Рис. 4.2. Приклад відношення «розширює»

 

Інваріантна частина сценарію зображується у вигляді головного сценарію, а окремі варіанти – як розширення. При цьому головний сценарій є стійким, не змінюється при розширенні варіантів функцій і не залежить ві