Автономная и комплексная отладка ПО. Моделирование работы систем с целью проведения комплексной отладки ПО.

Отладка ПО наряду с проектированием ПО в настоящее время - наиболее трудоемкие этапы из всего жизненного цикла ПО. Поэтому естественны усилия, направленные на автоматизацию этих этапов, на создание эффективных инструментальных средств.

Минимизация общей трудоемкости отладки может быть достигнута, если она разбивается на два последовательных этапа: автономную отладку структурных единиц ПО – программ и комплексную отладку – проверку взаимодействия по информации и управлению, также во времени структурных единиц ПО между собой. Для ПО сложных систем наибольшую проблему составляет комплексная отладка, в процессе которой взаимодействие программ по каждой межпрограммной связи (а их может быть очень много – тысячи) должно быть проверено. При этом автономная отладка каждой программы уже проведена и при комплексной отладке не повторяется.

Остановимся на средствах, повышающих эффективность комплексной отладки ПО, учитывая наличие достаточно эффективных средств проектирования ПО в виде языков проектирования и моделирования.

Пусть имеется программный комплекс (ПК)управления СТС, состоящий из n программ. Каждая из n программ прошла автономную отладку. Мы установили, что в реальной работе системы имеются три типа входных данных в ПО:

1) данные, сообщения приходящие от системы более высокого уровня иерархии (СБВУИ),

2) данные, приходящие от аппаратуры (датчиков) системы,

3) данные межпрограммных сообщений.

Именно два первых типа входных данных, являющихся внешними по отношению к ПО, определяют что делать и как делать в ПО – задают варианты функционирования ПО.

Данные же межпрограммных сообщений являются внутренними для ПО и автоматически вырабатываются при работе ПО в соответствии с логикой, заложенной в ПО.

Было бы правильным комплексную отладку ПО проводить на полном наборе потоков данных и передач управлений, которыми в реальной системе обмениваются программы ПО в ответ на поступившие от СБВУИ или оператора данные и команды. Тогда, имитируя (моделируя) информацию, поступающую в ПО от СБВУИ и аппаратуры СТС можно было инициировать поток внутренних сообщ ений в ПО (связей между программами ПО), очереди к ресурсам ЦВМ таким же образом, как это происходит в реальной системе.

Имитация работы системы должна учитывать наличие в СТС контуров управления с обратной связью то есть должна включать соответствующие объекты управления, и должна охватывать все варианты использования системы пользователем.

Имитация работы системы должна учитывать наличие в СТС контуров управления с обратной связью то есть должна включать соответствующие объекты управления, и должна охватывать все варианты использования системы пользователем.

Это моделирование может быть проведено в соответствии с 2 методами:

1) Моделирование данных и команд, поступающих на отлаживаемое ПО в системной ЦВМ, с использованием реальной аппаратуры системы (физических моделей) и физической модели объекта управления.

2) Автоматизировано с использованием инструментальной универсальной ЦВМ, на которой реализуются имитационная математическая модель внешней среды - аппаратуры СТС, связанной с математической моделью объекта управления, и реальной системной ЦВМ, в которой размещено отлаживаемое ПО.

Получение входной информации для программ ПО с реальной аппаратуры системы в процессе комплексной отладки не лучший вариант в основном по трем причинам.

1. Во-первых, комплексная отладка программ ПО должна предшествовать стыковке и отладке всей системы управления в целом, так как в этом случае добавляется целый пласт ошибок, связанных с нестыковками аппаратуры, которая также может отличаться новизной.

2. Во вторых, имеющиеся в не отлаженном ПО ошибки могут привести к повреждению аппаратуры системы.

3. В третьих существенная часть отладки – проверка работы ПО в нештатных ситуациях работы системы. На реальной аппаратуре трудно имитируются нештатные ситуации в аппаратуре. Не ломать же её?! Отработка нештатных ситуаций ~ половина работ при отладке ПО СТС.

Использование аппаратных имитаторов для физического моделирования в большинстве случаев нерационально, так как их разработка, изготовление и эксплуатация сложнее, чем цифровой математической модели - имитатора, также как и ее настройка на имитацию штатных и нештатных ситуаций в аппаратуре СТС.

Поэтому наиболее целесообразны методы проведения комплексной отладки путем исполнения отлаживаемого ПО совместно с цифровой математической имитационной моделью внешней по отношению к ПО среды

 

Отладочные комплексы.

Комплексная отладка ПО проводится на двухмашинных отладочных комплексах(ОК). Одна из машин этого комплекса – системная ЦВМ (допускается ее эмулятор), в которую загружено отлаживаемое ПО. Другая машина – компьютерная модель внешней среды- остальных структурных элементов СТС: объекта управления и аппаратуры системы.

В ЦВМ - модели в этом случае должна моделироваться и работа устройств ввода-вывода системной ЦВМ на уровне соблюдения временных характеристик и последовательности выдаваемой информации. После «перехваченная» команда обмена обслуживается моделью соответствующей аппаратуры СТС.

Проверку работы отлаженного на цифровой модели внешней среды ПО в дальнейшем производится на стендах (экспериментальных установках и образцах системы) с реальной аппаратурой, где проверяется электрофизика стыковки аппаратуры и ЦВМ системы. Цели и критерии при проведении этих работ уже другие и отличаются от целей и критериев при отладке ПО.

Технически наиболее простое решение получается, когда системная ЦВМ ведет обмен с аппаратурой системы сетевыми средствами. В этом случае ЦВМ - модель должна быть абонентом на этой сети и можно отметить даже некоторое увеличение адекватности моделирования, так как при этом не надо иметь модели устройств ввода-вывода.

Отладка единого, но распределенного по узлам сети ПО можно проводить в соответствии с рассмотренной схемой путем последовательной отладки ПО каждой из машин сети. При этом комплексная отладка может быть проведена путем отладки ПО в каждой из машин сети с использованием моделей ПО других машин сети с учетом наличия готовых средств сетевого взаимодействия с их имитацией в каждой из машин, на которых размещено распределенное ПО.

 

Вопросы для самопроверки

Функциональные и нефункциональные требования к ПО компьютерных технологий управления СТС.

Качество ПО и технология его производства. Влияние человеческого фактора. Стандартизация характеристик качества ПО. Управление качеством ПО

Функциональные возможности ПО - функциональная полнота

Безопасность и безотказность ПО.

Системный подход к разработке ПО. Временной и "пространственный " аспекты системного подхода

Этапы жизненного цикла ПО. Каскадная модель жизненного цикла ПО.

Спиральная модель жизненного цикла ПО

«Тяжелые и облегченные»(быстрые) технологии разработки ПО