Методичне й програмне забезпечення автоматизованих систем

Типи CASE-систем

У сучасних інформаційних технологіях важливе місце приділяється інструментальним засобам і середовищам розробки АС, зокрема, системам розробки й супроводу їх ПЗ. Ці технології й середовища утворюють системи, що мають назву CASE-систем.

Використовується двояке тлумачення абревіатури CASE, що відповідає двом напрямкам використання CASE-систем. Перше з них — Computer Aided System Engineering — підкреслює спрямованість на підтримку концептуального проектування складних систем, переважно слабкоструктурованих. Далі CASE-системи цього напрямку будемо називати системами CASE для концептуального проектування. Друга назва — Computer Aided Software Engineering переводиться, як автоматизоване проектування програмного забезпечення.

Серед систем CASE для концептуального проектування розрізняють системи функціонального, інформаційного або поведінкового проектування. Найбільш відомою методикою функціонального проектування складних систем є методика SADT (Structured Analysis and Design Technique), запропонована в 1973 р. Р. Росом і згодом стала основою міжнародного стандарту IEEE 1320.1-1998 IDEF0 (Integrated DEFinition 0).

Системи інформаційного проектування реалізують методики інфологичного проектування БД. Широко використаються мова й методика створення інформаційних моделей програм, закріплені в методиці IDEF1X (IEEE 1320.2-1998). Крім того, розвинені комерційні СКБД, як правило, мають у своєму складі сукупність CASE-засобів проектування програм.

Основні положення стандартів IDEF0 і IDEF1X використані також при створенні комплексу стандартів ISO 10303, що лежать в основі технології STEP для виводу в комп'ютерних середовищах інформації, що відноситься до проектування й виробництва в промисловості.

Поведінкове моделювання складних систем використовують для визначення динаміки функціонування складних систем. У його основі лежать моделі й методи імітаційного моделювання систем масового обслуговування, мережі Петрі, можливе застосування кінцево-автоматних моделей, що описують поводження системи, як послідовності зміни станів.

Застосування інструментальних CASE-систем веде до скорочення витрат на розробку ПЗ за рахунок зменшення числа ітерацій і числа помилок, до поліпшення якості продукту за рахунок кращого взаєморозуміння розроблювача й замовника, до полегшення супроводу готового ПЗ,

Серед інструментальних CASE-систем розрізняють інтегровані комплекси інструментальних засобів для автоматизації всіх етапів життєвого циклу ПЗ (такі системи називають Workbench) і спеціалізовані інструментальні засоби для виконання окремих функцій (Tools). Засоби CASE-систем по своєму функціональному призначенню належать до однієї з наступних груп

1. засоби програмування;

2. засоби керування програмним проектом;

3. засоби верифікації (аналізу) програм;

4. засоби документування.

До засобів програмування відносяться компілятори для алгоритмічних мов; будівник діаграм потоків даних; планувальники для побудови високорівневих специфікацій і планів ПЗ (можливо на основі баз знань, реалізованих в експертних системах); інтерпретатори мов специфікацій і мов четвертого покоління; прототайпер для розробки зовнішніх інтерфейсів — екранів, форм вихідних документів, сценаріїв діалогу; генератори програм певних класів (наприклад, конвертори заданих мов, драйвери пристроїв програмного керування, постпроцесори); крос-засоби; відладчики програм. При цьому під мовами специфікацій розуміють засоби укрупненого опису розроблювальних алгоритмів і програм, до мов 4GL відносять мови для компіляції програм з набору готових модулів, що реалізують типові функції досить загальних додатків (найчастіше це функції техніко-економічних систем).

Керування програмним проектом називають також керуванням конфігураціями ПЗ. Цьому поняттю відповідають коректне внесення змін в програмну систему при її проектуванні й супроводі, контроль цілісності проектних даних, керування версіями проекту, організація паралельної роботи членів колективу розроблювачів. Використання засобів керування конфігураціями дозволяє створювати програмні системи із сотень і тисяч модулів, значно скорочувати строки розробки, успішно модернізувати вже поставлені замовникам системи.

Основою засобів керування програмним проектом є репозиторій – БД проекту. Саме в репозиторії відбита історія розвитку програмного проекту, утримуються всі створені версії (вихідний програмний код, що виконують програми, бібліотеки, супровідна документація й т.п.) за допомогою репозиторію здійснюється контроль і відстеження внесених змін.

Засоби верифікації служать для оцінки ефективності виконання розроблювальних програм і визначення наявності в них помилок і протиріч. Розрізняють статичні й динамічні аналізатори. У статичних аналізаторах ПЗ досліджується на наявність невизначених даних, нескінченних циклів, неприпустимих передач керування й т.п. Динамічний аналізатор функціонує в процесі виконання програми, яку перевіряє; при цьому досліджуються траси, виміряються частоти звертань до модулів і т.п. Використовуваний математичний апарат – мережі Петрі, теорія масового обслуговування.

В останню з перерахованих груп входять документатори для оформлення програмної документації, наприклад, звітів по даним репозиторію; різні редактори для об'єднання, поділу, заміни, пошуку фрагментів програм і інших операцій редагування.

Проектування ПЗ за допомогою CASE-систем містить у собі кілька етапів. Початковий етап – попереднє вивчення проблеми. Результат представляють у вигляді вихідної діаграми потоків даних і погодять із замовником. На наступному етапі виконують деталізацію обмежень і функцій програмної системи, і отриману логічну модель знову погодять із замовником. Далі розробляють фізичну модель, тобто визначають модульну структуру програми, виконують інфологичне проектування БД, деталізують граф-схеми програмної системи і її модулів.

Підсистема CASE у складі системного середовища САПР призначена для адаптації САПР до потреб конкретних користувачів, розробки й супроводу прикладного ПЗ. Її можна розглядати як спеціалізовану САПР, у якій об'єктом проектування є нові версії підсистем САПР, зокрема, версії, адаптовані до вимог конкретного замовника. Інакше кажучи, такі CASE-підсистеми дозволяють користувачам формувати порівняно з малими витратами зусиль варіанти прикладних програмно-методичних комплексів (ПМК) з наявного базового набору модулів під заданий вузький діапазон конкретних умов проектування. У таких випадках CASE-підсистеми називають інструментальними середовищами.

CASE-система, як система проектування ПЗ, містить компоненти для розробки структурних схем алгоритмів і "екранів" для взаємодії з користувачем в інтерактивних процедурах, засоби для інфологичного проектування БД, налагодження програм, документування, збереження "історії" проектування й т.п. Поряд із цим, в CASE-підсистему САПР входять і компоненти зі специфічними для САПР функціями.

Так, до складу САПР Microstation (фірма Bentley Systems) включене інструментальне середовище Microstation Basic і мова MDL (Microstation Development Language) з відповідною програмною підтримкою. Мова MDL – C-подібна, з її допомогою можна лаконічно виразити звертання до проектних операцій і процедур. У цілому середовище Microstation Basic близьке за своїми функціями до середовища MS Visual Basic, у ній є генератор форм, редактор, конструктор діалогу, відладчик.

Інший приклад CASE-системи в складі САПР – система CAS.CADE фірми MatraDatavision, з її допомогою фірма у свій час розробила чергову версію Euclid Quantum своєї САПР Euclid.