Назад Оглавление Вперед
1.ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ

Программная система - это такая система, в которую входит программное обеспечение. В общем случае программная система помимо собственно программ содержит еще и аппаратное обеспечение, а также обычно рассматривается в окружении других программно-аппаратных систем.

Под жизненным циклом программной системы обычно понимают весь период времени существования программной системы, начинающийся с момента выработки первоначальной концепции системы и кончающийся тогда, когда система морально устаревает. Понятие ⌠жизненного цикла■ используется, когда предполагается, что программная система будет иметь достаточно большой срок действия, в отличие от экспериментального программирования, при котором программы прогоняются несколько раз и больше не используются.

Жизненный цикл традиционно моделируется в виде некоторого числа последовательных этапов (или стадий, фаз). В настоящее время не выработано общепринятого разбиения жизненного цикла программной системы на этапы. Иногда этап выделяется как отдельный пункт, иногда - входит в качестве составной части в более крупный этап. Могут варьироваться действия, производимые на том или ином этапе. Нет единообразия и в названиях этих этапов.
Поэтому попытаемся вначале описать некоторый обобщенный жизненный цикл программной системы, а затем продемонстрируем несколько примеров различных жизненных циклов с указанием аналогий из этого обобщенного цикла.
Обобщенный жизненный цикл можно представить в виде следующей последовательности этапов, которые, в свою очередь, можно также разбить на стадии:

1) планирование разработки;
2) определение требований к системе;
2.1) выработка требований;
2.2) анализ требований;
3) проектирование системы;
3.1) проектирование архитектуры системы;
3.2) детальное проектирование компонент системы, в т.ч. для программного обеспечения;
3.2.1) общее проектирование программного обеспечения;
3.2.2) проектирование отдельных программных компонент;
4) реализация и тестирование системы;
4.1) создание отдельных компонент системы, в т.ч. для программного обеспечения;
4.1.1) создание отдельных программных модулей;
4.1.2) тестирование отдельных программных модулей;
4.2) тестирование компонент системы, в т.ч. программного обеспечения как единого компонента системы;
4.3) интегрирование отдельных компонент в систему;
5) выпуск системы;
6) эксплуатация системы;
7) завершение разработки.

Можно заметить, что в данном жизненном цикле основное внимание уделялось именно программному обеспечению, входящему в состав программной системы, но нельзя забывать, что остальные компоненты тоже должны проектироваться и реализовываться.

Следует обратить внимание, что разбиение жизненного цикла на этапы иногда способствует затушевыванию некоторых важных аспектов создания программного обеспечения; особенно это проявляется по отношению к такому необходимому процессу, как итерационная реализация различных этапов жизненного цикла с целью исправления ошибок, изменения решений, которые оказались неправильными, или учета изменений в общих требованиях, предъявляемых к системе.

Теперь в качестве примеров рассмотрим несколько описаний жизненного цикла программного обеспечения, которые послужат своеобразным комментарием этапам обобщенного жизненного цикла.

В отечественных нормативных документах (например, ГОСТ ЕСПД) принято следующее разграничение на этапы, которое приводится с указанием аналогий из списка, данного в начале раздела:

Подобное описание имеет своим прообразом технологию разработки аппаратных средств и поэтому не вполне учитывает все отличительные особенности проектирования программ. Более подходящим выглядит описание жизненного цикла программного обеспечения, состоящее из 12 этапов, которые очень близки этапам обобщенного жизненного цикла (см. рис. 1.1). В скобках после имени фазы указывается аналог из обобщенного цикла. Практически все этапы заканчиваются проверкой результатов, полученных на соответствующем этапе.

Рис. 1.1 Пример жизненного цикла программных систем

1. Начало проекта и планирование (этап 1).
Определяются необходимые действия, планы и организация управления проектом. Определяются меры по обеспечению непрерывного выполнения фаз жизненного цикла.

2. Анализ целевых требований (2.1).
Определяются, без учета средств реализации, общие характеристики системы, которым она должна удовлетворять. Устанавливается, что и как должна делать система.

3. Анализ системных требований (2.2).
Описывается, как должны удовлетворятся запросы пользователя, в терминах конкретных функциональных понятий описываются действия предполагаемой системы, хранимые данные, используемый интерфейс - все это без учета физической реализации. Проверяется пригодность этих конкретных понятий.

4. Проектирование системы (3.1).
Устанавливается структура системы или, иначе говоря, ее архитектура в терминах основных компонентов этой системы и их предполагаемой реализации (аппаратной, программной, с помощью окружения и т.д.). Устанавливаются требования для каждого компонента, а также стратегию тестирования и интеграции.

5. Предварительное проектирование программного обеспечения (3.2.1).
Определение конкретных программных компонент, которые будут разрабатываться и внедряться в конечную систему. Проверка этого множества компонент на непротиворечивость общим требованиям к программному обеспечению. Определение функциональных, эксплуатационных и тестовых требований к каждому конкретному компоненту.

6. Детальное проектирование программного обеспечения (3.2.2).
В терминах используемых программных конструкций производится описание того, как каждый конкретный компонент будет разрабатываться. Описываются режимы использования каждого компонента в системе.

7. Кодирование и тестирование программного обеспечения (4.1.1 и 4.1.2).
Создание, тестирование отдельных модулей, документирование и приемка программных компонентов, которые составляют программную систему.

8. Интеграция программного обеспечения (частично 4.2).
Тестирование работоспособности и функциональной законченности программных частей системы в предсказуемом окружении (аппаратуре и окружающей среде).

9. Интеграция системы (4.3).
Тестирование работоспособности и функциональной законченности частей общей системы в целом.

10. Приемка и поставка системы (5).
Производится приемка системы заказчиком, и поставка ему системы.

11. Эксплуатация и сопровождение системы (6).
Выпуск последующих вариантов или версий системы, необходимость в которых возникает из-за устранений дефектов, отработки измененных требований и т.д.

12. Завершение проекта (7).
Формирование посториорной модели проектных действий с анализом достоинств, недостатков и т.д., и использование их в качестве основания для улучшения процесса разработки.

  1. В качестве следующего примера рассмотрим неполный жизненный цикл программного обеспечения, без этапов эксплуатации и сопровождения (см. рис. 1.2). В этом варианте не фиксируется последовательность фаз или этапов, а предлагается перечень действий, которые должны быть выполнены на протяжении жизненного цикла программного обеспечения. Эти действия могут быть разбиты или, наоборот, сгруппированы в различные этапы, в зависимости от конкретных условий. Можно выделить следующие этапы жизненного цикла программных систем (в скобках, как и ранее, - аналоги из модели обобщенного цикла):
    1. этап планирования, который определяет и координирует действия по разработке программной системы (этап 1);
    2. этап разработки, на котором создается программная система:
      • постановку задачи (этап 2),
      • проектирование (3),
      • кодирование (4.1.1),
      • получение исполняемого кода (4.1.1, 4.3);
    3. интегрированный этап, обеспечивающий коррекцию, проверку, и определение полноты программной системы, а также ее выпуск. Этот этап включает в себя верификацию, контроль за конфигурацией системы, оценку качества и проверку взаимодействия между этапами. Из названия этого этапа видно, что он выполняется совместно с другими этапами на протяжении жизненного цикла системы.

Рис. 1.2 Вариант упрощенного жизненного цикла
программной системы.

Отсутствие интегрированного этапа в обобщенном жизненном цикле не означает, что проверка производится только там, где это явно указано в названии этапа (например 4.2.1 и 4.2). Каждый этап может считаться завершенным только тогда, когда результаты, полученные на данном этапе, были признаны удовлетворительными, а для этого необходимо производить проверку результатов на каждом этапе. В обобщенном жизненном цикле некоторые проверки были вынесены отдельными пунктами для демонстрации повышенных объемов, сложности и важности этих проверок.

Последовательность этапов жизненного цикла для разных программных систем определяется такими характеристиками как функциональные возможности, сложность, размер, устойчивость, использование ранее полученных результатов, разрабатываемая стратегия и аппаратное обеспечение.

На рис. 1.3. показана последовательность этапов разработки программного обеспечения для отдельных компонентов единой программной системы с различными жизненными циклами [ 8 ].

Рис. 1.3 Последовательность этапов разработки компонент программного обеспечения

Для компонента W из множества системных требований к единому продукту формируется подмножество требований, относящихся к данному компоненту, используются эти требования при формировании проекта программного компонента, реализовывают этот проект в исходном коде и тогда интегрирует компонент с аппаратурой. Компонент X показывает использование ранее разработанного программного обеспечения. Компонент Y показывает использование простой отдельной функции, которая может быть закодирована прямо на основе требований к программному обеспечению. Компонент Z показывает использование прототипной стратегии. Обычно, целями прототипирования является лучшее понимание требований к программному обеспечению и уменьшение технических рисков и рисков разработки при создании конечного продукта. Исходные требования используются как базис для получения прототипа. Этот прототип преобразуется в окружение, типичное для конкретного использования системы при разработке. Результатом преобразований является уточненные данные, которые используются для создания конечного программного продукта.

Практически все этапы жизненного цикла объединяются с верификацией.

Целями этапа планирования является определение средств для создания программного продукта, которые будут удовлетворять требованиям, предъявляемым к системе, и обеспечивать достаточный уровень надежности. На этом этапе производится:

Этап разработки программной системы состоит из следующих стадий:

Верификация программных продуктов представляет собой комбинацию обзора, анализа, разработки тестов и процедур, и выполнение этих процедур. Обзор и анализ обеспечивают оценку точности, полноты и тестопригодности стратегического планирования, архитектуры и исходного кода. Разработка тестов может обеспечить дополнительную оценку внутренней согласованности и полноты постановки задачи. Выполнение тестовых процедур обеспечивает демонстрацию того, что система удовлетворяет требованиям.

Цель верификации программных систем - это определение и выдача отчетов об ошибках, которые могут быть допущены на этапах жизненного цикла. Основные задачи верификации:

Назад Оглавление Вперед