Текст книги "Программное обеспечение и его разработка"

Автор книги: Джозеф Фокс

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 21 страниц)

1) процесс определения требований;

2) широта усилий в смысле разнообразия разрабатываемых функций.

Таблица 4.12. Различия между программным обеспечением проекта и продукцией

	Сотни	Один или несколько
	После начала использования	Только за право вести разработку
	Критична	Не так критична
	Очень Незначительный	Весьма важен

Если мы заставим людей, имеющих опыт разработки программного обеспечения проектов, заняться работой по реализации программ на свободную продажу, это вряд ли приведет к успеху. Неудача нас может ожидать и в обратном случае, при привлечении к работе над проектом тех, кто раньше занимался разработкой товарных программ.

Программная продукция – это программа, которую стремятся продать на широком рынке тысячам или по крайней мере сотням пользователей. Программные проекты имеют значительно более ограниченный круг пользователей. Стандартная программа составления платежных ведомостей, стандартное обеспечение графических дисплеев, транслятор с Кобола, стандартное обеспечение бухгалтерских расчетов, пакеты генератора отчетов – все это примеры товарных программ. Примером программного проекта может служить набор программ, написанных для управления искусственным спутником Земли.

Товарное программное обеспечение разрабатывается со специальной целью удовлетворить требованиям максимально большего числа пользователей. Это оказывает влияние на весь жизненный цикл программ, но в наибольшей степени на начальный этап разработки, на определение требований к системе.

Проще всего убедиться в полезности введения такой классификации, рассмотрев крайние случаи тех и других программ, не вдаваясь в сближающие их детали. У системы «Аполлон», т. е. проекта космических исследований и полета на Луну, был всего один пользователь, при этом этот пользователь жил и работал бок о бок с разработчиком. Между ними был установлен и поддерживался тесный и эффективный канал связи. В противоположность этому обобщенный пакет составления платежных ведомостей предназначен сразу сотням пользователей, большинство из которых никогда не разговаривали и не виделись с разработчиками. Кроме того, разработчики других подобных пакетов предлагают этим потенциальным пользователям свою продукцию. Главным вопросом здесь, следовательно, является не вопрос пригодности нашей программы, а вопрос ее конкурентоспособности. Это различие является определяющим, от него зависят и удачи, и неуспех.

В табл. 4.13 представлены некоторые примеры из сферы программного обеспечения. Там есть и товарные программы, и программные проекты, там же можно найти сведения о продукции, в которой программное обеспечение является только частью общей системы. Внимательное изучение схемы не раз приводило к удивительным результатам: разработчики считали, что они заняты созданием какой-нибудь системы, а потом оказывалось, что они неправильно оценивали, точнее, неправильно понимали, какие усилия нужны будут для завершения их работ.

Таблица 4.13 Характеристики программного обеспечения проектов и программного обеспечения как продукции

	1	1	1	десятки	сотни	сотни	тысячи	тысячи	тысячи	тысячи
	1	1	1	1	неск.	1	1	1	1	1
	Нет	Нет	Да	Да	Да	Да	Да	Да	Да	Да
	Нет	Да	Да	Да	Да	Нет	Да	Да	Нет	Да, затем Heт
	Пользователь	Пользователь	Пользователь	Пользователь	Пользователь	Пользователь	Пользователь	Рынок	Рынок	Рынок
	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Да	Да
	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Да	Да
		В	В	В	В	В	Н	Н Апп. – инт Аппар. прод. с прогр. обесп.	В Прогр. – инт. Товарное прогр. обесп.	В Прогр. – Инт.

Требования к проектам и продукции. Выработать требования к системе «Аполлон» гораздо легче, чем к системе управления процессом обработки слов. Дело заключается в том, что ошибки при определении требований исправлять в первом случае значительно легче. Руководство программой Аполлон имело тесный контакт со всеми, кто будет пользоваться программным обеспечением, и вполне способно управлять ими.

Рис. 4.23. Препятствия на пути руководства программным обеспечением.

Такая тесная связь позволяла легче справляться с некоторыми не очень грубыми ошибками. Если бы о каждой незначительной ошибке или изменении приходилось сообщать сотне или более пользователям, очевидно, что работа по их извещению отняла бы много сил.

Для выработки хорошо составленных требований к разрабатываемому программному обеспечению, предназначенному для продажи многим пользователям, необходимо проводить исчерпывающее исследование их нужд и пожеланий, а затем еще выяснять конъюнктуру рынка. Нам нужно не просто удовлетворить требованиям большого числа пользователей, нам нужно выиграть соревнование с другими системами.

В случае проектов конкурентная борьба разворачивается только в момент выбора группы разработчиков. Определение требований к товарному программному обеспечению – это сложный процесс, которым длительное время вынуждены заниматься большие коллективы людей.

Размах работ при разработке проектов и товарных программ.

В большинстве проектов для построения высоконадежных или высокоскоростных систем приходится разрабатывать уникальные программы. Для многих проектов необходимо создавать специальные средства для их разработки. С другой стороны, условия создания товарных программ носят более ограниченный характер. Продукция обычно более четко очерчена, все интерфейсы, используемые для связи с другими частями программного обеспечения, детально проработаны. Если, например, мне нужно разрабатывать транслятор с Кобола или программу печати платежных ведомостей, то совершенно необязательно начинать с разработки новой операционной системы. Писать команды, образующие интерфейс с операционной системой, безусловно, необходимо, но разрабатывать саму систему нет нужды. Напротив, шансы на разработку операционной системы резко увеличиваются, если поступает задание разработать программу для штурманского дела. (См. рис. 4.23.)

Доведение программы до товарного уровня

Существует много процессов, позволяющих некоторую часть программного обеспечения, работающую всего в одном месте, превратить в «стандартное» программное обеспечение, годное к продаже в сотни организаций. Такой процесс иногда называется доведением программы до товарного уровня. Создание продукции на основе обычной программы походит на процесс инженерного сопровождения, имеющий место при разработке аппаратуры.

Часто рассказываемая с иронией апокрифическая история о группе из трех гениев, за один вечер работы где-то в гараже написавших программу, за разработку которой некая компания обещала потом около 300 тыс. долларов, однако весьма поверхностна. Конечный результат этих двух процессов просто невозможно сравнивать. Чтобы по-настоящему понять эту разницу, давайте предположим, что некто обращается к нам – большой компании – с работающей программой и предлагает продавать эту программу тысячам пользователей и поддерживать ее. Предположим, мы действительно верим, что на этом можно что-то заработать. Составим список того, что нам необходимо будет проделать с этой программой. Список этот, далеко не исчерпывающий, приведен ниже.

– Пересмотреть существующую документацию, если она действительно существует.

Нам необходимо пересмотреть не только конечную документацию, относящуюся к рабочей программе, но и начальную – что делает эта программа, что она не делает, ограничения, инструкции пользователям.

– Создать документацию на продукцию.

Создать рекламную литературу, кратко описывающею нашу продукцию.

– Тщательно протестировать имеющуюся программу. Проверить граничные условия. Тот факт, что программа работает в одном месте, не означает, что она годится для работы во многих местах. Может, например, так оказаться, что все данные, которые я передаю программе, находятся в некотором ограниченном диапазоне. При использовании на многих вычислительных машинах входные данные могут существенно различаться. Мы должны протестировать систему при всех граничных условиях, если они уже определены. Если же нет, мы должны провести тестирование с целью их определения.

– Пример граничных условий

Платежная ведомость	Недельный заработок	9999.99 – нуль, отрицательных нет
Радиолокатор	Дальность	от 1000 футов до 99 432 футов

– Сделать пользовательскую документацию ясной. Очень маловероятно, что программа, используемая всего в одном месте, имеет достаточную документацию. Все инструкции носят неформальный характер, часто передаются от разработчика пользователю устно. Однако для передачи программы тысяче пользователей мне нужно составить четкую, ясную инструкцию, написанную понятным языком, иначе моя продукция будет отвергнута.

– Сделать рабочую программу ясной. Исследовать программу: убедиться, что в ней нет «никуда не ведущих условных переходов», «тупиков», мертвых концов и т. д.; добавить команды «защиты», необходимые на случай нарушения граничных условий на параметры.

– Модуляризация/расслоение.

Для обеспечения эффективной и достаточно дешевой модификации и модернизации особенно необходимо просмотреть всю программу на предмет выделения в ней отдельных модулей и не зависящих друг от друга частей.

– Создать хорошую документацию для программистов, которые будут проводить сопровождение программы. Четкая и понятная документация абсолютно необходима для уменьшения стоимости и повышения продуктивности работ по сопровождению программы. Для программ с одним пользователем подобная документация создается в редчайших случаях.

– Протестировать программу со всем системным обеспечением, с которым ей придется работать.

Может случиться так, что товарное программное обеспечение будет работать в различном системном окружении. Перед выпуском продукция должна быть обязательно протестирована.

– Выделить финансовые средства и определить состав группы сопровождения и необходимого для нее оборудования и т. д.

Планирование сопровождения не проводится практически никогда. Основной аргумент: «Мы еще успеем этим заняться». Ну а пока раскачиваются, возникают невосполнимые убытки. В бюджете должны быть предусмотрены расходы на то, чтобы иметь возможность заменить или исправить программу, если в процессе эксплуатации выясняется, что это нужно сделать.

– Организовать систему «оповещения об ошибках».

Это просто сказать, но не просто выполнить. Для организации этих работ нужно выделить людей и определить процедуры. Хорошо спланированная и хорошо выполняемая работа может значительно повлиять на мнения пользователей о покупаемом ими программном обеспечении.

– Организовать систему оповещения об изменениях. Система оповещения об ошибках целиком относится к работе групп сопровождения. Теперь же нам необходимо создать систему рассылки сведений об изменениях, адресованных непосредственно пользователям. Опять-таки весьма непростая задача.

При разработке программного обеспечения проектов подобные работы обычно не проводятся; для программного обеспечения как продукции они совершенно необходимы. «Гаражные программы» не могут стать товарными программами!

Программная продукция и продукция, различающаяся по программному обеспечению

Часть программного обеспечения может продаваться на рынке исключительно благодаря тому, что оно программное (т. е. может выполняться на вычислительной машине). Другие же программы неотъемлемы от аппаратуры, в комплексе с которой они продаются. На разработку этих различных видов программного обеспечения затрачиваются разные усилия. Примером системы первого типа является программа печати платежной ведомости. Второй тип программного обеспечения можно себе представить на примере программы обработки слов; эта программа в значительно большей степени, чем аппаратура, влияет на качество всей системы в целом, хотя и неотделима от нее.

Пользователь может не думать о том, на какой машине печатаются платежные ведомости, – т. е. выполняется соответствующая программа, конечно, до тех пор, пока этот процесс выполняется с достаточной степенью надежности. Если вычислительная машина находится на удаленном вычислительном центре, пользователь может даже и не знать, на какой машине и какой модели печатаются его ведомости.

В системах обработки слов аппаратура становится более существенным фактором, поскольку пользователь контактирует именно с ней. Важное значение приобретают характеристики аппаратуры, ее месторасположение, простота использования. Эти факторы отличают одну продукцию от другой. Однако большинство продающихся систем оборудовано практически одинаковой аппаратурой, и различать продукцию можно только по заложенному в них программному обеспечению, а не по этой аппаратуре.

Разработчик продукции, в которой программное обеспечение является ключевым фактором, на каждом шаге своего процесса разработки сталкивается с гораздо большей степенью интеграции аппаратуры и программ, чем руководитель разработки просто программ как продукции.

Продукция с минимальным количеством программного обеспечения

В результате появления микроэлектронных схем мы столкнулись с еще одним видом программного обеспечения, Во многих системах применение цифровых универсальных вычислительных машин оказывается более экономичным, чем использование специализированных схем. В память этих машин приходится записывать команды, а эти команды составляют целые программы.

Включение этого типа программ в нашу таксономию может оказаться весьма полезным. К тому же вопрос о том, как относиться к подобным устройствам и их программному обеспечению, терзает представителей деловых кругов.

Примером такой вычислительной машины, используемой вместо электронной схемы, может служить обычный телевизор, в котором для обработки входного сигнала применяется микропроцессор. В такую машину заносится не так уж много команд, не более двухсот, но затем программа размножается не менее чем для 500 тысяч микросхем, каждая из которых помещается в телевизор. Такое использование программ, программного обеспечения можно называть аппаратно-интенсивным.

Важнейшим пунктом при этом является правильность программы. Она должна быть правильной, иначе нам придется изъять у пользователей все 500 тысяч телевизоров и исправлять программу. Экономический эффект такой операции будет просто ошеломляющим. С некоторыми потребительскими товарами уже случались такие катастрофы. Что же будет, если наша микросхема будет позволять хранить все больше команд, оставаясь на прежнем уровне стоимости? Конечно же, инженеры попытаются вставить в микропроцессор более крупные программы. И если мы еще можем быть полностью уверены в правильности программы из двухсот команд, то 100 %-ная уверенность в правильности программ из 1000 или 10 000 команд нам недоступна.

Люди, определяющие политику, конечно, видят эту опасность и потому стараются разделить все программное обеспечение на два больших класса – аппаратно-интенсивные программы, которые не должны подвергаться никаким изменениям и, следовательно, не имеют права на ошибку, и программно-интенсивное программное обеспечение, исправление и модификацию которого мы всегда должны предусматривать.

Для обеспечения второго класса необходимо вводить различные стандарты – стандарты на языки программирования, стандарты на процесс разработки, стандарты на тестирование, на документацию и другие. Подробнее о стандартизации речь пойдет позднее. В аппаратно-интенсивных приложениях все эти стандарты не имеют экономического обоснования. Проведение разработки и использование в рамках жестких стандартных ограничений только увеличат стоимость разработки, причем довольно значительно – в 5–10 раз.

Поэтому нам вполне понятно желание разделить эти два класса. Если хорошо осведомленный руководитель видит и представляет себе все предстоящие затраты на разработку, управление разработкой пройдет четко. Но каким образом руководители предприятий составляют руководящие технические материалы для сотен или даже тысяч разработчиков, чтобы добиться обеспечения минимального риска в процессе самой разработки? Вычислительные машины, являющиеся составной частью многих предметов потребления, имеют программы с ошибками, но для их исправления и модификации не создаются никакие планы, не отводятся никакие средства.

Легче всего провести грань между этими столь различными классами программного обеспечения, произвольно установив, что все разработки программ должны вестись с применением методов программно-интенсивных разработок в тех случаях, когда вычислительная машина, на которой будет использоваться данное обеспечение, имеет память размером от 2000 команд и более!

Конечно, это произвольное решение. Существуют примеры достаточно простых программ в 3000 команд, поскольку в них мало условных переходов. Но дело тут в том, что мы пытаемся уберечь ничего не подозревающих создателей аппаратуры от попадания в ловушку взаимосвязи. Замечательные новые кристаллы с интегральными схемами действуют на инженеров как призывные песни сирен. Мощность микропроцессоров так сильно возросла, они стали такими дешевыми. Но столь же возросла и цена ошибки.

Мы не знаем, каким должен быть предел емкости памяти – 2000, или 1000, или 4000. Эти пределы должны определяться руководством конкретных предприятий. Конечно, иногда можно требовать права на исключение. Имеются в виду случаи, когда создатели аппаратуры абсолютно уверены в ясности и стабильности сферы приложения их усилий, а также в своей способности писать безошибочные программы.

Если мы решим, что наша программа не имеет ни одной ошибки и выпустим нашу продукцию в свет, а потом вдруг обнаружим в небольшой программе, всего в 1000 команд, одну-единственную ошибку, мы будем принуждены возвращать себе и вскрывать тысячи микроволновых печей или посылать тысячи техников для замены микросхем в копировальных установках или телевизорах. Стабильность программы крайне важна для всего экономического успеха продукции. Любая ошибка как в определении требований, так и в реализации может оказаться фатальной для всего дела, несмотря на то что речь идет всего лишь о «маленькой» программе!

Человек, ответственный за программное обеспечение, прежде всего, конечно же, захочет выяснить, является ли данное приложение аппаратно-интенсивным. К разработке аппаратно-интенсивного программного обеспечения должны применяться иные, менее строгие стандарты.

Использование таксономии – некоторые примеры

Однажды меня попросили перечислить десять ведущих специалистов Соединенных Штатов по программному обеспечению. Я разделил свой список на три части. В первый список попали люди, действительно знающие, как надо строить, и построившие большие системы программ.

Во второй список я поместил имена тех, кто обладает обширными знаниями в области языков программирования и библиотек программ, т. е. в области инструментального обеспечения. Сюда попали многие деятели из различных университетов страны.

Третий список, однако, относился не к специалистам в области прикладных программ, а к тем, кто занимается построением обеспечения проектов. Прикладная область не представляет собой ничего сложного. Те же, кто разрабатывает программное обеспечение проектов, используют продукцию первых двух групп, соединяют их с прикладной областью и создают окончательную работающую систему. Они в прямом смысле интегрируют программное обеспечение, создавая самые большие, самые быстрые, самые сложные системы. Они построили систему управления воздушным транспортом, спутниками Земли, системы резервирования авиабилетов, военные командные и управляющие системы. Они создавали системные программы, объединяли их с прикладными, основывая свой труд на множестве инструментальных программ. Они руководили разработкой 100 млн. систем.

Наиболее важный вывод, следующий из этой классификации, состоит в том, что для каждой из этих областей необходимы различные таланты и мастерство! Никогда не придет мне в голову назначить специалиста по языкам программирования ответственным за разработку большой системы реального времени; он не компетентен в этой области. И наоборот, нельзя сделать ответственными за создание системы противовоздушной обороны даже высококлассных системных программистов! При выполнении же работ, относящихся к первым двум классам, нельзя использовать специалистов по сложным системам реального времени. Все это совершенно разные работы.

Проект с товарными программами

Система общенациональной связи, предусматривающая также обслуживание, является огромным программным обеспечением проекта, но кроме того, требует создания также еще и многих товарных программ. Система передачи сообщений может соединять конторы клиентов и передавать данные с некоторого устройства (например, копировальной установки) одной конторы на другое устройство, находящееся в другом месте.

Для обеспечения работоспособности такой системы необходимо создать и заставить работать сеть средств передачи информации (микроволновые передатчики, спутники и т. д.), и средства хранения информации, и коммутационные устройства. Обслуживать систему должна небольшая группа людей, которые будут управлять средствами поддержки отдельных узлов сети и регулировать работу системы при возникновении переполнений.

Большая часть сети должна управляться с помощью вычислительных машин. Программы, которые нужно для этого написать и связать между собой, относятся к классу программного обеспечения проектов. Однако очевидно, что средства, предлагаемые пользователям, будут включать также средства радиосвязи. Оператор копировальной установки, включенной в состав сети, может посылать копии своих документов в десятки различных мест. Если имеемся некий постоянный набор клиентов, часто получающих одни и те же копии, оператор может не перечислять их, а адресоваться к группе. Сеть – с помощью соответствующих программ – будет переводить введенный оператором идентификатор группы в фактические адреса. Эта программа – просто автономная программа, продукция, а не часть обеспечения проекта.

Такая продукция:

– должна быть рассчитана на огромное число пользователей; тысячи этих пользователей могут работать в различных областях и отраслях;

– должна быть легкой в использовании, хорошо защищенной от случайных воздействий, хорошо приспособленной к возможным добавкам или исключениям;

– должна быть очень хорошо документирована;

– должна выполнять большое число функций, что поможет ей удовлетворить большое число пользователей;

– должна сопровождаться людьми, которые готовы исправить ее и внести в нее дополнения;

– богатый набор ее функций должен быть перед реализацией тщательно выверен и определен;

– соревнование за пользователей начнется для нее после введения в эксплуатацию; конкурентами будут другие сети.

Таблица 4.14. Примеры программ и их соответствие классификации

	Н	Н	В	В	В	С	В	С	С	В	ОВ
	Н	Н	В	В	Н	Н	В	Н	Н	В	ОВ
	Н	Н	В	В	Н	Н	В	Н	Н	В	ОВ
	V	V	V	V		*	V	V	V		V
					V
						*				V
	М	М	С	В	М	М	С	М	М	С	В
	Н	В	Н	Н	Н	С	Н	Н	Н	Н	Н
	Н-С	С	В	ОВ	В	С	В	С	Н	В	В
	*	V	V	V		*					V
					V	*	V	V		V
								V	V
					V		V			V

V – обычно присутствует, * – может быть несколько вариантов, Н – низкий, С – средний, В – высокий, ОВ – очень высокий.

Таким образом, для разработки такой сети по обслуживанию деловых операций необходимо разрабатывать как обеспечение для проектов, так и отдельные программы как продукцию.

В табл. 4.14 приведены примеры различных программ и их распределение по категориям в соответствии с таксономией. В дополнение к этому дается грубая оценка трудности работы с данной программой на каждом из трех этапов жизненного цикла программы.

Стоимость программного обеспечения

В гл.2 мы уже отмечали, что стоимость больших программ может достигать 90 % общей стоимости проекта.

Существуют и такие применения программного обеспечения, в которых стоимость программ неизмеримо мала по сравнению со стоимостью аппаратуры. Разработчики таких программ могут совершенно не замечать кризиса программного обеспечения.

Если от нас требуют разработать основную программу, используемую на одной и только одной вычислительной машине, например программу управления информационной системой для компании XYZ мы будем не вправе делить стоимость программы на число пользователей. К тому же число это равно 1, и вся стоимость накладывается на одного пользователя. Если же нам нужно вставить нашу программу в маленькую вычислительную машину внутри телевизора, мы разделим стоимость программ, написанных для этой машины, на общее число телевизоров, которые будут выпущены в эксплуатацию. Если разработка программ обошлась в 200 тыс. долларов, то после деления на 500 тысяч телевизоров получим удельную стоимость всего 40 центов. Все очень просто! О чем же волноваться? Пока программа правильна, никаких проблем и не существует. В табл. 4.15 представлено все многообразие «тиражей» различных вычислительных машин.

При разработке системного и прикладного обеспечения в рамках некоторого проекта, скажем для управляющего центра общенациональной системы связи, стоимость этого обеспечения может легко достичь 30 или даже 60 млн. долларов в расчете на одну станцию связи. Стоимость же программ для одного микропроцессора, встроенного в телевизор, как мы уже подсчитали, может оказаться в диапазоне 40 центов на штуку.

Словарь программного обеспечения

Если мы говорим о программном обеспечении и не употребляем рядом с этим термином никаких добавочных определений, то должны четко понимать, что при этом мы все очень сильно упрощаем. Лишь самые общие замечания, сделанные по поводу аппаратно-интенсивных приложений программного обеспечения, можно отнести также и на счет программно-интенсивных приложений, и наоборот.

Программное обеспечение	Системное обеспечение
	Обеспечение как продукция
	Обеспечение проектов
	Инструментальное обеспечение
	Тестирующее обеспечение
	Большое обеспечение
	Обеспечение для реального времени
	Пакетное обеспечение
	Прикладное обеспечение
	Диалоговое обеспечение
	и т. д.

Мы не должны допускать предложений типа «70 % стоимости программного обеспечения приходится на этап продолжающейся разработки». Во многих случаях это правда; во многих – нет. Это слишком общее высказывание. Мы должны добиваться большей точности, использовать уточняющие определения. Люди, не являющиеся специалистами в области вычислительной техники, не только введены в заблуждение относительно вычислительных машин и их программного обеспечения, но также возмущены жаргоном и небрежностью, царящими в нашей отрасли[11]11
  Следует отметить, что еще с большим основанием это утверждение относится и к положению с соответствующей терминологией у нас. – Прим. ред.


[Закрыть]. Если профессионал не настаивает на точности высказываний, является ли он подлинным профессионалом?