Software & Systems

До определенного времени процесс разработки программ не требовал выбора определенной технологии программирования. Технологии либо вообще не было, либо имелись средства, ориентированные на конкретную разработку. В настоящее время положение изменилось. Согласно установившимся представлениям, понятие «технология разработки программного обеспечения» (ПО) включает в себя систему или совокупность инструментальных средств автоматизации разработки ПО и технологический процесс, регламентирующий порядок организации и проведения этих работ. На современном рынке появились разнообразные технологии и поддерживающие их инструментальные средства, зачастую с близкими характеристиками и возможностями, что ставит перед программистами проблему выбора технологии, которая в значительной степени связана с выбором инструментальных средств автоматизации разработки программ.

Возникает задача определения совокупности показателей и разработки методики сопоставительного анализа инструментальных средств, поддерживающих конкретные технологии программирования. Решение этой задачи позволит осуществить обоснованный выбор инструментальных средств применительно к конкретным условиям разработки.

Задача выбора состоит в установлении соответствия между характеристиками разрабатываемого ПО, организационно-техническими условиями его разработки и параметрами выбираемых инструментальных средств автоматизации с учетом ограничений ресурсов проектирования. При этом проблемная область разрабатываемого ПО является одним из важнейших факторов, учитываемых при выборе. Рассмотрим задачу выбора инструментальных средств применительно к разработке конкретного класса программного обеспечения для встроенных ЭВМ, а именно: программ реального времени.

Архитектура инструментальных средств автоматизации

Основные требования, предъявляемые к программам реального времени, — надежность, эффективность, длительная непрерывная работа и возможность широкого тиражирования.

Особенность программ этого класса — сложность (логическая и информационная), значительные объемы, большие коллективы разработчиков, обширный парк типов ЭВМ, на которых используются разрабатываемые программы, и, наконец, высокие требования к использованию ресурсов ЭВМ. •

Современные инструментальные системы автоматизации разработки ПО (САРПО) различаются двумя показателями. Первый — это взаимосвязь систем команд технологической ЭВМ (ТЭВМ), обеспечивающей функционирование САРЦО, и встроенной специализированной ЭВМ (СЭВМ), на которой работает проектируемое ПО; второй — степень интегрированности САРПО. С позиции взаимосвязи системы команд известны три класса инструментальных систем: резидентные, кроссовые и смешанные. Для систем реального времени характерно использование разнообразных типов встроенных ЭВМ, специально предназначенных для выполнения проблемно-ориентированных задач управления, поэтому наибольшее распространение при создании ПО получили кроссовые и смешанные САРПО.

С точки зрения степени интегрированности САРПО представляют в одном случае набор независимых пакетов, каждый из которых может быть использован автономно для поддержки отдельных технологических этапов или операций, в другом — единую интегрированную систему, поддерживающую весь процесс разработки ПО.

Этапы и операции разработки ПО реального времени, требования к этим программам определяют типовой состав и структуру САРПО.

В общем случае такие системы включают в себя следующие компоненты:

•    база данных проектирования, хранящая всю информацию о разрабатываемых программах ;

•    организующая система, обеспечивающая взаимодействие пользователей с САРПО и ТЭВМ ;

средства автоматизации системного анализа проектируемого ПО ;

средства автоматизации программирования;

средства автоматизации отладки и тестирования на ТЭВМ;

сродства автоматизированного выпуска документации и носителей ;

средства имитации внешней среды и обработки результатов функционирования программ, а также их комплексной отладки на СЭВМ.

Одним из основных параметров САРПО является уровень автоматизации технологического процесса, который может быть выражен количеством и номенклатурой автоматизируемых этапов и операций. Определено пять таких уровней (табл. 1). Первый автоматизирует простейшие операции — трансляцию с ассем-

Таблица 1

+ ограниченные средства + + полные средства

блера, отладку в машинном коде, выпуск минимального числа документов. Следующие уровни характеризуются увеличением количества автоматизируемых функций. Пятый уровень включает функционально полную совокупность средств автоматизации по всему жизненному циклу ПО.

Очевидно, что чем выше уровень автоматизации в САРПО, тем более высокие требования предъявляются к ресурсам ТЭВМ.

В качестве ТЭВМ могут быть использованы различные ЭВМ. Возможные варианты использования ЭВМ показаны на рис. 1. В первом случае изолированные САРПО реализуются на ЕС ЭВМ и ПЭВМ, которая по существу становится авто-

матизированным рабочим местом программиста. Связь с СЭВМ в части переноса программ обеспечивается через носители данных, комплексная отладка производится в терминах исходной программы, возможно внесение изменений при эксплуатации ПО. При унификации входных языков и автоматизации конверсии исходных текстов возможен перенос программ между ЕС ЭВМ и ПЭВМ. Недостаток этого варианта — в невозможности размещения САРПО достаточно высокого уровня автоматизации на ПЭВМ в силу ограниченности се ресурсов. Использование однородных (рис. 1, б) и неоднородных (рис. 1. в) технологических сетей ЭВМ позволяет «скрыть» от пользователя ограниченность ресурсов ПЭВМ, максимально использовав их преимущества, а также достоинства ЕС ЭВМ — их внешнюю намять и весь набор интерфейсов. Возможны различные варианты функциональной организации сетей. Сети ЭВМ могут специализироваться на определенных операциях (комплексирование, документирование, трансляция и т. п.) или выполнять практически все технологические операции, в том числе и комплексную отладку во взаимодействии с СЭВМ, включенной в сеть.

Основные положения методики выбора САРПО

Выбор наиболее эффективной САРПО зависит от ресурсов проектирования, характеристик объекта разработки и номенклатуры существующих технологий и средств. Поэтому выбор целесообразно осуществлять в три этапа, последовательно уточняя характеристики выбираемых систем. На первом этапе производится предварительный выбор нескольких вариантов. В зависимости от ресурсов СЭВМ и соответствия систем команд СЭВМ и ТЭВМ и выбирается класс САРПО. Ресурсы СЭВМ и характеристики разрабатываемого ПО позволяют определить требования к языкам программирования и уровню автоматизации разработки ПО. Как результат, выбираются варианты возможных средств автоматизации и тин ТЭВМ

На втором этапе из отобранных САРПО выбирается наиболее эффективная. Для этого рассчитываются технико-экономические показатели разработки заданного ПО и по установленному ранее критерию выбирается наиболее эффективный вариант, который может быть уточнен с учетом ресурсов проектирования, параметров создаваемого ПО и возможности повторною использования ранее созданных программных компонент.

На третьем этапе выбранные средства адаптируются к среде и особенностям объекта разработки. При слабой их адаптируемости может быть выбрана другая, менее эффективная, но адаптируемая САРПО или подготовлено техническое задание на разработку новых средств. С учетом выбранной САРПО оцениваются технико-экономические характеристики разработки конкретного ПО и затраты на создание новой САРПО. Эти данные позволяют принимать решение о целесообразности создания новой технологии или применении ранее выбранной и адаптированной САРПО.

Рассмотренная схема выбора технологии конкретизируется в виде методики анализа и выбора инструментальных средств автоматизации, входящих в состав промышленной технологии разработки ПС для встраиваемых микроЭВМ ПРО-МЕТЕЙ-технологии. Эта методика позволяет упорядочить и обосновать выбор конкретных САРПО и может применяться на начальных этапах разработки ПО.

Последовательность работ приведена на рис. 2. В первую очередь готовится информация о разработке ПО, включающая размер комплекса программ (КП). тип СЭВМ, объем ее памяти, тип ТЭВМ и ее характеристики, степень совместимости систем команд ЭВМ, сроки начала и окончания работ, предполагаемая численность коллектива разработчиков. Парк ТЭВМ рассматривается с позиции возможного размещения на них выбранной САРПО, определяется класс САРПО.

Второй этап начинается с анализа оснащенности предполагаемого коллектива программистов ресурсами ТЭВМ. Особое значение имеет объем их внешней памяти. Поэтому выбираемые САРПО проверяются на удовлетворение требова-

Рис 2

ниям по объемам проектируемых КП. Объем внешней памяти ТЭВМ по существу определяет уровень автоматизации технологического процесса.

Далее САРПО рассматриваются с точки зрения реализованных в них языков программирования. В первую очередь анализируются системы, поддерживающие языки высокого уровня. При этом оцениваются ресурсы памяти и производительность СЭВМ и производится их сопоставление с прогнозными оценками общего объема КП с учетом характеристик расширения трансляторов, входящих в САРПО. Затем определяются преимущества альтернативных вариантов САРПО с точки зрения автоматизируемых в них операций технологического процесса разработки КП, при этом обращается внимание на наиболее трудоемкие операции и учитываются ресурсы выбранной ТЭВМ.

После этого проводится анализ характеристик взаимодействия программистов с выбираемой САРПО, поскольку этот интерфейс во многом определяет производительность программистов и качество получаемых программ. С этим анализом тесно связана оценка возможностей развития и сопровождения САРПО. Трудоемкость создания современных САРПО очень велика, поэтому с точки зрения рентабельности производства ПО, а также с позиции организационно-психологической их целесообразно внедрять для разработки многих программных проектов на длительный период времени. В этих условиях вопросы развития САРПО и их сопровождения переходят в разряд определяющих.

На третьем этапе выбора технологии основной задачей является определение САРПО, адаптированных или настроенных на системы команд СЭВМ нужного типа. При отсутствии готовых версий САРПО, в которых предусмотрена возможность настройки, проводится оценка трудоемкости этих работ и в случае их нецелесообразности принимается решение о разработке новой САРПО.

Анализ оснащенности программистов ресурсами ТЭВМ

Расширение производства ПЭВМ и улучшение их характеристик позволит активно использовать их в качестве ТЭВМ. Целесообразность их применения определяется влиянием характеристик ПЭВМ на рентабельность разработки КП различного объема разными коллективами специалистов. Уровень рентабельности определяется удельной стоимостью ПЭВМ и наличием ресурсов, способствующих повышению производительности.

В табл. 2 приведены характеристики ПЭВМ типа ЕС 1840, используемой как автоматизированное рабочее место с характеристиками ЕС ЭВМ типа ЕС 1045 при работе на ней одного программиста. Анализ показывает, что по производительности и оперативной памяти, предоставляемым одному пользователю, ПЭВМ оказывается сопоставимой с ЕС ЭВМ, а по стоимости и надежности значительно эффективнее ЕС ЭВМ. Следует отмстить также эффективность ведения диалога

на ПЭВМ.                                                                                       _ , ,

Таблица 2

Анализ оснащенности ТЭВМ внешней памятью

Оснащенность ТЭВМ внешней памятью наряду с уровнем автоматизации технологических процессов определяет предельный размер КП, поскольку для реализации конкретной функции автоматизации разработки нужна вполне определенная информация, накапливаемая в базе данных проектирования. Общая емкость ин-

формации, хранимой в базе данных проектирования, оценивается как

i •> 1 V ~ 2 (2W + IV ) байтов, где

j=_lJ — общее количество типов информации;

!=П_— количество программных модулей в КП;

s=TS— количество типов информации, относящейся к КП;

w - — размер информации типа ., относящейся к КП;

v.j — размер информации типа ■, относящейся к i-му модулю.

Если размер готового КП в загрузочном виде vKil байтов, то характеристики удельных затрат памяти ТЭВМ на байт загрузочного модуляKis"r"=V/vKn.Полезна

характеристика удельных затрат на модуль K