Характеристики качества программного обеспечения

Методология разработки программного обеспечения

Электронное пособие Карпович Е.Е.

 

Введение. 1

1. Программное обеспечение как промышленная продукция. 2

1.1 Основные понятия. 2

1.2. Характеристики качества программного обеспечения. 3

2. Жизненный цикл программного обеспечения. 5

2.1. Понятие жизненного цикла программного обеспечения. 5

2.2. Процессы жизненного цикла программного обеспечения. 6

2.3. Модели жизненного цикла программного обеспечения. 11

2.4. Стратегии проектирования программного обеспечения. 15

3. Методологии разработки программного обеспечения. 19

3.1 Структурный подход к разработке программного обеспечения. 19

3.2 Модульное программирование. 22

3.3. Объектно-ориентированный подход к разработке программного обеспечения. 31

3.3. Методология визуального программирования. 33

4. Тестирование программного обеспечения. 34

4.1. Общие положения. 34

4.2. Цели и задачи. Основные определения. 34

4.3. Организация процесса тестирования программного обеспечения 35

4.4. Стратегии тестирования программного обеспечения. 36

4.5. Уровни тестирования программного обеспечения. 38

5. Документирование программного обеспечения. 39

5.1. Общие положения. 39

5.2. Программа и методика испытаний. 39

5.3. Описание программы.. 40

5.4. Пояснительная записка. 41

5.5. Текст программы.. 42

5.6. Описание применения. 42

5.7. Руководство системного программиста. 42

5.8. Руководство программиста. 43

5.9. Руководство оператора. 43

Литература. 44

 

Введение

Программное обеспечение (ПО) вычислительных систем (ВС) становится все более значительным, сложным и опасным и его все труднее разрабаты­вать, но в то же время ПО все время упрощается, уменьшается в размерах, все легче поддается управлению и его все легче разрабатывать.

С одной стороны, возрастают требования к программному обеспечению, связанные с усовершен­ствованием и усложнением операционных систем, аппаратных средств и ин­терфейса пользователя и с необходимостью внедрения современных инфор­мационных технологий, в первую очередь, сетевых. Внутреннее устройство программ в связи с этим становится все более сложным, и возрастают требования к их надежности.

С другой стороны, накапливается и обобщается опыт разработки ПО, по­являются все более гибкие и мощные методологии и средства, поддерживающие все этапы разработки ПО. Развивается методология визуального программирования и совершенствуются языки программирования. Совершенствование аппаратных средств ускоряет процессы компиляции, а также позволяет зачастую не бес­покоиться об эффективности создаваемых программ.

Цель дисциплины «Методология разработки программного обеспечения» – научить студентов основным принципам конструирования программного обеспечения, ознакомить с концепциями, методологиями разработки, тестирования и документирования программного обеспечения.

 

Программное обеспечение как промышленная продукция

Основные понятия

Принято выделять семь видов обеспечения вычислительных систем:

· математическое;

· лингвистическое;

· информационное;

· программное;

· техническое;

· методическое;

· организационное.

Из всех видов обеспечении программное обеспечение (ПО) занимает особое место, поскольку основная доля затрат на оснащение и эксплуатацию ВС приходится именно на ПО. Определим такие основные понятия, как программа, программный ком­плекс, программная система, программный продукт и программное обеспе­чение.

Под программой будем понимать:

1) совокупность кода и данных, пригодных для исполнения процессорам (исполняемая программа);

2) самостоятельный компонент относительно небольшого размера, пред­назначенный для решения локальной задачи (программа как компонент сис­темы).

Программный комплекс или программная система — это совокупность согласованно работающих программ под общим управлением, предназначен­ная для решения сложной задачи или ряда взаимосвязанных задач.

Прошедший испытания программный комплекс, полностью готовый для продажи (поставки) и снабженный всей необходимой документацией, назы­вается программным продуктам (изделием) или программным средством.

Программное обеспечение — наиболее общее понятие, под которым по­нимают программы, программные системы или продукты в совокупности или по отдельности, в зависимости от контекста использования этого терми­на.

Будем условно делить программные продукты на небольшие, средние и крупные. Объем исходного текста небольших программ составляет несколь­ко сот операторов языка высокого уровня, средних — до десятков тысяч и крупных — до миллиона.

Во многих случаях программы создаются в единственном экземпляре для решения частных исследовательских задач, для ускорения вычислений, мо­делирования процессов и т.д. Такие программы не имеют массового приме­нения и доступны только тем, кто их разработал. Они являются объектами научно-технического творчества и только в исключительных случаях стано­вятся промышленными изделиями.

Совершенно иным классом программ являются полновесные программ­ные средства, которые в настоящее время принято квалифицировать как про­дукцию производственно-технического назначения. В этом качестве про­граммные продукты являются непосредственной производительной силой и не отличаются от любой другой промышленной продукции.

Создание хорошего программного продукта является весьма трудоемкой задачей, решение которой, как правило, не под силу одному человеку. Про­граммисты-одиночки (“хакеры”) могут обладать гениальным даром к быст­рой алгоритмизации и кодированию нетривиальных задач, созданию новых методов и идей программирования, приобретая при этом значительную из­вестность. Однако не в их силах в одиночку решать весь комплекс проблем разработки средних и крупных программных продуктов за приемлемые сро­ки.

Таким образом, в настоящее время сколько-нибудь значимые продукты создаются коллективами программистов. В таких коллективах в программи­сте-разработчике ценятся такие качества, как грамотность, дисциплиниро­ванность, надежность и коммуникабельность. Под грамотностью понимается знание и понимание передовых методов и средств разработки ПО, их назна­чения и особенностей, а также умение применять эти знания на практике.

 

Характеристики качества программного обеспечения

 

Совокупность свойств ПО, которая образует удовлетворительное для пользователя качество ПС, зависит от условий и характера эксплуатации этого ПО, т.е. от позиции, с которой должно рассматриваться качество этого ПО. Поэтому при описании качества ПО, прежде всего, должны быть фиксированы критерии отбора требуемых свойств ПО. В настоящее время критериями качества ПО (criteria of software quality) принято считать:

- функциональность;

- надежность;

- легкость применения;

- эффективность;

- сопровождаемость;

- мобильность.

Функциональность - это способность ПО выполнять набор функций, удовлетворяющих заданным или подразумеваемым потребностям пользователей. Набор указанных функций определяется во внешнем описании ПО.

Надежность (reliability) ПО - это его способность безотказно выполнять определенные функции при заданных условиях в течение заданного периода времени с достаточно большой вероятностью. При этом под отказом в ПО понимают проявление в нем ошибки. Таким образом, надежное ПО не исключает наличия в нем ошибок - важно лишь, чтобы эти ошибки при практическом применении этого ПО в заданных условиях проявлялись достаточно редко. Убедиться, что ПО обладает таким свойством можно при его испытании путем тестирования, а также при практическом применении. Таким образом, фактически мы можем разрабатывать лишь надежные, а не правильные ПО.

При оценке степени надежности ПО следует также учитывать последствия каждого отказа. Некоторые ошибки в ПО могут вызывать лишь некоторые неудобства при его применении, тогда как другие ошибки могут иметь катастрофические последствия, например, угрожать человеческой жизни. Поэтому для оценки надежности ПО иногда используют дополнительные показатели, учитывающие стоимость (вред) для пользователя каждого отказа.

Легкость применения - это характеристики ПО, которые позволяют минимизировать усилия пользователя по подготовке исходных данных, применению ПО и оценке полученных результатов, а также вызывать положительные эмоции определенного или подразумеваемого пользователя.

Эффективность - это отношение уровня услуг, предоставляемых ПО пользователю при заданных условиях, к объему используемых ресурсов.

Сопровождаемость - это характеристики ПО, которые позволяют минимизировать усилия по внесению изменений для устранения в нем ошибок и по его модификации в соответствии с изменяющимися потребностями пользователей.

Мобильность - это способность ПО быть перенесенным из одной среды (окружения) в другую, в частности, с одной ЭВМ на другую.

Функциональность и надежность являются обязательными критериями качества ПО, причем обеспечение надежности будет красной нитью проходить по всем этапам и процессам разработки ПО. Остальные критерии используются в зависимости от потребностей пользователей в соответствии с требованиями к ПО. Для конкретизации качества ПО по каждому из критериев используется стандартизованный набор достаточно простых свойств ПО, однозначно интерпретируемых разработчиками. Такие свойства мы будем называть примитивами качества ПО. Некоторые из примитивов могут использоваться по нескольким критериям. Ниже приводится зависимость критериев качества от примитивов качества ПО.

Функциональность: завершенность.

Надежность: завершенность, точность, автономность, устойчивость, защищенность.

Легкость применения: П-документированность, информативность (только применительно к документации по применению), коммуникабельность, устойчивость, защищенность.

Эффективность: временнáя эффективность, эффективность по ресурсам (по памяти), эффективность по устройствам.

Сопровождаемость. С данным критерием связано много различных примитивов качества. Однако их можно распределить по двум группам, выделив два подкритерия качества: изучаемость и модифицируемость.

Изучаемость - это характеристики ПО, которые позволяют минимизировать усилия по изучению и пониманию программ и документации ПО.

Модифицируемость - это характеристики ПО, которые позволяют автоматически настраивать на условия применения ПО или упрощают внесение в него вручную необходимых изменений и доработок.

Изучаемость: С-документированность, информативность (здесь применительно к документации по сопровождению), понятность, структурированность, удобочитаемость.

Модифицируемость: расширяемость, модифицируемость (в узком смысле, как примитив качества), структурированность, модульность.

Мобильность: независимость от устройств, автономность, структурированность, модульность.

Ниже даются определения используемых примитивов качества ПО.

Завершенность (completeness) - свойство, характеризующее степень обладания ПО всеми необходимыми частями и чертами, требующимися для выполнения своих явных и неявных функций.

Точность (accuracy) - мера, характеризующая приемлемость величины погрешности в выдаваемых программами ПО результатах с точки зрения предполагаемого их использования.

Автономность (self-containedness) - свойство, характеризующее способность ПО выполнять предписанные функции без помощи или поддержки других компонент программного обеспечения.

Устойчивость (robustness) - свойство, характеризующее способность ПО продолжать корректное функционирование, несмотря на неправильные (ошибочные) входные данные.

Защищенность (defensiveness) - свойство, характеризующее способность ПО противостоять преднамеренным или нечаянным деструктивным (разрушающим) действиям пользователя.

П-документированность (u. documentation) - свойство, характеризующее наличие, полноту, понятность, доступность и наглядность учебной, инструктивной и справочной документации, необходимой для применения ПО.

Информативность (accountability) - свойство, характеризующее наличие в составе ПО информации, необходимой и достаточной для понимания назначения ПО, принятых предположений, существующих ограничений, входных данных и результатов работы отдельных компонент, а также текущего состояния программ в процессе их функционирования.

Коммуникабельность (communicativeness) - свойство, характеризующее степень, в которой ПО облегчает задание или описание входных данных, и способность выдавать полезные сведения в достаточно простой форме и с простым для понимания содержанием.

Временнáя эффективность (time efficiency) - мера, характеризующая способность ПО выполнять возложенные на него функции в течение определенного отрезка времени.

Эффективность по ресурсам (resource efficiency) - мера, характеризующая способность ПО выполнять возложенные на него функции при определенных ограничениях на используемые ресурсы (используемую память).

Эффективность по устройствам (device efficiency) - мера, характеризующая экономичность использования устройств машины для решения поставленной задачи.

С-документировапнность (documentation) - свойство, характеризующее с точки зрения наличия документации, отражающей требования к ПО и результаты различных этапов разработки данной ПО, включающие возможности, ограничения и другие черты ПО, а также их обоснование.

Понятность (understandability) - свойство, характеризующее степень, в которой ПО позволяет изучающему его лицу понять его назначение, сделанные допущения и ограничения, входные данные и результаты работы его программ, тексты этих программ и состояние их реализации.

Структурированность (structuredness) - свойство, характеризующее программы ПО с точки зрения организации взаимосвязанных их частей в единое целое определенным образом (например, в соответствии с принципами структурного программирования).

Удобочитаемость (readability) - свойство, характеризующее легкость восприятия текста программ ПО (отступы, фрагментация, форматированность).

Расширяемость (augmentability) - свойство, характеризующее способность ПО к использованию большего объема памяти для хранения данных или расширению функциональных возможностей отдельных компонент.

Модифицируемость (modifiability) - мера, характеризующая ПО с точки зрения простоты внесения необходимых изменений и доработок на всех этапах и стадиях жизненного цикла ПО.

Модульность (modularity) - свойство, характеризующее ПО с точки зрения организации его программ из таких дискретных компонент, что изменение одной из них оказывает минимальное воздействие на другие компоненты.

Независимость от устройств (device independence) - свойство, характеризующее способность ПО работать на разнообразном аппаратном обеспечении (различных типах, марках, моделях ЭВМ).

Разработка программного средства завершается его аттестацией. Аттестация программного средства - это авторитетное подтверждение его качества. Как правило, для аттестации создается комиссия экспертов. Эта комиссия проводит приемо-сдаточные испытания программного средства с целью получения необходимой информации для оценки его качества. При этом оцениваются только установленные критерии качества и примитивы качества.

12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: