Программное обеспечение и его разработка

Фокс Джозеф М.

Все это, конечно же, относится и к аппаратным проектам! Но может быть в программном обеспечении число серьезных проблем превышает нормальную дозу, которая имеется во всех сложных областях человеческой деятельности? Да, это связано с новизной отрасли, а следовательно, с отсутствием в ней должного уровня дисциплины, применением новейших методов. Добавим сюда высокий уровень абстрактности.

Когда опасность угрожает всему проекту в целом, когда его пытаются отменить из-за слишком больших затрат, разработчики с новой энергией выдают новую порцию оптимистических прогнозов. Программное обеспечение подвергается наибольшим переделкам, наверное потому, что его мало кто понимает. Уменьшить

стоимость спутника на часть, которая относится к программному обеспечению, представляется часто наиболее очевидным решением.

Научные исследования в программном обеспечении

Определение требований и проектирование с начала 1950-х годов и до конца 1960-х имело целью помочь программисту. С начала 1970-х годов была поставлена цель облегчить руководство программным обеспечением. Определение требований и проектирование программного обеспечения должно оказывать помощь руководителям системы, особенно в части определения требований и проектирования ее развития.

Помощь стала оказываться на самых начальных и конечных этапах процесса разработки. Для проектирования были созданы средства записи алгоритмов с помощью автоматов с конечным числом состояний, языки проектирования, формальные грамматики, абстрактные машины, исследовательская работа переместилась теперь в область определения требований. Начало этому уже положено, но многое еще предстоит сделать.

Основные денежные средства, которые будут направлены на научные исследования в программном обеспечении в последующие несколько лет, необходимо использовать именно в этих передовых областях процесса разработки.

Слишком много средств направляется в область развития языков. Происходит это потому, что в настоящее время эта область получает наибольшее число голосов при распределении средств — у нас развелось очень много экспертов по языкам программирования.

Отсутствие методов представления программ

Программа — это список команд, которые заставляют вычислительную машину выполнять некоторую работу. Программа может существовать в статической форме — будучи написанной или напечатанной — или в динамической форме, как состояние электронов в устройстве памяти. Различие это существенно.

Рис. 6.25. Различные воплощения планов и программ. Вверху: Версия программы на машинном языке и в памяти машины Внизу. Та же версия в мозгу ее создателя и в виде проекта на бумаге.

Многие предпочитают представлять себе программы как нечто статическое, при этом программы выглядят так же, как и многое другое записанное на бумагу. Они при этом приобретают некоторую осязаемость и материальность.

А другие представляют программы в динамической форме, в которой они находятся в вычислительной машине, где они постоянно изменяются и выполняются со скоростью нескольких миллионов команд в секунду. И при этом в программе меняется все: постоянно меняются данные, происходят разные события, программа переходит в другие состояния, и выполняются другие ее фрагменты.

Можно провести некоторую аналогию с серией фотографий и художественным фильмом. Напечатанная программа столь же плохо отражает действительность, сколь фотография двигателя истребителя или список его составных частей плохо иллюстрирует сам самолет, а набор статичных

фотографий плохо представляет художественный фильм.

Тот факт, что программа может одновременно находиться в нескольких формах, оказывается источником путаницы. И не только источником путаницы для новичков, но также источником ошибок в реальных системах, в которых одна форма может подвергаться модификациям, в то время, как другая не изменяется. Через некоторое время при этом путаница может достигнуть невероятных размеров, никто не будет в состоянии понять, какая же версия программы настоящая, (см. рис. 6.25).

Разрабатывать программы так же, как и аппаратуру?

Как же так получается, что мы научились создавать большие, невероятно мощные вычислительные машины, работающие очень надежно, но при этом испытываем огромные трудности всякий раз, когда пытаемся создать большую программную систему? Между разработкой программного обеспечения и разработкой аппаратуры имеются значительные различия. Основными среди них можно назвать такие:

1. Доходы от аппаратуры начинают возникать только на фазе производства. Этот длительный систематический процесс начинается сразу после завершения ее разработки. При разработке аппаратуры встречаются те же трудности, что и при разработке программного обеспечения. Разбогатеть на разработке аппаратуры нельзя.

2. Взаимосвязи программного обеспечения неограниченны. Ограничениями аппаратуры являются законы физики. Столько-то объектов могут иметь столько-то взаимосвязей. С программным обеспечением дело обстоит не так.

Фаза разработки продукции состоит именно в том, на что указывает ее название — чтобы достичь желаемого результата вносятся изменения. Это творческая деятельность, не подчиняющаяся дисциплине и предварительным прогнозам. Можно ожидать любых сюрпризов. Этот полный сюрпризов этап наблюдается и при разработке аппаратуры, и при разработке программного обеспечения.

Разработчики аппаратуры не могут предвидеть необходимое им время и требуемые финансовые затраты. Обычно на контрактах по разработке деньги теряются, возмещаясь затем после начала производства. У разработчиков программного обеспечения нет фазы производства.

Инженеры, рассматривая сорванные планы программного обеспечения, удивляются вслух, почему программисты не могут работать так, как это делают аппаратчики. Это отчасти обосновано, мы это скоро увидим, но прежде мне хочется отметить, что для крупных программных разработок такой подход скорее неверен.

Аппаратуру можно пощупать, почувствовать, посмотреть. Программное обеспечение абстрактно. Никто и никогда не сможет физически увидеть или потрогать большую программу. Можно подержать в руках распечатку или магнитную ленту, но это всего лишь одно из представлений программы.

Программное обеспечение неосязаемо. Оно еще более неосязаемо, чем художественные фильмы. Представьте себе такой фильм, состоящий из миллионов отдельных кадров, движущихся на высокой скорости через световой луч и проектируемых на экран. Просмотр пленки, полоски шириной 35 или 70 мм или серии фотографий, не означает просмотра фильма. Оценить художественный фильм можно по конечному результату, а результат — это демонстрация на экране. Еще в большей степени подобные рассуждения применимы к программе или программному обеспечению. Статический просмотр написанных или напечатанных команд, хотя и может принести пользу, но не является конечным результатом программы. Конечным результатом можно считать только работающую программу, а не статические представления.