Технологии программирования
Шрифт:
Фрагменты с горизонтальными вызовами на одном уровне могут быть преобразованы в вертикальные вызовы модулей разных уровней посредством введения дополнительных переменных. Эти переменные не могут быть получены путем декомпозиции функционального описания на подфункции. Эти дополнительные переменные обычно имеют тип целый или логический и называются флагами (семафорами, ключами) событий. Их смысл обычно характеризуется фразой: "В зависимости от предыстории действий, выполнить такие-то действия".
В процессе проектирования нужно сделать несколько проектных итераций, генерируя каждый раз новую схему иерархии, и сравнить эти иерархии по
Проектированию структуры программы предшествует разработка внешних функциональных описаний. Функциональные описания (алгоритмы выполнения программы) для достижения их восприятия должны быть декомпозированы от общего к частному. Также они должны включать описания форм представления и объема внутренних данных.
Итак, сначала имеется первый вариант схемы иерархии, полученный путем простого членения функций программы на подфункции с указанием переменных, необходимых для размещения данных на разных шагах обработки. Скорее этот вариант не является оптимальным, и требуются проектные итерации (обычно выполняются методом "проб и ошибок") для улучшения топологии схемы.
Каждый новый вариант сравнивается с предшествующим вариантом по описанным здесь критериям. Генерация вариантов прекращается при невозможности дальнейших улучшений.
Фонд критериев оптимальности схем иерархии является необходимым подспорьем при оптимизации схем иерархии и состоит из 13 критериев.
Первый — полнота выполнения специфицированных функций.
Второй — возможность быстрого и дешевого пополнения новыми, ранее не специфицированными функциями.
Третий, вытекающий из блочно-иерархического подхода, — обозримость (понятность) для проектировщика составных частей программы.
Четвертый критерий оценки качества структуры — максимальная независимость по данным отдельных частей программы.
Пятый — возможность связывания программы с обширной многоуровневой схемой иерархии конкретным редактором связей (линковщиком). Если начинаете работать над новой программой, то очень полезно выполнить на ЭВМ ее модель в виде пустых заглушек модулей, которые не содержат никаких действий.
Шестой — достаточность оперативной памяти. Здесь рассматриваются варианты с описанием особенно структурированных статических и динамических переменных на разных уровнях схемы иерархии. Проверка удовлетворения данного критерия осуществляется расчетами с некоторыми машинными экспериментами.
Седьмой — оценка влияния топологии схемы иерархии на скорость выполнения программы при использовании оверлеев (динамической загрузки программы) и механизма подкачки страниц при разработке программы, которая целиком не может быть размещена в оперативной памяти.
Восьмой — отсутствие разных модулей, выполняющих похожие действия. В идеале — один и тот же модуль вызывается на разных уровнях схемы иерархии.
Девятый — достижение при реализации программы такого сетевого графика работы коллектива программистов, который обеспечивает равномерную загрузку коллектива по ключевым датам проекта.
Десятый — всемерное сокращение затрат на тестирование уже собранного ядра программы по ключевым датам сетевого графика реализации. Характеризуется простотой используемых заглушек и качеством тестирования по всем вычислительным маршрутам модулей. Достигается первичной реализацией сверху вниз модулей ввода и вывода программы с отсрочкой реализации остальных ветвей схемы иерархии. Обычно затраты на тестирование как по срокам, так и деньгам составляют около 60 % стоимости всего проекта. Хорошая
схема иерархии сокращает затраты на тестирование по сравнению с первоначальным вариантом в 2–5 раз и более.Одиннадцатый — использование в данном проекте как можно большего числа разработанных в предшествующих проектах модулей и библиотек при минимальном объеме изготавливаемых заново частей.
Двенадцатый — удачное распределение модулей по компилируемым файлам программы и библиотекам.
Тринадцатый — накопление уже готовых модулей и библиотек модулей для использования их во все новых разработках.
Итак, хорошая структура программы обеспечивает сокращение общего объема текстов в 2 или 3 раза, что соответственно удешевляет проект; на несколько порядков удешевляет тестирование (на тестирование обычно приходится не менее 60 % от общих затрат проекта), а также облегчает и удешевляет сопровождение программы.
Как правило, составление внешних, затем внутренних функциональных описаний и далее структуры программы осуществляет группа от двух до семи квалифицированных программистов — системных аналитиков.
Отдельные варианты структуры программы разрабатываются до достижения возможности их сравнения. При этом используются следующие документы:
• описание алгоритма (функционирования) программы или методов решения задачи вместе с описанием данных;
• схема иерархии модулей программы с расшифровкой обозначений и функций модулей;
• паспорта модулей.
На основании этих документов готовятся описание алгоритма программы с учетом модульного деления и сетевой график реализации и тестирования программы с тестами, составленными до программирования.
Паспорт модуля — внутренний документ проекта, представляющий собой конверт с именем модуля. Внутри конверта содержатся описания: прототипы вызова самого модуля и модулей, вызываемых модулем данных; расшифровки входных и выходных переменных модуля; описания функции, выполняемой модулем; принципов реализации алгоритма модуля с описанием основных структур данных. В паспорте модуля могут находиться копии литературных источников с описаниями основных идей алгоритма. В процессе выполнения проекта паспорт модуля корректируется до технического задания на разработку этого модуля, а после реализации — до описания модуля.
Группа системных аналитиков проверяет общую однозначность этих описаний и генерирует все новые варианты схем иерархии. При реализации эта группа тестирует уже собранное ядро программы по все новым ключевым датам сетевого графика проекта. В ходе тестирования ядра программы с использованием заглушек уточняются диапазоны данных. В случае необходимости системные аналитики корректируют паспорта модулей перед программированием модулей по результатам уточнения диапазонов данных.
Самое главное в схеме иерархии — минимизация усилий по сборке и тестированию программы. При использовании заглушек можно хорошо тестировать сопряжения модулей, но не сами модули. Тестирование самих модулей потребует изощренных сложных заглушек и астрономического количества тестов. Выход — до интеграции модулей тестировать модули с использованием ведущих программ. Также рекомендуется осуществлять реализацию с некоторым нарушением принципа "сверху — вниз". Рекомендуется сначала с соблюдением принципа "сверху — вниз" реализовать ветвь схемы иерархии, отвечающей за ввод информации с проверкой ее корректности, заглушив ветви расчетов и вывода на самом верхнем уровне. Далее реализуется ветвь вывода информации и в последнюю очередь — ветвь расчетов (функционирования программы). Если функций программы много, то можно сначала реализовать модули выбора функций, заглушив модули самих функций, и далее реализовывать ветвь каждой функции последовательно с соблюдением принципа "сверху — вниз".