Основным стандартом качества в области инженерии программного обеспечения в настоящее время является стандарт ISO/IEK 9126. Он определяет номенклатуру, атрибуты и метрики требований качества программного обеспечения. Относительно недавно этот стандарт стал одним из определяющих факторов при моделировании качества программного обеспечения и остается им до сих пор.

В дополнение к нему выпущен набор стандартов ISO/IEK 14598, регламентирующий способы оценки этих характеристик. В совокупности они образуют модель качества, известную под названием SQuaRE.

Общий подход заключается в том, чтобы сначала идентифицировать небольшой набор атрибутов качества самого высокого уровня абстракции и затем в направлении «сверху вниз» разбить эти атрибуты на наборы подчиненных атрибутов. Стандарт ISO/IEK 9126 является типичным примером такого подхода.

В рамках модели SQuaRE выделяются следующие 6 основных характеристик качества:

1. Функциональность (точность, согласованность, интероперабельность, безопасность, пригодность). Функциональные требования традиционно составляют основной предмет спецификации, моделирования, реализации и аттестации программного обеспечения. Они формулируются в виде утверждений в императивной модальности, описывающих поведение системы. Использование формальных методов позволяет довести уровень отклонения фактического поведения системы от требуемого практически до нуля. Это достигается путём выражения функциональных требований в виде предложений подходящих формальных исчислений, так что верификация сводится к строгому доказательству.

2. Надёжность (устойчивость, завершенность, восстанавливаемость). Показатели надёжности характеризуют поведение системы при выходе за пределы штатных значений параметров функционирования по причине сбоя в окружении либо в самой системе. При оценке атрибутов надёжности применяются методы теории вероятностей и математической статистики. Требования к надёжности особенно важны при разработке критических систем обеспечения безопасности жизнедеятельности. Хотя использование формальных методов способствует снижению количества внутренних ошибок (т.е. росту завершенности системы), обеспечение надёжности в целом требует специальных подходов, учитывающих специфику различных типов систем.

3. Удобство (эффективность освоения, эргономичность, понимаемость). Соответствие системы требованиям к удобству чрезвычайно трудно поддается оценке. Предлагаемые подходы включают замеры расхода нормативных единиц труда(нормо-часов), затрачиваемого пользователями на овладение системой, а также проведение и анализ экспертных оценок, в том числе с применением методов нечеткой логики(fuzzy logic). В контексте использования формальных методов наилучшим решением представляется изначальная ориентация на формализмы, способные максимально точно отразить структуру исходной предметной области. Например, при создании вычислительных систем критерием адекватности формализма с точки зрения будущего пользователя является поддержка абстрактного математического языка, не зависящего от концептуальных ограничений, накладываемых компьютерными технологиями.

4. Эффективность (по ресурсам и по времени). Атрибуты эффективности традиционно относятся к числу важнейших количественных показателей качества программных систем. Их значения подлежат фиксации в эксплуатационной документации программным и аппаратным изделием. Имеется высокоразвитый инструментарий для измерения этих значений. Разработаны также методики, позволяющие прогнозировать интегральные значения показателей эффективностей системы исходя из значений этих показателей для компонентов самой системы и её окружения. Выбору формальных методов обеспечения эффективности следует уделять особое внимание. При этом, следует иметь ввиду, что, хотя имеется тесная взаимосвязь между производительностью и ресурсоёмкостью, подходы к обеспечению каждого из этих требований в общем случае имеют различную природу.

5. Сопровождаемость (простота анализа, изменяемость, стабильность). Требования сопровождаемости направлены в первую очередь на минимизацию усилий по сопровождению и модернизации системы, затрачиваемых эксплуатационным персоналом. Для их оценки используется различные методики прогнозирования затрат на выполнение типовых процедур сопровождения. Интегральная стоимость сопровождения долгоживущих систем может существенно превышать стоимость их разработки. Сопровождение существенно упрощается в случае, когда разработка велась с использованием формальных методов, поскольку имеется в определённом смысле, исчерпывающий комплект технологической документации и проверочных тестов.

6. Переносимость (адаптируемость, согласованность со стандартами и правилами, гибкость инсталляции, заменяемость). Переносимость систем характеризует степень свободы при выборе компонентов системного окружения, необходимых для её функционирования. Оценка переносимости затрудняется принципиальной незавершённостью, динамичностью списка возможных вариантов окружения, обусловлены быстрым прогрессом в сфере IT. Системы, разрабатываемые с использованием формальных методов, как правило, отличаются высоким уровнем переносимости. В частности, если такая система не поддерживает некоторую целевую технологическую платформу, создание «клона» реализация её абстрактной модели с использованием целевых средств программирования требует существенно меньших затрат, чем замена самой системы либо платформы.

Модель качества, создаваемая в рамках данного стандарта, определяется общими характеристиками продукта. Характеристики же, в свою очередь, могут быть уточнены, другими словами, иерархично разбиты на подхарактеристики качества. Так, например, характеристика сопровождаемости может быть представлена такими подхарактеристиками как простота анализа, изменяемость, стабильность, проверяемость.

И, наконец, нижний уровень иерархии представляют непосредственно атрибуты программного обеспечения, поддающиеся точному описанию и измерению. Требования качества в свою очередь могут быть представлены как ограничения на модель качества. Оценка качества продукта в таком случае происходит по следующей схеме. Вначале оцениваются атрибуты программного изделия. Для этого выбирается метрика и градуируется шкала оценки в зависимости от возможных степеней соответствия атрибута накладываемыми ограничениями. Для каждой отдельной оценки атрибута градация обычно выбирается заново и зависит от требований качества, накладываемых на него. Набор «измеренных» атрибутов представляют собой критерии для оценки подхарактеристики и характеристик, и как результат качества продукта.

Билет 26 27

Ка́чество програ́ммного обеспечения - характеристика программного обеспечения (ПО) как степени его соответствия требованиям. При этом требования могут трактоваться довольно широко, что порождает целый ряд независимых определений понятия. Чаще всего используется определение ISO 9001, согласно которому качество есть «степень соответствия присущих характеристик требованиям».

Качество исходного кода

Качество кода может определяться различными критериями. Некоторые из них имеют значение только с точки зрения человека. Например, то, как отформатирован текст программы, совершенно не важно для компьютера, но может иметь серьёзное значение для последующего сопровождения. Многие из имеющихся стандартов оформления кода, определяющих специфичные для используемого языка соглашения и задающие ряд правил, улучшающих читаемость кода, имеют своей целью облегчить будущее сопровождение ПО, включающее отладку и обновление. Существуют и другие критерии, определяющие, «хорошо» ли написан код, например, такие, как структурированность - степень логического разбиения кода на ряд управляемых блоков.

Читаемость кода

Лёгкость поддержки, тестирования, отладки, исправления ошибок, изменения и портируемости

Низкая сложность кода

Низкое использование ресурсов: памяти и процессорного времени

Корректная обработка исключительных ситуаций

Малое число предупреждений при компиляции и линковке

Методы улучшения качества кода: рефакторинг.

Факторы качества

Фактор качества ПО - это нефункциональное требование к программе, которое обычно не описывается в договоре с заказчиком, но, тем не менее, является желательным требованием, повышающим качество программы.

Некоторые из факторов качества:

понятность

Назначение ПО должно быть понятным, из самой программы и документации.

Все необходимые части программы должны быть представлены и полностью реализованы.

краткость

Отсутствие лишней, дублирующейся информации. Повторяющиеся части кода должны быть преобразованы в вызов общей процедуры. То же касается и документации.

портируемость

Лёгкость в адаптации программы к другому окружению: другой архитектуре, платформе, операционной системе или её версии.

согласованность

По всей программе и в документации должны использоваться одни и те же соглашения, форматы и обозначения.

сопровождаемость

Насколько сложно изменить программу для удовлетворения новых требований. Это требование также указывает, что программа должна быть хорошо документирована, не слишком запутана, и иметь резерв роста по использованию ресурсов (память, процессор).

тестируемость

Позволяет ли программа выполнить проверку приёмочных характеристик, поддерживается ли возможность измерения производительности.

удобство использования

Простота и удобство использования программы. Это требование относится прежде всего к интерфейсу пользователя.

надёжность

отсутствие отказов и сбоев в работе программ, а также простота исправления дефектов и ошибок:

структурированность

эффективность

Насколько рационально программа относится к ресурсам (память, процессор) при выполнении своих задач.

Безопасность

ISO 9126 (ГОСТ Р ИСО / МЭК 9126-93) - «Информационная технология. Оценка программного продукта. Характеристики качества и руководство по их применению». ISO 9126 это международный стандарт, определяющий оценочные характеристики качества программного обеспечения (далее ПО). Российский аналог стандарта ГОСТ 28195. Стандарт разделяется на 4 части, описывающие следующие вопросы: модель качества; внешние метрики качества; внутренние метрики качества; метрики качества в использовании

Модель качества, установленная в первой части стандарта ISO 9126-1, классифицирует качество ПО в 6-ти структурных наборах характеристик, которые в свою очередь детализированы под-характеристиками(субхарактеристиками), такими как:

Функциональность - Набор атрибутов характеризующий, соответствие функциональных возможностей ПО набору требуемой пользователем функциональности. Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками):

Пригодностью для применения

Корректностью (правильностью, точностью)

Способностью к взаимодействию (в частности сетевому)

Защищенностью

Надёжность - Набор атрибутов, относящихся к способности ПО сохранять свой уровень качества функционирования в установленных условиях за определенный период времени. Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками):

Уровнем завершенности (отсутствия ошибок)

Устойчивостью к дефектам

Восстанавливаемостью

Доступностью

Готовностью

Практичность (применимость) - Набор атрибутов, относящихся к объему работ, требуемых для исполнения и индивидуальной оценки такого исполнения определенным или предполагаемым кругом пользователей. Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками):

Понятностью

Простотой использования

Изучаемостью

Привлекательностью

Эффективность - Набор атрибутов, относящихся к соотношению между уровнем качества функционирования ПО и объемом используемых ресурсов при установленных условиях. Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками):

Временной эффективностью

Используемостью ресурсов

Сопровождаемость - Набор атрибутов, относящихся к объему работ, требуемых для проведения конкретных изменений (модификаций). Детализируется следующими подхарактеристиками (субхарактеристиками):

Удобством для анализа;

Изменяемостью

Стабильностью

Тестируемостью

Мобильность - Набор атрибутов, относящихся к способности ПО быть перенесенным из одного окружения в другое. Детализируется следующими под характеристиками (субхарактеристиками):

Адаптируемостью

Простотой установки (инсталляции)

Сосуществованием (соответствием)

Замещаемостью

Подхарактеристика Соответствие не приведена в вышеописанном списке, но она принадлежит всем характеристикам. Эта характеристика должна отражать отсутствие противоречий с иными стандартами или характеристиками. Например соответствие надежности и практичности.

Каждая качественная подхарактеристика (субхарактеристика) (например адаптируемость) в дальнейшем разделяется на атрибуты. Атрибут - это сущность, которая может быть проверена или измерена в программном продукте. Атрибуты не определены в стандарте из-за их разнообразия в различных программных продуктах.

В стандарте выделена модель характеристик качества в использовании. Основными характеристиками качества программных средств (далее ПС) в использовании рекомендуются:

Системная эффективность - "Применения программного продукта по назначению"

Продуктивность - "Производительность при решении основных задач ПС, достигаемая при реально ограниченных ресурсах в конкретной внешней среде применения"

Безопасность - "Надежность функционирования комплекса программ и возможный риск от его применения для людей, бизнеса и внешней среды"

Удовлетворение требований и затрат пользователей в соответствии с целями применения ПС

Вторая и третья части стандарта ISO 9126-2,3 посвящены формализации соответственно внешних и внутренних метрик характеристик качества сложных ПС. В ней изложены содержание и общие рекомендации по использованию соответствующих метрик и взаимосвязей между типами метрик.

Четвертая часть стандарта ISO 9126-4 предназначена для покупателей, поставщиков, разработчиков, сопровождающих, пользователей и менеджеров качества ПС. В ней повторена концепция трех типов метрик, а также аннотированы рекомендуемые виды измерений характеристик ПС.

Каждое ПС должно выполнять определенные функции, т.е. делать то, что задумано. Хорошее ПС должно обладать еще целым рядом свойств, позволяющим успешно его использовать в течении длительного периода, т.е. обладать определенным качеством. Качество ПС - это совокупность его черт и характеристик, которые влияют на его способность удовлетворять заданные потребности пользователей . Это не означает, что разные ПС должны обладать одной и той же совокупностью таких свойств в их высшей возможной степени. Этому препятствует тот факт, что повышение качества ПС по одному из таких свойств часто может быть достигнуто лишь ценой изменения стоимости, сроков завершения разработки и снижения качества этого ПС по другим его свойствам. Качество ПС является удовлетворительным, когда оно обладает указанными свойствами в такой степени, чтобы гарантировать успешное его использование.

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

функциональность,

надёжность,

лёгкость применения,

эффективность,

сопровождаемость,

мобильность.

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

Надежность подробно обсуждалась в первой лекции.

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

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

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

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

Функциональность и надёжность являются обязательными критериями качества ПС, причём обеспечение надёжности будет красной нитью проходить по всем этапам и процессам разработки ПС. Остальные критерии используются в зависимости от потребностей пользователей в соответствии с требованиями к ПС - их обеспечение будет обсуждаться в подходящих разделах курса.

2. Обеспечение надёжности - основной мотив разработки программных средств

Рассмотрим теперь общие принципы обеспечения надёжности ПС, что, как мы уже подчёркивали, является основным мотивом разработки ПС, задающим специфическую окраску всем технологическим процессам разработки ПС. В технике известны четыре подхода обеспечению надёжности :

предупреждение ошибок;

самообнаружение ошибок;

самоисправление ошибок;

обеспечение устойчивости к ошибкам.

Целью подхода предупреждения ошибок - не допустить ошибок в готовых продуктах, в нашем случае - в ПС. Проведенное рассмотрение природы ошибок при разработке ПС позволяет для достижения этой цели сконцентрировать внимание на следующих вопросах:

борьбе со сложностью;

обеспечении точности перевода;

преодоления барьера между пользователем и разработчиком;

обеспечения контроля принимаемых решений.

Этот подход связан с организацией процессов разработки ПС, т.е. с технологией программирования. И хотя, как мы уже отмечали, гарантировать отсутствие ошибок в ПС невозможно, но в рамках этого подхода можно достигнуть приемлемого уровня надежности ПС.

Остальные три подхода связаны с организацией самих продуктов технологии, в нашем случае - программ. Они учитывают возможность ошибки в программах. Самообнаружение ошибки в программе означает, что программа содержит средства обнаружения отказа в процессе ее выполнения. Самоисправление ошибки в программе означает не только обнаружение отказа в процессе ее выполнения, но и исправление последствий этого отказа, для чего в программе должны иметься соответствующие средства. Обеспечение устойчивости программы к ошибкам означает, что в программе содержатся средства, позволяющие локализовать область влияния отказа программы, либо уменьшить его неприятные последствия, а иногда предотвратить катастрофические последствия отказа. Однако, эти подходы используются весьма редко (может быть, относительно чаще используется обеспечение устойчивости к ошибкам). Связано это, во-первых, с тем, что многие простые методы, используемые в технике в рамках этих подходов, неприменимы в программировании, например, дублирование отдельных блоков и устройств (выполнение двух копий одной и той же программы всегда будет приводить к одинаковому эффекту - правильному или неправильному). А, во-вторых, добавление в программу дополнительных средств приводит к её усложнению (иногда - значительному), что в какой-то мере мешает методам предупреждения ошибок.

Критерии качества представляют собой измеряемые числовые показатели, в виде некоторой целевой функции, характеризующие степень выполнения объектом своего назначения. В общем случае критерии качества должны отображать обобщенную «полезность» для общества, анализируемого объекта, эффективность технологии проектирования. ПС в первую очередь характеризуется трудоемкостью и длительностью создания, а также достигаемым качеством программ при применении соответствующих технологий.

Анализ критерий качества ПС ЖЦ программы является основой для оценки эффективности технологии проектирования. В процессе формирования технического задания на ПС, выявляются доминирующие показатели, устанавливается относительная важность каждого из них и строится обобщенная функция требуемого качества конкретного ПС, кроме того устанавливаются допустимые затраты и длительность разработки программных средств, которые должна обеспечить соответствующая технология.

По мере создания комплекса программ, после завершения отладки и испытаний, уточняется достигнутое реальное значение каждого из показателей и обобщенные функции качества всего комплекса. Показатели качества могут уточняться также в процессе эксплуатации.

Разработчики ПС стремятся выделить и определить единый критерий эффективности программ:

1. Численно и в наиболее общем виде характеризовать степень выполнения системой своей основной целевой функции.

2. Позволять выявить и оценить степень влияния на эффективность системы различных факторов и параметров, и в том числе затрат различного вида на ее реализацию.

3. Быть простым и иметь малую дисперсию, т.е. мало зависеть от неконтролируемых, случайных факторов.

Возможность реализации системы, удовлетворяющим некоторым критериям качества, естественно зависит от обеспечения ресурсами и техническими средствами, выполняющими основные функции. Высокая стоимость сложных систем, длительные сроки их проектирования и изготовления особенно остро ставят задачу оценки затрат, при которых та или иная эффективность достигается. Особенно сложно в комплексах программ, содержащих сотни модулей, обеспечить наилучшее использование ресурсов комплекса, с точки зрения основного критерия эффективности, при сохранении ряда частных показателей качества в допустимых пределах.

Многочисленность и сложность путей использования программ требует их высокой устойчивости, как по отношению к ошибкам во входной инф-ции, так и по отношению к внутренним сбоям компьютера, выполняющего программу. Для обеспечения такой устойчивости сложные программы обычно содержат контрольные операции различного типа и имеют специальные модули адаптации и самоорганизации для изменения структуры программ. А в ряде случаев и всей системы управления при перезагрузках, сбоях и частичных отказах.

Команды и данные входящие в программные модули не имеют абсолютной надежности правильного исполнения. Поэтому приходиться применять специальные аппаратные и программные повышения надежности выполнения программ для получения правильных результатов и управляющих воздействий.

Показатели качества могут уточняться также в процессе эксплуатации, в результате чего обеспечивается долгосрочная перспектива объективного измерения и повышения качества программ.

1. Функциональные критерии качества отражают основную специфику применения и степень соответствия ПС их целевому назначению. Для программ управления в них входят показатели точности выходных данных, диапазоны изменения параметров, время реакции, адаптивность к внешним воздействиям и т.д. В системах обработки данных функциональные показатели отражают номенклатуру исходных данных, достоверность результатов, разнообразие функций и другое. Функциональные критерии весьма различны и соответствуют разнообразию целевого назначения, функций и областей применения ПС. Они являются важнейшими для каждой системы (перечень исходных документов - конкретно).

2. Конструктивные критерии качества ПС более или менее инвариантны к их целевому назначению и основным функциям. К ним относятся сложность программ, надежность функционирования, используемые ресурсы, корректность программ и т.п. Некоторые конструктивные критерии могут быть важны с позиции прямого функционального назначения, определяемых программными средствами (надежность).

Разделение критериев на две группы условно и преследует цель выделения критериев наиболее общих для всех типов ПС и в наименьшей степени зависящих от их основного функционального назначения.

Особо следует выделить временные показатели ЖЦ программ:

1. длительность проектирования

2. продолжительность эксплуатации очередной версии

3. длительность проведения каждой модификации

Продолжительность и модификация проведения этих работ в ряде случаев может быть более важным критерием, чем трудоемкость. В некоторых случаях суммарная длительность эффективной эксплуатации является доминирующим критерием качества ПС. Для каждой из разработок целесообразно проводить ранжирование (ранги) критериев и факторов на этапах ЖЦ ПС.

Программное обеспечение (softwаrе) на данный момент составляет сотни тысяч программ, которые предназначены для обработки самой разнообразной информация с самыми различными целями. В зависимости от того, какие задачи выполняет то или иное программное обеспечение можно разделять все программное обеспечение на несколько групп:

1. Системное ПО (или Системные программы) – предназначено для эксплуатации и технического обслуживания ПК, управления и организации вычислительного процесса при решении любой конкретной задачи на ПК и т.д. Системное ПО обязательная часть ПО, к нему относятся

­ Операционные системы

­ Оболочки операционных систем.

­ Программы-утилиты

2. Прикладное ПО (или пакеты прикладных программ) – предназначено для решения определенного класса задач, т.е. это программы, используемые как инструмент при создании документов в повседневной деятельности. Или программы, с помощью которых пользователь решает свои информационные задачи, не прибегая к программированию. К ним относятся.

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.

Если попросить группу людей высказать свое мнение по поводу того, что такое качественное ПО , можно получить следующие варианты ответов:

• Его легко использовать.
• Оно демонстрирует хорошую производительность .
• В нем нет ошибок.
• Оно не портит пользовательские данные при сбоях.
• Его можно использовать на разных платформах.
• Оно может работать 24 часа в сутки и 7 дней в неделю.
• В него легко добавлять новые возможности.
• Оно удовлетворяет потребности пользователей.
• Оно хорошо документировано.

Все это действительно имеет непосредственное отношение к качеству ПО . Но эти ответы выделяют характеристики, важные для конкретного пользователя, разработчика или группы таких лиц. Для того чтобы удовлетворить потребности всех сторон (конечных пользователей, заказчиков, разработчиков, администраторов систем, в которых оно будет работать, регулирующих организаций и пр.), для достижения прочного положения разрабатываемого ПО на рынке и повышения потенциала его развития необходим учет всей совокупности характеристик ПО , важных для всех заинтересованных лиц.

Приведенные выше ответы показывают, что качество ПО может быть описано большим набором разнородных характеристик. Такой подход к описанию сложных понятий называется холистическим (от греческого слова????, целое). Он не дает единой концептуальной основы для рассмотрения затрагиваемых вопросов, какую дает целостная система представлений (например, Ньтоновская механика в физике или классическая теория вычислимости на основе машин Тьюринга), но позволяет, по крайней мере, не упустить ничего существенного.

Общие принципы обеспечения качества процессов производства во всех отраслях экономики регулируются набором стандартов ISO 9000 . Наиболее важные для разработки ПО стандарты в его составе следующие:

• ISO 9000:2000 Quality management systems - Fundamentals and vocabulary .

  Системы управления качеством - Основы и словарь. (Аналог - ГОСТ Р-2001).

• ISO 9001:2000 Quality management systems - Requirements. Models for quality assurance in design, development, production, installation, and servicing .

  Системы управления качеством - Требования. Модели для обеспечения качества при проектировании, разработке, коммерциализации, установке и обслуживании.

  Определяет общие правила обеспечения качества результатов во всех процессах жизненного цикла. (Аналог - ГОСТ Р-2001).

  • Этот стандарт выделяет следующие процессы:
    • Управление качеством.
    • Управление ресурсами.
    • Развитие системы управления.
    • Исследования рынка.
    • Проектирование продуктов.
    • Приобретения.
    • Производство.
    • Оказание услуг.
    • Защита продуктов.
    • Оценка потребностей заказчиков.
    • Поддержка коммуникаций с заказчиками.
    • Поддержка внутренних коммуникаций.
    • Управление документацией.
    • Ведение записей о деятельности.
    • Планирование.
    • Обучение персонала.
    • Внутренние аудиты.
    • Оценки управления.
    • Мониторинг и измерения.
    • Управление несоответствиями.
    • Постоянное совершенствование.
    • Управление и развитие системы в целом.
  • Для каждого процесса требуется иметь планы развития процесса, состоящие как минимум из следующих разделов:
    • Проектирование процесса.
    • Документирование процесса.
    • Реализация процесса.
    • Поддержка процесса.
    • Мониторинг процесса.
    • Управление процессом.
    • Усовершенствование процесса.
  • Помимо поддержки и развития системы процессов, нацеленных на удовлетворение нужд заказчиков и пользователей,