Тема лекции: Основы разработки ПО (продолжение)

Основное содержание Программирование может рассматриваться как научная дисциплина и как инженерная деятельность.

Информатика — наука, изучающая законы и методы накопления, обработки и передачи информации. С теоретической точки зрения выделяют теоретическую информатику. Теоретическая информатика или Информационная наука — раздел информатики, изучающий информационные процессы и системы, в том числе структуру информации и её использование в различных областях человеческой деятельности. С практической точки зрения выделяют прикладную информатику. Прикладная информатика или Вычислительная наука — совокупность разделов информатики и вычислительной техники, ориентированная на решение разнообразных вопросов автоматизации накопления, передачи и обработки информации.

Тогда программирование можно охарактеризовать следующим образом.

Программирование как научная дисциплина — раздел информатики, изучающий описание процессов обработки данных. Следует отметить, что большинство разделов и направлений программирования обычно относят к прикладной информатике. В программировании чётко выделяются разделы, перечисленные ниже.

1. Теория программирования (тж. наука программирования): изучает математические абстракции программ, рассматриваемых как объекты, выраженные на формальном языке, обладающие определённой информационной и логической структурой и подлежащие автоматическому выполнению на компьютере. Это совокупность направлений, изучающих основные принципы программирования с помощью формальных математических методов.

Рис. 2.1. Понятия и направления теории программирования

Она основывается на трёх понятиях: алгоритм, задача и вычислитель, и включает в себя следующие направления, связанные с ними (рис. 2.1): структуры данных, поиск и упорядочивание, формальные языки и грамматики, автоматы и другие абстрактные машины, синтаксический анализ программ, оценка трудоёмкости и теория сложности алгоритмов, эквивалентные преобразования алгоритмов, спецификация задач, доказательство свойств программ, автоматический синтез программ, семантика языков программирования (теория моделей программ).

• 2. Методология программирования: изучает методы с точки зрения основ их построения. Конкретная методология (подход) — это объединённая единым философским подходом совокупность методов, применяемых в процессе разработки.
• 3. Технология программирования: изучает процессы разработки ПО как технологические процессы, а также порядок их прохождения (с использованием знаний, методов и средств). Конкретная технология (подход) содержит в себе определённый набор процессов, а также используемых в них знаний, методов и средств.
• 4. Инженерия программирования или программная инженерия: изучает различные методы и инструментальные средства с точки зрения определённых целей, т. е. имеет очевидную практическую направленность. Инженерия понимается как инженерное дело, творческая техническая деятельность. Основная идея инженерии программирования в том, что разработка ПО является формальным процессом, который можно изучать и совершенствовать.

Содержание инженерии весьма динамично и включает большое количество направлений, среди которых следует отметить следующие: процесс разработки в рамках проекта, моделирование ПрО, формирование требований к продукту, формальные спецификации, архитектура ПО, тестирование ПО, сопровождение и эволюция ПО, анализ ПО, инструментарий и окружение инженерии, математические основания инженерии, метрики ПО, экономика ПО, инженерия программирования специфичных систем (связующего обеспечения, систем реального времени, мобильных систем, распределённых систем, систем на основе Интернет и т. д.), инженерия программирования как учебная дисциплина.

Некоторые из этих направлений тесно связаны с методологией и технологией программирования, которые рассматривают их с соответствующих точек зрения.

5. Инструментарий программирования или программный инструментарий: изучает системы программирования. Сюда входят все инструменты, поддерживающие процесс разработки ПО.

В каждом из таких разделов, как методология, технология и инженерия, использовался термин «метод». В общем случае метод представляет собой путь исследования или познания. Метод включает средства — с помощью чего осуществляется действие — и способы — каким образом осуществляется действие. В методологии программирования методы рассматриваются с точки зрения основ их построения, в технологии программирования — с точки зрения их использования при организации процессов, а в инженерии программирования — с точки зрения достижения с их помощью определённых целей.

Основные направления в программировании представлены тремя взаимосвязанными группами (рис. 2.2). Первая — направляющая — группа содержит два направления, с которыми надо определиться перед началом работы с проектом. Выбранные методы и подходы определят основную идеологию и принципы проекта. Вторая — инструментальная — группа содержит два направления — языковую и системную поддержку проекта. Третья — базисная — группа содержит два направления, представляющие платформы — основу, на которой базируется проект.

Рис. 2.2. Группы направлений программирования

Основная задача программирования на профессиональном уровне решается с помощью приведённых основных направлений.

Краткие рекомендации по их применению выглядят следующим образом:

• 1. Сначала следует определить методологию, которая будет включать совокупность методов и концепций, объединенных общим философским подходом.
• 2. Далее следует выбрать технологию, который будет определять совокупность процессов, применяемых при разработке программного продукта. Определенная ранее методология включает совокупность методов, которые будут применены в технологическом подходе.
• 3. Методология и технология определяют языки и системы программирования, необходимые для каждого процесса избранного технологического подхода.
• 4. Процессы будут исполняться на некоторых аппаратной и операционной платформах. Заметим, что платформы могут существенно определять наличие и специфику инструментов. В большинстве разработок следует избегать зависимости от платформ, однако ряд проектов в большой степени опирается на их хорошее знание.

Программирование как инженерная деятельность — это совокупность процессов, связанных с созданием ПО и его реализацией. В связи с усложнением ПО и его создания вместо понятия «программирование» в настоящее время используется более общее понятие — разработка программного обеспечения (РПО). Исходное понятие сохранило своё значение только в узком смысле — как написание программы, синонимами которого являются кодирование и реализация.

В литературе по разработке ПО это изменение проявляется в использовании других названий для разделов программирования: теория программирования обычно называется теория ПО (букв. наука ПО); методология программирования — методология разработки ПО; технология программирования — технология разработки ПО. С этой точки зрения программную инженерию называют также инженерией ПО, а программный инструментарий — инструментарием ПО.

В иностранной литературе большинство вопросов методологии и технологии разработки ПО принято рассматривать с инженерной точки зрения и относить соответствующие направления разработки к инженерии ПО.

В настоящее время активно развивается область, называемая Системная инженерия (тж. Инженерия систем), в рамках которой речь идёт уже о разработке систем. Смена терминологии является результатом влияния системного подхода. В данном случае это означает понимание того, что необходимо учитывать не только само ПО, но его окружение, т. е. систему в целом, в котором ПО — всего лишь определённая (пусть и существенная) её часть.

В рамках дисциплины «Технологии разработки программных систем» рассматриваются следующие области разработки ПО:

• 1. Методология разработки ПО (виды методологий и т. п.).
• 2. Технология разработки ПО (ЖЦ ПО и т. п., подходы разработки ПО).
• 3. Ряд направлений инженерии ПО (практические вопросы проектирования и программирования и т. п.).
• 4. Ряд направлений инструментария ПО (системы разработки ПО и т. п.).

В рамках смежных дисциплин подробно рассматриваются следующие области разработки ПО:

• 1. Все направления теории программирования.
• 2. Ряд направлений инженерии ПО (качество ПО и т. п.).
• 3. Ряд направлений инструментария ПО.
• 4. Управление разработкой ПО (управление проектами и т. п.).
• 5. Ряд специфических областей разработки ПО (бизнес-моделирование, анализ требований, тестирование и отладка и т. д.).

Необходимые для изучения представления из этих областей рассматриваются в рамках данного пособия для обеспечения систематизированного изложения курса и не претендуют на полноту.

Контрольные вопросы.

• 1. Дайте определение понятию «программирование» как научной дисциплине.
• 2. Перечислите и поясните разделы программирования.
• 3. Что представляет собой теория программирования?
• 4. Что представляет собой методология программирования?
• 5. Что представляет собой технология программирования?
• 6. Что представляет собой инженерия программирования?
• 7. Что представляет собой инструментарий программирования?
• 8. Дайте рекомендации по применению направлений программирования.
• 9. Дайте определение понятию «программирование» как инженерной деятельности. В чём разница между разработкой ПО и программированием?

Лекция 3