Методы детализации и оформления алгоритмов программ на стадии рабочего проектирования

2. Методы детализации и оформления алгоритмов программ на стадии рабочего проектирования

Метод структурного проектирования программ заключается в том, что при разработке логики программ, накладываются определенные ограничения при использовании операторов безусловного перехода. Считается, что любую программу можно представить с помощью трех структур.

последовательные операторы;

альтернативные операторы;

циклические операторы.

Применение методов НIРО диаграмм.

НIРО – диаграмма состоит из трех полей

входные связи, структура исходящей информации показывают в поле «ввод»

в поле «обработка» указываются все функции, подфункции и условия их выполнения.

В поле «выход» дается выход информации, ее структура.

Использование специальных языков проектирования программ (ЯПП)

2.4.Технология проектирования программ с использованием решающих таблиц.

Оформление текстовой части проектной документации.

Тема 7: Организация проектирования и ввода в эксплуатацию ПО

Основные этапы цикла жизни ПО.

Тестирование и отладка программ. Состав и назначение «контрольного примера».

В жизненном цикле ПО выделяют 5 этапов:

анализ и формулирование требований предъявляемых к системе, разработка ТЗ;

проектирование системы (проектирование логики и алгоритма программы);

кодирование (написание текста программ);

тестирование и отладка;

сопровождение и эксплуатация.

На первом этапе формулируются требования заказчика к программному обеспечению надежность, универсальность, информационная согласованность. Решаемые функции, режимы функционирования, и пространственно временные ограничения.

На втором этапе формируется логико- структурная модель, определяется состав модулей, межмодульные связи, описывается логика программных модулей, в результате получаем документы- блок-схемы, HIPO диаграммы

.

Весь цикл жизни представляет собой последовательность следующих этапов (со стороны разработчика):

получение задания;

анализ задания;

разработка общесистемной структуры;

разработка программных модулей;

программная отладка;

общесистемная отладка;

опытная эксплуатация;

сдача системы в промышленную эксплуатацию;

авторский надзор за эксплуатацией.

Проектирование эффектной технологии АРМ требует испытания нетрадиционных методов ввода информации:

испытание читающих автоматов;

испытание анализаторов и синтезаторов речи;

испытание средств сканирования информации;

сканирующий ввод информации.

2. Тестирование и отладка программ. Состав и назначение «контрольного примера».

Тестирование и отладка с позиции разработчика включает 5-9 этапы жизненного цикла ПО. В процессе выполнения этих этапов разработчиком с заказчиком выявляются и устанавливаются все ошибки допущенные при проектировании.

Ошибки которые могут быть допущены в процессе проектирования:

системные, которые обусловлены неправильным пониманием задачи и назначением условий ее реализации;

алгоритмически связанные с некорректной формулировкой и реализации программы;

программные- в логике и операторах;

технологические, возникающие при подготовке документов и при вводе программ в ЭВМ.

Основным методом устранения ошибок является тестирование прогонка программы по заранее подготовленным тестам.

Тестирование позволяет не только устранить ошибки , но и оценить готовность ПО к эксплуатации.

Тестирование полноты решения функциональных задач при типовых исходных данных предназначено для обнаружения ошибок функционирования в типовых условиях, определенным техническим заданием на базовую версию ИС. Первичным эталоном являются цели и задачи создания ИС. В соответствие с этими задачами создается подробное формализованное техническое задание и спецификация требований на комплекс программ, которые являются основными эталонами при создании данного вида тестов. Для систем реального времени тесты содержат в основном динамические и стохастические данные. Эти данные имитируются моделями реальных объектов внешней среды. Результаты тестирования обрабатываются и сравниваются с эталонами преимущественно автоматически.

Контрольный пример оформляется в виде отдельного документа, прикладывается к рабочему проекту и должен быть утвержден заказчиком до начала опытной эксплуатации. В контрольном примере должны быть предусмотрены все логические цепочки алгоритмов обработки информации. Учтенные требования и ограничения представляются исходной информацией.

В контрольном примере должны быть использованы реальные массивы информации.

Процесс отладки по уровню сложности связям с реальными данными делится на программную и системную отладку.

Программная отладка включает общую логику программы и правильность ее представления, в процессе этой отладки устраняются алгоритмические, программные, технологические ошибки.

Системная отладка предназначена для проверки всей логической системы и всего комплекса программ

Тестирование функционирования программ в критических ситуациях по условиям и логике решения задач (стрессовое тестирование) предназначено для испытаний исполнения программ в нештатных ситуациях, которые редко реализуются, но важны для безопасного функционирования системы обработки информации и управления. Для разработки таких тестов создаются сценарии критических сочетаний значений исходных данных и условий решения задач, при которых необходимо проверить функционирование программ и можно ожидать искажения результатов и отказы.

Тестирование параллельного исполнения программ используется для обнаружения снижений надежности безопасности, обусловленных несогласованным использованием исходных и промежуточных данных, а также устройств вычислительной системы при параллельном исполнении программ. Это тестирование обычно требует большого количества исходных данных, содержащих как случайные, так и детерминированные составляющие. Такие данные подготавливаются в основном автоматически по сценариям наиболее критических сочетаний данных.

Тестирование эффективности защиты от искажений исходных данных служит для выявления ошибок в программах, проявляющихся при ложных или искаженных данных. Тестирование проводится при относительно небольших искажениях исходных данных, соответствующих нормированному возрастанию в них ошибок, а также при случайном полном искажении данных. При тестировании выявляются ситуации нарушения работоспособности ИС и величины снижения безопасности ее функционирования в зависимости от интенсивности искажений.

Тестирование корректности использования ресурсов памяти и производительности вычислительной системы служит для оценки безопасности исполнения программ при перегрузках памяти и производительности. Тестирование производится в основном в стохастическом режиме в реальном времени по подготовленным сценариям, создающим перегрузки оного из ресурсов системы. Проверке подлежит изменение качества, надежности и безопасности функционирования ИС вследствие пропусков обработке сообщений, возрастания длительности ожидания перед их обработкой или растягивания периодов решения задач. В результате тестирования устанавливаются реальные характеристики ИС на выбранной вычислительной системе по пропускной способности решения всего комплекса задач, а также по допустимой интенсивности решения отдельных типов задач и обработке различных сообщений.

Тестирование для измерения достигнутых значений надежности и безопасности базовых версий ИС предназначено для определения основных показателей надежности и безопасности при реальном функционировании программ. В процессе тестирования при типовых и критических условиях определяются значения наработки на отказ, длительности восстановления, коэффициента готовности и других показателей. Для сложных систем реального времени организуются многочасовые прогоны ИС при стохастических исходных данных, при которых регистрируются искажения результатов и выделяются нарушения работоспособности программ. При таком тестировании особое значение имеет соотношение типовых и критических условий функционирования и исходных данных.

При тестировании необходимо использовать имитаторы реальной внешней среды. В таких случаях (испытания систем управления воздушным движением, полетом самолетов космических кораблей, больших банковских систем) требования к средствам обеспечения испытаний технологической безопасности ИС сводятся к следующим положениям:

все данные от реальных объектов и имитаторов внешней среды должны поступать на испытываемую ИС с естественным ходом процессов в этих объектах реального времени;

диапазоны изменения исходных данных в имитаторах должны обеспечивать перекрытие всех характеристик современных реальных объектов внешней среды, а также предусматривать их расширения с учетом предполагаемого развития ИС и прогресса в соответствующих областях техники;

необходимо совмещать данные от реальных объектов внешней средыи от имитаторов, заменяющих некоторые из них, которые нерационально или невозможно применять при испытаниях в натуральном ввиде;

необходимо обеспечить регистрацию, контроль и обобщение характеристик генерируемых тестовых данных, эталонных данных и всех видов искажений и аномалий, поступающих на испытываемую ИС в любой момент времени и на любом заданном шаге обработки информации;

для всех тестовых данных должны быть подготовлены эталонные реакции ИС, с которыми следует сравнивать результаты, получаемые в процессе испытаний.

Тема 8: Международные стандарты, поддерживающие испытания технологической безопасности ИС .

Стандартизация технологической безопасности ИС.

Основой развития процесса стандартизации обеспечения технологической безопасности ИС и БД является формирование рационального по составу, структуре и уровням требований комплекса нормативно- технической документации (НТД), обеспечивающего нормативную основу создания и применения ИС. Уровень введения и применения международных норм, правил и требований в действующие отечественные НТД на сегодняшний день очень низок. В этих условиях реализация проектов информатизации без учета требований и рекомендаций международных стандартов приводит к большим потерям технических и финансовых ресурсов из-за несовместимости технических и программных средств.

Таблица. Международные стандарты, направленные на обеспечение технологической безопасности

ISO 09126:1991.ИТ.	Оценка программного продукта. Характеристики качества и руководство по их применению.
DOD-STD-2168.	Программа обеспечения качества оборотных программных средств.
ISO 09000-3:1991.	Общее руководство качеством и стандарты по обеспечению качества. Ч.3: Руководящие указания по применению ISO 09001 при разработке, поставке и обслуживании программного обеспечения.
ISO 12207:1995.	Процессы жизненного цикла программных средств.
DOD-SND 2167 A:1988.	Разработка программных средств для систем военного назначения.
ISO 09646-1-6:1991.ИТ.BOC.	Методология и основы аттестационного тестирования ВОС.
ANSI/IEEE 829-1983.	Документация при тестировании программ.
ANSI/IEEE 1008-1986.	Тестирование программных модулей и компонент ИС.
ANSI/IEEE 1012-1986	Планирование проверки (оценки) (verification) и подтверждения достоверности (validaation) программных средств.

Данные важные группы международных стандартов регламентируют:

Показатели качества программных средств;

Жизненный цикл и технологический процесс создания критических комплексов программ, способствующие их высокому и предотвращению непредумышленных дефектов;

Тестирование программных средств для обнаружения и устранения дефектов программ и данных;

Испытания и сертификацию программ для удостоверения достигнутого качества и безопасности их функционирования.

Технологическая безопасность функционирования ИС и БД при непредумышленных угрозах косвенно поддерживается еще многими десятками стандартов, которые, в той или инной степени, обеспечивают жизненный цикл и технологию разработки и сопровождения, качество, тестирование, испытания и сертификацию ИС и БД, а также унификацию их интерфейсов с операционной и внешней средой.

Тема 9: Методика расчета экономической эффектности создания и внедрения экономических систем.

Основные показатели экономической эффектности.

Методика расчета показателей экономической эффектности.

Цель расчета- определение экономической целесообразности разработки и внедрения информационной системы.

В процессе расчета сопоставляются данные по затратам на создание системы и данные, отражающие рост эффективности информационной системы. Система будет экономически эффективной, если показатели эффективности (срок окупаемости, расчетный коэффициент эффективности капитальных вложений) соответствуют отраслевым нормам эффективности капиталовложений.

Основные показатели эффективности автоматизированной обработки информации:

Снижение затрат на обработку информации, годовой прирост прибыли (годовая экономия);

Годовая экономическая эффективность;

Срок окупаемости;

Расчетный коэффициент экономической эффективности.

Проектируемая система позволяет снизить трудоемкость обработки информации. Поэтому годовая экономия (рост прибыли) рассчитывается за счет экономии живого труда. Другие показатели эффективности (повышение точности, оперативности расчетов)учитываются на качественном уровне.

Методика расчета показателей экономической эффектности.

Количественный расчет экономической эффективности внедрения ИС выполняется по следующей схеме:

Определение годовой экономии

Э=Zр.о – Zэвм,

Где Zр.о – затраты ручной обработки информации, грн.;

Zэвм – затраты на автоматизированную обработку информации, грн..

Zр.о=М*12(1+к1+к2),

Где М – среднемесячная заработная плата (должности которая автоматизируется), грн.;

К1- коэффициент, определяющий размер дополнительной заработной платы (к1=0.45);

К2- коэффициент, определяющий размер накладных расходов (к2=0.4-0.7)

Zэвм=Сэвм*Тэвм,

Где Сэвм - стоимость одного машинного часа работы ЭВМ, грн/час;

Тэвм – годовое машинное время решения задачи, час.

Сэвм=(ЗПчас + Ам.отч +Zэл.эн +Zрем +Zматер)/Fдейст.,

Где ЗПчас - зар.плата должностного лица при решении задачи на ЭВМ;

Ам.отч – амортизационные отчисления основных и вспомогательных технических средств, участвующих в решении задач, грн.;

Zэл.эн – затраты на электроэнергию, грн.;

Zрем – затраты на ремонт оборудования, грн.;

Zматер – затраты на материалы (картридж, бумага), грн.;

Fдейст – действительный фонд времени работы ЭВМ,час.

Ам.отч =(Ст.эвм +Ст.доп.об.)*0.25 + (Ст1 кв.м*Пл)*0.07,

Где Ст.эвм - стоимость ЭМВ;

Ст.доп.об.) – стоимость дополнительного оборудования, грн;

Ст1 кв.м – стоимость одного квадратного метра площади занятой под ЭВМ, грн;

Пл – площадь занимаемая ЭВМ и дополнительным оборудованием, м².

(Zэл.эн +Zрем +Zматер)=0.03 (Ст.эвм +Ст.доп.об )

Fдейст= Fном*(1-l/100%),

Где Fном- номинальный годовой фонд времени работы ЭВМ, час;

I – коєфициент отражающий простои оборудования в связи с профилактикой и ремонтом (I=10- 15%).

Единовременные затраты определяют по формуле:

Ткап.вл==(Ст.эвм +Ст.доп.об.) + Ст.проек.раб. + (Ст.ПО)*0.3,

Где Ст.эвм -стоимость ЭВМ, грн.;

Ст.доп.об.- стоимость дополнительного оборудования, грн.;

Ст.проек.раб.- стоимость проектных работ, грн.;

Ст.ПО – стоимость программного обеспечения, грн..

Расчет экономической эффективности выполняется по формуле:

Эг=Э-Ен*Ткап.вл.,

Где Э – годовая экономия, грн;

Ен – нормативный коэффициент эффективности вложения на вычислительную технику (Ен=0.32);

Ткап.вл. – единовременные затраты, грн.

Срок окупаемости единовременных затрат определяются по формуле:

Т=Ткап.вл./Э

Коэффициент экономической эффективности вычисляется по формуле:

Ер=Э/Ткап.вл.

Список литературы

Экономическая информатика. Учебник для вузов. Под ред.д.э.н., проф. В.В. Евдокимова.- СПб.: Питер, 1997.-592с.: ил.

Руденко В.Д., Марчук А.М. Курс информатики/Под ред.Мадзиганова В.М.- К.: Феникс,1998.-368с.

ГОСТ серии 34-89. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Дата введения 01.01.90-01.07.91.-М.: Госкомитет СССР по стандартам, 1989.

Концепция инвариантной автоматизированной информационной системы и ее реализация. С.М.Дукарский, А.А.Савостьянов. Москва, Российский научный центр «Курчатовский институт».