Стандарты ISO, SW-CMM. CASE-технологии

CASE-технологии

На протяжении всей истории программирования программные проекты все более и более усложнялись, объем работ стремительно увеличивался (особенно это проявилось в бизнес-приложениях), возникла потребность в таком универсальном средстве, которое могло бы помочь как-то структурировать, упорядочить и даже автоматизировать создание ПО. Проблема была глубже — необходимо было как-то объединить заказчиков, разработчиков, программистов, пользователей — причем в условиях постоянно меняющейся ситуации. А для того, чтобы о чем-то договориться, нужен какой-то общий язык. Традиционные языки программирования в силу малой наглядности, избыточности и многословия для этой роли не подходили, и, в конце концов, стали предприниматься попытки создания четкого графического языка. Реализации графических языков и методологии их использования способствовали появлению программно-технологических средств специального класса — CASE-средств [21]. Аббревиатура CASE расшифровывается как Computer-Aided Software Engineering, т.е. разработка ПО с помощью компьютера.

Изобразим ось времени, в качестве начальной точки возьмем 1965 год. Именно тогда начался период раннего внедрения компьютеров в бизнесе. В то время применялись в основном мэйнфреймы (mainframes) — большие ЭВМ коллективного пользования.

увеличить изображение

С 1970 по 1990 год мэйнфреймы доминировали на рынке. Мэйнфрейм в то время – это, прежде всего, IBM 360/370. Все данные хранились и обрабатывались на одной очень большой ЭВМ, пользователи работали за экранами терминалов, которые могли только отображать информацию, но никакой обработки не производили. В СССР скопировали мэйнфреймы под именем ЕС ЭВМ. Были клоны IBM 360/370 в Англии, ФРГ и Японии.

увеличить изображение

В середине 1980-х годов появляется альтернатива мэйнфреймам: системы клиент-сервер (client-server), которые занимали ведущее положение с 1990 по 2000-е годы. В этом случае на клиентском рабочем месте уже могла осуществляться какая-то обработка данных, например, их форматирование, распаковка, простые расчеты. Основные вычисления по-прежнему выполнялись в центре (на сервере).

В середине 1990-х начинается адаптация Internet-систем, которые доминируют с середины 2000-го года. Сейчас начинают появляться новые системы, которым раньше не было аналогов; их принято называть "не ПК" (un-PC). В их число можно включить мобильные телефоны, карманные компьютеры, системы управления автомобилем (например, стоимость программного обеспечения автомобиля Ford уже превышает стоимость железа, из которого он сделан) и многое другое.

Характерно, что с развитием компьютерных технологий они становятся дешевле, а сами компьютеры – более доступными (особенно это проявилось в 1980-90-е гг.); как следствие, создается больше систем на базе каждой конкретной технологии.

Прослеживается такая закономерность: период доминирования каждой последующей технологии сокращается вдвое; одновременно все более многочисленными и масштабными становятся создаваемые системы.

Посмотрим на эволюцию подхода к проектированию систем.

Развитие методологии проектирования

С середины 1960-х до середины 1970-х годов программы преимущественно писались по принципу RYO (Roll Your Own), т. е. каждый писал так, как хотел и как умел — не было определенных подходов к процессу разработки ПО. В середине 70-х годов прошлого столетия возникла идея структурного программирования (SDM, Structure Design Methodology), происходит развитие методологии программирования и технологии моделирования. В Европе главным идеологом структурного программирования считается Дейкстра, а в США – ДеМарко. Разработчики приходят к пониманию, что систему (программу) можно описывать без использования конструкций языка программирования, а на более абстрактном уровне. В этот период времени программисты (и не только) поняли, что моделирование играет немаловажную роль, а вместе с ним и правила для моделирования. К этому моменту относится и введение блок-схем (flow charts). Для этого этапа развития технологии моделирования характерно, что центром программного продукта является процесс, а не данные (для хранения данных использовались индексные файлы и иерархические базы данных).

В середине 1980-х годов происходит очередной прорыв: появляются реляционные базы данных, один из авторов которых — James Martin. Главной частью программного продукта становятся данные и базы данных. Теоретиками была создана реляционная алгебра [21], ставшая основой для построения реляционных баз данных. Отсюда и новый подход к моделированию систем — IE (Information Engineering — методы и средства проектирования прикладных и информационных программ), в которых за основу принимаются не процессы, а структуры обрабатываемых данных.

С появлением персональных компьютеров на уровне систем клиент-сервер развивается графический интерфейс (GUI, Graphic User Interface). В связи с этим рождается объектно-ориентированный подход к проектированию (ОО), объединивший в одной сущности программу и данные.

Стоит отметить два вида объектно-ориентированного программирования, которые по сей день сосуществуют, хотя и велись споры о правильности каждого из них и нелогичности другого. Object Action заключается в том, что сначала выбирается объект, а потом уже реализовываются его действия, которые впоследствии будут использованы. Action Object же, наоборот, предлагает продумать необходимые действия, а затем выбрать, какой именно объект будет их реализовывать.

Главные составляющие CASE-продукта таковы:

• методология (Method Diagrams), которая задает единый графический язык и правила работы с ним. CASE-технологии обеспечивают всех участников проекта, включая заказчиков, единым, строгим, наглядным и интуитивно понятным графическим языком, позволяющим получать обозримые компоненты с простой и ясной структурой. При этом программы представляются двумерными диаграммами (которые проще в использовании, чем многостраничные описания), позволяющими заказчику участвовать в процессе разработки, а разработчикам — общаться с экспертами предметной области, разделять деятельность системных аналитиков, проектировщиков и программистов, облегчая им защиту проекта перед руководством, а также обеспечивая легкость сопровождения и внесения изменений в систему.
• графические редакторы (Graphic Editors), которые помогают рисовать диаграммы; возникли с распространением PC и GUI. Этими двумя составляющими (так называемые upper case технологии) CASE-технологии поначалу и были ограничены. Диаграммы стало легко рисовать, их появилось множество, но пользы от них было мало – проектирование было развито лишь на уровне рисования. Существовало много проблем: никто не знал все используемые в тот момент технологии (не мог писать и для мэйнфреймов, и для клиента, и для сервера); неясно было, как объединять написанное для разных платформ.
• генератор: по графическому представлению модели можно сгенерировать исходный код для различных платформ (так называемая low case часть CASE-технологии). Генерация программ позволяет автоматически построить до 85-90% объектного кода или текстов на языках высокого уровня, но только для хорошо формализуемых частей программы (прежде всего, для описания баз данных и для задания форм ввода-вывода информации). Сложная обработка, как обычно, может быть описана с помощью ручного программирования.
• репозиторий, своеобразная база данных для хранения результатов работы программистов (сложилась парадоксальная ситуация: к тому моменту базами данных пользовались все, кроме программистов), происходит переход от "плоских" файлов к системе хранения информации о разработке проекта.