Анализ литературы последних лет по технологии программирования показывает [14; 20; 23; 35 и др.], что новой ветвью в технологии промышленной разработки и реализации сложных и значительных по объему систем программного обеспечения является CASE-технология (Computer Aided Software Engineering).
CASE-технология явилась ответом на ряд серьезных трудностей, возникших при разработке и эксплуатации компьютерных систем. Учитывая неудачу многих проектов, заказчики стремились получить хорошо проработанное обоснование проекта с тестированным программным обеспечением. Однако они не всегда предоставляли разработчикам необходимую информацию, справедливо относя ее к разряду коммерческой тайны, да и сама организация информационных потоков постоянно менялась по мере расширения деятельности предприятия. В результате осуществление проектов затягивалось, и созданные программно-аппаратные комплексы начинали работать в условиях, когда требования предприятия к ним изменялись. Применялся и иной подход. Компьютерный комплекс разрабатывался и вводился в эксплуатацию в короткие сроки специализированной фирмой при полном взаимодействии с заказчиком. Это обеспечивало создание работоспособного комплекса, но из-за отсутствия необходимой документации, задержки с обучением персонала и многочисленных «недоделок», особенно в программном обеспечении, эксплуатация комплекса попадала полностью в зависимость от разработчиков и происходила в условиях постоянных сбоев и потребности в дополнительных затратах на переделки и усовершенствования.
Для выхода из сложившейся ситуации была разработана CASE-технология, поддерживающая проектирование, выбор технологии, архитектуры и написание программного обеспечения. CASE (Computed Aided Software Engineering) - система конструирования программ с помощью компьютера.
Первоначально CASE-технология появилась в проектах создания промышленных систем обработки данных. Это обстоятельство наложило свой отпечаток и на инструментальные средства CASE-технологии, где самое серьезное внимание уделялось, по крайней мере в ранних CASE-системах, поддержке проектирования информационных потоков. В настоящее время наблюдается отход от ориентации на системы обработки данных, и инструментальные средства CASE-технологии становятся все более универсальными. Все средства поддержки CASE-технологии делятся на две большие группы [6]:
САSE-ToolKits и CASE-WorkBenches. Хороших русских эквивалентов этим терминам нет. Однако первые часто называют «инструментальными сундучками» (пакетами разработчика, технологическими пакетами), а вторые - «станками для производства программ» (технологическими линиями).
По определению. CASE-ToolKit - коллекция интегрированных программных средств, обеспечивающих автоматическое ассистирование в решении задач одного типа в процессе создания программ.
Такие пакеты используют общее «хранилище» для всей технической и управляющей информации по проекту (репозиторий), снабжены общим интерфейсом с пользователем и унифицированным интерфейсом между отдельными инструментами пакета. Как правило, CASE-ToolKit концентрируются вокруг поддержки разработки одной фазы производства программ или на одном типе прикладных задач,
Все вышесказанное справедливо и по отношению к CASE-Workbench. Но здесь, кроме того, обеспечивается автоматизированная поддержка анализа решаемых задач по производству программного обеспечения, которая базируется на общих предположениях о процессе и технологии такой деятельности; поддерживается автоматическая передача результатов работ от одного этапа к другому, начиная со стадии проектирования и кончая отчуждением созданного программного продукта и его сопровождением.
Таким образом, CASE-WorkBench является естественным «замыканием» технологии разработки, реализации и сопровождения программного обеспечения.
В настоящее время «типовая» система поддержки CASE-технологии имеет функциональные возможности, представленные на рис. 14.
Рис. 14. Функциональные возможности типовой системы поддержки CASE-технологии
Как следует из рис. 14, в CASE-среде должны поддерживаться все основные этапы разработки и сопровождения процессов создания программных систем. Однако уровень такой поддержки существенно различен. Так, например, если говорить об этапах анализа и проектирования, большинство инструментальных пакетов поддерживает экранные и отчетные формы, создание прототипов, обнаружение ошибок. Значительная часть этих средств предназначена для ПЭВМ. Многие поддерживают такие широко используемые методологии, как структурный анализ DeMarco или Gane/Sarson, структурное проектирование Yourdan/Jackson и некоторые другие. Существуют специализированные пакеты разработчиков для создания информационных систем, например AnaTool (Advanced Logical Software) для Macintosh; CA-Universe/Prototype (Computer Associates International) для ПЭВМ. Имеются CASE-среды и для поддержки разработки систем реального времени.
С помощью CASE-технологии описывают предметную область; входящие в нее объекты, их свойства; связи между объектами и их свойствами. В результате формируется модель, описывающая основных участников системы, их полномочия, потоки финансовых и иных документов между ними. В ходе описания создается электронная версия проекта, которая распечатывается и оперативно передается для согласования всем участникам проекта как рабочая документация.
В процессе создания проекта выделяют следующие этапы:
- формирование требований, разработка и выбор варианта концепции системы;
- разработка и утверждение технического задания на систему;
- эскизный и технический проекты с описанием всех компонентов и архитектуры системы;
- рабочее проектирование, предполагающее разработку и отладку программы; описание структуры базы данных; создание документации на поставку и установку технических средств;
- ввод в действие, предусматривающий установку и включение аппаратных средств, инсталлирование программного обеспечения, загрузку баз данных, тестирование системы, обучение персонала;
- эксплуатация системы, включающая сопровождение программных средств и всего проекта, поддержку и замену аппаратных средств.
CASE-технология сформировалась в процессе интеграции опыта и новых возможностей, появившихся у разработчиков компьютерных систем. Начало этому процессу положили компиляторы и интерпретаторы с алгоритмических языков, затем к ним добавились средства тестирования программ, их отладки и средства генерации отчетов. Для обмена информацией в проектных организациях и обеспечения оперативного доступа к создаваемой документации были разработаны средства информационной поддержки и управления проектом. С появлением инструментария описания концепции проектов в моделируемом учреждении была создана система проектирования, которая поддерживает все технологические этапы проекта, обеспечивает его документирование и согласованную работу групп разработчиков как со стороны заказчика, так и со стороны исполнителя.
В настоящее время существует множество CASE-систем, различающихся по степени компьютерной поддержки этапов разработки проектов. Часть из них обеспечивает только графическое представление функций подразделений учреждения и потоков информации между ними, в других - автоматизирован процесс описания баз данных и составления некоторых программ или их частей.
В основе CASE-технологии лежит процесс выявления функций отдельных элементов систем и информационных потоков.
Каждое рабочее место описывается как технологический модуль, в котором происходит преобразование информации. Каждому модулю устанавливается механизм, в соответствии с которым он изменяет находящиеся в нем данные и функции в зависимости от управляющих параметров и информации, получаемых от оператора или других модулей. Модуль системы может передавать информацию, может управлять функциями другого модуля. Для связанных между собой функциональных блоков устанавливают механизм, описывающий правила их взаимодействия. В конечном итоге составляется полная модель системы, которая может быть рассчитана на бумаге с внесением всех необходимых пояснений и спецификаций.
Описание информационных потоков в учреждении во многих CASE-системах производится с помощью ER-модели (Entiti-Relationship - модель «сущность - связь»). Порядок построения такой модели и используемые при этом абстракции определяются CASE-методом, без освоения которого CASE-технология не может быть применена в полном объеме. Учитывая дороговизну CASE-систем, российские специалисты, усвоив CASE-метод, создают свои инструментальные средства для описания ER-моделей и баз данных.
В процессе построения ER-моделей CASE-система проверяет соответствующие программы на непротиворечивость, что позволяет на разных этапах проектирования выявлять ошибки и не допускать некачественное моделирование баз данных и написание программ, исправление чего на последующих этапах затруднительно и требует значительных материальных затрат.
С помощью средств описания ER-модели создаются графическое изображение информационных потоков, а также словарь проекта, который включает в себя упорядоченную информацию о функциях и связях участников системы. Проектировщик-системщик может использовать для описания «своих» объектов атрибуты, уже содержащиеся в словаре. Информация словаря может быть распечатана и превращена в часть документации проекта.
Инструменты CASE-технологии позволяют на основе ER-модели генерировать описание (таблицы), диалоговые процедуры, а также средства вывода данных и довести проект до стадии тестирования и опытной эксплуатации. Этот инструмент применяется и в дальнейшем для внесения изменений в проект.
Основные достоинства CASE-технологии:
- повышение производительности труда программистов на несколько порядков,
- возможность формализовать документирование и администрирование проектов,
- минимизация ошибок и несовершенства программного обеспечения конечных пользователей,
- ускорение обучения персонала и использование программного обеспечения в полном объеме,
- постоянное обновление и модернизация пользовательских программ.
Наиболее известной в России в настоящее время является CASE-система Oracle, позволяющая создавать приложения на базе одноименной СУБД. В ее основе лежит CASE-метод проектирования сети «сверху вниз» - от наиболее общих решений к частным. Этапы в Oracle выглядят следующим образом [17]:
- выработка стратегии;
- анализ объекта;
- проектирование;
- реализация;
- внедрение;
- эксплуатация.
ER-модель строится на этапе анализа объекта, а СУБД -на этапе проектирования.
CASE-система Oracle состоит из инструментальных средств CASE*Dictionary (для графического представления модулей предметной области); CASE*Generator (для автоматического генерирования программных модулей).
Ожидается, что средства компьютерной поддержки процесса проектирования будут быстро развиваться, обеспечивая генерацию все большего объема инструкций программ конечных пользователей, повысятся производительность труда программистов и проектировщиков, качество самих продуктов.
В среде разработчиков программного обеспечения существуют две оценки данного подхода: часть из них считает, что CASE-технология кардинально меняет процессы разработки и эксплуатации ПО, другие отрицают это и оставляют за инструментальными средствами CASE лишь функцию автоматизации рутинных работ. Однако анализ литературы показывает, что CASE средства все-таки «сдвигают» технологии разработки ПО с управления выполнением проектов в сторону метода прототипизации. И этот сдвиг, на наш взгляд, чрезвычайно важная тенденция в современной технологии программирования.
