Владимир Липаев - Очерки истории отечественной программной инженерии в 1940-е – 80-е годы

В конце 60-х годов в МНИИПА (Московский НИИ приборной автоматики – НИИ-5 – директор Анатолий Леонидович Лившиц, а затем Владимир Алексеевич Шабалин) был выделен небольшой коллектив для разработки системы автоматизации программирования. Принципиально возможности открылись в начале 70-х годов в связи с появлением в институте ЭВМ БЭСМ-6. Началось создание системы автоматизации разработки и отладки программного обеспечения (САРПО) ЯУЗА-6 (под руководством Владимира Васильевича Липаева и Льва Александровича Серебровского). Эти работы были активно поддержаны со стороны руководства института и министерства. Министерством радиопромышленности СССР было открыто достаточное финансирование работ и последовательно значительно увеличен коллектив специалистов. Были сформулированы следующие основные концептуальные особенности САРПО ЯУЗА-6:

возможность автоматизированной настройки системы на структуру команд различных мобильных и бортовых, специализированных ЭВМ;

• три входных языка программирования для специализированных ЭВМ – автокод, макроязык, алгоритмический язык;

• высокое качество программ, транслированных с алгоритмического языка (коэффициент эффективности – расширения кодов программ в пределах 1,1 – 1,2);

• автоматизированная стыковка программных компонентов по глобальным переменным и по передачам управления;

• автоматизированный контроль структурного построения и использования памяти программами;

• автоматизированная отладка компонентов на универсальной технологической ЭВМ на уровне входного языка программирования с интерпретацией команд специализированной ЭВМ;

• автоматический выпуск документации на весь комплекс программ и на отдельные подпрограммы в соответствии с ГОСТами и пригодной для ввода программ в специализированную ЭВМ.

Перечисленные особенности отличали САРПО ЯУЗА-6 от обычных трансляторов как комплексную систему программной инженерии, предназначенную для автоматизации основных этапов разработки крупных комплексов программ, при условии высокой эффективности создаваемых программ по использованию ресурсов ЭВМ (рис. 3). Комплексная автоматизация должна была в несколько раз повысить производительность труда при разработке больших управляющих программ (размером порядка 100 тыс. команд). При этом должны были исследованы, и учитываться принципиальные особенности мобильных, специализированных ЭВМ и комплексов программ оборонных систем того времени [16, 18].

Значительное расширение функций автоматизации разработки программ на мощных технологических ЭВМ (БЭСМ-6), а также быстрый рост числа различных структур мобильных и бортовых ЭВМ, для которых была необходима автоматизация программирования, приводили к сокращению общей доли, изменяемой части инструментальных систем разработки программ для множества применяемых ЭВМ. В результате было показано, что экономически целесообразно выделять в инструментальных технологических системах программирования машинно ориентированную на специализированные ЭВМ часть программ, и отдельно автоматизировать их разработку. Впоследствии, примером могла служить система ЯУЗА-6, в которой из 400 тысяч команд, для настройки на различные специализированные ЭВМ оказалось необходимо всего около 3–5 % изменяемых команд- Для автоматизации такой настройки целесообразно было разработать дополнительную подсистему размером около 10–20 тысяч команд и соответствующие инструкции по ее применению.

Основное достоинство разработанного и исследованного оригинального метода адаптируемых кросс-систем состояло в том, что эти системы могли быть ориентированы практически на любые типы специализированных ЭВМ, поддерживая при этом эффективность результатов программирования на достаточном уровне. Процесс адаптации кросс-систем был формализован и автоматизирован.

Рис. 3

При разработке адаптируемой кросс-системы в ее машинно-зависимые технологические программы были введены проблемно-ориентированные средства, предназначенные для обеспечения автоматизации адаптации.

Для формирования подсистемы адаптации было исследовано множество характеристик и параметров, различных специализированных ЭВМ. При этом был использован не только статистический материал, накопленный при рассмотрении специализированных ЭВМ, но и априорные обобщенные характеристики широкого класса объектных вычислительных машин. В пределах этого класса определялись типы данных, с которыми работают специализированные ЭВМ, специфика систем команд, их форматы и времена исполнения; состав памяти данных и команд; системы адресации и т. д. Данные характеризовались типом, формой представления, способом кодирования и точностью.

При полной трудоемкости создания ЯУЗА-6 около 300 человеко-лет, для адаптации всей системы на архитектуру любой специализированной ЭВМ, требовалось только около одного человеко-года квалифицированного специалиста.

К программным средствам объектных ЭВМ реального времени в 70-е годы предъявлялись особенно жесткие требования к использованию их вычислительных ресурсов, что вызывало необходимость построения и применения специфических методов программирования и соответствующих языков для систем реального времени. Для сложных комплексов программ было характерно разнообразие алгоритмов решения функциональных и вспомогательных задач. При этих условиях трудно было удовлетворить требования высокой эффективности получаемых программ и одновременно высокой производительности труда специалистов, если проводить программирование на одном языке. Проведенные исследования показали, что перспективным является путь автоматизации программирования на базе группы взаимно связанных входных языков, различающихся глубиной машинной и проблемной ориентации, применяемых в зависимости от типов задач. По своей ориентации языки программирования полезно было разделить на:

• автокоды, предназначенные для записи программ с полным учетом структуры и системы команд конкретной специализированной ЭВМ;

• макроязыки, предназначенные для записи программ с использованием унифицированных операторов и процедур, состав и содержание которых учитывают не полностью структуру каждой специализированной ЭВМ и особенности ее системы команд;

• алгоритмические языки, запись программ, на которых почти полностью унифицирована и производится с учетом лишь структуры памяти, специализированной ЭВМ или класса ЭВМ, либо вообще без учета особенностей конкретной ЭВМ, предназначенной для работы по этой программе.