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

Структурные проблемы заключались в создании унифицированных методов структурного проектирования сложных комплексов программ, эффективных по использованию ресурсов ЭВМ. Необходимо было разработать методы оптимального распределения ограниченных ресурсов ЭВМ в части использования внешней и оперативной памяти, производительности в реальном масштабе времени и взаимодействия компонентов в многомашинных и многопроцессорных системах в зависимости от характера решаемых задач и параметров комплекса программ. Комплексы программ должны были строиться по модульно-иерархическому принципу с четкой унификацией правил оформления компонентов и их взаимного сопряжения (интерфейса) по управлению и по информации.

Увеличение размеров комплексов программ до десятков и сотен тысяч команд выдвинуло проблему надежности и безопасности применения таких комплексов при наличии искажений внешней информации, сбоев аппаратуры и не выявленных ошибок в программах. Структура комплексов программ непосредственно влияла на надежность функционирования и помехоустойчивость программ к различным возмущениям. Необходимо было исследовать факторы, влияющие на надежность функционирования крупных комплексов программ, и разработать методы создания структуры и компонентов программ, устойчивых к различным искажениям вычислительного процесса, а также методы оптимального распределения аппаратных и программных ресурсов ЭВМ, обеспечивающие безопасность программ.

Технологические проблемы включали создание унифицированной технологической схемы проектирования комплексов программ, четкого определения этапов производства, лиц, ответственных за их выполнение, и способов контроля количества и качества выполненной работы. Должны были предусмотрены методы и средства для корректировки и модернизации комплексов программ в течение всего времени их жизни и эксплуатации порядка 10–20 лет. Задача состояла в максимальной автоматизации единого технологического процесса с резким сокращением трудоемкого и рутинного, ручного труда при подготовке различного рода исходных данных, управляющих заданий, выходных документов.

Необходимо было разработать методы и программные средства для баз данных, обеспечивающих многолетнее надежное хранение и корректировку больших объемов информации, содержащих данные о разрабатываемых программных продуктах на различных уровнях описания: модели, алгоритмы, тексты программ на языках, машинные программы, испытательные модели, тесты, технологические и эксплуатационные документы.

Для получения программ с допустимым минимумом не выявленных ошибок следовало создать средства автоматизации автономной и комплексной отладки, унифицированные методы и средства для имитации информации внешних абонентов и для обработки результатов в процессе отладки и испытаний программ динамического управления. Выходной программный продукт должен был снабжаться подробной документацией, характеризующей его количество и качество, позволяющей познавать, эксплуатировать, модернизировать и заменять управляющие программы частично или полностью без непосредственного участия специалистов, осуществивших их первичную разработку. Технология должна была поддерживаться группой связанных стандартов, методик и инструкций на технологические процессы жизненного цикла комплексов программ, на правила использования средств автоматизации, на типовую документацию, на правила контроля и приемки заказчиком готовых программных продуктов.

Эта книга имели хороший отклик в организациях оборонной промышленности и военных вузах. Материалы, изложенные в книге, были использованы профессором В.В. Липаевым в двухсеместровом курсе лекций «Технология программирования», которые читались в Московском инженерно-физическом институте на факультете «Кибернетика» в 1970 – м – 85-м годах. Однако в других вузах отсутствовал интерес и понимание проблем программной инженерии и создания крупных распределенных комплексов программ реального времени. Обучение студентов долго сводилось к программированию небольших относительно простых вычислительных программок. Также до конца 70-х годов очень слабыми были контакты со специалистами АН СССР и с вузами в значительной степени вследствие проблем секретности. В результате опыт и достижения организаций оборонной промышленности СССР по методам и технологиям разработки крупных комплексов программ реального времени сильно опережали (почти на десяток лет) академические разработки и, в то время не находили применения в гражданских отраслях народного хозяйства.

В 60-е годы заказчики оборонных систем непрерывно расширяли номенклатуру задач, возлагаемых на вычислительные средства, и повышали требования к качеству их решения. Этому сопутствовал быстрый рост объема и сложности комплексов программ, подлежащих реализации на ЭВМ. Принципиально изменялись объемы комплексов программ — происходил переход от индивидуального программирования «в малом» к индустриальному программированию «в большом», то есть к коллективному созданию крупномасштабных программных продуктов высокого качества и надежности. Разработка таких комплексов программ в гражданских областях применения ЭВМ в эти годы не была востребована. Это определило ориентацию научных и учебных учреждений и предприятий гражданской промышленности на создание относительно небольших программ и способствовало их отставанию в индустрии проектирования крупных комплексов программ более чем на десяток лет

Появление в конце 50-х годов принципиально нового вида промышленных изделий – программных продуктов, в которых сосредоточивалась основная, интеллектуальная сущность методов и процессов обработки информации и управления, а также значительная доля факторов, определяющих качество и эффективность систем в целом, для многих руководителей предприятий и проектов было непривычно и непонятно. Традиционно внимание руководителей проектов технических систем было сосредоточено на разработке аппаратуры – «железа», в том числе вычислительных средств. Видимая и осязаемая аппаратура ЭВМ, высокая стоимость ее разработки и производства создавали впечатление у многих руководителей проектов что, когда есть вычислительная техника – основное дело сделано, и далее предстоят небольшие затраты на программирование. Поэтому к разработке программ они первично не относились серьезно, почти не выделяли на это специалистов и время для проектирования, не оценивали необходимые затраты и ресурсы. Многие руководители считали, что сделать «бумагу» – программы можно без особой технологии и силами одного или нескольких «художников-умельцев». Труд программистов считался простым, дешевым и не требующим специального технологического оснащения. Заказчики и руководители с удивлением и возмущением обнаруживали к концу разработки проекта, что комплексы программ не готовы и на их создание необходимого качества требуются затраты, соизмеримые с затратами на аппаратуру. Это зачастую приводило к острым конфликтам в коллективах разработчиков и с заказчиками, вследствие низкого качества или неготовности программных средств, что затягивало сроки завершения проектов систем в целом.