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

Компилятор алгоритмического языка необходимо было настраивать на структуру памяти и форматы специализированной ЭВМ, а также на правила программирования операторов алгоритмического языка, учитывающие специфику системы команд специализированной ЭВМ. Настройка на параметры машины могла осуществляться тем же методом, который применялся для настройки транслятора с автокода.

Адаптируемость интерпретатора для отладки программ специализированной ЭВМ с исполнением на универсальной ЭВМ, при выбранных показателях качества по производительности, обеспечивалась совместным применением принципов проектирования адаптируемых программ. Для параметризованной компоненты интерпретатора в базу данных для настройки включались информационные модули, содержащие всю информацию о структуре, специализированной ЭВМ.

В результате проведенных исследований были сформулированы основные особенности реализации системы автоматизации программирования и отладки, которые практически полностью были реализованы в системе ЯУЗА-6, построенной на технологической ЭВМ БЭСМ-6 в середине 1970-х годов. Исключение составляли задачи комплексной отладки управляющих программ в динамике, для реализации которых необходима была организация взаимодействия технологической и реальной управляющей ЭВМ.

Единство системы автоматизации программирования и отладки для всего технологического жизненного цикла комплексов программ обеспечивало разработку высококачественных программных продуктов при комплексной автоматизации всего технологического цикла и минимальных затратах совокупного труда на их создание. Система имела средства общения человека со средствами автоматизации на языках задания и программирования, построенных по единым правилам.

Настраиваемость системы автоматизации программирования и отладки на логику систем команд специализированных, мобильных ЭВМ была унифицирована и сделана независимой от типа и системы команд ЭВМ. Вся специфика, обусловленная системой команд конкретной ЭВМ, была вынесена в сменные или настраиваемые программные и информационные модули. Настройка осуществлялась автоматизировано по формальному описанию логики команд и структуры мобильной ЭВМ, представленному на специальном языке.

Сменная (машинно-ориентированная) часть системы автоматизации программирования и отладки обеспечивала, с одной стороны, машинную ориентацию процесса трансляции с каждого из входных языков на язык системы команд конкретной специализированной ЭВМ, а с другой – позволяла исполнять программы этой ЭВМ на универсальной машине при отладке программ по тестам. При этом входные языки программирования, методы и правила структурного построения управляющих программ, язык отладки, состав и правила оформления документации на алгоритмы и программы являлись едиными для всех систем управления.

Обеспечивалось автоматизированное сопряжение отдельных модулей, компонентов и подпрограмм в большие комплексы управляющих программ. Для управляющих программ характерно мультипрограммное функционирование комплексов взаимодействующих подпрограмм объемом в десятки и сотни тысяч команд, использующих общую память глобальных переменных. Модульное, иерархическое построение позволяло получать обозримое описание решаемых задач и их взаимосвязей в сложном комплексе программ, а также существенно облегчать автоматизацию всех этапов процесса разработки и в первую очередь контроля компонентов и их сопряжения в единый комплекс.

Производился автоматизированный контроль корректности текстов, структуры компонентов программ и сопряжения всего комплекса программ. Во всех задачах контроля следовало иметь эталон – систему правил, которым должна соответствовать программа в целом и каждая ее часть. Структурный контроль построения компонентов выявлял некоторые виды зацикливания, наличие тупиковых и лишних участков в алгоритмах и другие нарушения правил построения топологической структуры подпрограмм.

Автоматизированная отладка автономных модулей и подпрограмм на уровне входного языка предназначена для локализации ошибок в системе, контролировать процесс вычислений при заданном тесте с различной степенью подробности. Значительная часть отладки при программировании на алгоритмических языках, могла предварительно проводиться с использованием метода компиляции, т. е. по программам, представленным в командах технологической ЭВМ. Это позволяло существенно повысить скорость исполнения программ и снизить общую трудоемкость отладки. Исполнение отладочных заданий на заключительных стадиях отладки должно было производиться методом интерпретации на уровне команд специализированной ЭВМ.

Комплексная отладка систем управляющих программ реального времени учитывала, что существует противоречие между стремлением обеспечить функционирование комплекса управляющих программ в условиях, максимально близких к реальным, и ограниченными возможностями управляющих ЭВМ для размещения и исполнения технологических программ, обслуживающих отладку. Кроме того, мобильные ЭВМ весьма ограничены по составу внешних устройств, необходимых для общения человека с машиной в процессе отладки комплекса программ в реальном времени.

Автоматизированный выпуск и корректировка технической документации были необходимы, для того чтобы успешно разработать, отладить и ввести в эксплуатацию сложный программный продукт. Документация на комплексы управляющих программ строилась по иерархическому принципу и состояла из нескольких уровней детализации. Такая структура должна позволять в удобной и наглядной форме проводить анализ программ как от общего к частному, так и от частного к общему. Наибольший объем документации соответствует представлению комплекса программ в наиболее детальном виде на уровне текстов программ на разных языках и описаний переменных и констант.

Автоматизированный контроль процесса разработки и технологических характеристик комплекса управляющих программ необходим руководителям проекта для учета объективных характеристик и тенденций изменения состояния производства продукта. В зависимости от степени детализации и целей анализа, эти характеристики должны служить основой для принятия различных решений по корректировке программ, технологии их разработки и распределению усилий специалистов с целью повышения качества проектирования и снижения его трудоемкости.

Структура, системы автоматизации программирования и отладки ЯУЗА-6 делилась на три крупные системы (см. рис. 3) [18]:

• организующую систему;

• систему автоматизации программирования;

• систему автоматизации отладки.

Эти три системы использовали развитую информационную систему – базу данных архивов, которые включали архив символьной информации исходных текстов программ, библиотеку паспортов подпрограмм, архив оттранслированных программ на языке программирования и в машинных кодах, тесты и результаты отладки, технологические и эксплуатационные документы программных продуктов.

Организующая система предназначена для формирования режимов функционирования САРПО, для управления хранением и обработкой данных, для подготовки системы к эксплуатации, а также для сбора и подготовки информации контроля процесса разработки.

Система автоматизации программирования обеспечивала получение синтаксически, семантически и структурно-корректной записи программ и описаний переменных, на входных языках САРПО ЯУЗА-6, получение машинных программ, а также технической документации на них и временных характеристик.

Система автоматизации отладки (система детерминированного тестирования) была предназначена для исполнения программ управляющей ЭВМ на технологической машине БЭСМ-6 с использованием программного интерпретатора, который моделировал работу специализированной ЭВМ.

При применении ЯУЗА-6 был налажен и апробирован процесс накопления и использования наборов готовых испытанных программных и информационных модулей и компонентов для формирования новых комплексов программ и/или их модернизированных версий. Библиотеки наборов таких компонентов и унифицированные межмодульные интерфейсы обеспечили эффективное конфигурационное управление при создании из них новых проектов и при модернизации эксплуатируемых версий программных продуктов. Такое комплексирование компонентов программ в крупные программные продукты позволило резко ускорить ряд разработок, повысить качество и снизить трудоемкость новых проектов программных продуктов ряда оборонных систем.