Исследования по программе ПРОМЕТЕЙ позволили уточнить ряд положений концепции по организации коллективов специалистов при создании крупных комплексов программ реального времени (см. главу 4). В 60-е годы были предприняты организационные меры, алгоритмисты и программисты объединены в небольшие группы – «команды» для полного решения определенных функциональных задач, входящих в крупные системы. Руководитель такого относительно небольшого коллектива – «команды» (5 – 10 человек), полностью отвечал за результаты и качество решения конкретной функциональной задачи системы и был обязан достаточно хорошо разбираться в программировании и в ее алгоритмах. Отдельный коллектив, наиболее квалифицированных специалистов – интеграторов выделялся для комплексирования набора программных компонентов ряда функциональных задач в целостный комплекс программ.
Модульно-иерархическое структурное построение комплексов программ должно было обеспечивать упорядоченное их построение, выделение компонентов и модулей, организацию и унификацию связей между ними. Одновременно этот принцип определял необходимость упорядочения внутренних структур программных модулей, массивов данных и комплексов программ в целом. Реализация таких структур комплексов программ и правил написания отдельных компонентов, должны были обеспечивать использование разработанных компонентов как комплектующих изделий в нескольких вариантах комплексов программ близкого функционального назначения, в том числе для различных специализированных ЭВМ. Раздельная компиляция модулей на основе упреждающей разработки базы данных информации комплекса программ обеспечивала первоочередную разработку описаний глобальных данных, хранение этих описаний в базе данных проектирования и организацию на этой основе независимой компиляции программных модулей.
Для динамической комплексной отладки и испытаний программного комплекса и систем реального времени был разработан (1980-е годы) и применялся моделирующий стенд автоматизированной генерации тестов при имитации динамических объектов внешней среды – ИСТРА (Павел Гаврилович Гаганов, Андрей Николаевич Зубковский) [12, 11]. Стенд мог использоваться для испытаний систем и комплексов программ управления системами ПВО, а также: воздушным движением самолетов по трассам и в зоне аэропортов; испытанием бортовых систем гражданских и военных самолетов.
Комплексные испытательные моделирующие стенды (КИМС) были проблемно – ориентированы и объем программ, моделирующих в них внешнюю среду, зачастую превышал размеры соответствующих испытываемых программ (например, системы ПВО). Для их реализации выделялись достаточно мощные, по тем временам, универсальные моделирующие ЭВМ– БЭСМ-6 – АС 6. Кроме того, для автоматизации разработки программ использовались отдельные специализированные, технологические ЭВМ, что в совокупности образовывало комплексную инструментальную базу для обеспечения всего ЖЦ и имитации функционирования крупных комплексов программ реального времени на специализированных мобильных ЭВМ.
В частности, использовался набор моделирующих программ, имитировавших данные о полетах самолетов противника и траекториях движения истребителей-перехватчиков и ракет. При этом учитывались зоны обнаружения территориально-распределенных радиолокационных узлов и функционирование командных пунктов при перехвате и поражении целей. Моделирование осуществлялось с помощью средств КИМС, не входящих в состав тестируемых программных средств компонентов систем ПВО на специализированных ЭВМ. Это позволило вести разработку моделей внешней среды одновременно или до создания комплекса программ, подлежащего динамической отладке и испытаниям. Полнота и приемлемая точность имитации условий и компонентов внешней среды в КИМС обеспечивала проверку действий средств ПВО в условиях, максимально приближенных к требованиям заказчика на средства обнаружения целей и их перехвата.
Контроль хода эксперимента, управление режимами испытаний и оперативная корректировка параметров объектов внешней среды осуществлялась испытателями с автоматизированных рабочих мест, включавших в свой состав дисплеи, графопостроители, пульты оператора-испытателя. Ввод-вывод графической и алфавитно-цифровой информации мог осуществляться с помощью графических дисплеев испытателей.
В рассматриваемом примере КИМС, модели воздушной обстановки состояли, в основном, из двух групп: модели движения самолетов противника и модели движения самолетов и ракет перехватчиков. На аппаратуру отображения КИМС выводилась информация о движении всех воздушных объектов и идентифицирующая их информация в реальном времени. В соответствии с исходными параметрами сценария эксперимента, моделировались траектории движение самолетов противника с учетом времени, зон и дефектов их обнаружения различными радиолокационными средствами. Эти данные в реальном времени из КИМС транспортировались в специализированную ЭВМ испытываемой системы ПВО, где обрабатывались для принятия решений.
На командном пункте по этим данным принималось решение о перехвате целей, и в КИМС передавалась исходная информация для моделирования движения истребителей или ракет перехватчиков. Их траектории генерировались и управлялись соответствующими моделями КИМС и при необходимости корректировались командами с пункта наведения через штатную аппаратуру обмена информацией с бортом самолета или ракеты перехватчика. Результаты моделирования перехвата обрабатывались и отображались на графических дисплеях специализированной ЭВМ и регистрировались на графопостроителях КИМС. Кроме того, обобщалась информация о характеристиках качества функционирования программных продуктов системы ПВО, о выявленных дефектах программ и ошибках операторов. Комплекс программ моделирования объектов внешней среды КИМС составлял около 400 тысяч строк ня автокодах БЭМШ и АС-6.
Использование КИМС для динамической отладки и испытаний крупномасштабных программных продуктов высокого качества по экспертным оценкам сокращал затраты и время на их отработку на 40–50 %. Это обеспечивалось за счет автоматизации технологии отладки и более качественной проверки и отработки программ на моделях. Сокращалось также в несколько раз требуемое число натурных экспериментов, потребность в экспериментах с привлечением реальных летных средств уменьшалась в среднем в 3–5 раз. Создание КИМС и его программных моделей потребовало значительных затрат материальных и интеллектуальных ресурсов. При оценке рентабельности разработки такого стенда необходимо было определять, как выигрыш от его применения, так и затраты на его разработку.
Системы ПРОМЕТЕЙ-технологии позволили повысить производительность труда при создании крупных комплексов программ реального времени в ряде предприятий оборонной промышленности приблизительно на порядок, до 3–5 команд в день на человека. С использованием этих систем были разработаны, сопровождались и эксплуатировались программные продукты с общим объемом в несколько десятков миллионов команд. Все разработки комплексов программ реального времени базировались на оригинальных отечественных идеях, методах и инструментальных средствах. Во всех системах практически полностью отсутствовали зарубежные технологические компоненты (кроме ОС ЕС). В 1988-м году в силу ряда организационных обстоятельств и «смуты и разрухи» в стране работ по развитию программной инженерии, комплексной ПРОМЕТЕИ – технологии и перечисленных инструментальных систем прекратились.
6.2. Создание и внедрение программных продуктов систем противокосмической обороны и морской космической разведки
Примером создания крупного комплекса программ реального времени в начале 60-х годов была разработка, испытание и внедрение оборонной системы для перехвата и уничтожения опасных космических аппаратов (КА) [13, 11]. При появлении космической тематики в КБ-1 создание системы противокосмической обороны (система «ИС») было поручено в 1960-м году отделу, руководимому Анатолием Ивановичем Савиным, который возглавлял многие последующие проекты в этой области в ЦНИИ Комета. Среди новых оказалась задача управления КА – перехватчиком для его наведения и поражения КА-агрессора на основе сложных алгоритмов обработки информации, с чем не могла справиться применяемая ранее аналоговая техника. Необходимо было включить в контур управления КА цифровую вычислительную машину. В это время на предприятии имелся наземный вычислительный центр из нескольких машин типа М-50 с техническим персоналом и программистами, среди которых были выпускники ведущих вузов с физико-математической подготовкой, которые выполняли текущую работу по формализации задач, разработке алгоритмов и отладке программ, а также по автоматизации программирования. Однако в данном случае необходимо было, чтобы машина могла производить необходимые вычисления в реальном времени, реагируя на внешние сигналы, поступающие по каналам связи, принимать и выдавать информацию в нужные моменты. Такого опыта не было. Требовалось создать специализированную вычислительную машину и реализовать на ней процесс, соответствующий предполагаемой временной диаграмме функционирования оборонной системы. Основные задачи состояли в следующем:
