Фредерик Брукс - Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы

Когда предлагается, чтобы все внешние спецификации для компьютерной или программной системы были составлены небольшой командой архитекторов, исполнители выдвигают три возражения:

• Спецификации будут перегружены функциями и не будут учитывать практических затрат на реализацию.

• Архитекторы получат все радости творчества и заблокируют изобретательность исполнителей.

• Многочисленным исполнителям придется ожидать в праздности, пока спецификации пройдут через узкое горлышко команды архитекторов.

Первое возражение отражает реальную опасность и будет рассмотрено в следующей главе. Остальные два являются чистым заблуждением. Как мы видели выше, разработка также является в высшей степени творческой деятельностью. Возможность проявить творчество и изобретательность при разработке незначительно ограничивается необходимостью работать в рамках заданных внешних спецификаций, и такая дисциплина может даже усилить степень творчества. Это, несомненно, верно для проекта в целом.

Последнее возражение касается планирования временных рамок и этапов. Проще всего воздержаться от найма исполнителей до завершения работы над спецификациями. Когда воздвигается здание, так и поступают.

Однако при создании компьютерных систем темпы выше, и желательно уплотнить график работ. В какой мере разработка спецификаций и разработка могут перекрываться?

Как отмечает Блау, всю программу создания составляют три отдельные стадии: архитектура, разработка и реализация. Оказывается, что на практике их можно начинать параллельно и продолжать одновременно.

Например, при проектировании компьютеров проектировщик может приступать к работе, имея относительно общие допущения в отношении руководства пользователя, несколько более ясные идеи относительно технологии и вполне определенные задачи по стоимости и рабочим характеристикам. Он может начать проектирование потоков данных, управляющих последовательностей, общих идей компоновки и т.д. Он разрабатывает или адаптирует необходимый инструментарий, особенно систему ведения учета, в том числе систему автоматизации проектирования.

В то же время на уровне реализации нужно спроектировать, усовершенствовать и описать микросхемы, платы, кабели, каркасы, блоки питания и устройства памяти. Эта работа протекает параллельно с архитектурой и разработкой.

То же самое справедливо при создании программных систем. Задолго до завершения внешних спецификаций проектировщик может найти себе достаточно работы. Он может приступить к делу, основываясь на грубом приближении функциональности системы, которая в конечном итоге будет воплощена во внешних спецификациях. У него должны быть ясно определенные цели в отношении памяти и временных параметров. Он должен изучить конфигурацию системы, на которой будет выполняться его продукт. Затем он может начать определение границ модулей, структур таблиц, расчленения на проходы или стадии алгоритмов и всевозможных инструментальных средств. Некоторое время он должен также посвятить общению с архитектором.

В то же время достаточно работы и на уровне реализации. У программирования своя технология. Если машина новая, много труда требуют соглашения по подпрограммам, технология работы с супервизором, алгоритмы поиска и сортировки.[7]

Концептуальная целостность требует, чтобы система отражала единую философию, и технические условия, в том виде, в котором они будут видны пользователю, проистекали от малого числа авторов. Это не означает, что спроектированная таким образом система создается дольше, поскольку используется действительное

разделение труда на архитектуру, разработку и реализацию. Опыт показывает обратное: цельная система продвигается быстрее и требует меньше времени для отладки. В результате широко распространенное горизонтальное разделение труда значительно сокращается за счет вертикального разделения, что влечет резкое уменьшение обмена информацией и улучшение концептуальной целостности.

Если ответственность за спецификацию функций отделить от ответственности за быстрое создание недорогого продукта, то чем сдержать изобретательский энтузиазм архитектора?

Принципиальное решение — обеспечение всестороннего, тщательного и доброжелательно обмена информацией между архитектором и разработчиком. Однако имеются и более тонкие решения, которые заслуживают внимания.

Дисциплина взаимодействия для архитектора

Архитектор, строящий здание, действует в рамках сметы, используя методы оценки, которые в последующем подтверждаются или корректируются заявками подрядчиков. Часто случается, что все предложения выходят за рамки сметы. Тогда архитектор пересматривает свои оценки в сторону увеличения сметы, а проект — в сторону сокращения, и цикл повторяется. Иногда он предлагает подрядчикам способы удешевления реализации его проекта в сравнении с избранными ими способами.

Сходные процессы происходят с архитектором компьютерных или программных систем. Однако у него есть то преимущество, что предложения подрядчика можно получить на ранних стадиях проектирования, часто — в любой момент. Недостатком обычно является то, что работа идет с единственным подрядчиком, который может менять цену в зависимости от степени своей удовлетворенности проектом. На практике, процесс общения, начатый на ранних этапах и продолжающийся непрерывно, может дать архитектору верную оценку стоимости, а разработчику — уверенность в проекте, не снимая при этом четкого разграничения сфер ответственности.

У архитектора, когда он сталкивается с неприемлемо высокой стоимостью, есть два выхода: сократить проект или воздействовать на стоимость, предлагая более дешевые способы реализации. Второй способ неизбежно вызывает эмоции, ведь архитектор оспаривает то, как строитель справляется со своим делом. Чтобы успешно справиться с этим, архитектору необходимо:

• помнить, что ответственность за изобретательность и творчество, проявляемые при реализации, несет строитель, поэтому архитектор предлагает, а не требует;

• всегда быть готовым предложить некоторый способ реализации своих замыслов и быть готовым согласиться с любым другим способом, позволяющим решить задачу не хуже;

• выдвигая такие предложения, действовать без шума и огласки;

• не рассчитывать на признательность за сделанные предложения.

Обычно разработчик парирует предложением изменений в архитектуре. Часто он прав — реализация какой-нибудь малосущественной детали может оказаться неожиданно дорогостоящей.

Самодисциплина — эффект второй системы

Первый проект архитектора стремится к скромности и ясности. Архитектор понимает, что не знает, чем занимается, поэтому он занимается этим со старанием и самоограничением.

При работе над первым проектом ему постоянно приходят в голову то одни, то другие «украшения». Они откладываются в сторону для использования «в следующий раз». В конце концов, первая система закончена, и архитектор, с твердой уверенностью в себе и продемонстрированным освоением этого класса систем, готов к созданию нового проекта.

Эта вторая система таит наибольшие опасности для проектировщика. При работе над третьей и последующими системами закрепляется полученный ранее опыт в отношении общих характеристик таких систем, а различия между ними выявляют те части опыта, которые носят частный характер и не могут быть обобщены.

Общая тенденция заключается в перегруженности проекта второй системы идеями и украшательствами, благоразумно отложенными в сторону при работе над первым проектом. В результате получается, говоря словами Овидия, «большая куча». Рассмотрим, например, архитектуру IBM 709, воплощенную позднее в машине 7090. Это — модернизация, вторя система для очень успешной и хорошо скроенной системы 704. Набор команд был настолько богат и изобилен, что регулярно использовалась примерно лишь половина его.

Рассмотрим в качестве более сильного примера архитектуру, разработку и даже реализацию компьютера Stretch, которые дали выход сдерживающимся изобретательским стремлениям многих людей, для большинства которых это было вторая система. Вот что пишет в своем обзоре Стрейчи (Strachey):

У меня создалось впечатление, что некоторым образом Stretch являет собой окончание определенного направления разработок. Как и некоторые ранние компьютерные программы, эта система чрезвычайно изобретательна, чрезвычайно сложна и очень эффективна, но в то же время является сырой, расточительной и неизящной, оставляя ощущение, что эти вещи можно делать лучшим образом.[1]

Operating System/360 была второй системой для большинства своих проектировщиков. Группы проектировщиков пришли после работы над дисковой операционной системой 1410-7010, операционной системой Stretch, системой реального времени Project Mercury и IBSYS для 7090. Едва ли кто-то из них имел опыт работы над двумя предшествующими операционными системами. Поэтому OS/360 является ярким примером эффекта второй системы, аналогом Stretch в искусстве программирования, к которому в полной мере применимы и похвалы, и упреки приведенной критики Стрейчи.