Реализация программного обеспечения— это процесс перевода системной специфи­кации в работоспособную систему. Этап реализации всегда включает процессы проекти­рования и программирования, но если для разработки ПО применяется эволюционный подход, этап реализации также может включать процесс внесения изменений в системную спецификацию.

На этапе проектирования ПО определяется его структура, данные, которые являются частью системы, интерфейсы взаимодействия системных компонентов и иногда исполь­зуемые алгоритмы. Проектировщики сразу никогда не получают закопченный результат — процесс проектирования обычно проходит через разработку нескольких промежуточных версий ПО. Проектирование предполагает последовательную формализацию и детализа­цию создаваемого ПО с возможностью внесения изменении в решения, принятые на бо­лее ранних стадиях проектирования.

Процесс проектирования может включать разработку нескольких моделей системы различных уровней обобщения. Поскольку проектирование — это процесс декомпозиции, такие модели помогают выявить ошибки, допущенные на ранних стадиях проектирова­ния, а следовательно, позволяют внести изменения в ранее созданные модели.

Результатом каждого этапа проектирования является спецификация, необходимая для выполнения следующего этапа. Эта спецификация может быть абстрактной и формальной, т.е. такой, какая необходима для детализации системных требований; но она может быть и частью разрабатываемой системы. Так как процесс проектирования непрерывен, специ­фикации постепенно становятся все более детализированными. Конечными результатами процесса проектирования являются точные спецификации на алгоритмы и структуры дан­ных, которые будут реализованы на следующем этапе создания ПО.

Ниже перечислены отдельные этапы процесса проектирования.

1. Архитектурное проектирование. Определяются и документируются подсистемы и взаимосвязи между ними.

2. Обобщенная спецификация. Для каждой подсистемы разрабатывается обобщенная спецификация на ее сервисы и ограничения.

3. Проектирование интерфейсов. Для каждой подсистемы определяется и доку­ментируется ее интерфейс. Спецификации на эти интерфейсы должны быть точно выраженными и однозначными, чтобы использование подсистем не требовало знаний о том, как они реализуют свои функции. На этом этапе можно применить методы формальных спецификаций.

4. Компонентное проектирование. Проводится распределение системных функций (сер­висов) по различным компонентам и их интерфейсам.

5. Проектирование структур данных. Детально разрабатываются структуры данных, не­обходимые для реализации программной системы.

6. Проектирование алгоритмов. Детально разрабатываются алгоритмы, предназна­ченные для реализации системных сервисов.

Описанная схема процесса проектирования является достаточно общей и на практике может (и должна) адаптироваться применительно к разработке конкретного програм­много продукта. Например, два последних этапа, проектирование структур данных и ал­горитмов, могут быть как составными частями процесса проектирования, так и входить в процесс реализации ПО. Если для создания программной системы используются некото­рые уже готовые компоненты, это может наложить ограничения на архитектуру системы и интерфейсы системных модулей. Это означает, что количество компонентов, требую­щих проектирования, значительно уменьшится. Если в процессе проектирования исполь­зуется метод проб и ошибок, то системные интерфейсы могут разрабатываться после оп­ределения структур данных.