軟件工程模型與方法ModelsMethodsofSoftware

1、軟件工程模型與方法Models & Methods of Software Engineering第一章 軟件工程概述修佳鵬 本章內(nèi)容1.1 計算機軟件1.2 軟件的發(fā)展和軟件危機1.3 軟件工程1.4 通信軟件工程1.5 軟件工程知識體系2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1 計算機軟件本節(jié)內(nèi)容1.1.1 軟件的定義1.1.2 軟件的特點1.1.3 軟件的分類2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1.1 軟件的定義軟件是程序的完善和發(fā)展

2、，是經(jīng)過嚴格的正確性檢驗和實際試用，并具有相對穩(wěn)定的文本和完整的文檔資料的程序。Wirth中指出：在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計：程序算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在軟件工程中：軟件程序文檔。 IEEE定義：軟件是計算機程序、規(guī)程以及運行計算機系統(tǒng)所需要的文檔和數(shù)據(jù)。2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1.1 軟件的定義另一種對軟件的公認解釋是：軟件是包括程序、數(shù)據(jù)及其相關(guān)文檔的完整集合。程序是按照事先設(shè)計的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列；數(shù)據(jù)是使程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；文檔是與程序開發(fā)、維護和使用有關(guān)的圖文材料。 2008 BUPT TSE

3、G 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1.2 軟件的特點（1）軟件是一種邏輯實體，具有抽象性。（2）軟件的開發(fā)過程中沒有明顯的制造過程 。（3）軟件在運行和使用期間，沒有硬件那樣的機械磨損和老化問題，但存在軟件退化問題 。（4）軟件的開發(fā)和運行常常受到計算機系統(tǒng)的約束和限制，不同程度地依賴計算機硬件。（5）軟件的開發(fā)至今未完全擺脫手工藝的開發(fā)方式，大部分軟件還是定制的，很難通過組裝方式完成軟件開發(fā)。2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1.2 軟件的特點（6）軟件是

4、復(fù)雜的。實際需求的復(fù)雜性程序邏輯的復(fù)雜性（7）軟件研制成本相當高，在計算機系統(tǒng)中軟件成本比例逐步增加。（8）軟件投入運行時還涉及到許多社會因素。2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1.3 軟件的分類根據(jù)軟件服務(wù)對象的范圍不同：通用軟件：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等；定制軟件：企業(yè)ERP、衛(wèi)星控制系統(tǒng)等；根據(jù)軟件完成功能所處的層次不同：系統(tǒng)軟件中間件軟件應(yīng)用軟件2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1.3 軟件的分類系統(tǒng)軟件：指能與計算機硬件緊密配合

5、在一起，使計算機系統(tǒng)各個部件、相關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、高效地工作的軟件。操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序通信處理程序等。 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1.3 軟件的分類中間件屏蔽了底層操作系統(tǒng)的復(fù)雜性，使程序開發(fā)人員面對一個簡單而統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境，將注意力集中在自己的業(yè)務(wù)上，不必再為程序的移植而重復(fù)工作，從而大大減少了技術(shù)上的負擔。 中間件軟件：為了解決分布異構(gòu)系統(tǒng)的集成問題而開發(fā)的軟件，是處于操作系統(tǒng)軟件與用戶的應(yīng)用軟件的中間的通用服務(wù)，具有標準的接口和協(xié)議。2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信

6、軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1.3 軟件的分類中間件的十大優(yōu)越性： (1)縮短應(yīng)用的開發(fā)周期 (2)節(jié)約應(yīng)用的開發(fā)成本 (3)減少系統(tǒng)初期的建設(shè)成本 (4)降低應(yīng)用開發(fā)的失敗率 (5)保護已有的投資 (6)簡化應(yīng)用集成 (7)減少維護費用 (8)提高應(yīng)用的開發(fā)質(zhì)量 (9)保證技術(shù)進步的連續(xù)性 (10)增強應(yīng)用的生命力2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1.3 軟件的分類應(yīng)用軟件：在特定領(lǐng)域內(nèi)開發(fā)，為特定目的服務(wù)的一類軟件。商業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件 工程與科學計算軟件 計算機輔助設(shè)計制

7、造軟件 系統(tǒng)仿真軟件 智能產(chǎn)品嵌入軟件 醫(yī)療、制藥軟件 事務(wù)管理、辦公自動化軟件 計算機輔助教學軟件計算機網(wǎng)絡(luò)軟件2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.1.3 軟件的分類按照軟件的規(guī)模：類別參加人員數(shù)開發(fā)周期產(chǎn)品規(guī)模（LOC）微型114周0.5k小型116月1k2k中型2512年5k50k大型52023年50k100k甚大型100100045年1M(=1000k)極大型20005000510年1M10M2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.

8、1.3 軟件的分類按軟件工作方式不同：實時處理軟件分時軟件交互式軟件批處理軟件 按照支撐應(yīng)用開發(fā)的工具類型可以將其劃分為 ：支持軟件開發(fā)過程的工具 支持軟件維護過程的工具 支持軟件管理過程和支持過程的工具 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.2 軟件的發(fā)展和軟件危機本節(jié)內(nèi)容1.2.1 軟件發(fā)展階段1.2.2 軟件危機1.2.3 軟件危機的解決途徑2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.2.1 軟件發(fā)展階段程序設(shè)計階段：20世紀50至60年代

9、程序系統(tǒng)階段：20世紀60至70年代軟件工程階段：20世紀70至90年代現(xiàn)代軟件工程階段： 20世紀90年代至今2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.2.1 軟件發(fā)展階段2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.2.2 軟件危機20世紀60年代后，隨著計算機軟件應(yīng)用領(lǐng)域增多，軟件規(guī)模不斷擴大，軟件系統(tǒng)功能多，邏輯復(fù)雜，不斷擴充，從而導(dǎo)致許多系統(tǒng)開發(fā)出現(xiàn)了不良的后果：系統(tǒng)存在大量錯誤，可用性和可靠性差；系統(tǒng)無法增加新功能，難于維護；系統(tǒng)無法按照計

10、劃時間完成；最嚴重的徹底失敗。2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.2.2 軟件危機所謂軟件危機（Software Crisis）就是計算機軟件在開發(fā)和維護過程中所遇到的一系列嚴重問題，具體表現(xiàn)在：軟件開發(fā)成本難以估算，無法制定合理的開發(fā)計劃；用戶的需求無法確切表達；軟件質(zhì)量存在問題；軟件的可維護性差；缺乏文檔資料；軟件成本難以控制；2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.2.3 軟件危機的解決途徑產(chǎn)生軟件危機的原因：軟件系統(tǒng)本身的復(fù)雜性；軟

11、件開發(fā)的方法和技術(shù)不合理；程序設(shè)計方法學討論程序的性質(zhì)、程序設(shè)計的理論和方法軟件工程方法運用工程化原則和方法組織軟件開發(fā)工作1968年提出2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.3 軟件工程本節(jié)內(nèi)容1.3.1 軟件工程定義1.3.2 軟件工程要素1.3.3 軟件工程的目標和原則1.3.4 軟件工程基本原理2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.3.1 軟件工程定義1968年10月，F(xiàn)ritz Bauer首次提出了“軟件工程”的概念：軟件工程是為

12、了經(jīng)濟地獲得能夠在實際機器上高效運行的可靠軟件而建立和使用的一系列好的工程化原則。Boehm為軟件工程下的定義：運用現(xiàn)代科學技術(shù)知識來設(shè)計并構(gòu)造計算機程序及為開發(fā)、運行和維護這些程序所必需的相關(guān)文件資料。 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.3.1 軟件工程定義Fairley認為：軟件工程學是為在成本限額以內(nèi)按時完成開發(fā)和修改軟件產(chǎn)品所需的系統(tǒng)生產(chǎn)和維護的技術(shù)和管理的學科。IEEE計算機學會將“軟件工程”定義為：應(yīng)用系統(tǒng)化的、規(guī)范化的、定量的方法來開發(fā)、運行和維護軟件，即：將工程應(yīng)用到軟件；對中各種方法的研究。從以

13、上定義可以看出，軟件工程的含義：（1）工程概念在軟件領(lǐng)域里的一個特定應(yīng)用 （2）軟件工程涉及軟件產(chǎn)品的所有環(huán)節(jié) 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.3.2 軟件工程要素軟件工程包括三個要素：方法、工具和過程。方法：提供了“如何做”的技術(shù)；工具：提供了自動的或半自動的軟件支撐環(huán)境 ；過程：將軟件工程的方法和工具綜合起來以達到合理、及時地進行計算機軟件開發(fā)的目的； 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.3.3 軟件工程的目標和原則軟件工程的目

14、標可概括為：生產(chǎn)具有正確性、可用性以及開銷適宜的軟件產(chǎn)品。軟件工程的最終目的是擺脫手工生產(chǎn)軟件的狀況，逐步實現(xiàn)軟件研制和維護的自動化。 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.3.3 軟件工程的目標和原則軟件工程研究內(nèi)容：軟件開發(fā)技術(shù)：根據(jù)不同的軟件類型，按不同的觀點和原則，對軟件開發(fā)中應(yīng)遵循的策略、原則、步驟和必須產(chǎn)生的文檔資料等作出規(guī)定，從而使軟件的開發(fā)能夠進入規(guī)范化和工程化的階段，以克服早期的手工作坊生產(chǎn)中的隨意性和非規(guī)范性做法。 包括：軟件開發(fā)方法學、開發(fā)過程模型、開發(fā)工具、軟件工程環(huán)境 軟件工程管理軟件按工程

15、化生產(chǎn)時的重要環(huán)節(jié)，它要求按照預(yù)先制定的計劃、進度和預(yù)算執(zhí)行，以實現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟效益和社會效益。包括：軟件管理學、軟件工程經(jīng)濟學、軟件心理學等內(nèi)容 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.3.3 軟件工程的目標和原則使用軟件工程開發(fā)軟件系統(tǒng)的過程中，要堅持四項基本原則：選取適宜的開發(fā)模型；采用合適的設(shè)計方法 ；提供高質(zhì)量的工程支持 ；重視開發(fā)過程的管理 ；2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.3.4 軟件工程基本原理八條一般原理：（1）抽象（2

16、）信息隱藏（3）模塊化（4）局部化（5）確定性（6）一致性（7）完備性（8）可驗證性2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.3.4 軟件工程基本原理七條基本原理（1）用分階段的生命周期計劃嚴格管理 （2）堅持進行階段評審 （3）實行嚴格的產(chǎn)品控制 （4）采用現(xiàn)代程序設(shè)計技術(shù) （5）結(jié)果應(yīng)能清楚地審查 （6）開發(fā)小組的人員應(yīng)少而精 （7）承認不斷改進軟件工程實踐的必要性 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.4 通信軟件工程本節(jié)內(nèi)容1.4.1

17、通信系統(tǒng)1.4.2 通信軟件1.4.3 通信軟件工程2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.4.1 通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)基本組成2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.4.1 通信系統(tǒng)通信網(wǎng)：眾多點對點通信系統(tǒng)通過交換系統(tǒng)按一定拓撲結(jié)構(gòu)組合在一起就構(gòu)成了通信網(wǎng)。通信網(wǎng)的組成：硬件：用戶終端設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備軟件： 通信網(wǎng)為能很好地完成信息的傳遞和交換所必需的一整套協(xié)議、標準，包括網(wǎng)路結(jié)構(gòu)、信令方式、協(xié)議和接口、網(wǎng)絡(luò)管理、技術(shù)體制標準等 200

18、8 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.4.1 通信系統(tǒng)通信網(wǎng)系統(tǒng)基本功能： 基本的傳輸和交換功能。 業(yè)務(wù)控制功能。 網(wǎng)路管理功能。 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.4.2 通信軟件凡是用來實現(xiàn)兩個或多個實體（計算機、電信終端、交換設(shè)備等）之間相互通信的軟件都可稱為通信軟件。 電信軟件：電話交換軟件、移動通信軟件、智能網(wǎng)軟件等 ；計算機網(wǎng)絡(luò)軟件：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件； 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUP

19、T TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.4.2 通信軟件電信軟件類型2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.4.2 通信軟件 基本呼叫處理軟件：負責呼叫接續(xù)和呼叫狀態(tài)轉(zhuǎn)移的處理。 業(yè)務(wù)獨立邏輯處理模塊：將交換機側(cè)相同的處理功能抽象封裝而成，如智能網(wǎng)。 資源管理：為業(yè)務(wù)控制軟件提供資源控制和管理功能。 業(yè)務(wù)控制 ：在通信網(wǎng)業(yè)務(wù)能力基礎(chǔ)上提供業(yè)務(wù)的生成、配置、接入、管理等功能。 客戶服務(wù) ：客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（CRM：Customer Relationship Management ），包括業(yè)務(wù)開通、業(yè)務(wù)保障、業(yè)務(wù)計

20、量； 產(chǎn)品開發(fā)與管理 2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心電信軟件分類：OSS（Operation Support System， 運行支撐系統(tǒng) ），包括(1)(4)BSS（Business Support System，經(jīng)營支撐系統(tǒng) ），包括(5),(6)電信業(yè)內(nèi)將BSS和OSS結(jié)合起來統(tǒng)稱為BOSS（Business and Operation Support System，運營支撐系統(tǒng)）。2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心某電信運營商系統(tǒng)規(guī)劃實例2008 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心 BUPT TSEG 北京郵電大學 通信軟件工程中心1.4.3 通信軟件工程通信軟件工程就是將軟件工程知識應(yīng)用于通信領(lǐng)域，完全遵循軟件工程的三要素：過程、方法和工具，只是在過程、方法和工具中要結(jié)合