軟件工程概述2

軟件工程模型與方法

Models&MethodsofSoftwareEngineering第一章軟件工程概述本章內(nèi)容1.1計(jì)算機(jī)軟件1.2軟件的發(fā)展和軟件危機(jī)1.3軟件工程1.4通信軟件工程1.5軟件工程知識(shí)體系1.1計(jì)算機(jī)軟件本節(jié)內(nèi)容1.1.1軟件的定義1.1.2軟件的特點(diǎn)1.1.3軟件的分類1.1.1軟件的定義軟件是程序的完善和發(fā)展，是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的正確性檢驗(yàn)和實(shí)際試用，并具有相對(duì)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(jì)：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(jì)算機(jī)程序、規(guī)程以及運(yùn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需要的文檔和數(shù)據(jù)。1.1.1軟件的定義另一種對(duì)軟件的公認(rèn)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(jì)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(hù)和使用有關(guān)的圖文材料。1.1.2軟件的特點(diǎn)（1）軟件是一種邏輯實(shí)體，具有抽象性。（2）軟件的開發(fā)過(guò)程中沒有明顯的制造過(guò)程。（3）軟件在運(yùn)行和使用期間，沒有硬件那樣的機(jī)械磨損和老化問(wèn)題，但存在軟件退化問(wèn)題。（4）軟件的開發(fā)和運(yùn)行常常受到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的約束和限制，不同程度地依賴計(jì)算機(jī)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(guò)組裝方式完成軟件開發(fā)。1.1.2軟件的特點(diǎn)（6）軟件是復(fù)雜的。實(shí)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(dāng)高，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中軟件成本比例逐步增加。（8）軟件投入運(yùn)行時(shí)還涉及到許多社會(huì)因素。1.1.3軟件的分類根據(jù)軟件服務(wù)對(duì)象的范圍不同：通用軟件：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)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1.1.3軟件的分類系統(tǒng)軟件：指能與計(jì)算機(jī)硬件緊密配合在一起，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)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)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序通信處理程序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(duì)一個(gè)簡(jiǎn)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(fù)擔(dān)。中間件軟件：為了解決分布異構(gòu)系統(tǒng)的集成問(wèn)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(biāo)準(zhǔn)的接口和協(xié)議。1.1.3軟件的的分類中間件的種種類包括：：消息中間件件數(shù)據(jù)訪問(wèn)中中間件應(yīng)用服務(wù)器器對(duì)象中間件件交易中間件件安全中間件件1.1.3軟件的的分類中間件的十十大優(yōu)越性性：(1)縮縮短應(yīng)用的的開發(fā)周期期(2)節(jié)約約應(yīng)用的開開發(fā)成本(3)減少少系統(tǒng)初期期的建設(shè)成成本(4)降低低應(yīng)用開發(fā)發(fā)的失敗率率(5)保護(hù)護(hù)已有的投投資(6)簡(jiǎn)化化應(yīng)用集成成(7)減少少維護(hù)費(fèi)用用(8)提高高應(yīng)用的開開發(fā)質(zhì)量(9)保證證技術(shù)進(jìn)步步的連續(xù)性性(10)增增強(qiáng)應(yīng)用的的生命力1.1.3軟件的的分類應(yīng)用軟件：：在特定領(lǐng)領(lǐng)域內(nèi)開發(fā)發(fā)，為特定定目的服務(wù)務(wù)的一類軟軟件。商業(yè)數(shù)據(jù)處處理軟件工程與科學(xué)學(xué)計(jì)算軟件件計(jì)算機(jī)輔助助設(shè)計(jì)／制制造軟件系統(tǒng)仿真軟軟件智能產(chǎn)品嵌嵌入軟件醫(yī)療、制藥藥軟件事務(wù)管理、、辦公自動(dòng)動(dòng)化軟件計(jì)算機(jī)輔助助教學(xué)軟件件計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)軟件1.1.3軟件的的分類按照軟件的的規(guī)模：類別參加人員數(shù)開發(fā)周期產(chǎn)品規(guī)模（LOC）微型11～4周0.5k小型11～6月1k～2k中型2～51～2年5k～50k大型5～202～3年50k～100k甚大型100～10004～5年1M(=1000k)極大型2000～50005～10年1M～10M1.1.3軟件的的分類按軟件工作作方式不同同：實(shí)時(shí)處理軟軟件分時(shí)軟件交互式軟件件批處理軟件件按照支撐應(yīng)應(yīng)用開發(fā)的的工具類型型可以將其其劃分為：：支持軟件開開發(fā)過(guò)程的的工具支持軟件維維護(hù)過(guò)程的的工具支持軟件管管理過(guò)程和和支持過(guò)程程的工具1.2軟軟件的發(fā)展展和軟件危危機(jī)本節(jié)內(nèi)容1.2.1軟件發(fā)發(fā)展階段1.2.2軟件危危機(jī)1.2.3軟件危危機(jī)的解決決途徑1.2.1軟件發(fā)發(fā)展階段程序設(shè)計(jì)階階段：20世紀(jì)50至60年年代程序系統(tǒng)階階段：20世紀(jì)60至70年年代軟件工程階階段：20世紀(jì)70至90年年代現(xiàn)代軟件工工程階段：：20世世紀(jì)90年年代至今1.2.1軟件發(fā)發(fā)展階段

階段程序設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)（現(xiàn)代）軟件工程特點(diǎn)

軟件所指程序程序及說(shuō)明書程序、文檔和數(shù)據(jù)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言匯編及機(jī)器語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言軟件語(yǔ)言軟件工作范圍程序編寫包括設(shè)計(jì)和測(cè)試軟件生存期需求者程序設(shè)計(jì)本人少數(shù)用戶市場(chǎng)用戶開發(fā)軟件的組織個(gè)人開發(fā)小組開發(fā)小組及大中型軟件開發(fā)機(jī)構(gòu)軟件規(guī)模小型中小型大中小型決定質(zhì)量的因素個(gè)人程序技術(shù)小組技術(shù)水平管理水平開發(fā)技術(shù)和手段子程序/程序庫(kù)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、開發(fā)工具、開發(fā)環(huán)境、工程化開發(fā)方法、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)及分布式開發(fā)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、軟件復(fù)用維護(hù)責(zé)任者程序設(shè)計(jì)者開發(fā)小組專職維護(hù)人員硬件特征價(jià)格高/存儲(chǔ)容量小

工作可靠性差降價(jià)、速度、容量及工作可靠性明顯提高向超高速、大容量、微型化及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展軟件特征完全不受重視軟件技術(shù)的發(fā)展不能滿足需求，出現(xiàn)軟件危機(jī)開發(fā)技術(shù)有進(jìn)步，但未獲突破性進(jìn)展，價(jià)高，未完全擺脫軟件危機(jī)1.2.2軟件危危機(jī)20世紀(jì)60年代后后，隨著計(jì)計(jì)算機(jī)軟件件應(yīng)用領(lǐng)域域增多，軟軟件規(guī)模不不斷擴(kuò)大，，軟件系統(tǒng)統(tǒng)功能多，，邏輯復(fù)雜雜，不斷擴(kuò)擴(kuò)充，從而而導(dǎo)致許多多系統(tǒng)開發(fā)發(fā)出現(xiàn)了不不良的后果果：系統(tǒng)存在大大量錯(cuò)誤，，可用性和和可靠性差差；系統(tǒng)無(wú)法增增加新功能能，難于維維護(hù)；系統(tǒng)無(wú)法按按照計(jì)劃時(shí)時(shí)間完成；；最嚴(yán)重的徹徹底失敗。。軟件危機(jī)舉舉例20世紀(jì)60年代IBM公司司開發(fā)的（（OS/360）系系統(tǒng)就是一一個(gè)很好的的例子。該系統(tǒng)由4000多多個(gè)模塊組組成，約100萬(wàn)條條指令，人人工為5000人年年（一個(gè)人人年為一個(gè)個(gè)人工作一一年的工作作量），耗耗費(fèi)達(dá)數(shù)億億美元。該該系統(tǒng)投入入運(yùn)行后發(fā)發(fā)現(xiàn)了2000多個(gè)個(gè)錯(cuò)誤，發(fā)發(fā)布過(guò)19個(gè)版本，，而以后每每個(gè)版本的的更新均有有1000多個(gè)大大大小小的錯(cuò)錯(cuò)誤存在。。系統(tǒng)開發(fā)發(fā)陷入了僵僵局。OS/360系統(tǒng)的的負(fù)責(zé)人F.D.Brooms曾曾這樣形象象地描述了了開發(fā)過(guò)程程中的困難難和混亂：：“……像像一頭巨獸獸在泥潭中中作垂死掙掙扎，掙扎扎得越猛，，泥漿就沾沾得越多，，最后沒有有一個(gè)野獸獸能逃脫淹淹沒在泥潭潭中的命運(yùn)運(yùn)……程序序設(shè)計(jì)就像像是這樣一一個(gè)泥潭………一批批批程序員在在泥潭中掙掙扎……沒沒人料到問(wèn)問(wèn)題竟會(huì)這這樣棘手………”。1.2.2軟件危危機(jī)所謂軟件危危機(jī)（SoftwareCrisis）就是是計(jì)算機(jī)軟軟件在開發(fā)發(fā)和維護(hù)過(guò)過(guò)程中所遇遇到的一系系列嚴(yán)重問(wèn)問(wèn)題，具體體表現(xiàn)在：：軟件開發(fā)成成本難以估估算，無(wú)法法制定合理理的開發(fā)計(jì)計(jì)劃；用戶的需求求無(wú)法確切切表達(dá)；軟件質(zhì)量存存在問(wèn)題；；軟件的可維維護(hù)性差；；缺乏文檔資資料；軟件成本難難以控制；；1.2.3軟件危危機(jī)的解決決途徑產(chǎn)生軟件危危機(jī)的原因因：軟件系統(tǒng)本本身的復(fù)雜雜性；軟件開發(fā)的的方法和技技術(shù)不合理理；程序設(shè)計(jì)方方法學(xué)討論程序的的性質(zhì)、程程序設(shè)計(jì)的的理論和方方法軟件工程方方法運(yùn)用工程化化原則和方方法組織軟軟件開發(fā)工工作1968年年提出1.3軟軟件工程本節(jié)內(nèi)容1.3.1軟件工工程定義1.3.2軟件工工程要素1.3.3軟件工工程的目標(biāo)標(biāo)和原則1.3.4軟件工工程基本原原理1.3.1軟件工工程定義1968年年10月月，，F(xiàn)ritzBauer首首次次提提出出了了““軟軟件件工工程程””的的概概念念：：軟軟件件工工程程是是為為了了經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)地地獲獲得得能能夠夠在在實(shí)實(shí)際際機(jī)機(jī)器器上上高高效效運(yùn)運(yùn)行行的的可可靠靠軟軟件件而而建建立立和和使使用用的的一一系系列列好好的的工程程化化原則則。。Boehm為為軟軟件件工工程程下下的的定定義義：：運(yùn)運(yùn)用用現(xiàn)現(xiàn)代代科科學(xué)學(xué)技技術(shù)術(shù)知知識(shí)識(shí)來(lái)來(lái)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)并并構(gòu)構(gòu)造造計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)程程序序及及為為開開發(fā)發(fā)、、運(yùn)運(yùn)行行和和維維護(hù)護(hù)這這些些程程序序所所必必需需的的相相關(guān)關(guān)文文件件資資料料。。軟軟件件工工程程定定義義Fairley認(rèn)認(rèn)為為：：軟軟件件工工程程學(xué)學(xué)是是為為在在成成本本限限額額以以內(nèi)內(nèi)按按時(shí)時(shí)完完成成開開發(fā)發(fā)和和修修改改軟軟件件產(chǎn)產(chǎn)品品所所需需的的系系統(tǒng)統(tǒng)生生產(chǎn)產(chǎn)和和維維護(hù)護(hù)的的技技術(shù)術(shù)和和管管理理的的學(xué)學(xué)科科。。IEEE計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)將將““軟軟件件工工程程””定定義義為為：：⑴⑴應(yīng)應(yīng)用用系統(tǒng)統(tǒng)化化的的、、規(guī)規(guī)范范化化的的、、定定量量的方方法法來(lái)來(lái)開開發(fā)發(fā)、、運(yùn)運(yùn)行行和和維維護(hù)護(hù)軟軟件件，，即即：：將將工工程程應(yīng)應(yīng)用用到到軟軟件件；；⑵⑵對(duì)對(duì)⑴⑴中中各各種種方方法法的的研研究究。。從以以上上定定義義可可以以看看出出，，軟軟件件工工程程的的含含義義：：（1））工工程程概概念念在在軟軟件件領(lǐng)領(lǐng)域域里里的的一一個(gè)個(gè)特特定定應(yīng)應(yīng)用用（2））軟軟件件工工程程涉涉及及軟軟件件產(chǎn)產(chǎn)品品的的所所有有環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)軟軟件件工工程程要要素素軟件件工工程程包包括括三三個(gè)個(gè)要要素素：：方方法法、、工工具具和和過(guò)過(guò)程程。。方法法：：提提供供了了““如如何何做做””的的技技術(shù)術(shù)；；工具具：：提提供供了了自自動(dòng)動(dòng)的的或或半半自自動(dòng)動(dòng)的的軟軟件件支支撐撐環(huán)環(huán)境境；；過(guò)程程：：將將軟軟件件工工程程的的方方法法和和工工具具綜綜合合起起來(lái)來(lái)以以達(dá)達(dá)到到合合理理、、及及時(shí)時(shí)地地進(jìn)進(jìn)行行計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)軟軟件件開開發(fā)發(fā)的的目目的的；；軟軟件件工工程程的的目目標(biāo)標(biāo)和和原原則則軟件件工工程程的的目目標(biāo)標(biāo)可可概概括括為為：：生生產(chǎn)產(chǎn)具具有有正正確確性性、、可可用用性性以以及及開開銷銷適適宜宜的的軟軟件件產(chǎn)產(chǎn)品品。。正確確性性指指軟軟件件產(chǎn)產(chǎn)品品達(dá)達(dá)到到預(yù)預(yù)期期功功能能的的程程度度。。可用用性性指指軟軟件件基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)及及文文檔檔為為用用戶戶可可用用的的程程度度。。開銷銷合合宜宜是是指指軟軟件件開開發(fā)發(fā)、、運(yùn)運(yùn)行行的的整整個(gè)個(gè)開開銷銷滿滿足足用用戶戶要要求求的的程程度度。。軟件件工工程程的的最最終終目目的的是是擺擺脫脫手手工工生生產(chǎn)產(chǎn)軟軟件件的的狀狀況況，，逐逐步步實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)軟軟件件研研制制和和維維護(hù)護(hù)的的自自動(dòng)動(dòng)化化。。軟軟件件工工程程的的目目標(biāo)標(biāo)和和原原則則軟件工程研究究?jī)?nèi)容：軟件開發(fā)技術(shù)術(shù)：根據(jù)不同的軟軟件類型，按按不同的觀點(diǎn)點(diǎn)和原則，對(duì)對(duì)軟件開發(fā)中中應(yīng)遵循的策策略、原則、、步驟和必須須產(chǎn)生的文檔檔資料等作出出規(guī)定，從而而使軟件的開開發(fā)能夠進(jìn)入入規(guī)范化和工工程化的階段段，以克服早早期的手工作作坊生產(chǎn)中的的隨意性和非非規(guī)范性做法法。包括：軟件開開發(fā)方法學(xué)、、開發(fā)過(guò)程模模型、開發(fā)工工具、軟件工工程環(huán)境軟件工程管理理軟件按工程化化生產(chǎn)時(shí)的重重要環(huán)節(jié)，它它要求按照預(yù)預(yù)先制定的計(jì)計(jì)劃、進(jìn)度和和預(yù)算執(zhí)行，，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期期的經(jīng)濟(jì)效益益和社會(huì)效益益。包括：軟件管管理學(xué)、軟件件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)學(xué)、軟件心理理學(xué)等內(nèi)容軟軟件工程的的目標(biāo)和原則則使用軟件工程程開發(fā)軟件系系統(tǒng)的過(guò)程中中，要堅(jiān)持四四項(xiàng)基本原則則：選取適宜的開開發(fā)模型；采用合適的設(shè)設(shè)計(jì)方法；；提供高質(zhì)量的的工程支持；；重視開發(fā)過(guò)程程的管理；；軟軟件工程基基本原理八條一般原理理：（1）抽象（2）信息隱隱藏（3）模塊化化（4）局部化化（5）確定性性（6）一致性性（7）完備性性（8）可驗(yàn)證證性軟軟件工程基基本原理七條基本原理理（1）用分階階段的生命周周期計(jì)劃嚴(yán)格格管理（2）堅(jiān)持進(jìn)進(jìn)行階段評(píng)審審（3）實(shí)行嚴(yán)嚴(yán)格的產(chǎn)品控控制（4）采用現(xiàn)現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)計(jì)技術(shù)（5）結(jié)果應(yīng)應(yīng)能清楚地審審查（6）開發(fā)小小組的人員應(yīng)應(yīng)少而精（7）承認(rèn)不不斷改進(jìn)軟件件工程實(shí)踐的的必要性1.4通信信軟件工程本節(jié)內(nèi)容通通信系統(tǒng)通通信軟件通通信軟件工工程通通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)基本本組成通通信系統(tǒng)通信網(wǎng)：眾多多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信信系統(tǒng)通過(guò)交交換系統(tǒng)按一一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)組合在一起起就構(gòu)成了通通信網(wǎng)。通信網(wǎng)的組成成：硬件：用戶終端設(shè)備備、傳輸設(shè)備備、交換設(shè)備備軟件：通信網(wǎng)為能很很好地完成信信息的傳遞和和交換所必需需的一整套協(xié)協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)，，包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)、信令方方式、協(xié)議和和接口、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)管理、技術(shù)術(shù)體制標(biāo)準(zhǔn)等等通通信系統(tǒng)通信網(wǎng)系統(tǒng)基基本功能：⑴基本的傳傳輸和交換功功能。⑵業(yè)務(wù)控制制功能。⑶網(wǎng)絡(luò)管理理功能。通通信軟件凡是用來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)個(gè)實(shí)體（計(jì)算算機(jī)、電信終終端、交換設(shè)設(shè)備等）之間間相互通信的的軟件都可稱稱為通信軟件件。電信軟件：電電話交換軟件件、移動(dòng)通信信軟件、智能能網(wǎng)軟件等；；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟軟件：網(wǎng)絡(luò)協(xié)協(xié)議軟件、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件件；通通信軟件電信軟件類型型通通信軟件⑴基本呼叫叫處理軟件：：負(fù)責(zé)呼叫接接續(xù)和呼叫狀狀態(tài)轉(zhuǎn)移的處處理。⑵業(yè)務(wù)獨(dú)立立邏輯處理模模塊：將交換換機(jī)側(cè)相同的的處理功能抽抽象封裝而成成，如智能網(wǎng)網(wǎng)。⑶資源管理理：為業(yè)務(wù)控控制軟件提供供資源控制和和管理功能。。⑷業(yè)務(wù)控制制：在通信信網(wǎng)業(yè)務(wù)能力力基礎(chǔ)上提供供業(yè)務(wù)的生成成、配置、接接入、管理等等功能。⑸客戶服務(wù)務(wù)：客戶關(guān)關(guān)系管理系統(tǒng)統(tǒng)（CRM：：CustomerRelationshipManagement），，包括業(yè)務(wù)開開通、業(yè)務(wù)保保障、業(yè)務(wù)計(jì)計(jì)量；⑹產(chǎn)品開發(fā)發(fā)與管理電信軟件分類類：OSS（OperationSupportSystem，運(yùn)運(yùn)行支撐系統(tǒng)統(tǒng)），包括括(1)~(4)BSS（BusinessSupportSystem，經(jīng)營(yíng)支支撐系統(tǒng)）），包括(5),(6)電信業(yè)內(nèi)將BSS和OSS結(jié)合起來(lái)來(lái)統(tǒng)稱為BOSS（BusinessandOperationSupportSystem，運(yùn)營(yíng)支撐撐系統(tǒng)）。某電信運(yùn)營(yíng)商商系統(tǒng)規(guī)劃實(shí)實(shí)例