軟件工程引論2

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第1章 軟件工程引論,第1章 軟件工程引論,1.1 軟件產(chǎn)品的概念與特征,1.2 軟件危機,1.3 軟件工程的產(chǎn)生及其發(fā)展,1.1 軟件產(chǎn)品的概念與特征,1.1.1 軟件產(chǎn)品的概念與分類,就本質(zhì)而言，軟件就是一個信息轉(zhuǎn)換器，它的功能不外是產(chǎn)生、管理、獲取、修改、顯示或轉(zhuǎn)換信息。它擔(dān)任著雙重角色，首先，它是一種產(chǎn)品，表達了由計算機硬件體現(xiàn)的計算潛能；其次，它又是開發(fā)和運行產(chǎn)品的載體，是計算機控制(操作系統(tǒng))、信息通信(網(wǎng)絡(luò))的基礎(chǔ)，也是創(chuàng)建和控制其他軟件(軟件工具和開發(fā)環(huán)境)的基礎(chǔ)。,對于軟件的一種公認的解釋

2、是：軟件是計算機系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，它是包括程序、數(shù)據(jù)及其相關(guān)文檔的完整集合。其中，程序是為實現(xiàn)設(shè)計的功能和性能要求而編寫的指令序列；數(shù)據(jù)是使指令能夠正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；文檔是與程序開發(fā)、維護和使用有關(guān)的圖文資料。,根據(jù)用途劃分，軟件可以大致劃分成如下類別：,(1)系統(tǒng)軟件：就一般情況來說，系統(tǒng)軟件是為其他軟件服務(wù)的軟件。系統(tǒng)軟件與計算機硬件交互頻繁，處理大量的確定或不確定的復(fù)雜數(shù)據(jù)，往往需要具有多用戶支持、資源精細調(diào)度、并發(fā)操作管理、多種外部設(shè)備接口支持等項功能。,(2)實時軟件：管理、分析、控制現(xiàn)實世界中所發(fā)生的事件的軟件稱為實時軟件。它一般有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、輸出控制等

3、三方面的功能。實時軟件需要保持一個現(xiàn)實任務(wù)可以接受的響應(yīng)時間，即必須保證能夠在嚴格限定的時間范圍內(nèi)對輸入做出響應(yīng)。,(3)商業(yè)管理軟件：商業(yè)信息處理是最大的軟件應(yīng)用領(lǐng)域，包括常規(guī)的數(shù)據(jù)處理軟件和一些交互式的計算處理(如POS軟件)軟件。它的基本功能是將已有的數(shù)據(jù)重新構(gòu)造，變換成一種可以輔助商業(yè)操作和管理決策的形式。在這個過程中，幾乎都要涉及到對于大型數(shù)據(jù)庫的訪問。各類管理信息系統(tǒng)(MIS)、企業(yè)資源計劃(ERP)、客戶關(guān)系管理(CRM)等都是典型的商業(yè)管理軟件。,(4)工程與科學(xué)計算軟件：此類軟件的特征是要實現(xiàn)特定的“數(shù)值分析”算法。例如離散傅立葉變換、有限元分析、演化計算等等。CAD/CAM

4、軟件一般也可以歸屬到這一類型中來。,(5)嵌入式軟件：駐留在專用智能產(chǎn)品的內(nèi)存中，用于控制這些產(chǎn)品進行正常工作，完成很有限、很專業(yè)的功能的軟件。例如各類智能檢測儀表、數(shù)碼相機、移動電話、微波爐等智能產(chǎn)品都必須在嵌入式軟件的支持下才能正常工作。,(6)人工智能軟件：利用非數(shù)值算法去解決復(fù)雜問題的軟件。各類專家系統(tǒng)、模式識別軟件、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件都屬于人工智能軟件。,(7)個人計算機軟件：文字處理系統(tǒng)、電子表格、游戲娛樂軟件等等。,此外，還可以根據(jù)軟件的規(guī)模(代碼行及開發(fā)工作量，如表1.1)、軟件的工作方式、使用頻度、失效后造成的影響等對軟件產(chǎn)品進行分類。,表1.1 根據(jù)規(guī)模進行軟件分類,軟件規(guī)模

5、類別,參加人員數(shù),開發(fā)期限,產(chǎn)品規(guī)模(源代碼行數(shù)),微型,1,14周,0.5k,小型,1,16月,12k,中型,25,12年,550k,大型,520,23年,50100k,甚大型,1001000,45年,1M,極大型,20005000,510年,110M,1.1.2 軟件產(chǎn)品的特征,在制造硬件時，人的創(chuàng)造性的勞動過程(分析、設(shè)計、建造、測試)能夠完全轉(zhuǎn)換成物理的形式，但軟件是邏輯的而不是物理的產(chǎn)品，因此軟件具有和硬件完全不同的特征：,(1)軟件是一種邏輯實體，具有抽象性。我們可以把軟件保存在媒體介質(zhì)上，但卻無法直接看到軟件的形態(tài)，因而必須通過運行、觀察、分析、思考、判斷才能夠了解軟件的功能、性

6、能及其他特性。換句話說，軟件產(chǎn)品具有明顯的非可視特征。,(2)軟件的生產(chǎn)與硬件不同。軟件是由開發(fā)或工程化而形成的，不是由傳統(tǒng)意義上的制造過程生產(chǎn)的。雖然軟件開發(fā)和硬件制造之間有一些相似之處，可是兩者在本質(zhì)上是不同的。這兩者都能夠通過良好的設(shè)計獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，但即使有了良好的設(shè)計和優(yōu)秀的樣品，硬件在批量制造過程中仍然可能引入質(zhì)量問題，這種情況對于軟件而言幾乎不存在。,軟件在開發(fā)完畢，形成為產(chǎn)品之后，其批量制造過程只是簡單的拷貝/復(fù)制；軟件的開發(fā)和硬件的制造都依賴于人，但參與者和他們完成的工作之間的關(guān)系不同；兩者的終極目的都是建造產(chǎn)品，但方法不同；軟件的成本集中在開發(fā)過程上，而硬件生產(chǎn)的成本更多

7、地表現(xiàn)在原材料消耗上。因此，軟件項目開發(fā)過程不能完全像硬件制造過程那樣來管理。,(3),軟,軟,件,件,產(chǎn),產(chǎn),品,品,不,不,會,會,“,“,磨,磨,損,損,”,”,。,。,和,和,硬,硬,件,件,產(chǎn),產(chǎn),品,品,類,類,似,似,，,，,軟,軟,件,件,產(chǎn),產(chǎn),品,品,也,也,會,會,出,出,現(xiàn),現(xiàn),故,故,障,障,。,。,所,所,不,不,同,同,的,的,是,是,，,，,硬,硬,件,件,產(chǎn),產(chǎn),品,品,的,的,故,故,障,障,多,多,來,來,自,自,外,外,在,在,條,條,件,件,導(dǎo),導(dǎo),致,致,的,的,“,“,磨,磨,損,損,”,”,或,或,“,“,老,老,化,化,”,”,，,，,而,而,

8、軟,軟,件,件,產(chǎn),產(chǎn),品,品,如,如,果,果,發(fā),發(fā),生,生,故,故,障,障,，,，,無,無,一,一,例,例,外,外,的,的,是,是,在,在,設(shè),設(shè),計,計,開,開,發(fā),發(fā),過,過,程,程,中,中,留,留,有,有,隱,隱,患,患,。,。,因,因,此,此,，,，,硬,硬,件,件,的,的,故,故,障,障,可,可,以,以,通,通,過,過,簡,簡,單,單,的,的,更,更,換,換,部,部,件,件,解,解,決,決,，,，,而,而,軟,軟,件,件,的,的,故,故,障,障,必,必,須,須,通,通,過,過,全,全,面,面,的,的,軟,軟,件,件,維,維,護,護,活,活,動,動,才,才,有,有,望,望,克,克,

9、服,服,。,。,同,同,時,時,，,，,不,不,完,完,善,善,的,的,維,維,護,護,活,活,動,動,又,又,可,可,能,能,在,在,軟,軟,件,件,中,中,注,注,入,入,新,新,的,的,故,故,障,障,，,，,導(dǎo),導(dǎo),致,致,軟,軟,件,件,質(zhì),質(zhì),量,量,的,的,“,“,退,退,化,化,”,”,。,。,也,也,就,就,是,是,說,說,，,，,軟,軟,件,件,故,故,障,障,的,的,修,修,復(fù),復(fù),要,要,比,比,硬,硬,件,件,故,故,障,障,的,的,修,修,復(fù),復(fù),復(fù),復(fù),雜,雜,得,得,多,多,。,。,因,因,此,此,，,，,衡,衡,量,量,軟,軟,件,件,產(chǎn),產(chǎn),品,品,質(zhì),質(zhì),

10、量,量,的,的,一,一,個,個,重,重,要,要,指,指,標(biāo),標(biāo),就,就,是,是,它,它,的,的,“,“,可,可,維,維,護,護,性,性,”,”,。,。,圖,圖1.1,是,是,軟,軟,、,、,硬,硬,件,件,產(chǎn),產(chǎn),品,品,的,的,失,失,效,效,率,率,曲,曲,線,線,。,。,圖1.1,軟,軟件/,硬,硬件產(chǎn),品,品失效,率,率曲線,軟,軟件,發(fā),發(fā)展的,階,階段劃,分,分,自從20世紀40年,代,代第一,臺,臺計算,機,機問世,以,以來，,就,就有了,“,“程序,”,”的概,念,念，可,以,以認為,它,它是軟,件,件的前,身,身。經(jīng),過,過了幾,十,十年的,發(fā),發(fā)展，,人,人們對,軟,軟件有

11、,了,了更為,深,深刻的,認,認識，,在,在這幾,十,十年中,，,，軟件,開,開發(fā)經(jīng),歷,歷了三,個,個發(fā)展,階,階段：20世,紀,紀50,60,年,年代屬,于,于程序,設(shè),設(shè)計階,段,段；20世紀6070年,代,代為程,序,序系統(tǒng),階,階段；20世,紀,紀70,年,年代之,后,后進入,軟,軟件工,程,程階段,。,。各階,段,段的特,點,點與區(qū),別,別見表1.2,。,。,表1.2,計,計算機,軟,軟件發(fā),展,展的三,個,個階段,及,及其特,點,點,階 段,特 點,程序設(shè)計,程序系統(tǒng),軟件工程,軟件所指,程序,程序及說明書,程序、文檔、數(shù)據(jù),主要程序設(shè)計語言,匯編及機器語言,高級語言,軟件語言*

12、,軟件工作范圍,程序編寫,設(shè)計和測試,整個軟件生命周期,需求者,程序設(shè)計者本人,少數(shù)用戶,市場用戶,開發(fā)軟件的組織,個人,開發(fā)小組,開發(fā)小組及大、中型開發(fā)機構(gòu),軟件規(guī)模,小型,中、小型,大、中、小型,階 段,特 點,程序設(shè)計,程序系統(tǒng),軟件工程,決定質(zhì)量的因素,個人技術(shù),小組技術(shù)水平,技術(shù)與管理水平,開發(fā)技術(shù)和手段,子程序、程序庫,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計,數(shù)據(jù)庫、開發(fā)工具、集成開發(fā)環(huán)境、工程化開發(fā)方法、標(biāo)準和規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)及分布式開發(fā)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、計算機輔助軟件工程,維護責(zé)任者,程序設(shè)計者,開發(fā)小組,專職維護人員,硬件的特征,高價、存儲量小、可靠性差,降價，速度、容量和可靠性明顯提高,向超高速、大容量、

13、網(wǎng)絡(luò)化、微型化方向發(fā)展,軟件的特征,完全不受重視,軟件的技術(shù)發(fā)展不能滿足需求，出現(xiàn)軟件危機,開發(fā)技術(shù)有進步，但仍未完全擺脫軟件危機,表1.2,計,計算機,軟,軟件發(fā),展,展的三,個,個階段,及,及其特,點,點,1.2,軟,軟,件,件,危,危 機,軟,軟件,危,危機及,其,其表現(xiàn),現(xiàn)代計,算,算機應(yīng),用,用系統(tǒng),中,中，軟,件,件的地,位,位日益,重,重要和,突,突出。,如,如何滿,足,足日益,增,增長的,軟,軟件需,求,求，如,何,何維護,應(yīng),應(yīng)用中,的,的大量,已,已有軟,件,件，已,經(jīng),經(jīng)成為,了,了計算,機,機應(yīng)用,系,系統(tǒng)進,一,一步發(fā),展,展的瓶,頸,頸。1968,年,年，北,大,大

14、西洋,公,公約組,織,織的計,算,算機科,學(xué),學(xué)家們,在,在聯(lián)邦,德,德國召,開,開的國,際,際會議,上,上討論,了,了軟件,危,危機問,題,題，同,時,時也是,在,在這個,會,會議上,提,提出了,“,“軟件,工,工程”,這,這個名,詞,詞，導(dǎo),致,致了一,門,門新的,工,工程學(xué),科,科的正,式,式誕生,。,。,簡單地,說,說，所,謂,謂軟件,危,危機，,就,就是指,在,在軟件,開,開發(fā)和,軟,軟件維,護,護過程,中,中所存,在,在的一,系,系列嚴,重,重問題,。,。具體,地,地說，,軟,軟件危,機,機具有,如,如下一,些,些表現(xiàn),：,：,(1),軟,軟件,開,開發(fā)沒,有,有真正,的,的計劃,

15、性,性，對,軟,軟件開,發(fā),發(fā)進度,和,和軟件,開,開發(fā)成,本,本的估,計,計常常,很,很不準,確,確，計,劃,劃的制,定,定帶有,很,很大的,盲,盲目因,素,素，因,此,此工期,超,超出、,成,成本失,控,控的現(xiàn),象,象經(jīng)常,困,困擾著,軟,軟件開,發(fā),發(fā)者。,(2),對,對于,軟,軟件需,求,求信息,的,的獲取,常,常常不,充,充分，,軟,軟件產(chǎn),品,品往往,不,不能真,正,正地滿,足,足用戶,的,的實際,需,需求。,(3),缺,缺乏,良,良好的,軟,軟件質(zhì),量,量評測,手,手段，,從,從而導(dǎo),致,致軟件,產(chǎn),產(chǎn)品的,質(zhì),質(zhì)量常,常,常得不,到,到保證,。,。,(4),對,對于,軟,軟件,

16、的,的可,理,理解,性,性、,可,可維,護,護性,認,認識,不,不夠,；,；軟,件,件的,可,可復(fù),用,用性,、,、可,維,維護,性,性不,如,如人,意,意。,有些,軟,軟件,因,因為,過,過于,“,“個,性,性化,”,”，,甚,甚至,是,是難,以,以理,解,解的,，,，更,談,談不,上,上進,行,行維,護,護。,缺,缺乏,可,可復(fù),用,用性,引,引起,的,的大,量,量重,復(fù),復(fù)性,勞,勞動,極,極大,地,地降,低,低了,軟,軟件,的,的開,發(fā),發(fā)效,率,率。,(5),軟,軟件,開,開發(fā),過,過程,沒,沒有,實,實現(xiàn),“,“規(guī),范,范化,”,”，,缺,缺乏,必,必要,的,的文,檔,檔資,料,料或,者,者文,檔,檔資,料,料不,合,合格,、,、不,準,準確,，,，難,以,以進,行,行專,業(yè),業(yè)維,護,護。,(6),軟,軟件,開,開發(fā),的,的人,力,力成,本,本持,續(xù),續(xù)上,升,升，,如,如美,國,國在1995,年,年的,軟,軟件,開,開發(fā),成,成本,已,已經(jīng),占,占到,了,了計,算,算機,系,系統(tǒng),成,成本,的,的90%(如,圖,圖1.2,所,所示)。,(7),缺,缺乏,自,自動,化,化