软件工程主题知识讲座

/4/20Friday1软件工程主讲人：张博E_Mail：zbcumt@软件工程主题知识讲座第1页/4/20Friday2信息时代信息产业信息爆炸信息科学信息技术数据Data信息化社会软件Software信息Information软件工程主题知识讲座第2页/4/20Friday3信息化社会当今人类社会全部主题都已被软件改写软件工程主题知识讲座第3页/4/20Friday4我国信息产业软件完成销售（亿元）软件工程主题知识讲座第4页/4/20Friday5软件收入组成情况从国内市场看软件（1）嵌入式软件市场将深入扩大我国强大整机制造业对提升整机系统附加值需求愈加强烈，从而对嵌入式软件需求日益增加，我国将有越来越多企业加入嵌入式软件开发与应用。软件工程主题知识讲座第5页/4/20Friday6从国内市场看软件（1）软件工程主题知识讲座第6页/4/20Friday7从国内市场看软件（1）嵌入式软件市场将深入扩大我国强大整机制造业对提升整机系统附加值需求愈加强烈，从而对嵌入式软件需求日益增加，我国将有越来越多企业加入嵌入式软件开发与应用。消费电子产品数字化趋势也日益显现，消费者对电子产品软件功效要求越来越高，也将促进嵌入式软件市场扩大。软件工程主题知识讲座第7页/4/20Friday8从国内市场看软件（1）软件工程主题知识讲座第8页/4/20Friday9从国内市场看软件（1）软件工程主题知识讲座第9页/4/20Friday10从国内市场看软件（1）软件工程主题知识讲座第10页/4/20Friday11从国内市场看软件（2）软件创造客户价值，而服务则能够提升软件价值。软件收入组成情况软件产品42%35%软件服务19%23%软件工程主题知识讲座第11页/4/20Friday12/4/20Friday软件收入组成情况从国内市场看软件（2）【软件服务模式】软件与服务外包数据加工呼叫中心软件创造客户价值，而服务则能够提升软件价值。在1989年，著名管理学家彼得·德鲁克就在其著作中这么描写，“任何企业中仅做后台支持而不创造营业额工作都应该外包出去，任何不提供高级发展机会活动与业务也应该采取外包形式”软件工程主题知识讲座第12页/4/20Friday13从国内市场看软件（2）【软件服务模式】业务流程外包(BusinessProcessOutsourcing)东软为海尔提供IT系统维护服务内容包括海尔集团商流及42家工贸计算机、外设、网络设备、电信电话交换机、操作系统、用户服务系统、电话中心系统、分销系统维护与维修以及对系统管理人员技术培训，远程、现场、电话技术支持等。数据中心(InformationTechnologyOutsourcing一个)为客户提供主机托管、主机租赁等资源出租，以及系统监控、现场服务、安全及应用服务、数据备份等增值服务；呼叫中心即异地“客户呼叫服务中心”，一个商务外包业务。软件工程主题知识讲座第13页/4/20Friday14软件工程主题知识讲座第14页/4/20Friday15从国内市场看软件（3）游戏软件市场快速增加网络游戏手机游戏软件视频游戏软件我国网络游戏市场规模突破一百亿软件工程主题知识讲座第15页/4/20Friday16从国内市场看软件（4）电子政务、电子商务快速发展伴随政府软件采购法出台，要求各级政府必须依据采购法批量采购本国软件，软件采购额不得低于信息系统采购额1/3。办公信息化(OA)公众信息服务(政务公开网站，网上办公)城市交通管理(公交一卡通，地铁、火车自动售/检票)小区服务远程教育远程医疗….软件工程主题知识讲座第16页/4/20Friday17信息化你课程主题软件开发工程化包含：过程、方法和工具课程目标软件工程师招聘职位：软件工程师web开发工程师服务器维护工程师界面设计师软件测试工程师软件产品设计师网页设计师行政助理软件工程主题知识讲座第17页/4/20Friday18信息化你软件工程主题知识讲座第18页/4/20Friday19信息化你软件工程主题知识讲座第19页/4/20Friday20第一章软件工程概述主要内容：1.1计算机软件概念1.2软件发展1.3软件危机与软件问题1.4软件工程与开发准则1.5软件生命周期1.6软件开发模型软件是什么？软件从哪里来？软件到哪里去？软件工程主题知识讲座第20页/4/20Friday211.1计算机软件概述1.1.1计算机软件软件是指计算机程序、运行程序所需数据、与程序相关文档资料总称。“软件”强调产品、产业或学科层面“程序”更侧重技术层面含义运行程序所需数据计算机程序文档软件工程主题知识讲座第21页/4/20Friday221.1计算机软件概述1.1.2软件特点⑴软件是一个逻辑实体，含有抽象性；⑵软件不是传统意义上被制造；⑶软件开发至今还未完全摆脱手工艺开发方式；⑷软件不会“磨损”，⑸软件维护困难；⑹软件本身是复杂实际问题复杂性程序逻辑结构复杂性⑺相当多软件工作包括到社会原因时间开发时期运行初期运行中直到废弃软件会“退化”；60%-80%工作量花费在第一次将软件交给客户之后软件工程主题知识讲座第22页/4/20Friday231.1计算机软件概述1.1.4软件分类按软件功能划分操作系统系统软件应用软件支撑软件数据库管理系统类库（.NETFRAMEWORK、JDK）文本编辑器、IDEOffice杀毒软件人口普查银行业务用户能方便使用和管理计算机系统（硬件、软件）软件通用应用软件定制应用软件帮助软件开发人员开发自己软件产品为特定应用目标而开发服务性软件CASE（计算机辅助软件工程）软件工程主题知识讲座第23页/4/20Friday241.1计算机软件概述1.1.4软件分类应用软件：商业数据处理软件(数据仓库、机器学习，TB级数据)SPSS、SAS、MSAnalysisService......工程与科学计算软件MATLAB、鲁班算量计算机辅助设计(CAD)／制造(CAM)软件AutoCAD系统仿真软件智能产品嵌入软件SYMBIAN、WINDOWSMOBILE6.0、ANDROID事务管理、办公自动化软件（OA）软件工程主题知识讲座第24页/4/20Friday251.1计算机软件概述1.1.4软件分类按软件规模划分微型小型中型大型甚大型极大型参加人员开发期限14周2六个月51年203年10005年5000源程序行数0.5K2K50K100K1000K10000K软件工程主题知识讲座第25页/4/20Friday261.1计算机软件概述1.1.4软件分类——极大型程序规模：WindowsVista源程序约有5000万行人员队伍：Vista及新版Office两个团体开发设计组员总共9000余人资金投入：微软为Vista投入90亿美元，包含Vista未来配套及合作搭档投入，预计在180亿美元以上，假如加上新版Office成本，投入资金在240亿~270亿美元之间开发周期：Vista开发经历6年，公布时间一拖再拖软件工程主题知识讲座第26页/4/20Friday271.1计算机软件概述1.1.4软件分类按工作方式划分分时处理实时处理批处理交互式处理软件工程主题知识讲座第27页/4/20Friday281.1计算机软件概述1.1.4软件分类——批处理将一批作业有序地排在一起形成一个工作流；计算机系统自动地、次序地执行作业流。批处理软件用户硬盘作业1作业2作业3软件工程主题知识讲座第28页/4/20Friday291.1计算机软件概述1.1.4软件分类——分时处理多个用户经过终端、PC同时联机使用主机。“时间片轮转”轮番为多个用户服务服务请求处理结果软件工程主题知识讲座第29页/4/20Friday301.1计算机软件概述1.1.4软件分类实时处理应用领域：工业控制、医疗器材、军事

惯用系统QNX：嵌入式、可规模扩展实时操作系统VxWorks：WindRiver企业于1983年设计开发一个嵌入式、实时操作系统（RTOS）F-16、FA-18、B-2和爱国者导弹“实时性”所指通常是特定操作所消耗时间（以及空间）上限是可预知。软件工程主题知识讲座第30页/4/20Friday311.1计算机软件概述1.1.4软件分类按工作方式划分分时处理实时处理批处理交互式处理按服务对象划分产品软件项目软件软件工程主题知识讲座第31页/4/20Friday321.1计算机软件概述1.1.4软件分类(1)项目软件（定制软件）受某个特定客户（或少数客户）委托，由一个或多个软件开发机构在协议约束下开发出来软件。如、军用防空指挥系统、某高校教务系统。部分项目软件带有试验研究性质，项目完成后依据需要可能在此基础上做深入开发。(2)产品软件（通用软件）开发出来直接提供给市场，为千百个用户服务。要参加市场竞争，其功效、使用性能以及培训和售后服务显得尤为主要。软件工程主题知识讲座第32页/4/20Friday331.2软件发展其发展历史大致能够分为四个阶段：伴随计算机硬件性能极大提升和计算机体系结构不停改变，计算机软件系统愈加成熟和更为复杂，从而促使计算机软件角色发生了巨大改变。C++1979-1983C1972UNIXPascal1970Basic1964Fortran1953-1962C/SJAVA1995QBasic1975汇编语言C#-硅谷传奇——苹果和微软发家史.avi软件工程主题知识讲座第33页/4/20Friday341.2软件发展软件工程主题知识讲座第34页/4/20Friday351.2软件发展软件工程主题知识讲座第35页/4/20Friday361.3软件危机与软件问题《SoftwareFailure,ManagementFailure-AmazingStoriesandCautionaryTales》1997

Manymillionsarewastedeveryyearonbuilding,extendingandfixinginformationsystemsthateitherdonotperformasexpected,donotworkatallorareabandonedbeforetheyareimplemented.1965年至1970年，美国范登堡基地发射火箭屡次失败，绝大部分出于控制系统故障；在1985年到1987年之间，最少有2个病人是死于Therac-25医疗线性加速器过量辐射，其原因是控制软件中一个故障。SoftwareCrisis软件工程主题知识讲座第36页/4/20Friday371.3软件危机与软件问题开发软件时碰到问题：为何需要那么长时间才能结束开发？为何在软件开发过程中我们总是难以度量其进展？为何我们不能在把软件交付客户使用之前就发觉全部错误？为何软件成本如此之高？金山词霸软件工程主题知识讲座第37页/4/20Friday381.4软件工程与开发准则1.4.1软件工程概念北大西洋条约组织（NATO）于1968年首次提出了“软件工程（SoftwareEngineering）”【思想】强调在软件开发过程中应用工程化标准；【目标】处理软件整体质量较低、最终期限和费用没有确保等问题，实现软件工业化生产。【IEEEInstituteofElectricalandElectronicsEngineers】将系统化、严格约束、可量化方法应用于软件开发、运行和维护；CMMI目标:1、质量，2、时间表，3、用最低成本软件工程主题知识讲座第38页/4/20Friday391.4软件工程与开发准则EdwardYourdon,DeathMarch,1998以浅显易懂语言和生动事例对死亡之旅项目标起因给出了崭新理由，深刻分析了这种现象本质，并系统地讨论了项目参加者所面临全部关键问题：政治、人员、过程、项目管理，以及工具，为我们提供了行之有效方法和指南。软件工程教授软件工程主题知识讲座第39页/4/20Friday401.4软件工程与开发准则1.4.2软件工程内容软件工程是计算机软件开发过程、方法和工具学科；【过程】【方法】【工具】质量过程方法工具软件工程三要素软件工程主题知识讲座第40页/4/20Friday411.4软件工程与开发准则1.4.2软件工程内容软件工程是计算机软件开发过程、方法和工具学科；过程（1.6软件开发模型）2-8章面向数据流结构化方法数据流图9-10章面向对象方法数据字典层次图PAD图NS图UMLCASE（计算机辅助软件工程）软件工程主题知识讲座第41页/4/20Friday421.4软件工程与开发准则1.4.3软件开发基本准则（了解）1、严格阶段管理2、坚持阶段评审3、加强产品控制4、采纳新技术5、结果应能清楚地审查6、开发小组人员应该少而精软件工程主题知识讲座第42页/4/20Friday431.4软件工程与开发准则1.4.3软件开发基本准则1、严格阶段管理有些人经统计发觉，在不成功软件项目中有二分之一左右是因为计划不周造成，在软件开发与维护漫长生命周期中，需要完成许多性质各异工作。这条基本准则意味着，应该把软件生命周期划分成若干个阶段，并对应地制订出切实可行计划，然后严格按照计划对软件开发与维护工作进行管理。软件工程主题知识讲座第43页/4/20Friday441.4软件工程与开发准则软件生命周期(Softwarelifecycle)从软件目标提出、定义、开发、维护，直到最终被丢弃整个过程。软件生命周期问题定义可行性研究需求分析概要设计详细设计编码测试运行与维护计划时期开发时期运行时期软件工程主题知识讲座第44页/4/20Friday451.4软件工程与开发准则1.4.3软件开发基本准则2、坚持阶段评审软件质量确保工作不能等到编码阶段再进行：第一，大部分错误是在编码之前造成，比如，依据Boehm

等人统计，设计错误占软件错误63%，编码仅占37%；第二，错误发觉与更正得越晚，所需付出代价也越高。软件工程主题知识讲座第45页/4/20Friday461.4软件工程与开发准则软件错误积累与放大正确需求需求分析设计编码测试错误需求正确设计错误设计对错误需求设计正确编码错误编码对错误设计编码对错误需求编码简单、复杂可修改错误不可修改错误隐藏错误软件工程主题知识讲座第46页/4/20Friday471.4软件工程与开发准则1.4.3软件开发基本准则2、坚持阶段评审软件质量确保工作不能等到编码阶段再进行：第一，大部分错误是在编码之前造成，比如，依据Boehm

等人统计，设计错误占软件错误63%，编码仅占37%；第二，错误发觉与更正得越晚，所需付出代价也越高。所以，在每个阶段都进行严格评审，方便尽早发觉在软件开发过程中所犯错误，是一条必须遵照主要标准。软件工程主题知识讲座第47页/4/20Friday481.4软件工程与开发准则1.4.3软件开发基本准则5、结果应能清楚地审查软件产品不一样于普通物理产品，它是看不见摸不着逻辑产品。软件开发人员（或开发小组）工作进展情况可见性差，难以准确度量，从而使得软件产品开发过程比普通产品开发过程更难于评价和管理为了提升软件开发过程可见性，更加好地进行管理，应该依据软件开发项目标总目标及完成期限，要求开发组织责任和产品标准，从而使得所得到结果能够清楚地审查。软件工程主题知识讲座第48页/4/20Friday491.4软件工程与开发准则1.4.3软件开发基本准则5、结果应能清楚地审查软件工程主题知识讲座第49页/4/20Friday50软件工程主题知识讲座第50页/4/20Friday511.4软件工程与开发准则1.4.3软件开发基本准则3、加强产品控制在软件开发过程中不应随意改变需求，因为改变一项需求往往需要付出较高代价。不过，软件开发过程中改变需求又是难免，因为外部环境改变，对应地改变用户需求是一个客观需要，显然不能硬性禁止客户提出改变需求要求，而只能依靠科学产品控制技术来顺应这种要求。当改变需求时，为了保持软件各个配置成份一致性，必须实施严格产品控制。软件工程主题知识讲座第51页/4/20Friday521.4软件工程与开发准则1.4.3软件开发基本准则4、采纳新技术60年代末提出结构程序设计技术，以后又深入发展出各种结构化分析（SA）与结构化设计（SD）技术,以及软件生存周期瀑布模型。80年代以后OO程序设计技术，OOA/OOD/UML实践表明，采取先进技术既可提升软件开发效率，又可提升软件维护效率。软件工程主题知识讲座第52页/4/20Friday531.4软件工程与开发准则1.4.3软件开发基本准则6、开发小组人员应该少而精软件开发小组组成人员素质应该好开发小组人员素质是影响软件产品质量和开发效率主要原因。素质高人员开发效率比素质低人员开发效率可能高几倍至几十倍，而且所开发软件中错误显著少。人数则不宜过多伴随开发小组人员数目标增加，因为交流情况讨论问题而造成通信开销也急剧增加。软件工程主题知识讲座第53页/4/20Friday541.5软件生命周期软件生命周期(Softwarelifecycle)从软件目标提出、定义、开发、维护，直到最终被丢弃整个过程。软件生命周期问题定义可行性研究需求分析概要设计详细设计编码测试运行与维护计划时期开发时期运行时期软件工程主题知识讲座第54页/4/20Friday551.5软件生命周期客户订购问题定义可行性研究可行性研究汇报需求分析概要设计概要设计汇报详细设计详细设计汇报编码测试源程序清单测试汇报需求分析汇报客户运行软件工程主题知识讲座第55页/4/20Friday561.5软件生命周期软件生命周期各阶段工作总结软件生命周期问题定义可行性研究需求分析概要设计详细设计编码测试运行与维护关键问题问题是什么？有可行解？系统必须做什么，要求哪些功效？需要哪些模块实现上述功效，模块间关系？每个模块怎样详细实现？正确程序模块符合要求软件维护，确保持久地满足用户需要软件软件工程主题知识讲座第56页/4/20Friday571.5软件生命周期软件体系结构软件工程主题知识讲座第57页/4/20Friday581.5软件生命周期软件工程主题知识讲座第58页/4/20Friday591.6软件开发模型软件开发模型对软件过程建模任务及执行次序；目标：确保质量和适应需求改变（加强产品管理）主要模型：1.6.1瀑布模型1.6.2原型模型1.6.3增量模型1.6.4螺旋模型质量过程软件工程主题知识讲座第59页/4/20Friday60推荐参考书软件工程主题知识讲座第60页/4/20Friday611.6.1瀑布模型1970年WinstonRoyce提出了著名“瀑布模型”，直到80年代早期，它一直是唯一被广泛采取软件开发模型。系统需求软件需求程序设计分析编码测试软件工程主题知识讲座第61页/4/20Friday621.6.1瀑布模型问题定义可行性研究需求分析概要设计详细设计编码测试维护【特点1】阶段间含有次序性和依赖性关系次序性必须待前一阶段工作完成之后，才能进行下一阶段工作；前一阶段输出就是后一阶段输入；依赖性只有前一阶段输出正确，后一阶段工作才有可能取得正确结果。系统需求软件需求程序设计分析编码测试软件工程主题知识讲座第62页/4/20Friday631.6.1瀑布模型问题定义可行性研究需求分析概要设计详细设计编码测试维护系统需求软件需求程序设计分析编码测试【特点2】推迟实现软件工程主题知识讲座第63页/4/20Friday64“边做边改模型”【开发过程】⑴开发人员拿到项目马上依据需求编写程序，调试经过后生成软件第一个版本；⑵提供给用户使用后，假如程序出现错误，或者用户提出新要求，开发人员重新修改代码，直到用户满意为止；客户订购编码建立第一版修改客户满意否客户运行是修改直到用户满意软件工程主题知识讲座第64页/4/20Friday65“边做边改模型”客户订购编码建立第一版修改客户满意否客户运行是修改直到用户满意【问题】⑴忽略需求步骤，给软件开发带来很大风险；⑵缺乏规划和设计步骤，软件结构伴随不停修改越来越糟，造成无法继续修改；(3)没有考虑测试和程序可维护性，也没有任何文档，软件维护十分困难。软件工程主题知识讲座第65页/4/20Friday661.6.1瀑布模型问题定义可行性研究需求分析概要设计详细设计编码测试维护【特点2】推迟实现把逻辑设计与物理实现清楚划分开尽可能地推迟程序物理实现。逻辑设计软件工程主题知识讲座第66页/4/20Friday671.6.1瀑布模型问题定义可行性研究需求分析概要设计详细设计编码测试维护可行性研究汇报概要设计汇报详细设计汇报源程序清单测试汇报需求分析汇报【特点3】质量确保⑴各阶段都必须完成要求文档⑵每一个阶段结束前都要对所完成文档进行评审，方便尽早发觉问题，更正错误软件工程主题知识讲座第67页/4/20Friday681.6.1瀑布模型【缺点】⑴瀑布模型要求一开始清楚地给出全部需求，以后也不能发生任何改变。不可能实现！！！开始阶段自然存在一些不确定性（用户、开发者）软件工程主题知识讲座第68页/4/20Friday691.6.2原型模型项目开发中出现以下两个问题：⑴用户难以清楚给出全部需求不能标识出详细输入、处理及输出需求；⑵开发者不能确定以下问题算法有效性人机交互形式操作系统适应性JAVA还是

.NETC/S还是

B/SSQLSERVER还是

ORACLE原型模型可能是最好选择。Linux还是

Windows软件工程主题知识讲座第69页/4/20Friday701.6.1瀑布模型【缺点】⑴瀑布模型要求一开始清楚地给出全部需求，以后也不能发生任何改变。不可能实现！！！开始阶段自然存在一些不确定性（用户、开发者）⑵因为开发模型是线性，程序运行版本一直要等到项目开发周期晚期才能得到。

客户就必须有耐心；假如大错误直到运行程序时才被发觉，后果可能是灾难性。软件工程主题知识讲座第70页/4/20Friday711.6.2原型模型原型模型能够分为四个步骤：⑴搜集用户需求标识出已知需求、需要深入澄清区域。⑵建立原型能够反应用户主要需求；集中于用户可见部分，如，输入、输出方式；⑶用户评定原型，并深入精化软件需求⑷逐步调整原型使其满足客户要求软件工程主题知识讲座第71页/4/20Friday721.6.2原型模型原型模型能够分为四个步骤：⑴搜集用户需求⑵建立原型⑶用户评定原型，并深入精化软件需求⑷逐步调整原型使其满足客户要求需求分析原型开发原型评价最终系统设计最终系统实现用户反馈软件工程主题知识讲座第72页/4/20Friday731.6.2原型模型相对于“瀑布模型”【优点】：⑴原型为开发人员和用户提供了一个整理、分析和提炼软件需求机制建筑图纸——建筑物模型；⑵用户无须等到项目开发周期晚期才能得到程序可运行版本提议：当你客户有一个合理需求，但对细节没有任何线索时，先开发一个原型。软件工程主题知识讲座第73页/4/20Friday741.6.2原型模型怎样处理“原型”？⑴做“一些修改”使得原型成为最终工作产品？⑵丢弃原型，重新设计建造一个系统？用“口香糖和打包绳”拼凑起来可能太慢、太大、难以使用并没有考虑软件总体质量和长久可维护性软件工程主题知识讲座第74页/4/20Friday751.6.3增量模型增量模型中，软件被作为一系列增量构件来设计、实现、集成和测试。如：开发字处理软件增量1：基本文件管理、编辑和文档生成功效；增量2：公布愈加完善编辑和文档生成功效；增量3：实现拼写和文法检验功效；增量4：完成高级页面布局功效分析设计编码测试交付用户分析设计编码测试交付用户分析设计编码测试交付用户增量1增量2增量3分析设计编码测试交付用户增量4软件工程主题知识讲座第75页/4/20Friday761.6.3增量模型增量模型中，软件被作为一系列增量构件来设计、实现、集成和测试。如：开发字处理软件增量1：基本文件管理、编辑和文档生成功效；增量2：公布愈加完善编辑和文档生成功效；增量3：实现拼写和文法检验功效；增量4：完成高级页面布局功效增量模型融合了瀑布模型，原型模型：⑴增量模型由一系列瀑布模型组成；⑵原型模型是开发