1、北京理工大學計算機科學工程系北京理工大學計算機科學工程系徐徐 進進20082008年年軟 件 工 程課程目標主要參考書第一章第一章 軟件工程基本概念軟件工程基本概念 IEEE93軟件工程定義：軟件工程定義： 軟件工程是軟件工程是(1)將系統的、嚴格約束的、可量化的方法將系統的、嚴格約束的、可量化的方法應用于軟件的開發、運行和維護，即將工程化應用于軟應用于軟件的開發、運行和維護，即將工程化應用于軟件。件。(2)在在(1)中所述方法的研究。中所述方法的研究。1.1 1.1 軟件工程定義和范疇軟件工程定義和范疇 IEEEIEEE（Institute of Electrical and Electro

2、nics EngineersInstitute of Electrical and Electronics Engineers）美國電氣和電子工程師學會，下設各種專門技術分會。美國電氣和電子工程師學會，下設各種專門技術分會。定義中給出的定義中給出的4 4個要點：個要點：軟件工程的性質軟件工程的性質-系統的、嚴格約束的、可量化的方法系統的、嚴格約束的、可量化的方法軟件工程作用的范圍軟件工程作用的范圍-用于軟件的開發、運行和維護用于軟件的開發、運行和維護軟件工程的目標軟件工程的目標-工程化應用于軟件工程化應用于軟件軟件工程的趨勢軟件工程的趨勢-方法的研究方法的研究返回本章首頁軟件工程工程視角管理視

3、角技術視角項目招標、投標、合同、實施、監督、驗收、推廣，等，依據經濟管理科學理論，研究工程的規劃策略及經濟收益。項目開發的人員組織、過程控制、進度風險分析和質量保證體系等方面，以科學、合理、可行、可測為目標，研究項目管理。 項目的分析、設計、編碼、測試、維護等技術方法。依據軟件技術理論，研究軟件體系結構、組成成分，以及構造方式，等。目標是開發高效、健壯、可復用、可維護的軟件。 軟件的特點：軟件的特點：具有很強的定制性具有很強的定制性沒有物理形態的產品沒有物理形態的產品質量因素僅取決于與產品研制過程，與批量生產過程無關質量因素僅取決于與產品研制過程，與批量生產過程無關沒有磨損，維護內容與其它產品

4、不同沒有磨損，維護內容與其它產品不同軟件的定義：軟件的定義：軟件是能夠完成預定功能和性能的可執行的計算機程序和軟件是能夠完成預定功能和性能的可執行的計算機程序和使程序正常執行所需要的數據，加上描述程序的操作和使使程序正常執行所需要的數據，加上描述程序的操作和使用的文檔。用的文檔。返回本章首頁故障率時間硬件的故障曲線硬件的故障曲線（浴缸曲線）（浴缸曲線）磨損夭折 軟件的理想故障曲線和實際故障曲線故障率時間修改理想曲線實際曲線副作用造成故障率提升形式：形式：作坊式的開發，作坊式的開發， 有限的編程手段有限的編程手段 沒有軟件項目開發管理沒有軟件項目開發管理 被動修改軟件錯誤被動修改軟件錯誤 沒有擴

5、充功能和版本升級的維護沒有擴充功能和版本升級的維護特點：特點：開發周期嚴重超過規定日期開發周期嚴重超過規定日期 開發成本嚴重超出計劃成本開發成本嚴重超出計劃成本 質量無法保證質量無法保證 開發人員總是短缺開發人員總是短缺 系統維護難度極大系統維護難度極大1.2 1.2 軟件開發（過程）模型軟件開發（過程）模型經典開發模型經典開發模型傳統軟件開發模型傳統軟件開發模型演化模型演化模型面向對象開發模型面向對象開發模型形式化方法模型形式化方法模型 (智能模型智能模型)增量模型增量模型螺旋模型螺旋模型噴泉模型噴泉模型構件集成模型構件集成模型瀑布模型瀑布模型快速原型模型快速原型模型轉換模型轉換模型凈室模型

6、凈室模型返回本章首頁要點：要點：軟件工程方法學軟件工程方法學基于軟件過程基于軟件過程 軟件過程貫穿于軟件生命周期軟件過程貫穿于軟件生命周期 不同的軟件過程，對應不同的軟件生產活動不同的軟件過程，對應不同的軟件生產活動過程實施軟件安裝系統需求分析系統結構設計系統集成系統合格測試軟件需求 分析軟件結構 設計軟件詳細 設計軟件集成軟件合格 測試軟件編碼和測試驗收支持GB/T8566-2001軟件生存周期過程瀑布模型瀑布模型需求分析軟件設計編碼測試維護模型要點：模型要點： 階段的順序性階段的順序性 推遲實現的觀點推遲實現的觀點 嚴格嚴格文檔是保證質量的手段文檔是保證質量的手段帶來的問題：帶來的問題：

7、過程基本不可迭代過程基本不可迭代 需求在開始的不確定性需求在開始的不確定性 錯誤到最后才能發現錯誤到最后才能發現 開發進程呈現塞阻狀態開發進程呈現塞阻狀態可行性研究問題定義原型模型原型模型 原型產生過程示意：帶來的問題：帶來的問題：系統分析組織倉促系統分析組織倉促用戶不宜理解進度用戶不宜理解進度先入為主而系統設計，可能不是最佳設計先入為主而系統設計，可能不是最佳設計聽取用戶意見建造修改原型測試運行原型增量模型增量模型 分析設計編碼測試分析設計編碼測試分析設計編碼測試分析設計編碼測試增量2增量3增量4增量1第1個增量的發布第2個增量的發布第3個增量的發布第4增量的發布模型要點：模型要點：瀑布和原

8、型模型相結合瀑布和原型模型相結合強調版本升級強調版本升級每版本開發遵循順序過程每版本開發遵循順序過程 軟件過程模型（三）軟件過程模型（三）風險分析累計費用制定階段 計劃評審約定模型螺旋模型螺旋模型 模型要點：模型要點：統一了瀑布模型與原型模型統一了瀑布模型與原型模型 與增量模型相似，更強調風險分析與增量模型相似，更強調風險分析風險分析風險分析風險分析原型1原型2原型3運行原型軟件需求需求有效性產品設計設計有效性驗證操作概念需求階段計劃開發計劃確定目標選擇方案設定條件運行驗收測試集成測試詳細設計單元測試編碼系統集成測試計劃評估方案明確風險排除風險開發驗證噴泉模型 演化維護確認實現設計分析模型要點

9、：模型要點：體現認識事物的循環迭代性體現認識事物的循環迭代性強調開發活動之間的無間隙性強調開發活動之間的無間隙性 無明顯的活動階段劃分無明顯的活動階段劃分適用于面向對象的開發過程適用于面向對象的開發過程構件集成模型構件集成模型 構件庫問題域識別構件查找構件生成構件組裝系統查到構件未查到構件模型要點：模型要點： 基于面向對象的構件方法基于面向對象的構件方法 立足于軟件復用性立足于軟件復用性 形成統一開發過程形成統一開發過程RUPRUP 采用統一建模語言采用統一建模語言凈室模型凈室模型 需求需求收集收集盒結構盒結構形式化設計形式化設計代碼檢查代碼檢查正確性驗證正確性驗證統計統計使用使用測試測試認證

10、認證 測試規劃測試規劃增量增量1增量增量2增量增量n需求需求收集收集盒結構盒結構形式化設計形式化設計代碼檢查代碼檢查正確性驗證正確性驗證統計統計使用使用測試測試認證認證 測試規劃測試規劃需求需求收集收集盒結構盒結構形式化設計形式化設計代碼檢查代碼檢查正確性驗證正確性驗證統計統計使用使用測試測試認證認證 測試規劃測試規劃模型要點：模型要點：控制分析和設計階段的錯誤，確保控制分析和設計階段的錯誤，確保“潔凈潔凈”封裝系統的局部為封裝系統的局部為“盒盒”用形式化的方法來驗證用形式化的方法來驗證轉換轉換模型模型 要點：要點：以形式化的規格說明為中心以形式化的規格說明為中心 經過多次變換經過多次變換 用

11、形式化的方法來驗證用形式化的方法來驗證轉換模型的問題：轉換模型的問題：軟件開發者需要有形式化訓練背景軟件開發者需要有形式化訓練背景難以和用戶溝通難以和用戶溝通費時且昂貴費時且昂貴修正 形式化 規格說明形式化代碼形式化驗證目標系統轉換2轉換1轉換n系統需求已經有先例的項目已經有先例的項目 順序模型順序模型問題不明確且時間緊的項目問題不明確且時間緊的項目 原型模型原型模型規模較大且時間緊的項目規模較大且時間緊的項目 增量模型增量模型帶有突破性技術的項目帶有突破性技術的項目 螺旋模型螺旋模型客戶難以溝通和理解的項目客戶難以溝通和理解的項目 原型模型原型模型明顯復用潛力的項目明顯復用潛力的項目 構件模

12、型構件模型項目適應模型的規律（一般情況）項目適應模型的規律（一般情況） 項目情況項目情況適用模型適用模型國際標準國際標準國家標準國家標準行業標準行業標準企業標準企業標準項目標準項目標準 1.3 1.3 軟件工程標準化軟件工程標準化標準化層次：標準化層次：返回本章首頁標準化活動：標準化活動： 標準化產生：調查、研究、草案、審批、發布標準化產生：調查、研究、草案、審批、發布 標準化實施：宣傳、普及、監督、咨詢標準化實施：宣傳、普及、監督、咨詢 標準化更新：復審、廢止或修訂標準化更新：復審、廢止或修訂國際標準：國際標準：ISO (International Standards Organizatio

13、n)國際標準化組織。這一國際標準化組織。這一國際機構有著廣泛的表性和權威性，他所公布的標準也有較國際機構有著廣泛的表性和權威性，他所公布的標準也有較大的影響，大的影響，ISO機構下設有計算機與信息處理技術委員會，機構下設有計算機與信息處理技術委員會，ISO/TC97，負責計算機有關的標準化工作。負責計算機有關的標準化工作。 技術標準技術標準 ISO/TC97系列，為計算機標準系列，為計算機標準 質量標準質量標準 ISO/TC176/9000系列系列, TC176管理質量和質管理質量和質量保證技術委員會量保證技術委員會ISO/9000屬于質量體系標準屬于質量體系標準適用于軟件開發的標準是適用于軟

14、件開發的標準是ISO/9001，期中又分為很多軟件標，期中又分為很多軟件標準細則，如：準細則，如： ISO/9001-3是是9001運用于軟件的質量管理實運用于軟件的質量管理實施指南。施指南。ISO/9000-2000作為作為9000系列新成果，取代了系列新成果，取代了ISO/9001、ISO/9002、ISO/9003ISO/IEC（國際電工委員會）標準（國際電工委員會）標準其中：其中： ISO/IEC12207 信息技術信息技術-軟件生存周期過程軟件生存周期過程 ISO/IEC15504信息技術信息技術-軟件過程評估框架軟件過程評估框架 ISO/IEC9126 軟件質量模型軟件質量模型 等

15、等，等等，是全世界軟件界非常重要的標準。是全世界軟件界非常重要的標準。國家標準：國家標準：由政府或國家級的機構制定或批準，適用于全國范圍的由政府或國家級的機構制定或批準，適用于全國范圍的標準。例如：標準。例如： GB-中華人民共和國國家技術監督局，是我國最高中華人民共和國國家技術監督局，是我國最高標技術標準化的機構，他所公布的標準簡稱國標。標技術標準化的機構，他所公布的標準簡稱國標。代號代號含義含義管理部門管理部門GB中和人民共和國國家標準中和人民共和國國家標準-強制執行強制執行國家標準局國家標準局GB/T中和人民共和國國家標準中和人民共和國國家標準推薦執行推薦執行國家標準局國家標準局GB/Z

16、中和人民共和國國家標準中和人民共和國國家標準指導性技術文件指導性技術文件國家標準局國家標準局國標代號：國標代號：標準編號構成標準編號構成: 代號代號發布號發布號發布年代發布年代 無論無論國家標準、行業標準都分為強制標準和推薦標準國家標準、行業標準都分為強制標準和推薦標準強制標準強制標準 1）保障人體健康、人身安全、財產安全的標準）保障人體健康、人身安全、財產安全的標準 2）法律、行政法規規定執行的標準）法律、行政法規規定執行的標準 3）省、自治區、直轄市標準化行政部門制定的工業產品）省、自治區、直轄市標準化行政部門制定的工業產品安全、衛生要求的地方性標準。安全、衛生要求的地方性標準。推薦標準推

17、薦標準除強制標準之外的標準，屬于推薦標準除強制標準之外的標準，屬于推薦標準強制標準強制標準 和和 推薦標準推薦標準有關計算機軟件的國標示例：有關計算機軟件的國標示例：GB/T 16680-1996 軟件文檔管理指南GB/T 8566-1995 信息技術 軟件生存期GB/T 9385-1988 計算機軟件需求說明編制指南GB/T 9386-1988 計算機軟件測試文件編制規范GB/T 11457-1989 軟件工程術語GB/T 12504-1990 計算機軟件質量保證計劃GB/T 12505-1990 計算機軟件配置管理計劃規范GB/T 14079-1993 軟件維護指南GB/T 10485-1

18、993 信息處理系統機器配置圖符號及規定GB/T 15532-1995 計算機軟件單元測試GB/T 15538-1995 軟件工程標準分類法GB/T 15853-1995 軟件支持環境ANSI-美國國家標準協會美國國家標準協會（American National Standards Institute ）是美國民間標準化組織的領導機構，具有的權威性，是美國民間標準化組織的領導機構，具有的權威性，IEEE通過的標準，通過的標準，ANSI審批，以形成國家性質的標準，因此審批，以形成國家性質的標準，因此IEEE標準，常冠有標準，常冠有ANSI。例如：例如：ANSI/IEEE Str 828-1983

19、軟件配置管理計劃標準；軟件配置管理計劃標準； ANSI C，是指：標準，是指：標準C語言。語言。 FIPS（NBS）（Federal Information Processing Standards National OF Standards）美國商務部國家標準局聯邦信息處理標準。美國商務部國家標準局聯邦信息處理標準。 BS（British Standards）英國國家標準。）英國國家標準。JIS（Japanese Industrial Standard）日本工業標準）日本工業標準我國采用國際標準的形式我國采用國際標準的形式等同采用等同采用: idt (identical) 技術內容相同，僅有

20、或沒有編輯修改，編寫方法完全對應。技術內容相同，僅有或沒有編輯修改，編寫方法完全對應。修改采用修改采用: mod (modified) 技術內容做了少量修改，有編輯修改，編寫方法基本對應。技術內容做了少量修改，有編輯修改，編寫方法基本對應。等效采用等效采用: eqv (equivalent) 技術內容相同，技術上有很少的差異，編寫方法不完全對應。技術內容相同，技術上有很少的差異，編寫方法不完全對應。非等效采用非等效采用: neq (not equivalent)技術與結構上與國際標準不同，僅保留了少量國際標準條款。技術與結構上與國際標準不同，僅保留了少量國際標準條款。行業標準：行業標準：由行業

21、機構、學術團體或國防機構制定，并適用于某個業由行業機構、學術團體或國防機構制定，并適用于某個業務領域的標準。務領域的標準。如：如：IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers） GJB 中華人民共和國國家軍用標準。中華人民共和國國家軍用標準。 DOD-STD（Department Of Defense-STanDaets） 美國國防部標準。美國國防部標準。 MIL-S（Military-Standards） 美國軍用標準。適用于美軍內部。美國軍用標準。適用于美軍內部。代號代號行業行業管理部門管理部門CJ/T城市建筑城市建筑建設部建

22、設部GY/T廣播電影電視廣播電影電視廣電部廣電部DL/T電力電力中國電力企業聯合會中國電力企業聯合會EJ/T核工業核工業中國核工業部中國核工業部JR/T金融金融中國人民銀行科技與支付司中國人民銀行科技與支付司JY/T教育教育教育部基礎教育司教育部基礎教育司LD/T勞動和勞動安全勞動和勞動安全勞動和社會保障部勞動工資司勞動和社會保障部勞動工資司FZ/T紡織紡織中國紡織工業協會中國紡織工業協會HG/T化工化工石油化學工業質量部石油化學工業質量部QC/T汽車汽車中國汽車工業協會中國汽車工業協會SJ/T電子電子信息產業部信息產業部.行業標準代號行業標準代號： （舉例）舉例）注：代號后不加注：代號后不加

23、T表示強制執行表示強制執行企業規范：企業規范：一些大型企業或公司，由于軟件工程工作的需要，制定適用一些大型企業或公司，由于軟件工程工作的需要，制定適用于本部門的規范。于本部門的規范。例如，美國例如，美國IBM公司通用產品部公司通用產品部（General Products Division）1984年制定的年制定的“程序設計開發指南程序設計開發指南”，僅供該公司內部使用。，僅供該公司內部使用。項目規范：項目規范：由某一科研生產項目組織制定，且為該項任務專用的軟件工由某一科研生產項目組織制定，且為該項任務專用的軟件工程規范。例如，計算機集成制造系統（程規范。例如，計算機集成制造系統（CIMS）的軟

24、件工程）的軟件工程規范。規范。 行業標準廢止行業標準廢止.對沒有國家標準而又需要在全國某行業范圍內統一對沒有國家標準而又需要在全國某行業范圍內統一的技術要求，可以制定行業標準。行業標準要報國家行的技術要求，可以制定行業標準。行業標準要報國家行政主管部門批準、備案；并在有國家標準之后，該行業政主管部門批準、備案；并在有國家標準之后，該行業標準即行廢止。標準即行廢止。根據根據中華人民共和國標準化法中華人民共和國標準化法第六條規定：第六條規定：國家標準國家標準行業標準行業標準地方標準地方標準企業標準企業標準關系關系 企業標準內部使用企業標準內部使用企業生產產品沒有國家標準和行業標準，應當制定企業企業

25、生產產品沒有國家標準和行業標準，應當制定企業標準，企業標準要報當地政府標準化主管部門批準、備標準，企業標準要報當地政府標準化主管部門批準、備案；已有國家標準或行業標準的，在企業內部使用。案；已有國家標準或行業標準的，在企業內部使用。.對沒有國家標準和行業標準而地方工業產品安全、對沒有國家標準和行業標準而地方工業產品安全、衛生要求，可以制定地方標準。地方標準要報國家行政衛生要求，可以制定地方標準。地方標準要報國家行政主管部門批準、備案；并在有國家標準或行業標準之后，主管部門批準、備案；并在有國家標準或行業標準之后，該地方標準即行廢止。該地方標準即行廢止。 地方標準廢止地方標準廢止主要過程獲取定義

26、、分析需方需求，招標準備，合同準備供應評審需求；準備投標，簽訂合同，制定計劃開發（軟件開發整體過程）運行實施運行計劃，運行測試，對用戶提供幫助和咨詢維護系統問題和變更分析，實施，維護，驗收，移植，退役支持過程文檔編制設計文檔標準，確定文檔數據來源，文檔編制和評審，存儲管理配置管理配置標識，配置控制，記錄配置狀態，評價配置質量保證（按ISO9001標準實施質量體系保證）驗證合同、過程、需求、設計、編碼、集成和文檔驗證確認確認軟件產品用途，產品適應性聯合評審項目管理評審（計劃、進度、標準、指南等評價），技術評價審核驗收項目是否符合需求、計劃、合同、規格說明和標準問題解決分析過程中問題，制定應對策略

27、及給與解決組織過程管理制定計劃，監控實施，評價計劃等管理基礎設施過程所用硬件、軟禁、工具、技術、標準，以及基礎設施保證改進對過程進行評估、度量、控制和改進培訓制定培訓計劃，編寫培訓資料，培訓計劃實施ISO/IEC12207信息技術信息技術-軟件生存期過程軟件生存期過程產品文檔用戶手冊操作手冊維護修改建議書軟件需求規格說明書軟件需求規格說明書數據要求說明書概要設計說明書詳細設計說明書可行性研究報告項目開發計劃項目開發計劃測試大綱測試報告開發進度月報開發總結報告開發文檔管理文檔軟件工程文檔1.4 1.4 軟件能力成熟度模型軟件能力成熟度模型CMMCMM（Capability Maturity model ） 用以評估軟件承包商的軟件過程能力成熟度框架，被國際軟件產業認為是80年代軟件工程技術最重要的發展之一。 1987年由美國卡內基-梅隆大學軟件工程研究所研究，1991年國際標準化組織采納軟件過程評估動議，1993年制定有關標準ISO/IEC TR15504SPICE 信息技術-軟件過程評估，與CMM基本相似。 CMM把軟件過程按完善程度劃分為5個等級，描述了不同級別過程的特點，給出了軟件開發組自我評定、分析，提高過程能力的方法，是軟件過程不斷改進的科學途徑。返回本章首頁過程能力等級特點1.初始級軟件過程