軟件工程軟件工程介紹

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,*,軟件工程,第,1,章,軟件工程介紹,1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,什么是軟件？（站在軟件工程的角度看）,軟件就是：,一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序，其執(zhí)行時(shí)能提供所期望的功能和性能,一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)使得程序能夠完全操縱信息,一個(gè)或多個(gè)文檔，這些文檔描述了程序分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和維護(hù)的細(xì)節(jié),軟件的定義：,面向過程的程序,=,算法,+,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),面向?qū)ο蟮某绦?=,對象,+,消息,面向構(gòu)件的程序,=,構(gòu)件,+,構(gòu)架,50,年代：軟件,=,程序,60,年代：軟件,=,程序,+,文檔（分析、設(shè) 計(jì)、測試、維護(hù)，但不包括管理文檔）,70,年代：軟件,=,程序,+,文檔,+,數(shù)據(jù)（初始化數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)、研發(fā)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)、項(xiàng)目管理數(shù)據(jù)等）,1984,年美國開始認(rèn)識到軟件管理是一個(gè)過程管理，,1991,年出現(xiàn),CMM1.0,，,96,年出現(xiàn),UML,軟件工作產(chǎn)品”,開發(fā)過程中產(chǎn)生的各種軟件,“軟件產(chǎn)品”,最后交付的軟件,1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,IEEE Standard Glossary of Software Engineering Terminology,給出了有關(guān)軟件的定義：,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)可能需要的相關(guān)文檔和數(shù)據(jù)。

計(jì)算機(jī)程序,是計(jì)算機(jī)設(shè)備可以接受的一系列指令和說明，為計(jì)算機(jī)執(zhí)行提供所需的功能和性能數(shù)據(jù),是事實(shí)、概念或指令的結(jié)構(gòu)化表示，能夠被計(jì)算機(jī)設(shè)備接收、理解或處理文檔,是描述程序研制過程、方法及使用的圖文材料1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,IEEE Standard Glossary of Software Engineering Terminology,給出了有關(guān)軟件的定義（英文版）：,Software.Computer programs,procedures,and possibly associated documentation and data peraining to the operation of a computer system.,1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,軟件的分類：,（,1,）按功能分：系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件,（,2,）按規(guī)模分：大型、中型、小型,（,3,）按工作方式分：實(shí)時(shí),/,分時(shí)、交互,/,批處理,（,4,）,按服務(wù)對象分：定制軟件、產(chǎn)品軟件（或稱為通用軟件）,（,5,）按銷售方式分：定單軟件、非定單軟件,1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,軟件的特征,軟件是設(shè)計(jì)開發(fā)的，而不是傳統(tǒng)意義上生產(chǎn)制造的,軟件不會磨損,大多數(shù)軟件仍然是定制的，而不是通過已有構(gòu)件組裝而成，雖然軟件業(yè)內(nèi)向著基于構(gòu)件的構(gòu)造模式發(fā)展,從對比的角度理解這三點(diǎn)：,軟件是開發(fā)出來的，不是制造出來的,軟件可能被“廢棄”，但不會“用壞”,軟件大部分是定制的，而不是裝配的,1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,軟件的特征,抽象性：邏輯實(shí)體，可記錄，但看不到,可復(fù)制性：與開發(fā)成本相比，復(fù)制成本很低,1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,軟件的復(fù)雜度,更高的技術(shù)復(fù)雜性,-,嵌入式，實(shí)時(shí)的，分布式的，不可出錯(cuò)的,-,定制的,空前的，可復(fù)用的,-,高性能的,較低的技術(shù)復(fù)雜度,-,大部分是4,GL,或基于組件技術(shù)的,-,應(yīng)用反向工程,-,基于交互式的對性能要求不高,較高管理復(fù)雜度,-,大范圍,-,合同契約性,-,受很多人制約的,-“,項(xiàng)目”型的,較低的管理復(fù)雜度,-,小范圍,-,非正式的,-,簡單的資金運(yùn)作,-“,產(chǎn)品”型的,防御,MIS,系統(tǒng),防御,武器系統(tǒng),信息,交換,CASE,工具,國際空中運(yùn)輸,控制系統(tǒng),企業(yè),IS,(IS,應(yīng)用),商業(yè),編譯器,商業(yè)制表軟件,IS,應(yīng)用,分布式對象,小型科學(xué)模擬,大型組織/實(shí)體仿真模擬,一個(gè)比較中等的項(xiàng)目,-5-10,人,-10-15,個(gè)月的開發(fā)周期,-3-5,個(gè)外部界面,-,一些不可知的事情&風(fēng)險(xiǎn),嵌入式,車用軟件,IS,應(yīng)用,GUI/RDB,計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展的四個(gè)階段：,1.早期時(shí)代（60年代中期之前）程序設(shè)計(jì)階段,硬件通用，軟件專用；程序規(guī)模小，編寫者和使用者為同一人（同組人）。

計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用為快速計(jì)算，出現(xiàn)了,Algol,、,Fortran,等編程語言2.第二代（60年代中期-70年代中期）程序系統(tǒng)階段,出現(xiàn)“軟件作坊”、產(chǎn)品軟件；“個(gè)體化”開發(fā)方法計(jì)算機(jī)的應(yīng)用開始涉及到各種以非數(shù)值計(jì)算的商業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，交互技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)等得到發(fā)展，出現(xiàn)了,Pascal,、,Cobol,等編程語言和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為標(biāo)志的,結(jié)構(gòu)化,軟件技術(shù)瀑布模型得到普遍使用3.第三代（70年代中期之后,-80,年代）軟件工程階段,軟件開發(fā)成為一門新興的工程學(xué)科軟件工程軟件開發(fā)過程得到管理、工程化了出現(xiàn)了,COCOMO,模型、,CMM,等以,Smalltalk,、,C+,為代表的面向?qū)ο蠹夹g(shù)崛起，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化技術(shù)受到嚴(yán)峻的考驗(yàn),1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展的四個(gè)階段：,4.20,世紀(jì),90,年代,至今,Internet,技術(shù)的迅速發(fā)展使軟件系統(tǒng)從封閉走向開放，異構(gòu)環(huán)境下的分布式軟件的開發(fā)成為一種主流需求，軟件復(fù)用和構(gòu)件技術(shù)成為技術(shù)熱點(diǎn)，出現(xiàn)了,J2EE,、,COM+,、,CORBA,為代表的,3,個(gè)分支現(xiàn)在網(wǎng)格計(jì)算、,Web Service,、云計(jì)算、普適計(jì)算（,Pervasive Computing,）等技術(shù)發(fā)展迅速。

1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,1.1,軟件與軟件的復(fù)雜度,中國軟件產(chǎn)業(yè)大事記,1984,年：中國軟件行業(yè)協(xié)會成立，當(dāng)時(shí)的電子工業(yè)部部長江澤民任名譽(yù)會長，楊天行任理事長1985,年：成立中國軟件技術(shù)公司（中軟總公司的前身）；長城,0520c,微型機(jī)漢字處理軟件,HM,和漢字排序軟件,SM,向國外出口1986,年：電子工業(yè)部向國務(wù)院報(bào)送了,關(guān)于建立和發(fā)展我國軟件產(chǎn)業(yè)的報(bào)告,1988,年第一次全國軟件會議召開；金山公司、用友公司成立1989,年：北大華光激光照排系統(tǒng)獲中國發(fā)明專利金獎1990,年：原中國計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)公司與中國計(jì)算機(jī)服務(wù)公司合并，成立中國計(jì)算機(jī)軟件與技術(shù)服務(wù)總公司，開始研發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)操作系統(tǒng)1991,年：,中華人民共和國著作權(quán)法,正式實(shí)施，,計(jì)算機(jī)軟件保護(hù)條例,頒布1992,年：,計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記辦法,頒布與實(shí)施1994,年：金山、巨人、王碼,480,等,20,多種流行的字處理軟件進(jìn)入各類辦公系統(tǒng)中中國軟件產(chǎn)業(yè)大事記,1996,年：希望公司,UCDOS,占有當(dāng)時(shí),72,的中文平臺市場；東軟公司上市1997,年：第一屆中國軟件博覽會召開,1998,年：,Linux,進(jìn)入中國；國產(chǎn)財(cái)務(wù)軟件占有,65,的國內(nèi)市場份額。

2000,年：國務(wù)院頒布,鼓勵軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策,的第,18,號文件，雙軟認(rèn)證啟動2001,年：信息產(chǎn)業(yè)部與原國家計(jì)委命名,11,個(gè)城市的軟件園為“國家軟件產(chǎn)業(yè)基地”；金蝶、用友上市2002,年：國務(wù)院下發(fā),振興軟件產(chǎn)業(yè)行動綱要,的,47,號文件，以作為對,18,號文精神的延續(xù)和細(xì)化，全國,35,所高校的示范性軟件學(xué)院開始招生2003,年：國內(nèi)軟件行業(yè)共完成銷售收入,1633,億元，同比增長,48.5,1.2,軟件與軟件危機(jī),防不勝防的軟件錯(cuò)誤,例,1,：,1963,年,美國,飛往火星的火箭爆炸,損失$10,million.,原因：,FORTRAN,循環(huán),DO 5 I=1,3,誤寫為,DO 5 I=1,.,3,例,3,：,1996年，,ESA,的火箭處女航失敗，升空后僅飛行40秒就偏離了其預(yù)定軌道，該火箭被遠(yuǎn)程控制所毀并失去她攜帶的4個(gè)衛(wèi)星，損失達(dá),5億美元,原因：,慣性參考系方面的問題,未經(jīng)討論和解決,例2：,1996年，美國，飛往哥倫比亞城市,C,ali,的,客機(jī)失事，,163人中僅4人生還,原因：,關(guān)于目的地坐標(biāo)的、由一個(gè)字符構(gòu)成的計(jì)算機(jī)命令的錯(cuò)誤輸入，兩,相距,132英里,的城,市,坐標(biāo)在南美航空表中,代碼相同,1.2,軟件與軟件危機(jī),防不勝防的軟件錯(cuò)誤,例,5,：,1994,年,英特爾奔騰浮點(diǎn)除法軟件缺陷，導(dǎo)致為自己的行為道歉并花費(fèi),4億多美元,更換壞芯片.,原因：,芯片發(fā)布前已發(fā)現(xiàn)問題，但,管理層忽略了,；軟件缺陷被發(fā)現(xiàn)時(shí)，英特爾,試圖掩飾該問題的嚴(yán)重性,；受到壓力時(shí)，英特爾承諾更換芯片但要求用戶證明自己受到軟件缺陷的影響,.,(4195835/3145727)3145727-4195835=0,例,4,：,1994-1995,年,迪斯尼的獅子王,第一個(gè)面向兒童的多媒體光盤游戲，,投訴電話被打爆,.,原因：,未對市場上的各種,P,C,機(jī)型進(jìn)行正確測試，軟件在大眾使用的常見系統(tǒng)中難以運(yùn)行,1.2,軟件與軟件危機(jī),防不勝防的軟件錯(cuò)誤,例,7,：,1991,年,美國愛國者導(dǎo)彈防御系統(tǒng)在幾次對抗導(dǎo)彈戰(zhàn)役中失利，多哈戰(zhàn)誤擊斃,28名,美軍士兵.,原因：,一個(gè)很小的系統(tǒng)時(shí)鐘錯(cuò)誤積累，可能拖延,14小時(shí)并造成跟蹤系統(tǒng)失去準(zhǔn)確度,，多哈戰(zhàn)中系統(tǒng)拖延了,100多個(gè),小時(shí),例,6,：,1999,年,美國航天局火星基地登陸飛船在試圖登陸火星表面時(shí)失蹤.,原因：,為省錢而簡化確定何時(shí)關(guān)閉推進(jìn)器的裝置，導(dǎo)致飛船著陸時(shí)誤更改一個(gè)數(shù)據(jù)位，兩個(gè)測試小組的獨(dú)立工作做的很好，,但從未走在一起,防不勝防的軟件錯(cuò)誤,軟件開發(fā)成本,Cost,Testing,Requirements,Design and,Implementation,1.2,軟件與軟件危機(jī),60,年代（軟件史前）的軟件危機(jī)：,（,1,）對軟件開發(fā)的進(jìn)度和成本無法估計(jì),（,2,）用戶對已經(jīng)開發(fā)完成的軟件的滿意度非常低,（,3,）軟件質(zhì)量無法保證,（,4,）軟件開發(fā)后的維護(hù)工作很難進(jìn)行,（,5,）軟件通常沒有合適的文檔資料,（,6,）軟件成本在系統(tǒng)總成本中所占的比例越來越高,（,7,）軟件開發(fā)的生產(chǎn)率跟不上需求,1962,年美國水手,號因?qū)Ш杰浖粋€(gè)語句的語義錯(cuò)誤，導(dǎo)致偏離航線，任務(wù)失敗。

阿波羅,8,號因計(jì)算機(jī)軟件錯(cuò)誤，造成存儲器信息丟失阿波羅,14,號在飛行的,10,天中，出現(xiàn)了,18,個(gè)軟件錯(cuò)誤美國,IBM,公司的,OS/360,系統(tǒng)，花了幾千人很多年的努力而失敗,所以，在,20,世紀(jì),60,年代，就開始提出所謂“軟件危機(jī)”的概念,軟件危機(jī)：,軟件的可靠性沒有保障、維護(hù)費(fèi)用不斷上升、進(jìn)度無法預(yù)測、成本增長無法控制、程序員無限度增加等，形成軟件開發(fā)局面失控的狀態(tài),而另一方面，根據(jù)摩爾定律：硬件成本每隔,18,個(gè)月就降低一半，例如：存儲器每年降低,40%,、主機(jī)硬件的性價(jià)比每十年提高一個(gè)數(shù)量級,軟件人從,60,年代開始，就面臨巨大的生存壓力，而其中最具典型的是美國人佛雷德里克,.,布魯克斯（,Frederick P.Brooks JR.,）和他的,人月神化,1.2,軟件與軟件危機(jī),軟件危機(jī)的現(xiàn)實(shí)意義：,為什么要擔(dān)心軟件危機(jī)？,軟件作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)，什么時(shí)候可以開始贏利？,與其他產(chǎn)品的歷史發(fā)展不同,，軟件開發(fā)的歷史，具有最典型的社會歷史發(fā)展的特性,（,1,）與建筑技術(shù)、制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)不同,（,2,）雖然在工具、技術(shù)手段上，可以同步進(jìn)步,（,3,）方法、管理水平，不會自動進(jìn)步,手工作坊依然普遍存在，原因是什么：,什么是手工作坊：,（,1,）個(gè)人對所負(fù)責(zé)的“局部”負(fù)責(zé)、在這個(gè)局部是完全個(gè)性化和自由的，系統(tǒng)就是由幾個(gè)這樣的“局部”構(gòu)成的,（,2,）沒有任何設(shè)計(jì)文檔和可用于維護(hù)的資料,（,3,）沒有評審和獨(dú)立的系統(tǒng)測試,（,4,）進(jìn)度、成本、質(zhì)量是不可預(yù)測的,1.2,軟件與軟件危機(jī),人月神話（,The Mythical Man-Month,）,一本暢銷,20,年經(jīng)久不衰、具有深遠(yuǎn)影響的書。

作者美國,IBM,公司，被認(rèn)為是,IBM System,/360,和,OS/360,之父，曾擔(dān)任,360,系統(tǒng)項(xiàng)目,經(jīng)理的,Frederick P.Brooks,博士1975,。