軟件工程軟件工程介紹

單擊此處編輯母版標題樣式,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,軟件與軟件的復雜度,什么是軟件？（站在軟件工程的角度看）,軟件就是：,一個或多個計算機程序，其執(zhí)行時能提供所期望的功能和性能,一個或多個數(shù)據(jù)結構，這些結構使得程序能夠完全操縱信息,一個或多個文檔，這些文檔描述了程序分析、設計、實現(xiàn)和維護的細節(jié),軟件的定義：,面向過程的程序,=,算法,+,數(shù)據(jù)結構,面向對象的程序,=,對象,+,消息,面向構件的程序,=,構件,+,構架,50,年代：軟件,=,程序,60,年代：軟件,=,程序,+,文檔（分析、設 計、測試、維護，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)、運行數(shù)據(jù)、維護數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)、項目管理數(shù)據(jù)等）,1984,年美國開始認識到軟件管理是一個過程管理，,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,軟件與軟件的復雜度,IEEE Standard Glossary of Software Engineering Terminology,給出了有關軟件的定義：,軟件是計算機程序、規(guī)程以及運行計算機系統(tǒng)可能需要的相關文檔和數(shù)據(jù)。

計算機程序,是計算機設備可以接受的一系列指令和說明，為計算機執(zhí)行提供所需的功能和性能數(shù)據(jù),是事實、概念或指令的結構化表示，能夠被計算機設備接收、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,軟件與軟件的復雜度,IEEE Standard Glossary of Software Engineering Terminology,給出了有關軟件的定義（英文版）：,Software.Computer programs,procedures,and possibly associated documentation and data peraining to the operation of a computer system.,1.1,軟件與軟件的復雜度,軟件的分類：,（,1,）按功能分：系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應用軟件,（,2,）按規(guī)模分：大型、中型、小型,（,3,）按工作方式分：實時,/,分時、交互,/,批處理,（,4,）,按服務對象分：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,軟件與軟件的復雜度,軟件的特征,軟件是設計開發(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，而不是通過已有構件組裝而成，雖然軟件業(yè)內向著基于構件的構造模式發(fā)展,從對比的角度理解這三點：,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,軟件與軟件的復雜度,軟件的特征,抽象性：邏輯實體，可記錄，但看不到,可復制性：與開發(fā)成本相比，復制成本很低,1.1,軟件與軟件的復雜度,軟件的復雜度,更高的技術復雜性,-,嵌入式，實時的，分布式的，不可出錯的,-,定制的,空前的，可復用的,-,高性能的,較低的技術復雜度,-,大部分是4,GL,或基于組件技術的,-,應用反向工程,-,基于交互式的對性能要求不高,較高管理復雜度,-,大范圍,-,合同契約性,-,受很多人制約的,-“,項目”型的,較低的管理復雜度,-,小范圍,-,非正式的,-,簡單的資金運作,-“,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,國際空中運輸,控制系統(tǒng),企業(yè),IS,(IS,應用),商業(yè),編譯器,商業(yè)制表軟件,IS,應用,分布式對象,小型科學模擬,大型組織/實體仿真模擬,一個比較中等的項目,-5-10,人,-10-15,個月的開發(fā)周期,-3-5,個外部界面,-,一些不可知的事情&風險,嵌入式,車用軟件,IS,應用,GUI/RDB,計算機軟件發(fā)展的四個階段：,1.早期時代（60年代中期之前）程序設計階段,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）。

計算機的主要應用為快速計算，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；“個體化”開發(fā)方法計算機的應用開始涉及到各種以非數(shù)值計算的商業(yè)業(yè)務領域，交互技術、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)等得到發(fā)展，出現(xiàn)了,Pascal,、,Cobol,等編程語言和關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為標志的,結構化,軟件技術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+,為代表的面向對象技術崛起，傳統(tǒng)的結構化技術受到嚴峻的考驗,1.1,軟件與軟件的復雜度,計算機軟件發(fā)展的四個階段：,4.20,世紀,90,年代,至今,Internet,技術的迅速發(fā)展使軟件系統(tǒng)從封閉走向開放，異構環(huán)境下的分布式軟件的開發(fā)成為一種主流需求，軟件復用和構件技術成為技術熱點，出現(xiàn)了,J2EE,、,COM+,、,CORBA,為代表的,3,個分支現(xiàn)在網(wǎng)格計算、,Web Service,、云計算、普適計算（,Pervasive Computing,）等技術發(fā)展迅速。

1.1,軟件與軟件的復雜度,1.1,軟件與軟件的復雜度,1.1,軟件與軟件的復雜度,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，當時的電子工業(yè)部部長江澤民任名譽會長，楊天行任理事長1985,年：成立中國軟件技術公司（中軟總公司的前身）；長城,0520c,微型機漢字處理軟件,HM,和漢字排序軟件,SM,向國外出口1986,年：電子工業(yè)部向國務院報送了,關于建立和發(fā)展我國軟件產(chǎn)業(yè)的報告,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：原中國計算機軟件技術公司與中國計算機服務公司合并，成立中國計算機軟件與技術服務總公司，開始研發(fā)自主知識產(chǎn)權操作系統(tǒng)1991,年：,中華人民共和國著作權法,正式實施，,計算機軟件保護條例,頒布1992,年：,計算機軟件著作權登記辦法,頒布與實施1994,年：金山、巨人、王碼,480,等,20,多種流行的字處理軟件進入各類辦公系統(tǒng)中中國軟件產(chǎn)業(yè)大事記,1996,年：希望公司,UCDOS,占有當時,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,進入中國；國產(chǎn)財務軟件占有,65,的國內市場份額。

2000,年：國務院頒布,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，雙軟認證啟動2001,年：信息產(chǎn)業(yè)部與原國家計委命名,11,個城市的軟件園為“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)和細化，全國,35,所高校的示范性軟件學院開始招生2003,年：國內軟件行業(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,防不勝防的軟件錯誤,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秒就偏離了其預定軌道，該火箭被遠程控制所毀并失去她攜帶的4個衛(wèi)星，損失達,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,客機失事，,163人中僅4人生還,原因：,關于目的地坐標的、由一個字符構成的計算機命令的錯誤輸入，兩,相距,132英里,的城,市,坐標在南美航空表中,代碼相同,1.2,軟件與軟件危機,防不勝防的軟件錯誤,例,5,：,1994,年,英特爾奔騰浮點除法軟件缺陷，導致為自己的行為道歉并花費,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，英特爾,試圖掩飾該問題的嚴重性,；受到壓力時，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,機型進行正確測試，軟件在大眾使用的常見系統(tǒng)中難以運行,1.2,軟件與軟件危機,防不勝防的軟件錯誤,例,7,：,1991,年,美國愛國者導彈防御系統(tǒng)在幾次對抗導彈戰(zhàn)役中失利，多哈戰(zhàn)誤擊斃,28名,美軍士兵.,原因：,一個很小的系統(tǒng)時鐘錯誤積累，可能拖延,14小時并造成跟蹤系統(tǒng)失去準確度,，多哈戰(zhàn)中系統(tǒng)拖延了,100多個,小時,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失蹤.,原因：,為省錢而簡化確定何時關閉推進器的裝置，導致飛船著陸時誤更改一個數(shù)據(jù)位，兩個測試小組的獨立工作做的很好，,但從未走在一起,防不勝防的軟件錯誤,軟件開發(fā)成本,Cost,Testing,Requirements,Design and,Implementation,1.2,軟件與軟件危機,60,年代（軟件史前）的軟件危機：,（,1,）對軟件開發(fā)的進度和成本無法估計,（,2,）用戶對已經(jīng)開發(fā)完成的軟件的滿意度非常低,（,3,）軟件質量無法保證,（,4,）軟件開發(fā)后的維護工作很難進行,（,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,號因導航軟件一個語句的語義錯誤，導致偏離航線，任務失敗。

阿波羅,8,號因計算機軟件錯誤，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,個軟件錯誤美國,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,60,年代，就開始提出所謂“軟件危機”的概念,軟件危機：,軟件的可靠性沒有保障、維護費用不斷上升、進度無法預測、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,個月就降低一半，例如：存儲器每年降低,40%,、主機硬件的性價比每十年提高一個數(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,軟件危機的現(xiàn)實意義：,為什么要擔心軟件危機？,軟件作為一個產(chǎn)業(yè)，什么時候可以開始贏利？,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、制造技術、計算機硬件技術不同,（,2,）雖然在工具、技術手段上，可以同步進步,（,3,）方法、管理水平，不會自動進步,手工作坊依然普遍存在，原因是什么：,什么是手工作坊：,（,1,）個人對所負責的“局部”負責、在這個局部是完全個性化和自由的，系統(tǒng)就是由幾個這樣的“局部”構成的,（,2,）沒有任何設計文檔和可用于維護的資料,（,3,）沒有評審和獨立的系統(tǒng)測試,（,4,）進度、成本、質量是不可預測的,1.2,軟件與軟件危機,人月神話（,The Mythical Man-Month,）,一本暢銷,20,年經(jīng)久不衰、具有深遠影響的書。

作者美國,IBM,公司，被認為是,IBM System,/360,和,OS/360,之父，曾擔任,360,系統(tǒng)項目,經(jīng)理的,Frederick P.Brooks,博士1975,。