軟件工程-第1章第1節(jié)

第1章緒

論

本章概述了軟件工程領(lǐng)域的基本內(nèi)容。首先介紹了軟件生產(chǎn)的發(fā)展及軟件危機，軟件工程的特點、性質(zhì)、目標(biāo)、面臨的問題；然后簡要介紹了軟件生存周期的各階段，各種生存周期模型以及各種軟件開發(fā)方法。軟件工程的產(chǎn)生1.1軟件工程的過程和軟件生存周期1.2軟件開發(fā)方法概述1.3

目錄1.1軟件工程的產(chǎn)生1.1.1軟件的特點(1)軟件是一種邏輯產(chǎn)品，它與物質(zhì)產(chǎn)品有很大的區(qū)別。軟件產(chǎn)品是看不見摸不著的，因而具有無形性。它是腦力勞動的結(jié)晶。(2)軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)主要是研制。其成本主要體現(xiàn)在軟件的開發(fā)和研制上，軟件開發(fā)研制完成后，通過復(fù)制就產(chǎn)生了大量的軟件產(chǎn)品。(3)軟件產(chǎn)品不會用壞，不存在磨損、消耗問題，是綠色環(huán)保產(chǎn)品。(4)軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)主要是腦力勞動。(5)軟件費用不斷增加，軟件成本相當(dāng)昂貴。軟件的研制工作需要投放大量的、復(fù)雜的、高強度的腦力勞動，它的人力成本非常高。1.1軟件工程的產(chǎn)生1.1.2軟件生產(chǎn)的發(fā)展1．程序設(shè)計時代(1946—1956年)

程序設(shè)計時代的生產(chǎn)方式是個體手工勞動，使用的工具是機器語言、匯編語言；開發(fā)方法是追求編程技巧，追求程序運行效率，因此程序難讀、難懂、難修改；硬件特征是價格高、存儲容量小、運行可靠性差；軟件特征是只有程序、程序設(shè)計概念，不重視程序設(shè)計方法。1.1.2軟件生產(chǎn)的發(fā)展2．程序系統(tǒng)時代(1956—1968年)

程序系統(tǒng)時代的生產(chǎn)方式是作坊式的小集團合作生產(chǎn)，生產(chǎn)工具是高級語言；開發(fā)方法仍舊靠個人技巧，但開始提出了結(jié)構(gòu)化方法；

硬件特征是：速度、容量及工作可靠性有明顯提高，價格降低，銷售有爆炸性增長；軟件特征是：程序員數(shù)量猛增，其他行業(yè)人員大量進入這個行業(yè)，由于缺乏訓(xùn)練，開發(fā)人員素質(zhì)差。

這時已意識到軟件開發(fā)的重要性，大量軟件開發(fā)的需求已被提出，但開發(fā)技術(shù)沒有新的突破，開發(fā)人員的素質(zhì)和落后的開發(fā)技術(shù)不適應(yīng)規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軟件開發(fā)，因此產(chǎn)生了尖銳的矛盾，導(dǎo)致軟件危機的產(chǎn)生。3．軟件工程時代(1968年至今)

軟件工程時代的生產(chǎn)方式是工程化的生產(chǎn)，使用數(shù)據(jù)庫、開發(fā)工具、開發(fā)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)、分布式、面向?qū)ο蠹夹g(shù)來開發(fā)軟件；硬件特征是：向超高速、大容量、微型化以及網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；軟件特征是：開發(fā)技術(shù)有很大進步，但是未能獲得突破性進展，軟件價格不斷上升，沒有完全擺脫軟件危機。1.1.2軟件生產(chǎn)的發(fā)展1.1.3軟件危機

1．軟件危機的產(chǎn)生

軟件發(fā)展第二階段的末期，由于計算機硬件技術(shù)的進步，計算機運行速度、容量和可靠性有顯著的提高，生產(chǎn)成本顯著下降，這為計算機的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。一些復(fù)雜的、大型的軟件開發(fā)項目被提出來，但是，軟件開發(fā)技術(shù)一直未能滿足發(fā)展的要求。軟件開發(fā)中遇到的問題因找不到合適的解決辦法而使問題積累起來，形成了尖銳的矛盾，導(dǎo)致了軟件危機。1.1.3軟件危機

2．軟件危機的表現(xiàn)軟件危機表現(xiàn)在以下幾方面：(1)經(jīng)費預(yù)算經(jīng)常突破，完成時間一再拖延。由于缺乏軟件開發(fā)的經(jīng)驗和軟件開發(fā)數(shù)據(jù)的積累，使得開發(fā)工作的計劃很難制定。(2)開發(fā)的軟件不能滿足用戶要求。開發(fā)初期對用戶的要求了解不夠明確，未能得到明確表達。開發(fā)工作開始后，軟件人員和用戶又未能及時交換意見，使得一些問題不能及時解決，導(dǎo)致開發(fā)的軟件不能滿足用戶的要求，使項目失敗。(3)開發(fā)的軟件可維護性差。開發(fā)過程沒有統(tǒng)一的、公認(rèn)的規(guī)范，軟件開發(fā)人員按各自的風(fēng)格工作，各行其是。開發(fā)過程無完整、規(guī)范的文檔，發(fā)現(xiàn)問題后進行雜亂無章的修改。程序結(jié)構(gòu)不好，運行時發(fā)現(xiàn)的錯誤也很難修改，導(dǎo)致軟件可維護性差。(4)開發(fā)的軟件可靠性差。由于在開發(fā)過程中，沒有確保軟件質(zhì)量的體系和措施，在軟件測試時，又沒有嚴(yán)格的、充分的、完全的測試，提交給用戶的軟件質(zhì)量差，在運行中暴露出大量的問題。這種不可靠的軟件，輕者會影響系統(tǒng)正常工作，重者會發(fā)生事故，造成生命財產(chǎn)的重大損失。1.1.3軟件危機

1.1.3軟件危機

3．軟件危機的原因

造成上述軟件危機的原因概括起來有以下幾方面。(1)軟件的規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。隨著計算機應(yīng)用的日益廣泛，需要開發(fā)的軟件規(guī)模日益龐大，軟件結(jié)構(gòu)也日益復(fù)雜。(2)軟件開發(fā)的管理困難。由于軟件規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又具有無形性，導(dǎo)致管理困難，進度控制困難，質(zhì)量控制困難，可靠性無法保證。(3)軟件開發(fā)費用不斷增加。軟件生產(chǎn)是一種智力勞動，它是資金密集、人力密集的產(chǎn)業(yè)，大型軟件投入人力多，周期長，費用上升很快。1.1.3軟件危機

3．軟件危機的原因(4)軟件開發(fā)技術(shù)落后。在20世紀(jì)60年代，人們注重一些計算機理論問題的研究，如編譯原理、操作系統(tǒng)原理、數(shù)據(jù)庫原理、人工智能原理、形式語言理論等，不注重軟件開發(fā)技術(shù)的研究，用戶要求的軟件其復(fù)雜性與軟件技術(shù)解決復(fù)雜性的能力不相適應(yīng)，它們之間的差距越來越大。(5)生產(chǎn)方式落后。軟件仍然采用個體手工方式開發(fā)。根據(jù)個人習(xí)慣和愛好工作，無章可循，無規(guī)范可依據(jù)，靠言傳身教方式工作。(6)開發(fā)工具落后，生產(chǎn)率提高緩慢。軟件開發(fā)工具過于原始，沒有出現(xiàn)高效率的開發(fā)工具，因而軟件生產(chǎn)率低下。1.1.4軟件工程1．軟件工程的定義

軟件工程是用科學(xué)知識和技術(shù)原理來定義、開發(fā)、維護軟件的一門學(xué)科，是計算機科學(xué)中的一個分支，其主要思想是在軟件生產(chǎn)中用工程化的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工方法。工程化的方法借用了傳統(tǒng)的工程設(shè)計原理的基本思想，采用了若干科學(xué)的、現(xiàn)代化的方法技術(shù)來開發(fā)軟件。這種工程化的思想貫穿到需求分析、設(shè)計、實現(xiàn)，直到維護的整個過程。2．軟件工程的性質(zhì)

軟件工程是涉及計算機科學(xué)、工程科學(xué)、管理科學(xué)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的一門綜合性的交叉學(xué)科。計算機科學(xué)中的研究成果均可用于軟件工程，但計算機科學(xué)側(cè)重于原理和理論的研究，而軟件工程側(cè)重于如何建造一個高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)。1.1.4軟件工程3．軟件工程的目標(biāo)

軟件工程是一門工程性學(xué)科，目的是成功地建造一個大型軟件系統(tǒng)。所謂成功，是要達到以下幾個目標(biāo)：付出較低的開發(fā)成本；達到要求的軟件功能；取得較好的軟件性能；開發(fā)的軟件易于移植；需要較低的維護費用；能按時完成開發(fā)任務(wù)，及時交付使用；開發(fā)的軟件可靠性高。軟件工程的目標(biāo)可以簡單地規(guī)納為四個字：多、快、好、省?！岸唷笔枪δ荦R全，“快”是進度快，“好”是質(zhì)量高，“省”是節(jié)省成本。4．軟件工程的內(nèi)容

軟件工程研究的主要內(nèi)容是指軟件開發(fā)技術(shù)和軟件開發(fā)管理兩個方面。在軟件開發(fā)技術(shù)中，它主要研究軟件開發(fā)方法、軟件開發(fā)過程、軟件開發(fā)工具和環(huán)境。在軟件開發(fā)管理中，它主要研究軟件管理學(xué)、軟件經(jīng)濟學(xué)和軟件心理學(xué)等。1.1.4軟件工程5．軟件工程面臨的問題

軟件工程有許多需要解決的棘手問題，如軟件費用、軟件可靠性、軟件可維護性、軟件生產(chǎn)率和軟件重用等。1)軟件費用由于軟件生產(chǎn)基本上仍處于手工狀態(tài)，軟件是知識高度密集的技術(shù)的綜合產(chǎn)物，人力資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)這種迅速增長的軟件社會要求，因而軟件費用上升的勢頭必然還將繼續(xù)下去。2)軟件可靠性軟件可靠性是指軟件系統(tǒng)能否在既定的環(huán)境條件下運行并實現(xiàn)所期望的結(jié)果。在軟件開發(fā)中，通常要花費40%的代價進行測試和排錯，即使這樣還不能保證以后不再發(fā)生錯誤，為了提高軟件可靠性，就要付出足夠的代價。1.1.4軟件工程5)軟件重用

提高軟件的重用性，對于提高軟件生產(chǎn)率、降低軟件成本有著重要意義。當(dāng)前的軟件開發(fā)存在著大量的、重復(fù)的勞動，耗費了不少的人力資源。軟件的重用有各種級別，軟件規(guī)格說明、軟件模塊、軟件代碼、軟件文檔等都可以是重用的單位。軟件重用是軟件工程中的一個重要研究課題，軟件重用的理論和技術(shù)至今尚未徹底解決。6)軟件文檔

文檔資料是軟件必不可少的重要組成部分。它是開發(fā)組織和用戶之間的權(quán)利與義務(wù)的合同書，是組織者向開發(fā)人員下達的任務(wù)書，是系統(tǒng)維護人員的技術(shù)指導(dǎo)書，是軟件測試人員的工作依據(jù)，是用戶的操作說明書，但是目前開發(fā)組織不夠重視。缺乏必要的文檔或文檔不全。1.1.4軟件工程3)軟件可維護性

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，軟件的維護費用占整個軟件系統(tǒng)費用的三分之二，而軟件開發(fā)費用只占三分之一。軟件維護之所以有如此大的花費，是因為已經(jīng)運行的軟件還需排