第3章 軟件工程基礎(chǔ)
3．1軟件工程基本概念
一、軟件定義與軟件特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，是包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合?；?，程序是軟件開發(fā)人員根據(jù)用戶需求開發(fā)的用程序設(shè)計(jì)語言描述的、適合計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令（語句）序列。數(shù)據(jù)是使程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。文檔是與程序開發(fā)、
維護(hù)和使用有關(guān)的圖文資料?？梢娷浖蓛刹糠纸M成：一是機(jī)器可執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)；二是機(jī)器不可執(zhí)行的，與軟件開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)、使用等有關(guān)的文檔。
國標(biāo)（GB）中對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的定義為：與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作有關(guān)的計(jì)算機(jī)程序、規(guī)程、規(guī)則，以及可能有的文件、文檔及數(shù)據(jù)。
軟件在開發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)和使用等方面與計(jì)算機(jī)硬件相比存在明顯的差異。深入理解軟件的定義需要了解軟件的特點(diǎn)：
（1） 軟件是一種邏輯實(shí)體，而不是物理實(shí)體具有抽象性。
（2） 軟件的生產(chǎn)與硬件不同，它沒有明顯的制作過程。一旦研制開發(fā)成功，可以大量拷貝同一內(nèi)容的副本。所以對(duì)軟件的控制，必須著重在軟件開發(fā)方面下功夫。
（3） 軟件在運(yùn)行、使用期間不存在磨損、老化問題。
（4） 軟件的開發(fā)運(yùn)行對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有依賴性，受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的限制這導(dǎo)致了軟件移植的問題。
（5） 軟件復(fù)雜性高，成本昂貴。
（6） 軟件開發(fā)涉及諸多的社會(huì)因素。
軟件按功能可以分為：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支撐軟件（或工具軟件）。應(yīng)用軟件是為解決特定領(lǐng)域的應(yīng)用而開發(fā)的軟件。系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)管理自身資源，提高計(jì)算機(jī)使用效率并為計(jì)算機(jī)用戶提供各種服務(wù)的軟件。支撐軟件是介于系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間，協(xié)助用戶開發(fā)軟件的工具性軟件，包括輔助和支持開發(fā)和維護(hù)應(yīng)用軟件的工具軟件。
二、軟件危機(jī)與軟件工程
軟件工程概念的出現(xiàn)源自軟件危機(jī)。
所謂有軟件危機(jī)四伏是泛指在計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的嚴(yán)重問題。實(shí)際上，幾科所有的軟件都不同程度地存在這些問題。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)硬件性能/價(jià)格比和質(zhì)量穩(wěn)步提高，軟件規(guī)模越來越大，復(fù)雜程度不斷增加，軟件成本逐年上升，質(zhì)量沒有可靠的保證，軟件已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的“瓶頸”。
具體地說，在軟件開發(fā)和維護(hù)過程中，軟件危機(jī)主要表現(xiàn)在：
（1） 軟件需求的增長得不到滿足。用戶對(duì)系統(tǒng)不滿意的情況經(jīng)常發(fā)生。
（2） 軟件開發(fā)成本和進(jìn)度無法控制。開發(fā)成本超出預(yù)算，開發(fā)周期大大超過規(guī)定日期的情況經(jīng)常發(fā)生。
（3） 軟件質(zhì)量難以保證。
（4） 軟件不可維護(hù)或護(hù)程度非常低。
（5） 軟件的成本不斷提高。
（6） 軟件開發(fā)生產(chǎn)率的提高趕不上硬件的發(fā)展和應(yīng)用需求的增長。
總之，可以將軟件危機(jī)歸結(jié)為成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率等問題。
軟件工程就是試圖用工程、科學(xué)和數(shù)學(xué)的大批量與方法研制、維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件的有關(guān)技術(shù)及管理方法。
關(guān)于軟件工程的定義，國標(biāo)（GB）中指出，軟件工程是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)軟件的定義、開發(fā)和維護(hù)的一整套方法、工具文檔、實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)的工序。
1993年IEEE(Institute of Electrical &Electronic Engineers ，電氣和電子工程師學(xué)會(huì))給出了一個(gè)更加綜合的定義：“將系統(tǒng)化的、規(guī)范的、可度量的方法應(yīng)用于軟件的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)的過程，即將工程化應(yīng)用于軟件中”。
軟件工程包括3個(gè)要素：即方法、工具和過程。方法是完成軟件工程項(xiàng)目的技術(shù)手段；工具支持軟件的開發(fā)、管理、文檔生成；過程支持軟件開發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)的控制、管理。
軟件工程的核心思想是把軟件產(chǎn)品看作是一個(gè)工程產(chǎn)品來處理。
開發(fā)軟件不能只考慮開發(fā)期間的費(fèi)用，而且應(yīng)考慮軟件生命周期內(nèi)的全部費(fèi)用。因此，軟件生命周期的概念就變得特別重要。在考慮軟件費(fèi)用時(shí)，不僅僅要降低開發(fā)成本，更要降低整個(gè)軟件生命周期的總成本。
三、軟件工程過程與軟件生命周期
1、軟件工程過程（Software Engineering Process）
ISO9000定義：軟件工程過程是把輸入轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源和活動(dòng)。
定義支持了軟件工程過程的兩方面內(nèi)涵。其一，軟件工程過程是指為獲得軟件產(chǎn)品，在軟件工具支持下由軟件工程師完成的一系列軟件工程活動(dòng)?；谶@個(gè)方面，軟件工程過程通常包含4種基本活動(dòng)：
（1） P（plan）——軟件規(guī)格說明。規(guī)定軟件的功能及其運(yùn)行時(shí)的限制。
（2） D（do）——軟件開發(fā)。產(chǎn)生滿足規(guī)格說明的軟件。
（3） C（check）——軟件確認(rèn)。確認(rèn)軟件能夠滿足客戶提出的要求。
（4） A (action)——軟件演進(jìn)。為滿足客戶的變更要求，軟件必須在使用的過程中演進(jìn)。
通常把用戶的要求轉(zhuǎn)變成軟件產(chǎn)品的過程也叫做軟件開發(fā)過程。此過程包括對(duì)用戶的要求進(jìn)行分析，解釋成軟件需求，把需求變換成設(shè)計(jì)，把設(shè)計(jì)用代碼來實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行代碼測試，有些軟件還需要進(jìn)行代碼安裝和交付運(yùn)行。
其二，從軟件開發(fā)的觀點(diǎn)看，它就是使用適當(dāng)?shù)馁Y源（包括人員、硬軟件工具、時(shí)間等），為開發(fā)軟件進(jìn)行的一組開發(fā)活動(dòng)，在過程結(jié)束時(shí)將輸入（用戶要求）轉(zhuǎn)化為輸出（軟件產(chǎn)品）。
3．1軟件工程基本概念
一、軟件定義與軟件特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，是包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合?；?，程序是軟件開發(fā)人員根據(jù)用戶需求開發(fā)的用程序設(shè)計(jì)語言描述的、適合計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令（語句）序列。數(shù)據(jù)是使程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。文檔是與程序開發(fā)、
維護(hù)和使用有關(guān)的圖文資料?？梢娷浖蓛刹糠纸M成：一是機(jī)器可執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)；二是機(jī)器不可執(zhí)行的，與軟件開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)、使用等有關(guān)的文檔。
國標(biāo)（GB）中對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的定義為：與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作有關(guān)的計(jì)算機(jī)程序、規(guī)程、規(guī)則，以及可能有的文件、文檔及數(shù)據(jù)。
軟件在開發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)和使用等方面與計(jì)算機(jī)硬件相比存在明顯的差異。深入理解軟件的定義需要了解軟件的特點(diǎn)：
（1） 軟件是一種邏輯實(shí)體，而不是物理實(shí)體具有抽象性。
（2） 軟件的生產(chǎn)與硬件不同，它沒有明顯的制作過程。一旦研制開發(fā)成功，可以大量拷貝同一內(nèi)容的副本。所以對(duì)軟件的控制，必須著重在軟件開發(fā)方面下功夫。
（3） 軟件在運(yùn)行、使用期間不存在磨損、老化問題。
（4） 軟件的開發(fā)運(yùn)行對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有依賴性，受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的限制這導(dǎo)致了軟件移植的問題。
（5） 軟件復(fù)雜性高，成本昂貴。
（6） 軟件開發(fā)涉及諸多的社會(huì)因素。
軟件按功能可以分為：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支撐軟件（或工具軟件）。應(yīng)用軟件是為解決特定領(lǐng)域的應(yīng)用而開發(fā)的軟件。系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)管理自身資源，提高計(jì)算機(jī)使用效率并為計(jì)算機(jī)用戶提供各種服務(wù)的軟件。支撐軟件是介于系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間，協(xié)助用戶開發(fā)軟件的工具性軟件，包括輔助和支持開發(fā)和維護(hù)應(yīng)用軟件的工具軟件。
二、軟件危機(jī)與軟件工程
軟件工程概念的出現(xiàn)源自軟件危機(jī)。
所謂有軟件危機(jī)四伏是泛指在計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的嚴(yán)重問題。實(shí)際上，幾科所有的軟件都不同程度地存在這些問題。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)硬件性能/價(jià)格比和質(zhì)量穩(wěn)步提高，軟件規(guī)模越來越大，復(fù)雜程度不斷增加，軟件成本逐年上升，質(zhì)量沒有可靠的保證，軟件已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的“瓶頸”。
具體地說，在軟件開發(fā)和維護(hù)過程中，軟件危機(jī)主要表現(xiàn)在：
（1） 軟件需求的增長得不到滿足。用戶對(duì)系統(tǒng)不滿意的情況經(jīng)常發(fā)生。
（2） 軟件開發(fā)成本和進(jìn)度無法控制。開發(fā)成本超出預(yù)算，開發(fā)周期大大超過規(guī)定日期的情況經(jīng)常發(fā)生。
（3） 軟件質(zhì)量難以保證。
（4） 軟件不可維護(hù)或護(hù)程度非常低。
（5） 軟件的成本不斷提高。
（6） 軟件開發(fā)生產(chǎn)率的提高趕不上硬件的發(fā)展和應(yīng)用需求的增長。
總之，可以將軟件危機(jī)歸結(jié)為成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率等問題。
軟件工程就是試圖用工程、科學(xué)和數(shù)學(xué)的大批量與方法研制、維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件的有關(guān)技術(shù)及管理方法。
關(guān)于軟件工程的定義，國標(biāo)（GB）中指出，軟件工程是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)軟件的定義、開發(fā)和維護(hù)的一整套方法、工具文檔、實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)的工序。
1993年IEEE(Institute of Electrical &Electronic Engineers ，電氣和電子工程師學(xué)會(huì))給出了一個(gè)更加綜合的定義：“將系統(tǒng)化的、規(guī)范的、可度量的方法應(yīng)用于軟件的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)的過程，即將工程化應(yīng)用于軟件中”。
軟件工程包括3個(gè)要素：即方法、工具和過程。方法是完成軟件工程項(xiàng)目的技術(shù)手段；工具支持軟件的開發(fā)、管理、文檔生成；過程支持軟件開發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)的控制、管理。
軟件工程的核心思想是把軟件產(chǎn)品看作是一個(gè)工程產(chǎn)品來處理。
開發(fā)軟件不能只考慮開發(fā)期間的費(fèi)用，而且應(yīng)考慮軟件生命周期內(nèi)的全部費(fèi)用。因此，軟件生命周期的概念就變得特別重要。在考慮軟件費(fèi)用時(shí)，不僅僅要降低開發(fā)成本，更要降低整個(gè)軟件生命周期的總成本。
三、軟件工程過程與軟件生命周期
1、軟件工程過程（Software Engineering Process）
ISO9000定義：軟件工程過程是把輸入轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源和活動(dòng)。
定義支持了軟件工程過程的兩方面內(nèi)涵。其一，軟件工程過程是指為獲得軟件產(chǎn)品，在軟件工具支持下由軟件工程師完成的一系列軟件工程活動(dòng)?；谶@個(gè)方面，軟件工程過程通常包含4種基本活動(dòng)：
（1） P（plan）——軟件規(guī)格說明。規(guī)定軟件的功能及其運(yùn)行時(shí)的限制。
（2） D（do）——軟件開發(fā)。產(chǎn)生滿足規(guī)格說明的軟件。
（3） C（check）——軟件確認(rèn)。確認(rèn)軟件能夠滿足客戶提出的要求。
（4） A (action)——軟件演進(jìn)。為滿足客戶的變更要求，軟件必須在使用的過程中演進(jìn)。
通常把用戶的要求轉(zhuǎn)變成軟件產(chǎn)品的過程也叫做軟件開發(fā)過程。此過程包括對(duì)用戶的要求進(jìn)行分析，解釋成軟件需求，把需求變換成設(shè)計(jì)，把設(shè)計(jì)用代碼來實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行代碼測試，有些軟件還需要進(jìn)行代碼安裝和交付運(yùn)行。
其二，從軟件開發(fā)的觀點(diǎn)看，它就是使用適當(dāng)?shù)馁Y源（包括人員、硬軟件工具、時(shí)間等），為開發(fā)軟件進(jìn)行的一組開發(fā)活動(dòng)，在過程結(jié)束時(shí)將輸入（用戶要求）轉(zhuǎn)化為輸出（軟件產(chǎn)品）。