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第1章软件与软件工程的概念• 软件的概念、特性和分类• 软件危机与软件工程• 系统工程的目标• 软件生存期• 软件生存期模型• 软件工程知识体系及知识域1.1软件的概念、特性和分类• 软件的作用具有产品和产品生产载体的双重作用。(1) 作为产品，软件显示了由计算机硬件体现的计算能力，扮演着信息转换的角色：产生、管理、查询、修改、显示或者传递各种不同的信息。(2) 作为产品生产的载体，软件提供了计算机控制（操作系统）、信息通信（网络），以及应用程序开发和控制的基础平台（软件工具和环境）。1.1软件的概念、特性和分类• 软件的概念虽然软件对于现代的人并不陌生，但很多人对于软件的理解并不准确，“软件就是程序，软件开发就是编程序”的这种错误观点仍然存在。什么是软件？1.1软件的概念、特性和分类• 软件是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分，它是包括程序，数据及其相关文档的完整集合。• 程序是按事先设计的功能和性能要求执行的指令序列。• 数据是使程序能正常操纵信息的数据结构。• 文档是与程序开发，维护和使用有关的图文材料。1.1软件的概念、特性和分类• 软件的特性(1)形态特性:软件是无形的、不可见的逻辑实体。度量常规产品的几何尺寸、物理性质和化学成分对它却是毫无意义的。(2)智能特性：软件是复杂的智力产品，它的开发凝聚了人们的大量脑力劳动，它本身也体现了知识实践经验和人类的智慧，具有一定的智能。它可以帮助我们解决复杂的计算、分析、判断和决策问题。(3)开发特性:尽管已经有了一些工具（也是软件）来辅助软件开发工作，但到目前为止尚未实现自动化。软件开发中仍然包含了相当份量的个体劳动，使得这一大规模知识型工作充满了个人行为和个人因素。(4)质量特性：目前还无法得到完全没有缺陷的软件产品。1.1软件的概念、特性和分类(5)生产特性:与硬件或传统的制造业产品的生产完全不同，软件一旦设计开发出来，如果需要提供多个用户，它的复制十分简单，其成本也极为有限。(6)管理特性：由于上述的几个特点，使得软件的开发管理显得更为重要，也更为独特。1.1软件的概念、特性和分类(7)环境特性:软件的开发和运行都离不开相关的计算机系统环境，包括支持它的开发和运行的相关硬件和软件。软件对于计算机系统的环境有着不可摆脱的依赖性。(8)维护特性：软件投入使用以后需要进行维护，但这种维护与传统产业产品的维护概念有着很大差别。1.1软件的概念、特性和分类(9)废弃特性:与硬件不同，软件并不是由于被“用坏”而被废弃的。(10)应用特性：软件的应用极为广泛，如今它已渗入国民经济和国防的各个领域，现已成为信息产业、先进制造业和现代服务业的核心，占据了无可取代的地位。1.1软件的概念、特性和分类1.1软件的概念、特性和分类• 软件的分类按照软件的作用，一般可以将软件做如下分类。(1)系统软件(2)应用软件(3)支撑软件(4)可复用软件l 软件危机暴发于上个世纪六十年代末。l 主要表现为：软件的发展速度远远滞后于硬件的发展速度，不能满足社会日益增长的软件需求。软件开发周期长、成本高、质量差、维护困难。1.2软件危机与软件工程• 软件危机l 典型例子：美国IBM公司在1963年至1966年开发的IBM360机的操作系统。l 这个项目的负责人F.D.Brooks事后总结了他在组织开发过程中的沉痛教训时说： ……正像一只逃亡的野兽落到泥潭中做垂死的挣扎，越是挣扎，陷得越深。昀后无法逃脱灭顶的灾难，……程序设计工作正像这样一个泥潭，……一批批程序员被迫在泥潭中拼命挣扎，……谁也没有料到竟会陷入这样的困境……1.2软件危机与软件工程具体来说，软件危机主要有以下一些典型表现:Ø 对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。Ø 用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生。Ø 软件产品的质量往往靠不住。Ø 软件常常是不可维护的。Ø 软件通常没有适当的文档资料。Ø 软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升。Ø 软件开发生产率提高的速度，既跟不上硬件的发展速度，也远远跟不上计算机应用迅速普及深入的趋势。1.2软件危机与软件工程除了软件本身的特点，软件危机发生的主要原因有：(1) 缺乏软件开发的经验和有关软件开发数据的积累，使得开发工作的计划很难制定。(2) 软件人员与用户的交流存在障碍，使得获取的需求不充分或存在错误。(3) 软件开发过程不规范。如，没有真正了解用户的需求就开始编程序。(4) 随着软件规模的增大，其复杂性往往会呈指数级升高。需要很多人分工协作，不仅涉及技术问题，更重要的是必须有科学严格的管理。(5) 缺少有效的软件评测手段，提交用户的软件质量不能完全保证。1.2软件危机与软件工程• 彻底消除“软件就是程序”的错误观念。• 充分认识到软件开发应该是一种组织良好、管理严密、各类人员协同配合、共同完成的工程项目。• 推广和使用在实践中总结出来的开发软件的成功技术、方法和工具。• 按工程化的原则和方法组织软件开发工作。如何摆脱软件危机?1.2软件危机与软件工程1.2软件危机与软件工程l 软件工程的概念• 为了克服软件危机，1968年10月在北大西洋公约组织（NATO）召开的计算机科学会议上，FritzBauer首次提出“软件工程”的概念，试图将工程化方法应用于软件开发。• 在NATO会议上，FritzBauer对软件工程的定义是：“软件工程就是为了经济地获得可靠的且能在实际机器上有效地运行的软件，而建立和使用完善的工程原理。”• 1993年IEEE给出的定义：“软件工程是：①把系统的、规范的、可度量的途径应用于软件开发、运行和维护过程，也就是把工程应用于软件；②研究①中提到的途径。”。1.2软件危机与软件工程• 软件工程是指导计算机软件开发和维护的一门工程学科。采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维护软件，把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的昀好技术结合起来，以经济地开发出高质量的软件并有效地维护它，这就是软件工程。1.2软件危机与软件工程1.3软件工程的目标• 软件工程的目标是运用先进的软件开发技术和管理方法来提高软件的质量和生产率，也就是要以较短的周期、较低的成本生产出高质量的软件产品，并昀终实现软件的工业化生产。1.3软件工程的目标软件的质量特性：功能性、可靠性、可使用性、效率、可维护性和可移植性。• 功能性是指软件所实现的功能达到它的设计规范和满足用户需求的程度；• 可靠性是指在规定的时间和条件下，软件能够正常维持其工作的能力；• 可使用性是指为了使用该软件所需要的能力；• 效率是指在规定的条件下用软件实现某种功能所需要的计算机资源的有效性；• 可维护性是指当环境改变或软件运行发生故障时，为了使其恢复正常运行所做努力的程度；可移植性是指软件从某一环境转移到另一环境时所做努力的程度。1.3软件工程的目标质量目标之间的关系(1)关注大型软件的构造(2)中心课题是控制复杂性(3)软件经常变化(4)开发软件的效率非常重要(5)和谐地合作是开发软件的关键(6)软件必须有效地支持它的用户(7)在软件工程领域中是由一种文化背景的人替具有另一种文化背景的人创造产品软件工程的本质特性(1)按软件生存周期分阶段制订计划并认真实施(2)坚持进行阶段评审