軟件的概念

計(jì)算機(jī)軟件指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的程序及其文檔。

程序：是計(jì)算任務(wù)的處理對(duì)象和處理規(guī)則的描述(形式上是源碼、二進(jìn)制碼)。
文檔：是為了便于了解程序所需的闡明性資料。

軟件發(fā)展的3個(gè)階段

• 第一階段：
  時(shí)間：1946-1956年
  標(biāo)志：從計(jì)算機(jī)問世到實(shí)用的高級(jí)程序語(yǔ)言出現(xiàn)前
  特點(diǎn)：輸入輸出量較小，但計(jì)算量較大
  開發(fā)方式：主要采用個(gè)體開發(fā)方式
• 第二階段：
  時(shí)間：1956-1968年
  標(biāo)志：從實(shí)用的高級(jí)程序語(yǔ)言出現(xiàn)到軟件工程出現(xiàn)前
  特點(diǎn)：計(jì)算量不大，但輸入、輸出量較大
  開發(fā)方式：逐步從個(gè)體方式轉(zhuǎn)向合作方式
• 第三階段：
  時(shí)間：1968年-至今
  標(biāo)志：從軟件工程出現(xiàn)到現(xiàn)在
  特點(diǎn)：受制于所嵌入的宿主系統(tǒng)，而不只是受制于其功能要求
  開發(fā)方式：由個(gè)體合作方式轉(zhuǎn)向工程方式

軟件的特點(diǎn)vs硬件

• 軟件是一種邏輯實(shí)體，而不是有形的系統(tǒng)元件，其開發(fā)成本和進(jìn)度難以準(zhǔn)確估算。
• 軟件是被開發(fā)的或被設(shè)計(jì)的，沒有明顯的制造過程，一旦開發(fā)成功，只需復(fù)制即可，但其維護(hù)的工作量大。

• 軟件的使用沒有硬件那樣的機(jī)械磨損和老化問題。

  
  
  硬件的故障曲線
  
  
  軟件的故障曲線
  
  

  軟件的維護(hù)可能會(huì)引入副作用，使故障率升高。

軟件的分類

• 系統(tǒng)軟件：位于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最靠近硬件的一層，其它軟件一般都通過系統(tǒng)軟件發(fā)揮作用，它與具體的應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)關(guān)。如操作系統(tǒng)、編譯程序等。
• 支持軟件：支持軟件的開發(fā)和維護(hù)的軟件。如數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件、軟件開發(fā)環(huán)境等。
• 應(yīng)用軟件：特定應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ｓ玫能浖?。如?shí)時(shí)軟件、嵌入式軟件、科學(xué)和工程計(jì)算軟件、事務(wù)處理軟件、人工智能軟件等。

軟件工程的定義

IEEE：
① 將系統(tǒng)化的、嚴(yán)格約束的、可量化的方法應(yīng)用于軟件的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)，即將工程化應(yīng)用于軟件；
② 在①中所述方法的研究

軟件生存周期的概念及若干個(gè)階段

• 軟件有一個(gè)孕育、誕生、成長(zhǎng)、成熟、衰亡的生存過程。這個(gè)過程即為計(jì)算機(jī)軟件的生存周期。
• 軟件生存周期大體可分為如下幾個(gè)活動(dòng)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程、需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試、運(yùn)行和維護(hù)。

軟件過程指軟件生存周期中的一系列相關(guān)的過程。過程是活動(dòng)的集合，活動(dòng)是任務(wù)的集合。

與開發(fā)有關(guān)的活動(dòng)主要：

• 源代碼管理（配置管理）
• 質(zhì)量保障（軟件測(cè)試、Debug）
• 需求分析
• 架構(gòu)設(shè)計(jì)
• 程序理解
• 軟件維護(hù)（運(yùn)營(yíng)）
• 軟件項(xiàng)目管理

CMM的目的

CMM（Capability Maturity Model）能力成熟度模型

• 開始，用于評(píng)價(jià)軟件機(jī)構(gòu)的軟件過程能力成熟度的模型
• 發(fā)展之初，提供一種評(píng)價(jià)軟件承接方能力的方法，為大型軟件項(xiàng)目的招投標(biāo)活動(dòng)提供一種全面而客觀的評(píng)審依據(jù)。
• 后來(lái)，又同時(shí)被軟件組織用于改進(jìn)其軟件過程

軟件過程模型

軟件過程模型是軟件開發(fā)全部過程、活動(dòng)和任務(wù)的結(jié)構(gòu)框架，也稱軟件開發(fā)模型或軟件生存周期模型

瀑布模型

1970年W.Royce提出瀑布模型

特征

• 接受上一階段的結(jié)果作為本階段的輸入
• 利用這一輸入實(shí)施本階段應(yīng)完成的活動(dòng)
• 對(duì)本階段的工作進(jìn)行評(píng)審
• 將本階段的結(jié)果作為輸出，傳遞給下一階段

缺點(diǎn)

• 缺乏靈活性，難以適應(yīng)需求不明確或需求經(jīng)常變化的軟件開發(fā)
• 開發(fā)早期存在的問題往往要到交付使用時(shí)才發(fā)現(xiàn)，維護(hù)代價(jià)大

演化模型

可以在獲取了一組基本的需求后，通過快速分析構(gòu)造出該軟件的一個(gè)初始可運(yùn)行版本，稱之為原型（prototype），然后根據(jù)用戶在試用原型的過程中提出的意見和建議、或者增加新的需求，對(duì)原型進(jìn)行改造，獲得原型的新版本，重復(fù)這一過程，最終得到令客戶滿意的軟件產(chǎn)品。

演化模型的開發(fā)過程就是從構(gòu)造初始的原型出發(fā)，逐步將其演化成最終軟件產(chǎn)品的過程。演化模型適用于對(duì)軟件需求缺乏準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)的情況。典型的演化模型有：增量模型、原型模型、螺旋模型。

增量模型

增量模型將軟件的開發(fā)過程分成若干個(gè)日程時(shí)間交錯(cuò)的線性序列，每個(gè)線性序列產(chǎn)生軟件的一個(gè)可發(fā)布的“增量”版本，后一個(gè)版本是對(duì)前一版本的修改和補(bǔ)充，重復(fù)增量發(fā)布的過程，直至產(chǎn)生最終的完善產(chǎn)品。

增量模型融合了瀑布模型的基本成分（重復(fù)地應(yīng)用）和演化模型的迭代特征。

增量模型強(qiáng)調(diào)每一個(gè)增量都發(fā)布一個(gè)可運(yùn)行的產(chǎn)品。

增量模型特別適用于：

• 需求經(jīng)常變化的軟件開發(fā)
• 市場(chǎng)急需而開發(fā)人員和資金不能在設(shè)定的市場(chǎng)期限之前實(shí)現(xiàn)一個(gè)完善的產(chǎn)品的軟件開發(fā)

增量模型能有計(jì)劃地管理技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，如早期增量版本中避免采用尚未成熟的技術(shù)。

原型模型

• 原型（prototype）是預(yù)期系統(tǒng)的一個(gè)可執(zhí)行版本，它反映了系統(tǒng)性質(zhì)（如功能、計(jì)算結(jié)果等）的一個(gè)選定的子集。一個(gè)原型不必滿足目標(biāo)軟件的所有約束，其目的是能快速、低成本地構(gòu)建原型
• 原型方法從軟件工程師與客戶的交流開始，其目的是定義軟件的總體目標(biāo)，標(biāo)識(shí)需求。然后快速制訂原型開發(fā)的計(jì)劃，確定原型的目標(biāo)和范圍，采用快速設(shè)計(jì)的方式對(duì)其建模，并構(gòu)建原型
• 被開發(fā)的原型應(yīng)交付給客戶試用，并收集客戶的反饋意見，這些反饋意見可在下一輪迭代中對(duì)原型進(jìn)行改進(jìn)。在前一個(gè)原型需要改進(jìn)，或者需要擴(kuò)展其范圍的時(shí)候，進(jìn)入下一輪原型的迭代開發(fā)

原型的類型：

• 探索型（exploratory prototyping）
  目的是要弄清目標(biāo)系統(tǒng)的要求，確定所希望的特性，并探討多種方案的可行性
• 實(shí)驗(yàn)型（experimental prototyping）
  目的是驗(yàn)證方案或算法的合理性，它是在大規(guī)模開發(fā)和實(shí)現(xiàn)前，用于考核方案是否合適，規(guī)格說(shuō)明是否可靠
• 演化型（evolutionary prototyping）
  目的是將原型作為目標(biāo)系統(tǒng)的一部分，通過對(duì)原型的多次改進(jìn)，逐步將原型演化成最終的目標(biāo)系統(tǒng)

原型的使用策略：

• 廢棄（throw away）策略
  主要用于探索型和實(shí)驗(yàn)型原型的開發(fā)。這種原型通常被廢丟，然后根據(jù)探索或?qū)嶒?yàn)的結(jié)果用良好的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思想重新設(shè)計(jì)目標(biāo)系統(tǒng)
• 追加（add on）策略
  主要用于演化型原型的開發(fā)。這種原型通常是實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)系統(tǒng)中已明確定義的特性的一個(gè)子集，通過對(duì)它的不斷修改和擴(kuò)充，逐步追加新的要求，最后使其演化成最終的目標(biāo)系統(tǒng)

原型可作為單獨(dú)的過程模型使用，它也可作為一種方法或?qū)崿F(xiàn)技術(shù)應(yīng)用于其它的過程模型中。

螺旋模型

B.Boehm于1988年提出
是瀑布模型和演化（原型）模型的結(jié)合，并增加了風(fēng)險(xiǎn)分析。
螺旋模型沿著螺線旋轉(zhuǎn)，在四個(gè)象限上分別表達(dá)四個(gè)方面的活動(dòng)，即：

• 制定計(jì)劃：確定軟件目標(biāo)，選定實(shí)施方案，弄清項(xiàng)目開發(fā)的限制條件
• 風(fēng)險(xiǎn)分析：評(píng)價(jià)所選的方案，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，消除風(fēng)險(xiǎn)
• 工程實(shí)施：實(shí)施軟件開發(fā)，驗(yàn)證工作產(chǎn)品

• 客戶評(píng)估：評(píng)價(jià)開發(fā)工作，提出修正建議