Download - In¿ynieria Oprogramowania Anna Bobkowska Katedra In ...imeble.internetdsl.pl/kms/Wprowadzenie-Cykl.pdf · Inżynieria Oprogramowania Wprowadzenie do przedmiotu Cel: przegląd wiedzy

© KIO

Inżynieria Oprogramowania


Anna BobkowskaMaciej Piechówka

Katedra Inżynierii Oprogramowania

1. Wprowadzenie2. Motywacje i zakres inżynierii

oprogramowania3. Klasyczny cykl życia

Materiały pomocnicze do wykładu z Inży

Oprogramowania na Wydziale ETI PG.

Ich lektura nie zastępuje obecności na wykładzie.

Wykorzystanie materiałów w innym celu oraz ich

rozpowszechnianie jest zabronione.

nierii

© KIO


Wprowadzenie do przedmiotuCel: przegląd wiedzy dotyczącej metodycznego wytwarzania

oprogramowania o wysokiej jakości.

Wykład „Przegląd tematyki IO”• Przedmiot inżynierii oprogramowania;

cykl życia systemu; • Model kaskadowy • Faza przedprojektowa• Inżynieria wymagań i wybrane techniki

modelowania systemów• UML• Analiza wymagań; analiza obiektowa• Projektowanie systemu; projektowanie

obiektowe • Implementacja; • Testowanie i walidacja systemu; inspekcje• Wdrażanie i utrzymanie systemu• Narzędzia CASE• Inne podejścia i metodyki

Laboratorium „UML”• Przygotowanie wizji systemu• Modelowanie za pomocą

przypadków użycia • Modelowanie obiektowe • Modelowanie zachowania• Elementy projektowania

Zaliczenie:50% laboratorium50% egzamin

© KIO


Literatura

UML• Booch G., Rumbaugh J., Jacobson I.: UML przewodnik

użytkownika, WNT, 2001

Inżynieria Oprogramowania• Górski J. (red.) Inżynieria oprogramowania w projekcie

informatycznym, MIKOM, 2000• Pressman R., Ince D., Software Engineering: a Practitioner’s

Approach. McGraw-Hill, 2000• Sommerville I., Inżynieria Oprogramowania, 2003• Szejko S.(red.), Metody wytwarzania oprogramowania,

MIKOM, 2002

© KIO


Motywacje: Ważność i złożoność zagadnienia (1)

• System - zbiór wzajemnie powiązanych elementów, wyodrębnionych z otoczenia,współdziałających dla realizacji wspólnego celu

• Materia (tworzywo)

• Środowisko

– rozproszenie elementów systemu

SprzętOprogramowanieLudzieReguły użycia

Środowisko

© KIO


Motywacje: Ważność i złożoność zagadnienia (2)

• Rewolucja informacyjna - zastosowania informatyki:

– transport, produkcja, obsługa pieniądza, ochrona zdrowia, administracja, rozrywka, telekomunikacja, ...

• Oczekiwania (głównie jakościowe):– wysoce niezawodne– użyteczne– łatwe w użyciu– trudne do użycia w sposób niewłaściwy– bezpieczne– tanie– dostępne . . .

© KIO


Specyfika oprogramowania (1)

• zdominowane przez proces projektowania– pomijalne nakłady na produkcję, większość wysiłku skierowana

na projektowanie; niedojrzała technologia, kompetencje ?• trudności w wizualizacji

– oprogramowanie to “niematerialny wytwór intelektu”; trudności w obserwacji wcześniejszych form (specyfikacji wymagań, projektu,...); dążenie do jak najwcześniejszej implementacji obniżające szansę na sukces

• nie zużywa się– nie zużywa się; wadliwe działanie wynika z niedopasowania do środowiska, z błędów konstrukcji, często ujawniających się bardzo późno

• duża złożoność– trudno znaleźć standardy projektowe, trudno prześledzić wszystkie

sytuacje, wypuścić produkt pozbawiony błędów

© KIO


Specyfika oprogramowania (2)• dowolność struktury

– zwykle niewielkie ograniczenia i duże pole do popisu projektantów -złożoność, nieregularność, niezrozumiałość struktury - trudności modyfikacji i pielęgnacji

• zależność elementów– niejawne zależności pomiędzy elementami prowadzą do trudności

konstrukcyjnych, błędnych ocen poprawności oprogramowania, stwarzają problemy modyfikacji i pielęgnacji

• brak ograniczeń (np. prawami fizyki)– nieznaczna zmiana może spowodować duże odchylenie; „mała

modyfikacja”? „przybliżona analiza”?• łatwość zmian

– łatwość dokonywania zmian prowadzi do chaosu, błędów i bylejakości

• trudność testowania– niematerialność software’u, równoległość działań, skomplikowanie,

zakres możliwych danych istotnie utrudniają eliminacjędefektów

© KIO


Specyfika oprogramowania (3)

Zdecydowana większość użytecznego oprogramowania powstaje w układzie klient-wykonawca

KLIENTKLIENT WYKONAWCAWYKONAWCA

oczekiwaniaoczekiwania technologiatechnologia

DZIEDZINA DZIEDZINA PROBLEMOWAPROBLEMOWA

DZIEDZINA DZIEDZINA INFORMATYCZNAINFORMATYCZNA

opro

gram

owan

ieop

rogr

amow

anie

© KIO


Krzywe ilości uszkodzeń ujawniających się w czasie

a) w przypadku sprzętu b) w przypadku oprogramowania

© KIO


Procentowy rozkład błędów popełnianych przy konstrukcji systemów

Ko ns trukc ja

26%

Ko do wanie

7%

S fo rmułowa-nie

wymag ań56%

Inne błędy11%

© KIO


Rozkład kosztów wytworzeniai utrzymania oprogramowania

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1975 1980 1985 1990 1995

utrzymanie

wytworzenie

© KIO


Zauważalne problemy i tendencje

• wzrost wymagań użytkowników: użytkowość, poprawność, wiarygodność czy efektywność;

• skomplikowanie systemów, nietrywialne zastosowania, wysoko specjalizowane zadania

• niska produktywność procesu wytwarzania

• brak ‘rzemiosła’ i jednostkowość procesu wytwarzania powoduje wysokie narzuty i koszty procesu produkcji

• błędy

• wzrost znaczenia fazy analizy i udziału użytkownika

• koszt utrzymania i wzrost znaczenia właściwej dokumentacji systemu

© KIO



• Oprogramowanie (software) - zbiór programów, procedur postępowania i związanej z nimi dokumentacji, w ramach danego systemu (komputerowego).

• Inżynieria (engineering) - polega na takim zastosowaniu nauk ścisłych, przyrodniczych i humanistycznych, poprzez które materiai źródła energii naturalnej stają się użyteczne dla człowieka.

Inżynieria oprogramowania polega na takim zastosowaniu nauk (ścisłych, przyrodniczych, humanistycznych), poprzez które własności i możliwości sprzętu komputerowego stająsię, za pośrednictwem oprogramowania, użyteczne dla człowieka.

© KIO


Podobieństwa inżynierii oprogramowania

do tradycyjnej inżynierii

techniki rozwiązywania problemów

• identyfikacja potrzeb• planowanie działań• zarządzanie projektem• systematyczna analiza• kontrola jakości procesu• ocena jakości produktu• bieżąca eksploatacja

notacjemetodykinarzędzia

© KIO


Podstawowe różnice pomiędzy inżynierią oprogramowania a inżynierią tradycyjną

Brak praw fizyki

Program to “czysta” informacja

Statyczny obraz programu

Obserwacja pośrednia

Nie zużywa się

© KIO


Drogi rozwiązania

Systematyczne wytwarzanie, zgodnie z przyjętym cyklem

Rozwój notacji modelujących i wspomaganie uznanych cykli rozwojuoprogramowania, głównie klasycznego

Definiowanie nowych cykli wytwórczych, często posiłkujących się nowymi metodologiami

Rozwijanie nowych metodologii systematycznej konstrukcji oprogramowania, bazujących na istniejących bądź nowych notacjach; najwięcej prac dotyczy metodologii obiektowych

Środowiska i narzędzia wspomagające

Wspomaganie zarządzania projektem informatycznym, planowania, zarządzania ludźmi, minimalizacji ryzyka, zapewniania jakości

© KIO


Podejścia i metodyki

Czym jest metodyka konstrukcji systemu ?

- Jest zbiorem procedur, metod, narzędzi i środkówwspomagających dokumentowanie

- Składa się z faz, które same składają się z kolejnych faz- Stanowi 'przewodnik' dla konstruktorów systemu- Stanowi metodę systematycznej budowy systemów- Bazuje na pewnym widzeniu świata, nazywanym podejściem

(ang.: approach)

© KIO


Podejścia

• Modularyzacja

• Podejście strukturalne

• Wykorzystanie metod formalnej specyfikacji

• Podejście obiektowe

¨

¨

© KIO


Popularne metody modelowania systemów

Modelowanie danych model relacyjny, diagramy związków encjimodel obiektowysłowniki danychabstrakcyjne typy danych (ADT)

Modelowanie diagramy przepływu danychprzetwarzania języki opisu, jak Structured English czy Program

Description Languagetablice decyzyjne, drzewa decyzjidiagramy akcji, diagramy przepływudiagramy przepływu pracy

Modelowanie funkcji hierarchie funkcji i macierze powiązańprzypadki użycia (use cases)abstrakcyjne typy danych

Modelowanie modele grafowe, sieci Petriegozachowania FSMs, automaty, diagramy przejść stanu

diagramy interakcji, diagramy komunikacji (MSC)drzewa zdarzeń, drzewa błędówVDM, Z

Modelowanie struktury diagramy strukturystatycznej i modele obiektowedynamicznej modele komunikujących się procesów, CCS , CSP ,

języki formalnej specyfikacji

© KIO


Środowiska wspomagajacespecyfikację wymagań, najcześciej za pomocą notacji graficznych,walidację dokonanej specyfikacji (modelu logicznego), ocenę jej spójności i kompletności,przekształcenie utworzonego modelu w projekt,weryfikację zgodności projektu z wymaganiami i jego logiczną walidację, często poprzez prototypowanie lub symulację działania przyjętej konstrukcji,szkieletową lub pełniejsza generację kodu,testowanie, animację i pomiary utworzonej aplikacji,tworzenie dokumentacji, na różnych poziomach i w różnych przekrojach, zarządzanie projektem, od planowania i harmonogramowania po kontrolę realizacji,analizę zamierzonych zmian i wspomaganie ich dokonania, prace zapewniające re-development, zarządzanie konfiguracją lub przeniesienie aplikacji do nowego środowiskareverse - engineering, czyli pozyskiwanie specyfikacji projektowej oraz analitycznej na podstawie istniejącego kodu i wiedzy konstruktora,powtórne wykorzystanie wcześniejszych rozwiązań w konstrukcji nowych projektów wersjonowanie projektu oraz zespołową pracę nad nim

© KIO


Cykl życia systemu

Struktura obrazująca podstawoweetapy rozwoju i eksploatacji systemuwraz z ich produktami, wzajemnymi relacjami pomiędzy tymi etapamioraz ich zależnościami w czasie

© KIO


Cykl życia i cykl wytwarzania systemu

Cykl życia oprogramowania reprezentuje powtarzającą się w czasie całość działań prowadzonych od ujawnienia potrzeby budowy systemu po zakończenia jego wykorzystania. Obrazowane są kolejne etapy rozwoju i eksploatacji systemu, wraz z ich kontekstem, produktami, wzajemnymi relacjami i zależnościami w czasie.

Cykl wytwarzania oprogramowania - ta część cyklu życia, która obejmuje etapy wytwórcze.

© KIO


Cykl życia systemu“Klasyczny cykl życia systemu” to całość działań prowadzonych

od ujawnienia potrzeby jego budowy,

poprzez analizę stawianych wymagań,

projektowanie

i implementację oprogramowania,

jego konserwację,

do zakończenia wykorzystania oprogramowania

Studium potrzeb i możliwości

?

Analiza wymagań

Projektowanie

Specyfikacja

Implementacja

Nie

Utrzymanie

© KIO


Model klasyczny (kaskadowy)

Faza przedprojektowa(Planowanie)

Faza przedprojektowa(Planowanie)

AnalizaAnaliza

ProjektowanieProjektowanie

ImplementacjaImplementacja

TestowanieTestowanie

Wdrożeniei pielęgnacjaWdrożenie

i pielęgnacja

© KIO


Klasyczny cykl życia - produkty (wg ESA) FAZY ELEMENTY

UR DEFINIOWANIE WYMAGAŃ UŻYTKOWNIKA

UR/R SR DEFINIOWANIE WYMAGAŃ SOFT- WARE'OWYCH

SR/R

AD PROJEKT KONSTRUKCYJ- NY

AD/R DD PROJEKT SZCZEGÓŁOWY I WYTWARZANIE

DD/R TR PRZEKAZANIE

OM UŻYTKOWANIE I UTRZYMANIE

GŁÓWNE DZIAŁANIA

• ustalenie środowiska użytkwania • identyfikacja wymagań użytkownika

• konstrukcja modelu logicznego • identyfikacja wymagań software'owych

• konstrukcja modelu fizycznego • zdefiniowanie podstawowych komponentów

• projektowanie modułów • kodowanie • testy

segmentów • testy integracyjne • testy

systemowe

• instalacja • testy wstępnego odbioru

• testy ostatecznego odbioru • użytkowanie • utrzymanie kodu i dokumentacji

PRODUKTY Dokument Wymagań Użytkownika URD

→

Dokument Wymagań Software'owych SRD

→

Dokument Projektu Konstrukcyjnego ADD

→

Dokument Szczegółowego Projektu DDD Kod SUM Podręcznik Użytkownika Oprogramowania

→

→ →

Dokument Przekazania Software'u STD

Dokument Historii Projektu → PHD

PRZEGLĄ-DY

przeglądy techniczne

przeglądy kontrole


przeglądy kontrole

przeglady techniczne

przeglądy kontrole


GŁÓWNE ETAPY

Zatwierdzenie URD

Zatwierdzenie SRD

Zatwierdzenie ADD

Zatwierdzenie Kodu/ADD/ SUM

Powstanie STD Wstępny odbiór

Powstanie PHD Ostateczny odb.

AD;ADD;AD/R Architectural Design/Document/Review Projekt Konstrukcyjny/Dokument /Przegląd DD;DDD;DD/R Detailed Design and production/Document/Review Szczegółowy Projekt i Wytwarzanie/Dokument /Przegląd PHD Project History Document Dokument Historii Projektu SR;SRD;SR/R Software Requirements/Document/Review Wymagania Software'owe/Dokument /Przegląd STD Software Transfer Document Dokument Przekazania Oprogramowania SUM Software User Manual Podręcznik Użytkownika Oprogramowania UR/D/R User Requirements/Document/Review Wymagania Użytkownika/Dokument/Przegląd

© KIO


Faza przedprojektowa

• Identyfikacja problemu• Studium wykonalności• Decyzja o realizacji projektu• Inicjalizacja projektu + ustalenia • Plan projektu

© KIO


Zdefiniowanie problemu • Opis nieformalny

• Opis ustrukturalizowany:

Założenia wstępne

√ zadania systemu√ cele biznesowe√ wizja systemu: zakres i zadania, użytkownicy, perspektywiczność,

podstawowe założenia, parametry jakościowe i techniczne, zgodność ze standardami, organizacja działania systemu

√ uwarunkowania: ograniczenia zasobowe, powiązane projekty, wymagania i ograniczenia prawne, inne uwarunkowania

• Soft Systems Methodology (SSM)

© KIO


Wizja systemu1. Cele systemu

2. Kontekst systemuUżytkownicy i ich specyfikaInne systemy i ich interfejsy

3. Zakres funkcjonalnościOpis, jakie usługi system ma udostępniać.

4. OgraniczeniaOgraniczenia, które mają wpływ na kształt systemu:- dotyczące zasobów projektowych: czasowe, ludzkie, sprzętowe,

oprogramowanie;- dotyczące produktu: interfejsów, dotyczące działania w

specyficznych warunkach, dokumentacji, specyficzne wymaganiaużytkownika.

5. Wymagania jakościoweWymagania dotyczące ochrony, bezpieczeństwa, przenośności,elastyczności, konfigurowalności, niezawodności, wydajności itp.

© KIO


Analiza wykonalności

• Studium wykonalności rozwiązania problemów i opcji wskazanych w założeniach projektu

• Dyskusja wariantów rozwiązania

• Podstawy podjęcia decyzji o kontynuacji (lub nie) projektu

• wykonalność techniczna• wykonalność ekonomiczna• wykonalność organizacyjna• aspekty prawne

© KIO


Raport studium wykonalności

• Cel, zakres i uwarunkowania

• Istniejący system

• Wymagania użytkownika

• Opis proponowanego systemu

• Strategia i harmonogram prowadzenia prac

• Rozwiązania alternatywne

• Koszty i korzyści

• Analiza ryzyka

• Ramy prawne

© KIO


Plan projektu

• Cel projektu• Zakres projektu• Strategia, priorytety, infrastruktura,

role ...• Wybór sposobu wytwarzania• Opis poszczególnych etapów• Harmonogram

© KIO


Analiza wymagań (co?)

• identyfikacja i specyfikacja wymagań użytkowych

• specyfikacja wymagań dotyczących oprogramowania - konstrukcja modelu logicznego

-Inżynieria Wymagań-Modelowanie, np. UML

© KIO


Poziomy specyfikacji wymagań

Wymagania systemowe (użytkowe)

Modele koceptualne

Wymagania względem oprogramowania

© KIO


Diagram przypadków użyciaBiblioteczka domowa

[J. Uścinowicz]

Użytkownik

Ewidencjaksiążek

Dodawaniedanych o książce

Usuwaniedanych o książce

Modyfikowaniedanych o książce

Przeglądaniedanych o książce

extendsextends

uses

extends

© KIO


Model obiektowyBiblioteczka domowa

[J. Uścinowicz]

© KIO


Diagram interakcjiBiblioteczka domowa [J. Uścinowicz]

• Modyfikacja danych dotyczących książki

DescriptionWlasciciel

«user»Ksiazka

«business»

Zmiana informacji dotyczacychdanej ksiazki Wprowadzenie danych

Sprawdzenie poprawnosciwprowadzonych danych Sprawdzenie poprawnosci danych

If dane bledneKomunikatu o blednych danych

Zapisanie rekordu zezmodyfikowanymi danymido bazy danych.

Zapisanie zmodyfikowanego rekordu

© KIO


Usytuowanie Projektowaniaw cyklu wytwarzania

Modeldanych

Modelfunkcji

Modelzachowania

Innewymagania

Ograni-czenia

Projektowanie

Projektarchitektury

Projektdanych

Projektprocedur

Implemen-tacja

Testowanie

Kodprogramu

Zintegrowane, po walidacji,

oprogramowanie

© KIO


Testowanie i walidacja

• integracja i testy integracyjne

• walidacja i testy systemowe

• testowanie akceptacyjne

© KIO


Testowanie i walidacja

user requirements acceptance tests validation tests

logical design system testing

system integrationarchitecture testing

detail unit design testing

coding

© KIO


Model V

WYMAGANIAPLANOWANIE

TESTUSYSTEMU

TESTSYSTEMU INSTALACJA

KODOWANIE

PLANOWANIETESTÓW

MODUŁÓW

PLANOWANIETESTU

INTEGRACYJNEGO

PIELĘGNACJATESTMODUŁÓW

TESTINTEGRACYJNY

PROJEKTSZCZEGÓŁOWY

PROJEKTSYSTEMU

© KIO


Sterowanie jakością - model VProjectplanning

Userrequirements Documen tation

Finalising

Requirementsanalysis

Softwarerequirements(software models) Design proposal Acceptance Acceptance test testing specification Test reports

Testing

Design

Systen architecture specification Module (object) Integration specification tests Integration Test reports and module Module tests test plans Test reports

Implemen-tation

Documentation

Code, forms, prototypes,...Implemen-tation

Q

Q

Q Q

Q

Q

© KIO


Fazy wdrożenia

Planowanie wdrożeniaPrzygotowanieInstalacja SzkolenieReorganizacja przedsiębiorstwaZmiana systemuOcena / audytDostosowanieEksploatacja

© KIO


Utrzymanie (pielęgnacja, konserwacja)

pielęgnacja naprawcza (ang. corrective maintenance)obejmuje diagnostykę i usuwanie błędów,

adaptacja (ang. adaptive maintenance),dostosowuje oprogramowanie do zmian środowiska jego pracy,

ulepszanie (ang. perfective maintenance)ma na celu poprawę funkcjonalności i jakości oprogramowania, np.dostosowanie oprogramowania do nowych wymagań użytkowników,zwiększenie wydajności wybranych funkcji systemu,zmianę interfejsu użytkownika

utrzymanie zapobiegawcze (ang. preventive maintenance)przygotowuje istniejące oprogramowanie do zwiększenia jegopielęgnowalności, w tym głównie do wykrycia i poprawienia defektówzanim one wystąpią.

© KIO


Zalety modelu kaskadowego

• obejmuje cały cykl życia• wprowadza systematykę• sprawdzony, zweryfikowany praktycznie• dobra strukturalizacja (etapy, czynności)• uwypukla analizę i projektowanie, ze szczególnym

uwzględnieniem aspektów technicznych rozwiązania• pozwala na dobrą dekompozycję pracy

© KIO


Problemy

• założenie: a priori wiadomo ‘co’• proces silnie zależy od stabilności wymagań, która

w praktyce jest bardzo trudna do uzyskania• oderwanie od użytkownika• walidacja produktu następuje dopiero w końcowych

krokach• poprawa bądź konieczność dopasowania produktu do

rzeczywistych potrzeb użytkownika prowadzi do wzrostu kosztów (reguła 1:10)

• niska produktywność• błędy powodujące znaczne koszty utrzymania

© KIO


Inne cykle rozwoju systemów informatycznych

Klasyczny (kaskadowy)

PrototypowanieRozwój ewolucyjny i przyrostowo-ewolucyjnyPrzekształcenia formalneWielokrotne użycie oprogramowania (reuse)Ponowna inżynieria (re-engineering)

Download - In¿ynieria Oprogramowania Anna Bobkowska Katedra In ...imeble.internetdsl.pl/kms/Wprowadzenie-Cykl.pdf · Inżynieria Oprogramowania Wprowadzenie do przedmiotu Cel: przegląd wiedzy

Top Related