软件工程大纲

1. 软件工程基础知识

1.1 软件工程概述

1.1.1 软件生存周期

• 软件项目计划，参加人员有用户、项目负责人、系统分析师，产生的文档有可行性分析报告、项目计划书。

• 需求分析和定义，参加人员有用户、项目负责人、系统分析师，产生的文档有需求规格说明书。

• 软件设计，概要设计和详细设计，参加的人员有软件设计师和程序员，产生的文档有设计规格说明书。

• 编码，参加的人员有软件设计师和程序员，产生的文档有源程序清单。

• 测试，参加的人员有软件设计师或者系统分析师承担，产生的文档有软件测试计划和软件测试报告。

• 运行/维护。

1.1.2 软件开发模型

• 瀑布模型

  上一阶段完成后才能进入下一阶段，缺乏灵活性，不适合需求不明确的项目。

• 演化模型

  开发基本原型，对原型进行改进，特别适用于对软件需求缺乏准确性认识的情况。

• 螺旋模型

  包含了4个方面的活动：制定计划，风险分析，实施工程，客户评估。

• 喷泉模型

  主要用于描述面向对象的开发过程。开发过程迭代、无间隙。

1.2 软件需求分析

1.2.1 需求分析的任务

• 确定软件系统的综合要求

  界面要求，功能要求，性能要求，性能要求，安全性、保密性和可靠性方面的要求，系统的运行要求，异常处理要求，将来可能提出的要求。

• 分析软件系统的数据要求

  包括基本数据元素，数据元素之间的逻辑关系、数据量和峰值。

• 导出系统的逻辑模型

  结构化分析方法中用数据流图表示，面向对象分析方法中可以用类模型来描述。

• 修正项目开发计划

• 如有必要，可开发一个原型系统

1.2.2 软件需求分析方法

大多数的需求分析方法是由数据驱动的。

1.3 软件开发项目管理

• 成本估算

• 风险分析

  • ① 风险识别

    产品规模，商业影响，客户特性，过程定义，开发环境，构建的技术，人员数目及经验。

  • ② 风险预测

    建立一个尺度或标准，以反映风险发生的可能性；描述风险的后果；估计风险对项目和产品的影响；标注风险预测的整体精度值，以免产生误解。

  • ③ 风险评估

  • ④ 风险控制

    风险避免，风险监控，风险管理及意外事件计划。

• 进度管理

  进度安排的常用图形描述方法有甘特（Grantt）图和计划评审技术（program evaluation & review techique , PERT）图。

  • ① Grantt图

    横坐标表示时间（如时、天、周、月、年等），纵坐标表示任务。

    不能反映任务之间的依赖关系。

  • ② PERT图

    不能反映任务之间的并行关系。

• 人员管理

1.4 软件工具与软件开发环境

1.5 软件过程能力评估

软件产品的质量取决于软件开发过程。

• 软件过程评估的意义

  • ① 软件过程改进的需要

  • ② 降低软件风险的需要

• 软件能力成熟度模型

  初始级，可重复级，已定义级，已管理级，优化级

1.6 软件质量管理与质量保证

• 软件质量特征

  功能性，可靠性，易使用性，效率，可维护性，可移植性

• 软件质量保证

  软件质量保证包括了与以下7个主要活动相关的各种任务：应用技术方法，进行正式的技术评审，测试软件，标准的实施，控制变更，量度，记录保存和报告。

2. 系统分析基础知识

2.1 系统分析概述

• 系统分析的目的和任务

系统分析的主要内容有：业务和数据的流程是否通畅，是否合理；数据、业务过程和组织管理之间的关系；原系统管理模型改革和新系统管理方法的实现是否具有可行性。

• 系统分析的主要步骤：

  • ① 对当前系统进行详细调查，收集数据；

  • ② 建立当前系统的逻辑模型；

  • ③ 对现状进行分析，提出改进意见和新系统应达到的目标；

  • ④ 建立新系统的逻辑模型；

  • ⑤ 编写系统方案说明书。

2.2 结构化分析方法（SA）

SA方法的分析结果由以下几部分组成：一套分层的数据流图、一本数据词典、一组小说明和补充材料。

• 数据流图（DFD）

基本成分：外部实体，加工，数据存储，数据流

• 数据词典（DD）

• 描述加工的结构化语音

2.3 系统分析报告

• 系统分析报告有以下3个作用：

  • ① 描述了目标系统的逻辑模型，作为开发人员进行系统设计和实施的基础；

  • ② 作为用户和开发人员之间的协议或合同，为双方的交流和监督提供基础；

  • ③ 作为目标系统验收和评价的依据。

• 系统分析报告应该包括下述内容

  • 组织情况描述；

  • 现行系统描述；

  • 系统逻辑模型；

  • 新系统在各个业务处理环节拟采用的管理方法、算法或模型；

  • 与新的系统相配套的管理制度和运行体制的建立；

  • 系统设计与实施的初步计划；

  • 用户方负责人审批意见。

3. 系统设计知识

3.1 系统设计概述

3.1.1系统设计的内容和步骤

• 系统设计的主要内容包括新系统总体结构设计、代码设计、输出设计、输入设计、处理过程设计、数据存储设计、用户界面设计和安全控制设计等。

• 系统设计的基本任务大体上可以分为两个步骤：概要设计，详细设计。

3.1.2 系统设计的原则

• 抽象

• 模块化

• 信息隐蔽

• 模块独立（耦合和内聚）

3.2 结构化设计方法

3.2.1 信息流类型

• 变换流

• 事务流

3.2.2 变换分析

• 确定输入流和输出流，孤立出变换中心

• 第一级分解

• 第二集分解

• 事务分析

• SD方法的设计步骤：

  复查并精化数据流图；确定DFD的信息流类型；根据流类型分别实施变换分析或事务分析；根据系统设计原则对程序结构图进行优化。

3.3 系统总体结构设计

3.3.1 系统结构设计原则

• 分解——协调原则

• 自顶向下原则

• 信息隐蔽、抽象原则

• 一致性原则

• 明确性原则

• 模块之间的耦合尽可能小，模块内部组合尽可能紧凑

• 模块的扇入系数和扇出系数要合理。

• 模块的规模适当。

3.3.2 子系统划分

• 子系统划分的原则

  • 子系统要具有相对独立性

  • 子系统之间数据的依赖性尽量小

  • 子系统划分的结果应使数据冗余较小

  • 子系统的设置应考虑今后管理发展的需要

  • 子系统的划分应便于系统分阶段实现

  • 子系统的划分应考虑到各类资源的充分利用

• 子系统的结构设计

3.3.3 系统模块结构设计

• 模块的概念

  一个模块应具备以下4个要素：输入和输出；处理功能；内部数据；程序代码。

• 模块结构图

  • 模块结构设计应遵循如下原则：

    • 模块具有较强的独立性。

    • 模块之间的连接只能存在上下级之间的调用关系，不能有同级之间的横向联系。

    • 整个系统呈树状结构，不允许网状或交叉调用关系出现。

    • 所有模块都必须严格地分类编码并建立归档文件

  • 模块结构图

    • 模块：长方形中间标上能反映模块处理功能的模块名字

    • 调用：箭头总是由调用模块指向被调用模块

    • 数据：带空心圆的箭头表示

    • 控制信息：带实心圆的箭头表示

    • 转接符号：圆圈加标号

3.3.4 数据存储设计

3.4 面向数据结构的设计方法

3.5 系统详细设计

• 代码设计

• 输出设计，※输出决定输入

• 输入设计，输入设计应遵循以下原则：最小量原则，简单性原则，早检验原则，少转换原则

• 处理过程设计，程序流程图；盒图（NS图）；形式语言；决策树；决策表。

• 用户界面设计，菜单方式；会话管理方式；操作提示方式；操作权限管理方法等。

• 安全控制设计

• 系统设计说明书

4. 系统实施知识

4.1 系统实施概述

4.4.1 系统实施的目的和任务

• 所谓实施指的是将系统设计阶段的结果在计算机上实现，将原来纸面上的新系统方案转换成可执行的应用软件系统。

• 系统实施阶段的主要任务：

  • 按总体设计方案购置和安装计算机网络系统

  • 软件准备

  • 人力培训

  • 数据准备

  • 投入切换和试运行

4.4.2 系统实施的步骤

• 按总体设计方案购置和安装计算机网络系统

• 建立数据库系统

• 程序设计

• 收集有关数据并进行录入工作，然后进行系统测试

• 人员培训、系统转换和试运行。

4.2 程序设计

程序设计的主要依据是系统设计阶段的 HIPO 图以及数据库结构和编码设计。

• 程序设计方法，结构化方法、原型方法和面向对象方法。

• 程序设计基本模块，控制模块；输入模块；输出模块；处理模块

• 程序设计语言的选择

4.3 系统测试与调试

• 系统测试的意义及目的

• 测试过程，拟定测试计划；编制测试大纲；根据测试大纲设计和生成测试用例；实施测试；生成测试报告。

4.4 测试策略和测试方法

4.4.1 人工测试

• 个人复查

• 抽查

• 会审

4.4.2 机器测试

• 黑盒测试（功能测试）

• 白盒测试（结构测试）

4.4.3 软件测试步骤

• 单元测试（模块测试）

  单元测试主要从模块的以下5个特征着手进行检查：

  模块接口；局部数据结构；重要的执行路径；出错处理；边界条件。

• 组装测试（集成测试）

• 确认测试

  有效性测试；软件配置审查；验收测试

• 系统测试

  常见的系统测试主要有以下内容：

  恢复测试；安全性测试；强度测试；性能测试；可靠性测试；安装测试。

4.5 调试

调试的任务就是根据测试时所发现的错误，找出原因和具体的位置，进行改正。调试工作主要由程序开发人员来进行。

目前常用的调试方法有如下几种：

试探法；回溯法；对分查找法；归纳法；演绎法

4.6 系统文档

4.7 系统转换

5. 系统运行和维护知识

5.1 系统维护概述

5.1.1 系统可维护性概念

• 系统的可维护性的评价指标

  可理解性；可测试性；可修改性

• 维护与软件文档

  软件文档分为用户文档和系统文档。

• 软件文档的修改

5.1.2 系统维护的内容及类型

系统维护主要包括硬件设备的维护、应用软件的维护和数据的维护。

软件维护一般有以下几个方面：正确性维护，适应性维护，完善性维护，预防性维护。

5.1.3 系统维护的管理和步骤

5.2 系统评价

5.2.1 系统评价的目的和任务

广义的信息系统评价分成立项评价、中期评价和结项评价。

5.2.2 系统评价的指标

5.3 系统运行管理

5.3.1 运行管理制度

• 各类机房安全运行管理制度

• 信息系统的其它管理制度

5.3.2 日常运行管理内容

• 系统运行情况的记录

• 审计踪迹

• 审查应急措施的落实

• 系统资源的管理

5.3.3 系统软件以及文档管理