软件工程概述

软件工程概述

软件工程指的是应用计算机科学、数学及管理科学等原理，以工程化的原则和方法来解决软件问题的工程，目的是提高软件生产效率、提高软件质量、降低软件成本。

1. 计算机软件

计算机软件指的是计算机系统中的程序及其文档。程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述。任何以计算机为处理工具的任务都是计算任务。

按照软件的应用领域，将计算机软件分为以下十类，包括：

①系统软件；②应用软件；③工程科学软件；④嵌入式软件；⑤产品线软件；⑥Web应用软件(Web APP);⑦人工智能软件；⑧开放计算；⑨网络资源；⑩开源软件。

2. 软件工程基本原则

美国著名的软件工程专家B.W.Boehm于1983年提出了软件工程的七条基本原理，包括：

①用分阶段的生命周期计划严格管理；

②坚持进行阶段评审；

③实现严格的产品控制；

④采用现代的程序设计技术；

⑤结果应能清楚地审查；

⑥开发小组的人员应少而精；

⑦承认不断改进软件工程实践的必要性。

3. 软件生存周期

同任何事物一样，一个软件产品或软件系统要经历孕育、诞生、成长、成熟、衰亡等阶段，一般称为软件生存周期。软件生存周期包括以下七个方面：

3.1 可行性分析与项目开发计划（确定软件开发目标及其可行性，产出可行性分析报告、项目开发计划）

这个阶段主要确定软件的开发目标及其可行性。参与该阶段的人员有用户、项目负责人、系统分析师。产生的文档有可行性分析报告、项目开发计划。

3.2 需求分析（确定软件系统要做什么，产出软件需求说明书）

该阶段的任务不是具体的解决问题，而是要确定软件系统要做什么，确定软件系统的功能、性能、数据和界面等要求，从而确定系统的逻辑模型。参与该阶段的人员有用户、项目负责人、系统分析师。产生的文档主要是软件需求说明书。

3.3 概要设计（将确定下来的功能转换成需要的体系结构，产出概要设计说明书）

该阶段开发人员把确定的各项功能需求转换成需要的体系结构。概要设计就是设计软件的结构，明确软件由哪些模块组成，这些模块层次结构是怎样的，调用关系是怎样的，每个模块的功能是什么。参与该阶段的人员有系统分析师、软件设计师。产生的文档主要是概要设计说明书。

3.4 详细设计（对每一个模块进一步详细具体的描述，产出详细设计文档）

该阶段的主要任务是**对每个模块的功能进一步详细、具体的描述。**参与该阶段的人员有软件设计师、程序员。产生的文档主要是详细设计文档。

3.5 编码（根据模块编码实现功能，产出源程序）

把每个模块的控制结构转换成计算机可接受的程序代码，即写成某种特定程序设计语言表示的源程序清单。

3.6 软件测试（测试软件功能和性能，产出软件测试计划、测试用例、测试报告）

测试是保证软件质量的重要手段。参加测试的人员通常是另一部门(或单位)的软件设计师或系统分析师。产生的文档主要是软件测试计划、测试用例、测试报告。

3.7 后期维护（生命周期最长的阶段）

软件维护是软件生存周期中时间最长的阶段。软件已交付且正式投入使用后，便进入维护阶段。对软件进行修改的原因包括：

• 运行中发现隐含的错误而需要修改；（纠正错误）
• 为了适应变化的(或变化后的)工作环境而修改；（适应环境变化）
• 需要对软件功能进行扩充、增强而进行的修改；（功能增强）
• 为将来软件维护活动做预先准备。（维护准备）

4.软件过程

软件开发中遵循一系列可预测的步骤(即路线图)，该路线图称为软件过程。过程是活动的集合，活动是任务的集合，软件过程有三层含义：

• 个体含义：指某产品、系统在生存周期中的某一类活动的集合，如开发过程、管理过程等。
• 整体含义：指软件产品、系统在所有上述含义下的软件过程的总体。
• 工程含义：指解决软件过程的工程。

4.1 能力成熟度模型(CMM)

CMM是对软件组织进化阶段的描述，随着软件组织定义、实施、测量、控制和改进其软件过程，软件组织的能力经过这些阶段逐步提高。CMM将软件过程的改进分为五个成熟度级别。

4.2 能力成熟度模型集成(CMMI)

CMMI提供了两种表示方法：阶段式模型和连续式模型。

4.2.1 阶段式模型

结构类似于CMM,它关注组织的成熟度。CMMI-SE/SW/IPPD 1.1版本中有五个成熟度等级。

• 初始级：过程不可预测且缺乏控制。
• 已管理级：过程为项目服务。
• 已定义级：过程为组织服务。
• 定量管理级：过程已度量和控制。
• 优化级：集中过程改进。

4.2.2 连续式模型

关注每个过程域的能力，一个组织对不同的过程域可以达到不同的过程域能力等级(简称CL)。CMMI中包括六个过程域能力等级。

• CLO-未完成级：过程未被执行或未被充分执行。
• CL1-已执行级：过程已被执行，但未达到所要求的目标或标准。
• CL2-已管理级：过程已在管理控制之下，并被证明能够满足组织所设定的目标或标准。
• CL3-已定义级：过程被定义，并被证明能够满足设定的目标或标准，同时该过程记录文档。
• CL4-定量管理级：过程已被量化管理，并被证明能够满足设定的目标或标准，同时该过程记录文档。
• CL5-优化级：过程已被优化，并被证明能够满足设定的目标或标准，同时该过程记录文档。

4.3 统一过程（UP）

统一过程（Unified Process，UP）是一种软件过程工程方法，也被称为软件开发过程。它是一种迭代和增量的开发过程，以用例和风险为驱动，以架构为中心，使用UML方法和工具支持。

• 起始阶段（Inception Phase）：此阶段的里程碑是生命周期目标（Lifecycle Goal），主要任务是确定项目的范围和目标，评估风险和可行性。
• 精化阶段（Elaboration Phase）：此阶段的里程碑是生命周期架构（Lifecycle Architecture），主要任务是细化需求，设计和架构。
• 构建阶段（Construction Phase）：此阶段的里程碑是初始运作功能（Initial Operational Functionality），主要任务是实现核心功能，进行单元测试。
• 移交阶段（Transition Phase）：此阶段的里程碑是产品发布（Product Release），主要任务是进行集成测试，修复错误，进行系统测试，最后发布产品。
• 产生阶段（Production Phase）：此阶段没有特定的里程碑，主要任务是将产品投入生产环境，进行维护和升级。

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