软件工程与计算（一）软件工程基础

国庆快乐，今天开始更新《软件工程与计算（卷二）》的重要知识点内容~

 一.软件

1.软件独立于硬件

早期的软件是为了计算机硬件在研究型项目中而开发制造的，人们使用专门针对于硬件的指令码和汇编语言编写，这也是最早软件的雏形~此时软件是为了最大化计算机硬件的能力而编写的，没有独立存在的需求，本质上被认为是硬件的零件之一。

导论20世纪5/60年代中期，计算机硬件开始进入商用，同时带动了软件的发展——直至如今，绝大多数的软件是独立于计算机硬件的。

2.软件是一种工具

软件能够完成复杂的科学计算，是一种有用的计算工具~随着商用计算机的普及，软件被广泛利用与商业计算和数据处理之中

3.软件的核心是程序

软件以程序代码为核心，由3个部分组成：

• 程序：机器指令的集合
• 文档：描述程序操作和使用的文档
• 数据：程序运行时需要使用的信息

4.开发比编程远远复杂

软件的发展和变化有两个重要趋势：

• 软件的规模和复杂度日益增加
• 用于解决实际业务问题的应用软件越来越多

为了控制因为程序增长带来的复杂度，开发人员需要首先进行需求开发明确问题域目标，然后进行设计将单个的复杂程序分解为多个简单部分以方便编程~

随着规模的增加，编程的工作比例会下降，其他的比例会上升：

 

5.应用软件基于现实又高于现实

总的来说，应用软件和现实的关系是：始于现实、基于现实并改进现实，实现现实的螺旋上升~

• 首先，软件始于现实，有需要解决的问题时人们才会要求开发软件
• 其次，基于现实才能解决问题——即以现实为基础，然后才能构建解决问题的软件方案~
• 最后，软件并不是单纯的模拟显示，它还要解决显示世界的问题，把现实世界变得更好

 

二.软件工程

1.定义

• 简单理解：生产软件的工程学
• 标准定义：应用系统的、规范的、可量化的方法来开发、运行和维护软件，即将工程应用到软件

2.一种工程活动

工程学科共性：

• 具有解决实际问题的动机
• 应用科学知识指导工程活动
• 以成本效益比为基本条件
• 构建及其或事物
• 以服务人类为最终目的

工程师有共同要求：

• 仔细评估项目的可选活动
• 需要对某些对象进行度量
• 强调项目设计过程中的纪律性
• 可胜任：研发、开发、设计、生产、测试、管理、销售等多种角色
• 选择和使用合适的工具是工程的关键要素
• 通过专业写会发展和确认原理、标准和最佳实践方法，并提高个人能力

3.动机

软件工程需要解决的问题领域范围广泛，没有行业和领域限制，需要客户和用户的紧密合作~

与传统的工科相比，一个软件工程师要能够在不同的行业领域里表现出同等的工作能力，而同时，软件工程师不可能了解所有的领域，所以他们要与实际问题的来源——客户和用户进行深入的交流和合作，因为客户和用户最了解领域知识和问题。但在软件工程领域，用户必须积极参与构建过程才能得到心仪的软件产品，实践也一再表明，客户和用户的有效参与是软件成功的必要因素~

软件工程师在构建软件之前要花很大力气去明确项目的目标——这一点非常重要！

4.科学性、实践性、工艺性并重

软件工程的指导知识还是“工艺、实践方法/原则和科学知识并立”，软件工程行为既有科学性，又有实践性，还有工艺性~

5.追求足够好

软件工程不追求最好的方案，只要求足够好的方案——即成本效益比有效的方案~

6.产品基于虚拟计算机

软件工程的核心是创建软件方案，描述所需软件系统的特征和行为，然后把软件方案通通过编程移植到通用的计算机上面，计算机就会神奇的表现出软件方案所描述的特征和行为~

（本质上就是各种个人PC）

7.最终目的

承担社会责任，促进整个社会的进步——软件工程追求生产方式的成功，而不是特定产品的成功~

• 软件工程要以科学知识为基础，建立成熟的方法与技术，通过可普及和可重复的生产方式开发软件
• 软件工程的社会责任最基本要求是开发者对软件产品的质量负责，此外还要求软件工程从业者要遵守职业道德（保证质量，不危害他人） 

三.软件工程概览

1.工程知识域

5个技术知识域：

6个管理知识域：

11个知识域并非等同重要~

职业软件工程师的软件知识重要性评价：

软件工程师要两个的掌握各个知识域，尤其是软件技术知识域，还要具备良好的交流沟通能力~ 

2.开发活动

需求开发:
软件工程要解决的实际问题是范围广泛并且模糊不清的，所以在开发软件之初就需要进行需求开发，它从空白开始，主要目的是建立软件解决方案，具体任务包括:

①探索并明确描述现实世界信息;

②探索并定义问题;

③建立软件系统的解决方案，使得将软件系统应用到现实世界之后能够解决问题。

软件解决方案又称为软件产品设计方案，需求开发产生的主要制品是软件需求规格说明文档和需求分析模型:

• 软件需求规格说明文档详细描述了软件解决方案的内容
• 需求分析模型重点描述了软件解决方案中的复杂技术方案

软件设计：

软件设计在需求开发之后进行，它以软件需求规格说明为基础，主要目的是建立软件系统的构建方案，具体任务括:

①软件体系结构设计，确定系统的高层结构;

②详细设计，将高层结构的部件设计为更详细的模块与类，定义模块与类的功能以及它们的接口;

③人机交互设计，设计软件系统与外界的有效交互方案，包括设计用户界面。

软件构建方案又称为软件工程设计方案，是由抽象软件实体组成的复杂概念结构。工程设计方案是从生产者的角度和产品内部结构的方式描述产品

软件设计产生的主要制品是软件设计描述文档和软件设计模型：

• 软件设计描述文档：软件构建方案的内容
• 软件设计模型：软件构建方案中的细节

软件构造：

软件构造在软件设计之后进行，它以软件构建方案为基础，主要目的是使用编程语言实现软件构建方案，具体任务包括:

①程序设计，以“数据结构+算法”的方式继续细化和深化软件构建方案基本单位（模块或者类）的设计

②编程，将程序设计方案映射为代码;

③调试,修改程序代码，解决程序中发现的问题。

软件构造产生的主要制品是程序源代码和编译后的可执行程序。

软件测试：

软件测试的主要目的是验证和确认软件产品的质量，它包含两重含义:

①从技术上保证产品的质量是合格的，主要判定产品生产中的技术运用过程是否正确;

②保证产品质量是符合需求规格的，主要判定产品生产中的技术运用出发点是否正确。

软件测试产生的主要制品是测试报告，它描述了测试中发现的错误和故障。

软件交付：

软件交付在软件产品通过所有测试之后进行，主要目的是将软件产品交付给用户使用

软件交付的主要任务包括:

①安装与部署软件系统;

②培训用户使用软件并提供文档支持。

软件交付产生的主要制品是用户使用手册，它描述了软件使用方法和常见故障的解决。

软件维护： 

软件维护又称为软件演化，在软件产品交付给用户之后进行，直到软件产品消亡才结束，主要目的是保持交付给用户的软件产品能够正常运行。

软件维护的主要任务是修改软件使之移除缺陷、适应环境变化、提高软件质量或满足新的需求。

3.常见的角色分工

• 需求工程师：需求开发
• 软件体系结构师：体系结构设计
• 软件设计师：详细设计
• 程序员：软件构造
• 人机交互设计师：人机交互设计
• 软件测试人员：软件测试
• 项目管理人员：计划、组织、领导、协调
• 软件配置管理人员：管理各种产品
• 质量保障人员：监督、保障质量
• 培训和支持人员：负责软件交付与维护
• 文档编写人员：专门写作文档