Презентация на тему "Понятие программной инженерии"

Содержание

• 
  Слайд 1

  ПОНЯТИЕ ПРОГРАММНОЙ ИНЖЕНЕРИИ

  Тема 1.1 Преподаватель: Аюшеева Наталья Николаевна

• 
  Слайд 2

  Первый кризис программирования

  Программная инженерия (промышленное программирование) обычно ассоциируется с разработкой больших и сложных программ коллективами разработчиков Проблемы становления и развития отрасли деятельности – высокая стоимость программного обеспечения, сложность его создания, необходимость управления и прогнозирования процессов разработки Конец 60-х – начало 70-х годов прошлого века – первый кризис программирования, который проявился в том. что стоимость программного обеспечения стала приближаться к стоимости аппаратуры («железа») Цель программной инженерии – сокращение стоимости программ

• 
  Слайд 3

  История

  Термин – softwareengineering (программная инженерия) - впервые был озвучен в октябре 1968 года на конференции подкомитета НАТО по науке и технике (г. Гармиш, Германия). Рассматривались проблемы проектирования, разработки, распространения и поддержки программ. Там впервые и прозвучал термин «программная инженерия» как некоторая дисциплина, которую надо создавать и которой надо руководствоваться в решении перечисленных проблем Позже в Лондоне состоялась встреча 22-х руководителей проектов по разработке ПО. Применяющиеся принципы и методы разработки ПО требовали постоянного усовершенствования. На встрече была предложена концепция жизненного цикла ПО (SLC – SoftwareLifetimeCycle) как последовательности шагов-стадий, которые необходимо выполнить в процессе создания и эксплуатации ПО. В 1970 г. У.У. Ройс (W.W. Royce) произвел идентификацию нескольких стадий в типичном цикле и было высказано предположение, что контроль выполнения стадий приведет к повышению качества ПО и сокращению стоимости разработки.

• 
  Слайд 4

  Предпосылки

  Повторное использование кода (модульное программирование) Рост сложности программ (структурное программирование) Модификация программ (ООП)

• 
  Слайд 5

  Модульное программирование

  Проблема. На первых этапах становления программной инженерии было отмечено, что высокая стоимость программ связана с разработкой одинаковых (или похожих) фрагментов кода в различных программах. Вызвано это было тем, что в различных программах как части этих программ решались одинаковые (или похожие) задачи: решение нелинейных уравнений, расчет заработной платы, … Использование при создании новых программ ранее написанных фрагментов сулило существенное снижение сроков и стоимости разработки. Главный принцип модульного программирования состоял в выделении таких фрагментов и оформлении их в виде модулей. Каждый модуль снабжался описанием, в котором устанавливались правила его использования – интерфейс модуля. Интерфейс задавал связи модуля с основной программой – связи по данным и связи по управлению. При этом возможность повторного использования модулей определялась количеством и сложностью этих связей, или насколько эти связи удалось согласовывать с организацией данных и управления основной программы. Наиболее простыми в этом отношении оказались модули решения математических задач: решения уравнений, систем уравнений, задач оптимизации. К настоящему времени накоплены и успешно используются большие библиотеки таких модулей. Для многих других типов модулей возможность их повторного использования оказалась проблематичной в виду сложности их связей с основной программой. Например, модуль расчета зарплаты, написанный для одной фирмы, может не подойти для другой, т.к. зарплата в этих фирмах рассчитывается не во всем одинаково. Повторное использование модулей со сложными интерфейсами является достаточно актуальной и по сей день. Для ее решения разрабатываются специальные формы (структуры) представления модулей и организации их интерфейсов.

• 
  Слайд 6

  Структурное программирование

  Проблема. Следующий этап возрастания стоимости ПО был связан с переходом от разработки относительно простых программ к разработке сложных программных комплексов. Сложность таких комплексов оценивалась следующими показателями: Большой объем кода (миллионы строк) Большое количество связей между элементами кода Большое количество разработчиков (сотни человек) Большое количество пользователей (сотни и тысячи) Длительное время использования Для таких сложных программ оказалось, что основная часть их стоимости приходится не на создание программ, а на их внедрение и эксплуатацию. По аналогии с промышленной технологией стали говорить о жизненном цикле программного продукта, как о последовательности определенных этапов: этапа проектирования, разработки, тестирования, внедрения и сопровождения.

• 
  Слайд 7
  

  Этап сопровождения программного комплекса включал действия по исправлению ошибок в работе программы и внесению изменений в соответствии с изменившимися требованиями пользователей. Основная причина высокой стоимости этапа сопровождения – программы были плохо спроектированы – документация была не понятна и не соответствовала программному коду, а сам программный код был очень сложен и запутан. Таким образом, нужна была технология, которая обеспечит «правильное» проектирование и кодирование. Основные принципы технологии структурного проектирования и кодирования: Нисходящее функциональное проектирование, при котором в системе выделяются основные функциональные подсистемы, которые потом разбиваются на подсистемы и т.д. (принцип «разделяй и властвую») Применение специальных языков проектирования и средств автоматизации использования этих языков Дисциплина проектирования и разработки: планирование и документирование проекта, поддержка соответствие кода проектной документации Структурное кодирование без goto

• 
  Слайд 8

  Объектно-ориентированное программирование

  Проблема. Следующая проблема роста стоимости программ была вызвана тем, что изменение требований к программе стали возникать не только на стадии сопровождения, но и на стадии проектирования – проблема заказчика, который не знает, что он хочет. Создание программного продукта превратилось в его перманентное перепроектирование. Возник вопрос, как проектировать и писать программы, чтобы обеспечить возможность внесений изменений в программу, не меняя ранее написанного кода. Решением этой проблемы стало использование подхода или метода, который стали называть объектно-ориентированным проектированием и программированием. Суть подхода состоит в том, что вводится понятие класса как развитие понятия модуля с определенными свойствами и поведением, характеризующими обязанностями класса. Каждый класс может порождать объекты – экземпляры данного класса. При этом работают основные принципы (парадигмы) ООП: Инкапсуляция – объединение в классе данных (свойств) и методов (процедур обработки). Наследование – возможность вывода нового класса из старого с частичным изменением свойств и методов Полиморфизм – определение свойств и методов объекта по контексту

• 
  Слайд 9

  Некоторые выводы

  Программная инженерия (или технология промышленного программирования) как некоторое направление возникло и формировалось под давлением роста стоимости создаваемого программного обеспечения. Главная цель этой области знаний – сокращение стоимости и сроков разработки программ. Программная инженерия прошла несколько этапов развития, в процессе которых были сформулированы фундаментальные принципы и методы разработки программных продуктов. Основной принцип программной инженерии состоит в том, что программы создаются в результате выполнения нескольких взаимосвязанных этапов (анализ требований, проектирование, разработка, внедрение, сопровождение), составляющих жизненный цикл программного продукта. Фундаментальными методами проектирования и разработки являются модульное, структурное и объектно-ориентированное проектирование и программирование.

• 
  Слайд 10

  Второй кризис программирования

  Рубеж 80–90-х годов отмечается как начало информационно-технологической революции, вызванной взрывным ростом использования информационных средств: персональный компьютер, локальные и глобальные вычислительные сети, мобильная связь, электронная почту, Internet и т.д. США тратит ежегодно более $200 млрд. на более чем 170 тыс. проектов разработки ПО в сфере IT; 31,1% из них закрываются, так и не завершившись; 52,7% проектов завершаются с превышением первоначальных оценок бюджета/сроков и ограниченной функциональностью; потери от недополученного эффекта внедрения ПО измеряются триллионами.

• 
  Слайд 11
  

  Статистика по 30 000 проектам по разработке ПО в американских компаниях

  Успешные проекты – вовремя и в рамках бюджета был выполнен весь намеченный фронт работ Проблемные проекты – нарушение сроков, перерасход бюджета и/или сделали не все, что требовалось Проваленные проекты – не были доведены до конца из-за перерасхода средств, бюджета, качества.

• 
  Слайд 12

  Определения понятия «программная инженерия»

  Установление и использование обоснованных инженерных принципов (методов) для экономного получения ПО, которое надежно и работает на реальных машинах [Bauer 1972]. Та форма инженерии, которая применяет принципы информатики (computerscience) и математики для рентабельного решения проблем ПО [CMU/SEI-90- TR-003] Применение систематического, дисциплинированного, измеряемого подхода к разработке, использованию и сопровождению ПО [IEEE 1990]. Дисциплина, целью которой является создание качественного ПО, которое завершается вовремя, не превышает выделенных бюджетных средств и удовлетворяет выдвигаемым требованиям [Schach, 99].

• 
  Слайд 13

  Что такое программная инженерия ?

  Что такое программное обеспечение (software)? Что такое программная инженерия? В чем отличие программной инженерии от информатики (computerscience)? В чем отличие программной инженерии от других инженерий? Что такое методы программной инженерии? Чтотакое CASE (Computer-Aided Software Engineering)? Какими свойствами обладает хорошая программа?

• 
  Слайд 14

  Что такое программное обеспечение ?

• 
  Слайд 15

  Что такое программная инженерия?

  Программная инженерия — это инженерная дисциплина, которая связана со всеми аспектами производства ПО от начальных стадий создания спецификации до поддержки системы после сдачи в эксплуатацию. Инженерная дисциплина. Инженеры – это те специалисты, которые выполняют практическую работу и добиваются практических результатов. Инженеры работают в условиях ограниченных ресурсов: временных, финансовых и организационных (оборудование, техника, люди). Иными словами, продукт должен быть создан в установленные сроки, в рамках выделенных средств, оборудования и людей. Все аспекты производства ПО. Программная инженерия занимается не только техническими вопросами производства ПО (специфицирование требований, проектирование, кодирование,…), но и управлением программными проектами, включая вопросы планирования, финансирования, управления коллективом и т.д. Кроме того, задачей программной инженерии является разработка средств, методов и теорий для поддержки процесса производства ПО.

• 
  Слайд 16

  В чем отличия от информатики?

  Информатика (computerscience) занимается теорией и методами вычислительных и программных систем, в то время как программная инженерия занимается практическими проблемами создания ПО. Информатика составляет теоретические основы программной инженерии и инженер по программному обеспечению должен знать информатику. Информатика – это не единственный теоретический фундамент программной инженерии, т.к. круг проблем, стоящих перед программным инженером значительно шире просто написания программ. Это еще управление финансами, организация работ в коллективе, взаимодействие с заказчиком и т.д.

• 
  Слайд 17

  В чем отличие от других инженерий?

  Отличие программной инженерии от других инженерий интересно прежде всего с точки зрения двух вопросов: Почему доля провальных проектов в программной инженерии так велика по сравнению с другими инженериями? Можно ли в программной инженерии применять опыт других инженерий?

• 
  Слайд 18

  Методы программной инженерии

  Метод программной инженерии — это структурный подход к созданию ПО, который способствует производству высококачественного продукта эффективным в экономическом аспекте способом. В этом определении есть две основные составляющие: (а) создание высококачественного продукта и (б) экономически эффективным способом. Начиная с 70-х годов создано достаточно много методов разработки ПО. Наиболее известны: Метод структурного анализа и проектирования Том ДеМарко (1978) Метод сущность-связь проектирования информационных систем Чен (1976) Метод объектно-ориентированного анализа Буч (1994), Рамбо (1991) Метод программной индустрии основан на идее создания моделей ПО с поэтапным преобразованием этих моделей в программу – окончательную модель решаемой задачи. Так, на этапе спецификаций создается модель – описание требований, которая далее преобразуется в модель проекта ПО, проект – в программный код. При этом важно, чтобы модели метода представлялись графически с помощью некоторого языка представления моделей. Методы должны включать в себя следующие компоненты: Описание моделей системы и нотация, используемая для описания этих моделей (например, объектные модели, конечно-автоматные модели и т.д.) Правила и ограничения, которые надо выполнять при разработке моделей (например, каждый объект должен иметь одинаковое имя) Рекомендации — эвристики, характеризующие хорошие приемы проектирования в данном методе (скажем, рекомендация о том, что ни у одного объекта не должно быть больше семи подобъектов) Руководство по применению метода — описание последовательности работ (действий), которые надо выполнить для построения моделей (все атрибуты должны быть задокументированы до определения операций, связанных с этим объектом)

• 
  Слайд 19

  Что такое CASE?

  CASE - Computer Aided System Engineering - различного рода инструментальные программы, используемые для поддержки процесса создания программ CASE средства могут быть классифицированы по нескольким признакам: По уровню применения: Upper CASE -средства анализа требований Middle CASE - средства проектирования Low CASE - средства разработки приложений Специализированные Средства проектирования баз данных Средства реинжиниринга (восстановления) модели (формирование ERDна основе анализа схем БД или формирования диаграмм на основеанализа программных кодов) Вспомогательные Планирования и управления проектом Конфигурационного управления Тестирования Интегрированные CASE охватывают все этапы и процессы создания ПО отанализа требований до тестирования и выпуска документации.Интегрированные CASE выступают, как правило, в виде набора согласованныхпо интерфейсe средств, предназначенных для поддержки отдельных этаповпроцесса. При выборе CASE средств следуетруководствоваться основным принципом: сначала метод создания ПО, а потом – CASEсредства, применимые для этого метода.

• 
  Слайд 20

  Свойства хорошей программы

  Выполнение функциональных требований Соответствие нефункциональным требованиям: Сопровождаемость (maintainability) Надежность (dependability) Эффективность (efficiency) Удобство использования (usability)

• 
  Слайд 21

  Профессиональные и этические требования

  Специалисты по программному обеспечению работают в определенном правовом и социальном окружении, находятся под действием международных, национальных и местных законодательств. Но вместе с тем, программисты не могут руководствоваться только моральными нормами или юридическими ограничениями, т.к. они обычно бывают связаны более тонкими профессиональными обязательствами: Конфиденциальность – программные специалисты должны уважать конфиденциальность в отношении своих работодателей или заказчиков независимо от того, подписывалось ли ими соответствующее соглашение. Компетентность – программный специалист не должен завышать свой истинный уровень компетентности и не должен сознательно браться за работу, которая этому уровню не соответствует. Защита интеллектуальной собственности – специалист должен соблюдать законодательство и принципы защиты интеллектуальной собственности при использовании чужой интеллектуальной собственности. Кроме того, он должен защищать интеллектуальную собственность работодателя и клиента. Злоупотребление компьютером – программный специалист не должны злоупотреблять компьютерными ресурсами работодателя или заказчика

• 
  Слайд 22

  Кодекс этики IEEE-CS/ACM

  Кодекс этики и профессиональной практики программной инженерии Разработчики: ACM (Association for Computing Machinery – Ассоциацияповычислительнойтехнике), IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers – Институт инженеров по электротехнике и электронике) и BCS (BritishComputerSociety – Британское компьютерное общество) 8 принципов 1. ОБЩЕСТВО - программные инженеры будут действовать соответственно общественным интересам. 2. КЛИЕНТ И РАБОТОДАТЕЛЬ - программные инженеры будут действовать в интересах клиентов и работодателя, соответственно общественным интересам. 3. ПРОДУКТ - программные инженеры будут добиваться, чтобы произведенные ими продукты и их модификации соответствовал высочайшим профессиональным стандартам. 4. СУЖДЕНИЕ - программные инженеры будут добиваться честности и независимости в своих профессиональных суждениях. 5. МЕНЕДЖМЕНТ - менеджеры и лидеры программных инженеров будут руководствоваться этическим подходом к руководству разработкой и сопровождением ПО, а также будут продвигать и развивать этот подход. 6. ПРОФЕССИЯ - программные инженеры будут улучшать целостность и репутацию своей профессии соответственно с интересами общества. 7. КОЛЛЕГИ - программные инженеры будут честными по отношению к своим коллегам и будут всячески их поддерживать. 8. ЛИЧНОСТЬ - программные инженеры в течение всей своей жизни будут учиться практике своей профессии и будут продвигать этический подход к практике своей профессии.