kỹ nghệ phần mềm c

Bộ môn Công nghệ phần mềm – Khoa CNTT- ĐHCN- ĐHQGHN Kỹ nghệ phần mềm Slide 3 Website môn học http://10.10.0.10/courses/ zThông báo zDiễn đàn zTài liệu tham khảo zBài giảng zYêu cầu bài t

Trang 1

Bộ môn Công nghệ phần mềm – Khoa CNTT- ĐHCN- ĐHQGHN Kỹ nghệ phần mềm Slide 1

Nhập môn

Kỹ nghệ Phần mềm

Bài giảng cho lớp K50CA và K50CB

Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Ngọc Bình

Email: nnbinh@vnu.edu.vn

Http://www.jaist.ac.jp/~jaist

Giảng viên hỗ trợ: TS Trương Anh Hoàng

Cấu trúc môn học

z 45 tiết + Bài tập lớn + Kiểm tra

z Cần những kiến thức căn bản về CNTT

z Cung cấp những nguyên lý chung về Kỹ nghệ Phần mềm (KNPM)

z Cung cấp kiến thức để học các môn chuyên ngành hẹp như Phân tích và thiết kế phần mềm, Xây dựng và đánh giá phần mềm, Quản trị dự án phần mềm,

Website môn học

http://10.10.0.10/courses/

zThông báo

zDiễn đàn

zTài liệu tham khảo

zBài giảng

zYêu cầu bài tập / đề bài kiểm tra

Mục tiêu môn học

zTruyền đạt các nguyên lý / kỹ thuật chung để phát triển được phần mềm chất lượng cao, giá cả hợp lý

(Làm phần mềm một cách chuyên nghiệp,

công nghiệp)

zTầm quan trọng của kỹ thuật này

zĐịnh hướng cho việc tiếp cận các kiến thức liên quan

Nội dung môn học

zTổng quan phần mềm và kỹ nghệ phần

mềm

•Vai trò và tầm quan trọng của phần mềm

•Khó khăn và thách thức đối với phát triển

phần mềm

•Tổng quan về kỹ nghệ phần mềm

zTiến trình và mô hình tiến trình phần

mềm

•Khái niệm

•Các mô hình tiến trình tổng quát, cụ thể

Nội dung môn học (tiếp)

zQuản lý dự án phát triển phần mềm

•Khái niệm, vai trò, mục tiêu của quản lý dự án

•Các yếu tố quản lý

•Các hoạt động quản lý (phương pháp, công

cụ hỗ trợ)

zPhân tích và đặc tả yêu cầu

•Vai trò của phân tích và đặc tả yêu cầu

•Các hoạt động phân tích, đặc tả yêu cầu

•Phương pháp, công cụ để phân tích, đặc tả yêu cầu

Trang 2

zThiết kế phần mềm

•Khái niệm, nguyên lý, chất lượng thiết kế

phần mềm

•Thiết kế kiến trúc, thiết kế giao diện

•Một số phương pháp, công cụ thiết kế

zLập trình

•Phong cách lập trình

•Lập trình tránh lỗi

•Lập trình hướng hiệu quả

zKiểm thử

•Khái niệm, các loại kiểm thử

•Quy trình, công cụ trợ giúp kiểm thử

•Viết tài liệu kiểm thử

zTích hợp, chuyển giao và bảo trì

•Khái niệm

•Các nguyên lý, hoạt động tích hợp

•Các hoạt động chuyển giao, bảo trì

•Cácvấnđềcủahoạtđộngbảotrì

Tài liệu tham khảo

z http://10.10.0.10/courses/ - website môn học

học)

z Nguyễn Văn Vỵ, Nguyễn Việt Hà, Giáo trình Kỹ nghệ phần mềm,

Khoa CNTT, ĐH Công nghệ (có tại bộ môn Công nghệ phần mềm –

Khoa Công nghệ thông tin – Trường ĐHCN)

z R Pressman, Software Engineering: A Practioner’s Approach 6th

Ed., McGraw-Hill, 2004

z R Pressman, Kỹ nghệ phần mềm Tập 1, 2, 3 NXB Giáo dục, Hà

Nội, 1997 (Người dịch: Ngô Trung Việt)

z I Sommerville, Software Engineering 7th Ed., Addison-Wesley,

2004

z K Kawamura, Nhập môn Công nghệ học Phần mềm NXB

Kinki-Kagaku, Tokyo, 2001 (Tiếng Nhật)

Yêu cầu

cơ bản của kỹ nghệ phần mềm

nhóm

• Hiểu về quá trình làm phần mềm

• Minh họa nguyên lý / kỹ thuật

Yêu cầu

zThường xuyên theo dõi thông tin trên

Website

zLấy yêu cầu bài tập và nộp bài trên Website

zXem điểm bài tập trên Website

zTham gia diễn đàn môn học trên Website

zĐ ưa các thắc mắc, kiến nghị về môn học

trên Website

Đ iểm số, đánh giá

Trang 3

NHẬP MÔN

KỸ NGHỆ PHẦN MỀM

CHƯƠNG 1:

Bản chất phần mềm

1.1 Định nghĩa chung về phần mềm 1.2 Kiến trúc phần mềm

1.3 Các khái niệm 1.4 Đặc tính chung của phần mềm 1.5 Thế nào là phần mềm tốt ? 1.6 Các ứng dụng phần mềm

Nội dung

1.1 Định nghĩa chung về phần mềm

zPhần mềm (Software - SW) như một

khái niệm đối nghĩa với phần cứng

(Hardware - HW), tuy nhiên, đây là 2

khái niệm tương đối

zTừ xưa, SW như thứ được cho không

hoặc bán kèm theo máy (HW)

zDần dần, giá thành SW ngày càng cao

và nay cao hơn HW

Các đặc tính của SW và HW HW

z Vật “cứng”

z Kim loại

z Vật chất

z Hữu hình

z Sản xuất công nghiệp bởi máy móc

là chính

z Định lượng là chính

z Hỏng hóc, hao mòn

SW

z Vật “mềm”

z Kỹ thuật sử dụng

z Trừu tượng

z Vô hình

z Sản xuất bởi con người là chính

z Định tính là chính

z Không hao mòn

khi được thực hiện thì cung cấp

những chức năng và kết quả mong

muốn

chương trình thao tác thông tin

thích hợp

sử dụng chương trình

SW đối nghĩa với HW

zVai trò SW ngày càng thể hiện trội

zMáy tính là chiếc hộp không có SW

zNgày nay, SW quyết định chất lượng một hệ thống máy tính (HTMT), là chủ đề cốt lõi, trung tâm của HTMT

zHệ thống máy tính gồm HW và SW

Trang 4

Đ ịnh nghĩa 2

zTrong một hệ thống máy tính, nếu trừ bỏ

đi các thiết bị và các loại phụ kiện thì

phần còn lại chính là phần mềm (SW)

zNghĩa hẹp: SW là dịch vụ chương trình

để tăng khả năng xử lý của phần cứng

của máy tính (như hệ điều hành - OS)

zNghĩa rộng: SW là tất cả các kỹ thuật

ứng dụng để thực hiện những dịch vụ

chức năng cho mục đích nào đó bằng

phần cứng

SW theo nghĩa rộng

zKhông chỉ SW cơ bản và SW ứng dụng

zPhải gồm cả Khả năng, kinh nghiệm thực tiễn và kỹ năng của kỹ sư (người chế ra phần mềm): Know-how of Software Engineer

zLà tất cả các kỹ thuật làm cho sử dụng phần cứng máy tính đạt hiệu quả cao

Phần mềm là gì ?

Nhóm các

Kỹ thuật, Phương pháp luận

Nhóm các chương trình Nhóm các tư liệu

Kinh nghiệm kỹ sư, know-how

Nhóm các kỹ thuật, phương pháp luận

z Các khái niệm và trình tự cụ thể hóa một hệ thống

z Các phương pháp tiếp cận giải quyết vấn đề

z Các trình tự thiết kế và phát triển được chuẩn hóa

z Các phương pháp đặc tả yêu cầu, thiết kế hệ thống, thiết kế chương trình, kiểm thử, toàn

bộ quy trình quản lý phát triển phần mềm

Nhóm các chương trình

z Là phần giao diện với phần cứng, tạo thành

từ các nhóm lệnh chỉ thị cho máy tính biết

trình tự thao tác xử lý dữ liệu

z Phần mềm cơ bản: với chức năng cung cấp

môi trường thao tác dễ dàng cho người sử

dụng nhằm tăng hiệu năng xử lý của phần

cứng (ví dụ như OS là chương trình hệ thống)

z Phần mềm ứng dụng: dùng để xử lý nghiệp

vụ thích hợp nào đó (quản lý, kế toán, ),

phần mềm đóng gói, phần mềm của người

dùng,

Nhóm các tư liệu

zNhững tư liệu hữu ích, có giá trị cao và rất cần thiết để phát triển, vận hành và bảo trì phần mềm

zĐể chế ra phần mềm với độ tin cậy cao cần tạo ra các tư liệu chất lượng cao:

đặc tả yêu cầu, mô tả thiết kế từng loại, điều kiện kiểm thử, thủ tục vận hành, hướng dẫn thao tác, …

Trang 5

Những yếu tố khác

zSản xuất phần mềm phụ thuộc rất nhiều

vào con người (kỹ sư phần mềm) Khả

năng hệ thống hóa trừu tượng, khả năng

lập trình, kỹ năng công nghệ, kinh

nghiệm làm việc, tầm bao quát, :

khác nhau ở từng người

zPhần mềm phụ thuộc nhiều vào ý tưởng

(idea) và kỹ năng (know-how) của

người/nhóm tác giả

1.2 Kiến trúc phần mềm (Software Architecture)

z Có hàng chục định nghĩa khác nhau về KTPM

(http://www.sei.cmu.edu/architecture/community_definitions.html)

z Kiến trúc phần mềm là cấu trúc tổng thể của phần mềm và những cách thức mà cấu trúc đó cung cấp gắn kết khái niệm

với nhau thành một hệ thống (the overall structure of the

software and the ways in which that structure provides conceptual integrity for a system)

z Kiến trúc phần mềm là cấu trúc phân cấp của các thành phần chương trình (mô-đun) và cách thức để những thành phần này tương tác với nhau, cũng như những cấu trúc dữ liệu được

dùng trong các thành phần (the hierachical structure of

program components (modules), the manner in which these components interact, the the structure of the data that are used

by the components).

Kiến trúc phần mềm

(Software Architecture)

z Software Architecture is defined as it is an

organized collection of inter-related structural

elements types for solving a software design

problem

z Structural Elements Types:

•a) Components

•b) Connectors

•c) Configuration

•d) Constraints and

•e) Rationale

z Characteristics, Classification, and

Definations must be given for all the above

1.2 Kiến trúc phần mềm 1.2.1 Phần mềm nhìn từ cấu trúc phân cấp

zCấu trúc phần mềm là cấu trúc phân cấp (hierarchical structure): mức trên

là hệ thống (system), dưới là các hệ thống con (subsystems)

zDưới hệ thống con là các chương trình

zDưới chương trình là các Modules hoặc Subroutines với các đối số (arguments)

Kiến trúc phần mềm

System

Subsystem Subsystem

Program Program

Module Module Subroutine

Master files

Temporary

files

Arguments Arguments

Job unit

Jobstep unit

Member unit

Common Module

≈

1.2.2 Phần mềm nhìn từ cấu trúc và thủ tục

z Hai yếu tố cấu thành của phần mềm

•Phương diện cấu trúc

•Phương diện thủ tục

z Cấu trúc phần mềm: biểu thị kiến trúc các chức năng mà phần mềm đó có và điều kiện phân cấp các chức năng (thiết kế cấu trúc)

z Thiết kế chức năng: theo chiều đứng (càng sâu càng phức tạp) và chiều ngang (càng rộng càng nhiều chức năng, qui mô càng lớn)

Trang 6

Cấu trúc phần mềm

Fuction A

Function B Function C

Function D Function E Function F

Cấu trúc chiều ngang

(Horizontal structure)

đ ứ

Thủ tục (procedure) phần mềm

z Là những quan hệ giữa các trình tự mà phần mềm đó có

z Thuật toán với những phép lặp, rẽ nhánh, điều khiển luồng xử lý (quay lui hay bỏ qua)

z Là cấu trúc lôgic biểu thị từng chức năng có trong phần mềm và trình tự thực hiện chúng

z Thiết kế cấu trúc trước rồi sang chức năng

1.3 Các khái niệm

thuật

•Phương pháp luận (Methodology): những

chuẩn mực cơ bản để chế tạo phần mềm

với các chỉ tiêu định tính

•Các phương pháp kỹ thuật (Techniques):

những trình tự cụ thể để chế tạo phần

mềm và là cách tiếp cận khoa học mang

tính định lượng

kỹ thuật

Các khái niệm phần mềm (Software concepts)

z Khái niệm tính môđun (modularity concept)

z Khái niệm chi tiết hóa dần từng bước (stepwise refinement concept)

z Khái niệm trừu tượng hóa (abstraction concept): về thủ tục, điều khiển, dữ liệu

z Khái niệm che giấu thông tin (information hiding concept)

z Khái niệm hướng đối tượng (object oriented)

Từ phương pháp luận phần mềm sang kỹ

thuật phần mềm

Tính Môđun

Chi tiết hóa dần

Trừu tượng hóa

(Che giấu t.tin)

Phân tích cấu trúc Thiết kế cấu trúc Lập trình cấu trúc

Dữ liệu trừu tượng Hướng đối tượng

Khái niệm phần mềm

1.3.1 Tính môđun (Modularity)

z Là khả năng phân chia phần mềm thành các môđun ứng với các chức năng, đồng thời cho phép quản lý tổng thể: khái niệm phân chia và hợp (partion and merge)

z Hai phương pháp phân chia môđun theo chiều

•sâu (depth, thẳng đứng): điều khiển phức tạp dần

•rộng (width, nằm ngang): môđun phụ thuộc dần

z Quan hệ giữa các môđun: qua các đối số (arguments)

Trang 7

Chuẩn phân chia môđun

1.3.2 Chi tiết hóa từng bước

Cách tiếp cận từ trên xuống (top-down approach)

Ngôn ngữ chương trình

Chi tiÕt hãa

tõng b−íc

Thế giới bên ngoài

Trừu tượng hóa mức cao:

Thế giới bên ngoài, trạng thái chưa rõ ràng Trừu tượng hóa mức trung gian:

Xác định yêu cầu và đặc tả Những định nghĩa yêu cầu Trừu tượng hóa mức thấp:

Từng lệnh của chương trình được viết bởi ngôn ngữ thủ tục nào đó

Ví dụ: Trình tự giải quyết vấn đề từ mức

thiết kế chương trình đến mức lập trình

zBài toán: từ một nhóm N số khác nhau

tăng dần, hãy tìm số có giá trị bằng K

(nhập từ ngoài vào) và in ra vị trí của nó

zGiải từng bước, từ khái niệm đến chi tiết

hóa từng câu lệnh bởi ngôn ngữ lập

trình nào đó

zChọn giải thuật tìm kiếm nhị phân (pp

nhị phân)

Cụ thể hóa thủ tục qua các chức năng

Bài toán đã cho Nhập giá trị K

Nhận giá trị nhóm N số

Tìm kiếm giá trị (PP nhị phân)

In ra vị trí (nếu có)

Cụ thể hóa bước tiếp theo

Tìm kiếm giá trị

(pp nhị phân) Xác lập phạm vi mảng số

Lặp lại xử lý tìm kiếm giá trị K trong phạm vi tìm kiếm

Tìm vị trí giữa phân đôi mảng

So sánh K với giá trị giữa Đặt lại phạm vi tìm kiếm

Lặp lại tìm kiếm K trong

phạm vi tìm kiếm

Mức mô tả chương trình (bằng PDL)

Bắt đầu Đọc K Nhận giá trị cho mảng 1 chiều A(I), (I =1, 2, ,.N) MIN = 1

MAX = N

DO WHILE (Có giá trị bằng K không? Cho đến khi MIN > MAX) Lấy MID = (MIN + MAX) / 2

IF A(MID) > K THEN MAX = MID - 1 ELSE

IF A(MID) < K THEN MIN = MID + 1 ELSE

In giá trị MID ENDIF

ENDIF ENDDO Kết thúc

Trang 8

1.3.3 Khái niệm Che giấu thông tin

zĐể phân rã phần mềm thành các môđun

một cách tốt nhất, cần tuân theo nguyên

lý che giấu thông tin: “các môđun nên

được đặc trưng bởi những quyết định

thiết kế sao cho mỗi môđun ẩn kín đối

với các môđun khác” [Parnas1972]

zRất hữu ích cho kiểm thử và bảo trì

phần mềm

Khái niệm Trừu tượng hóa

z Abstraction cho phép tập trung vấn đề ở mức tổng quát, gạt đi những chi tiết mức thấp ít liên quan

z 3 mức trừu tượng

•Trừu tượng thủ tục: dãy các chỉ thị với chức năng

đặc thù và giới hạn nào đó

•Trừu tượng dữ liệu: tập hợp dữ liệu mô tả đối tượng dữ liệu nào đó

•Trừu tượng điều khiển: Cơ chế điều khiển chương trình không cần đặc tả những chi tiết bên trong

z Ví dụ: Mở cửa Thủ tục: Mở gồm ; Dữ

liệu: Cửa là

1.4 Đặc tính chung của phần mềm

z Là hàng hóa vô hình, không nhìn thấy được

z Chất lượng phần mềm: không mòn đi mà có

xu hướng tốt lên sau mỗi lần có lỗi (error/bug)

được phát hiện và sửa

z Phần mềm vốn chứa lỗi tiềm tàng, theo quy

mô càng lớn thì khả năng chứa lỗi càng cao

z Lỗi phần mềm dễ được phát hiện bởi người

ngoài

z Chức năng của phần mềm thường biến hóa, thay đổi theo thời gian (theo nơi sử dụng)

z Hiệu ứng làn sóng trong thay đổi phần mềm

z Phần mềm vốn chứa ý tưởng và sáng tạo của tác giả / nhóm tác giả làm ra nó

z Cần khả năng “tư duy nhị phân” (binary thinking) trong xây dựng, phát triển phần mềm

z Có thể sao chép rất đơn giản

1.5 Thế nào là phần mềm tốt ?

Hiệu suất xử lý

Các chỉ tiêu cơ bản

Tính dễ hiểu

Thời gian (Phần cứng phát triển)

Yếu

tố

khái

niệm

phần

mềm

tốt

Đặc trưng gần

đây

1.5.1 Các chỉ tiêu cơ bản

zPhản ánh đúng yêu cầu người dùng (tính hiệu quả - effectiveness)

zChứa ít lỗi tiềm tàng

zGiá thành không vượt quá giá ước lượng ban đầu

zDễ vận hành, sử dụng

zTính an toàn và độ tin cậy cao

Trang 9

1.5.2 Hiệu suất xử lý cao

•Độ phức tạp tính toán thấp (Time

complexity)

•Thời gian quay vòng ngắn (Turn Around

Time: TAT)

•Thời gian hồi đáp nhanh (Response time)

RAM, HDD, Internet resources,

1.5.3 Tính dễ hiểu

zKiến trúc và cấu trúc thiết kế dễ hiểu

zDễ kiểm tra, kiểm thử, kiểm chứng

zDễ bảo trì

zCó tài liệu (mô tả yêu cầu, điều kiện kiểm thử, vận hành, bảo trì, FAQ, ) với chất lượng cao

Tính dễ hiểu: chỉ tiêu ngày càng quan trọng

1.6 Các ứng dụng phần mềm

z Phần mềm hệ thống (System SW)

z Phần mềm thời gian thực (Real-time SW)

z Phần mềm nghiệp vụ (Business SW)

z Phần mềm tính toán KH&KT (Eng.&Scie SW)

z Phần mềm nhúng (Embedded SW)

z Phần mềm máy cá nhân (Personal computer

SW)

z Phần mềm trên Web (Web-based SW)

z Phần mềm trí tuệ nhân tạo (AI SW)

CHƯƠNG 2:

Khủng hoảng phần mềm (Software Crisis)

và Khái niệm Kỹ nghệ phần mềm (Software Engineering)

2.1 Khủng hoảng phần mềm là gì ? 2.2 Những vấn đề (khó khăn) trong sản xuất phần mềm

2.3 Định nghĩa Kỹ nghệ phần mềm

2.1 Khủng hoảng phần mềm là gì?

z 10/1968 tại Hội nghị của NATO các chuyên gia

phần mềm đã đưa ra thuật ngữ “Khủng hoảng

phần mềm” (Software crisis) Qua hàng chục năm,

thuật ngữ này vẫn được dùng và ngày càng mang

tính cấp bách

z Khủng hoảng là gì ? [Webster’s Dict.]

•Điểm ngoặt trong tiến trình của sự vật, sự kiện nào đó;

thời điểm, giai đoạn hoặc biến cố quyết định hay chủ chốt

•Điểm ngoặt trong quá trình diễn biến bệnh khi trở nên rõ

ràng bệnh nhân sẽ sống hay chết

z Trong phần mềm: Day dứt kinh niên (chronic

affliation, by Prof Tiechrow, Geneva, Arp 1989)

Khủng hoảng phần mềm là gì? (tiếp)

Là sự day dứt kinh niên (kéo dài theo thời gian hoặc thường tái diễn, liên tục không kết thúc) gặp phải trong phát triển phần mềm máy tính, như

z Phải làm thế nào với việc giảm chất lượng và những lỗi tiềm tàng có trong phần mềm ?

z Phải xử lý ra sao khi bảo dưỡng phần mềm đã có ?

z Phải giải quyết thế nào khi thiếu kỹ thuật viên phần mềm?

z Phải chế tác phần mềm ra sao khi có yêu cầu phát triển theo qui cách mới xuất hiện ?

z Phải xử lý ra sao khi sự cố phần mềm gây ra những vấn

đề xã hội ?

Trang 10

Bộ mụn Cụng nghệ phần mềm – Khoa CNTT- ĐHCN- ĐHQGHN Kỹ nghệ phần mềm Slide 55

Một số yếu tố

tạp húa và tăng chi phớ phỏt triển

phớ cho Backlog càng lớn

phần mềm

những vấn đề xó hội

So sỏnh chi phớ cho Phần cứng và Phần mềm

% 100 80 60 40 20 0

-+ 1955

+ 1970

+ 2000 +

1985

Phần cứng

Phỏt triển

Bảo trỡ

Phần Mềm

So sỏnh chi phớ cho cỏc pha

3

5

7

67

Xác định yêu cầu 3%

Đặc tả 3%

Thiết kế 5%

Lập trình 7%

Kiểm thử môđun 8%

Kiểm thử tích hợp 7%

Bảo trì 67%

2.2 Những vấn đề (khú khăn) trong

sản xuất phần mềm

(1) Khụng cú phương phỏp mụ tả rừ ràng định nghĩa yờu cầu của người dựng (khỏch hàng), sau khi bàn giao sản phẩm

dễ phỏt sinh những trục trặc (troubles) (2) Với những phần mềm quy mụ lớn, tư liệu

đ ặc tả đó cố định thời gian dài, do vậy khú đỏp ứng nhu cầu thay đổi của người dựng một cỏch kịp thời trong thời gian đú

Những vấn đề trong

sản xuất phần mềm (tiếp)

(3) Nếu khụng cú Phương phỏp luận thiết

kế nhất quỏn mà thiết kế theo cỏch

riờng (của cụng ty, nhúm), thỡ sẽ dẫn

đến suy giảm chất lượng phần mềm

(do phụ thuộc quỏ nhiều vào con

người)

(4) Nếu khụng cú chuẩn về làm tư liệu

quy trỡnh sản xuất phần mềm, thỡ

những đặc tả khụng rừ ràng sẽ làm

giảm chất lượng phần mềm

Những vấn đề trong sản xuất phần mềm (tiếp)

(5) Nếu khụng kiểm thử tớnh đỳng đắn của phần mềm ở từng giai đoạn mà chỉ kiểm ở giai đoạn cuối và phỏt hiện ra lỗi, thỡ thường bàn giao sản phẩm khụng đỳng hạn

(6) Nếu coi trọng việc lập trỡnh hơn khõu thiết

kế thỡ thường dẫn đến làm giảm chất lượng phần mềm

(7) Nếu coi thường việc tỏi sử dụng phần mềm (software reuse), thỡ năng suất lao động sẽ giảm

Tiêu đề	Nhập môn kỹ nghệ phần mềm
Tác giả	Nguyễn Văn Vỵ, Nguyễn Việt Hà
Người hướng dẫn	PGS.TS. Nguyễn Ngọc Bình, TS. Trương Anh Hoàng
Trường học	Đại học Quốc gia Hà Nội
Chuyên ngành	Công nghệ thông tin
Thể loại	Bài giảng
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	675,64 KB