Trang 1
LỜI NÓI ĐẦU Nhập môn Công Nghệ Phần Mềm là môn học nh mằ giúp cho sinh viên có kiến thức cơ bản nhất trong lĩnh vực công nghệ phần mềm. Qua môn học này sinh viên có cái nhìn khái quát về qui trình phát triển phần mềm, hiểu biết và thực hiện các giai đoạn trong qui trình trên một phần m mề cụ thể dựa trên những phương pháp, kỹ thuật trong quá trình thu th pậ yêu cầu, phân tích, thiết kế và cài đặt, viết sưu liệu đã được minh họa cụ thể trong giáo trình. Mục tiêu giáo trình là sinh viên có thể hiểu được những yêu cầu công việc cần phải làm ở mỗi giai đoạn của qui trình, để có thể đảm trách công việc ở một trong các giai đoạn làm phần m m trongề những nhóm dự án. ThiNganHang.com
Trang 3
TÀI IỆU THAM KHẢO 1. Software Engineering By Nguyễn Xuân Huy – Institue of Information Technology 2. Nhập môn công nghệ phần mềm Nguyễn Tiến Huy – ĐH Khoa học Tự Nhiên 3. A Discipline for Software Engineering Watts S. Humphrey 4. Quá trình phát triển ph nầ m mề thống nhất Nguyễn Tuấn Huy biên dịch –Nhà xuất bản thống kê 5. Analyzing Requriements and Defining Solution Architechtures Ian Lewis – Bruce Nielson 6. MCSD Analyzing Requirements Study Guide Tata McGraw-Hill Pusblishing Company Limited 7. Software Engineering Roger S.PressMan 8. Một số tài liệu tham khảo từ internet: Khoa CNTT ĐH KHTN, ĐH BKHN, ĐH C n Tầ hơ, và một số bài báo khoa học. - A Summary of Principles for User-Interface Design by Talin - The Foundation for Verifiable Software Process Improvement - Lecture Notes: Software Engineering I by Joey Paquet ThiNganHang.com 2
Trang 4
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM 1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1. Phần mềm 1.1.1. Các khái niệm Chương trình máy tính là một trình tự các chỉ thị để hướng dẫn máy tính làm việc nhằm hoàn thành một công việc nào đó do con người yêu cầu. Phần mềm là một hệ thống các chương trình có thể thực hiện trên máy tính nhằm hỗ trợ các nhà chuyên môn trong từng lĩnh vực chuyên ngành thực hiện tốt nhất các thao tác nghiệp vụ của mình. Nhiệm vụ chính yếu của phần mềm là cho phép các nhà chuyên môn thực hiện các công việc của họ trên máy tính dễ dàng và nhanh chóng hơn so với khi thực hiện cùng công việc đó trong thế giới thực. Hoạt đ ngộ của mọi phần mềm là sự mô ph ngỏ lại các họat đ ngộ của thế giới thực trong một góc độ thu hẹp nào đó trên máy tính. Quá trình sử dụng một phần mềm chính là quá trình người dùng thực hiện các công việc trên máy tính để hoàn tất một công việc tương đương trong thế giới thực. L pớ phần mềm là hệ thống các phần mềm trên cùng lĩnh vực họat động nào đó. Do cùng lĩnh vực họat đ ngộ nên các phần mềm này thường có cấu trúc và chức năng (công việc mà người dùng thực hiện trên máy tính) tương tự nhau. Mục tiêu của ngành công nghệ phần mềm là hướng đến không những xây dựng được các phần mềm có chất lượng mà còn cho phép xây dựng dễ dàng một phần mềm mới từ các phần mềm đã có sẵn trong cùng kĩnh vực (thậm chí trong các lĩnh vực khác). STT L p phớ ần mềm Các phần mềm 1 Hỗ trợ giải bài tập lượng giác, hình học, giải tích, số học, … 2 Trò chơi cờ carô, cờ tướng, cờ vua, xếp hình, … 3 Xếp lịch biểu thi đấu, thời khóa biểu, hội nghị, … 4 Xét tuyển nhân sự, học sinh lớp 10… ThiNganHang.com
Trang 6
5 Bình ch nọ Sản phẩm, cầu thủ, … 6 Quản lý học sinh Mầm non, trung h c,ọ trung tâm… 7 Bán hàng thuốc tây, vật liệu xây dựng, máy tính 8 Quản lý thuê bao điện, điện thoại, nước, … 9 Cho mượn sách, truyện, phim, … Bảng 1.1: Các phần mềm và lớp phần mềm tương ứng 1.1.2. Phân loại Phần mềm hệ thống là những phần mềm đảm nhận công việc tích hợp và điều khiển các thiết bị phần cứng đồng thời tạo ra môi trường thuận lợi để các phần mềm khác và người sử dụng có thể thao tác trên đó như một kh iố thống nhất mà không cần phải quan tâm đến những chi tiết kỹ thuật phức tạp bên dưới như cách thức trao đổi dữ liệu giữa bộ nhớ chính và đĩa, cách hiển th văn bị ản lên màn hình, ... Phần mềm ứng dụng là những phần mềm được dùng để thực hiện một công việc xác định nào đó. Phần mềm ứng dụng có thể chỉ gồm một chương trình đơn giản như chương trình xem ảnh, hoặc một nhóm các chương trình cùng tương tác với nhau để thực hiện một công vịệc nào đó như chương trình xử lý bản tính, chương trình xử lý văn bản, ... 1.1.3. Kiến trúc phần mềm Sau khi đã có các khái niêm cơ bản nhất về phần mềm, tiếp sau đây chúng ta sẽ đi sâu vào tìm hiểu cấu trúc chi tiết các cấu trúc chi tiết các thành phần bên trong phần mềm. Phần mềm bao gồm 3 thành phần: a) Thành phần giao tiếp (giao diện) Cho phép tiếp nhận các yêu cầu về việc mu nố thực hiện và cung cấp các dữ liệu nguồn liên quan đến công việc đó hoặc từ các thiết b ị thu thập d ữ liệu (cân, đo nhiệt độ, tế bào quang h c, …)ọ Cho phép trình bày các kết quả của việc thực hiện các yêu cầu cho người dùng (kết quả của công việc khi thực hiện trên máy tính) hoặc điều khiển họat đ ngộ các thiết bị điều khiển (đóng mở cửa, bật mở máy…) ThiNganHang.com
Trang 8
Một cách tổng quát thành phần giao tiếp là hệ th ngố các hàm chuyên về việc nhập/xuất dữ liệu (hàm nhập/xuất) cùng v iớ hình thức trình bày và tổ chức lưu trữ dữ liệu tương ứng, mục tiêu chính của các hàm này là đưa dữ liệu từ thế giới bên ngoài phần mềm vào bên trong hoặc ngược lại. Trong phạm vi giáo trình này chỉ giới hạn xét đến giao tiếp v iớ người sử dụng phần mềm và khi đó có tên gọi cụ thể hơn là thành phần giao diện. b) Thành phần dữ liệu Cho phép lưu trữ lại (hàm ghi) các kết quả đã xử lý (việc mượn sách đã được kiểm tra hợp lệ, bảng lương tháng đã được tính) trên bộ nhớ phụ với tổ chức lưu trữ được xác định trước (tập tin có cấu trúc, tập tin nh phân, cị ơ sở dữ liệu). Cho phép truy xuất lại (hàm đ c)ọ các dữ liệu đã lưu trữ phục vụ cho các hàm xử lý tương ứng. Một cách tổng quát thành phần dữ liệu là hệ thống các hàm chuyên về đọc ghi dữ liệu (hàm đ c/ghi)ọ cùng với mô hình tổ chức dữ liệu tương ứng. Mục tiêu chính của các hàm này là chuyển đổi dữ liệu giữa bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ. c) Thành phần xử lý Kiểm tra tính hợp lệ của các dữ liệu ngu nồ được cung cấp từ người dùng theo các quy trình ràng buộc trong thế giới thực (chỉ cho mượn tối đa 3 quyển sách, mỗi lớp học có tối đa 50 học sinh, …) Tiến hành xử lý cho ra kết quả mong đ iợ theo quy định tính toán có sẵn trong thế giới thực (quy tắc tính tiền phạt khi trả sách trễ, quy tắc tính tiền điện, quy tắc trả góp khi mua nhà…) hoặc theo thuật giải tự đề xuất (xếp thời khóa biểu tự động, nén ảnh…) Việc xử lý dựa trên dữ liệu ngu nồ từ người sử dụng cung cấp (tính nghiệm phương trình bậc 2 dựa trên các hệ số đã nhập) hoặc dữ liệu lưu trữ đã có sẵn (tính tồn kho tháng dựa trên các phiếu nhập xuất đã lưu trữ…) hoặc cả hai (tính tiền phạt dựa trên ngày trả sách được nhập vào và thông tin về loại sách đã được lưu trữ…) tùy vào xử lý cụ thể. Tương tự, việc xử lý cho ra kết quả có thể dùng để xuất cho người dùng xem qua thành phần giao diện (trình bày nghiệm, xuất tiền phạt), hay cùng có thể lưu trữ lại qua thành phần dữ lịêu (sổ sách hiện đang được mượn của một độc giả…) hoặc cả hai (bảng lương, bảng tồn kho…) ThiNganHang.com Một cách tổng quát, thành phần xử lý là hệ thống các hàm chuyên về xử lý tính toán,
Trang 9
biến đ iổ dữ liệu. Các hàm này sẽ dùng dữ liệu nguồn từ các hàm trong thành phần giao diện 5 ThiNganHang.com
Trang 10
(hàm nhập) hay thành phần dữ liệu (hàm đ cọ dữ liệu) kiểm tra tính hợp lệ (hàm kiểm tra) và sau đó tiến hành xử lý (hàm xử lý) nếu cần thiết để cho ra kết quả mà sẽ được trình bày cho người dùng xem qua các hàm trong thành phần giao diện (hàm xuất) hoặc lưu trữ lại qua các hàm trong thành phần dữ liệu (hàm ghi). STT Thành phần Hàm Ý nghĩa Ghi chú 1 Thành phần Hàm nhập Nhập yêu cầu, Cần xác giao diện Hàm xuất dữ liệu định hình nguồn. Xuất thức kết quả đã xử nhập/xuất lý và tổ chức dữ liệu tương ứng 2 Thành phần Hàm kiểm Kiểm tra tính Sử dụng xử lý tra hợp lệ của hàm nhập, Hàm xử d ữ liệu. hàm đ c.ọ lý Xử lý tính Sử dụng toán, phát hàm nhập, sinh, biến đổi hàm đ c,ọ trên dữ liệu hàm xuất, hàm ghi 3 Thành phần Hàm đ cọ Đọc dữ liệu Cần xác dữ liệu Hàm ghi từ bộ nhớ phụ định cáchh vào bộ nhớ thức tổ chính. chức lưu Ghi dữ liệu trữ dữ liệu từ bộ nhớ chính vào bộ nhớ phụ Bảng 1.2: Danh sách các hàm cùng ý nghĩa tương ứng 1.2. Chất lượng phần mềm 1.2.1. Tính đúng đắn Tính đúng đắn của phần mềm được thể hiện ở chổ sản phẩm đó thực hiện đầy đủ và chính xác các yêu cầu của người dùng. Tính đúng đắn ở đây cần phải hiểu theo nghĩa rộng là ThiNganHang.com
Trang 12
chương trình cần phải thực hiện được trong cả những trường hợp mà d ữ liệu đầu vào là không hợp lệ. Ví dụ, nếu một trong số các chức năng của phần mềm là sắp xếp một tập tin có số lượng mẫu tin tùy ý theo một cột tùy ý theo chiều tăng hoặc giảm thì những trường hợp sau là vi phạm tính đúng đắn của chương trình: Không thể thực hiện được (treo máy) khi tập tin rỗng (không có mẫu tin nào). Không thể thực hiện hoặc thực hiện nhưng cho kết quả sai khi các mẫu tin có hơn 100 cột hoặc có quá nhiều mẫu tin. Không thể thực hiện hoặc cho kết quả sai khi các cột có chiều dài lớn hơn 125 bytes. Không thể sắp xếp theo chiều tăng dần…. Tính đúng đắn của một sản phẩm phần mềm được xác minh qua các căn cứ sau đây: Tính đúng đắn của thuật toán. Tính tương đương của chương trình với thuật toán. Thuật toán có thể đúng nhưng chương trình lập ra không tương đương v i thuớ ật toán nên khi thực hiện sẽ cho kết quả sai. Tính đúng đắn của chương trình có thể được chứng minh trực tiếp trong văn bản của chương trình. Tính đúng đắn cũng có thể được khẳng định dần qua việc kiểm thử, việc áp dụng chương trình trong một khoảng thời gian dài trên diện r ngộ và v iớ tần suất sử dụng cao. 1.2.2. Tính tiến hóa Cho phép người dùng có thể khai báo các thay đ iổ về qui định v iớ phần mềm tùy theo các thay đổi trong thế giới thực liên quan (thay qui định về số sách mượn tối đa, công thức tính tiền phạt, công thức tính tiền điện…) Sản phẩm có th ể mở ộr ng, tăng cường về mặt chức năng một cách dễ dàng. 1.2.3. Tính hiệu quả Tính hiệu quả của một sản phẩm phần mềm được xác định qua các tiêu chuẩn sau: ThiNganHang.com Hiệu quả kinh tế hoặc ý nghĩa, giá tr thu đị ược do áp dụng sản phẩm đó.
Trang 13
Tốc độ xử lý của phần mềm (v) tính bằng tỉ lệ giữa kh iố lượng đ iố tượng cần phải xử lý (m) và tổng thời gian (t) cần thiết để xử lý các đối tượng đó. 7 ThiNganHang.com
Trang 14
Sử dụng tố ưi u tài nguyên của máy tính (CPU, bộ nhớ…) 1.2.4. Tính tiện dụng Sản phẩm phải tính đến những yếu tố tâm lý sau đây của người dùng: Dễ h c, có giao dọ iện trực quan tự nhiên. Dễ thao tác,… 1.2.5. Tính tương thích Trao đ iổ dữ liệu với các phần mềm khác có liên quan (nhận danh mục sách từ tập tin Excel, gửi báo cáo tổng kết năm h c đọ ến phần mềm WinFax, …) Giao tiếp nội bộ Giao tiếp bên ngoài 1.2.6. Tính tái sử dụng Sản phẩm phần mềm có thể áp dụng cho nhiều lĩnh vực theo nhiều chế độ làm việc khác nhau. Các phần mềm cùng lớp Các phần mềm khác lớp 1.3. Công nghệ phần mềm 1.3.1. Sự ra đời Vào những năm 1950 khi máy tính ra đ iờ chính thức (không chỉ được dùng trong các phòng thí nghiệm mà bắt đầu ứng dụng trong họat đ ngộ xã h i)ộ các phần mềm đầu tiên cũng được ra đời v iớ số lượng còn rất ít ỏi và chủ yếu phục vụ cho lĩnh vực tính toán (đặc biệt trong quốc phòng). Đến những năm 1960, trãi qua 10 năm phát triển số ượl ng các phần mềm đã tăng lên rất nhiều và được ứng dụng r ngộ rãi trong nhiều lĩnh vực. Vào thời điểm này phát sinh một vấn đề mà các chuyên gia g iọ là “cu cộ khủng hoảng phần mềm”. Cuộc khủng hoảng phần mềm thể hiện 2 yếu tố chính: - Số lượng các phần mềm tăng vọt (do sự phát triển của phần cứng: tăng khả năng, giá thành hạ) - Có quá nhiều khuyết điểm trong các phần mềm được dùng trong xã hội o Thực hiện không đúng yêu cầu (tính toán sai, không ổn định…) ThiNganHang.com o Thời gian bảo trì, nâng cấp quá lâu, tốn chi phí cao, hiệu quả thấp.
Trang 16
o Khó sử dụng o Thực hiện chậm o Khó chuyển đổi dữ liệu giữa các phần mềm o ….. Để giải quyết vấn đề trên một h iộ nghị đã được triệu tập đề bàn về cách giải quyết. Hội nghị đã tiến hành xem xét, phân tích và xác định nguyên nhân gây ra cuộc khủng hoảng phần mềm. Kết luận như sau: - Việc tăng vọt của số lượng phần mềm là điều hợp lý và điều này sẽ còn tiếp diễn. - Các khuyết điểm của phần mềm có ngu nồ g cố chính từ phương pháp, cách thức tiến hành xây dựng phần mềm: o Cảm tính: mỗi người theo một phương pháp riêng. o Thô sơ, đ nơ giản: chỉ tập trung vào việc lập trình mà ít quan tâm đến các công việc cần làm khác trước khi lập trình (khảo sát hiện trạng, phân tích yêu cầu, thiết kế…). o Thủ công: công cụ hỗ trợ chính khi xây dựng phần mềm ch là trình biênỉ dịch. Với các kết luận như trên, hội nghị đã đề xuất khai sinh một ngành khoa h cọ mới: Công nghệ phần mềm với nhiệm vụ chính là nghiên cứu về các phương pháp tiến hành xây dựng phần mềm. 1.3.2. Đ nhị nghĩa Công nghệ phần mềm là một lĩnh vực nghiên cứu của tin h cọ nhằm đề xuất các nguyên lý, phương pháp, công cụ, cách tiếp cận phục vụ cho việc thiết kế, cài đặt các sản phẩm phần mềm đạt được đầy đủ các yêu cầu về chất lượng phần mềm. Do quá trình tiến hóa của ngành công nghệ phần mềm nên khái niệm về nó cũng thay đổi theo thời gian. Hơn nữa do đây là một lĩnh vực mới nên các khái niệm vẫn còn phụ thuộc rẩt nhiều vào quan điểm chủ quan của từng người khác nhau. Cụ thể như sau: - Bauer[1969]: việc thiết lập và sử dụng các nguyên lý công nghệ đúng đắn để thu được phần mềm một cách kinh tế vừa tin cậy vừa làm việc hiệu quả trên các máy thực. - Ghezzi[1991]: là một lĩnh vực của khoa học máy tính liên quan đến việc xây dựng các phần mềm vừa l n vớ ừa phức tạp bởi một hay một số nhóm kỹ sư. - IEEE[1993]: ThiNganHang.com
Trang 18
1. Việc áp dụng phương pháp tiếp cận có h ệ th ng,ố bài bản và được lượng hóa trong phát triển, vận hành và bảo trì phần mềm. 2. Nghiên cứu các phương pháp tiếp cận được dùng trong (1). - Sommervile[1995]: là lĩnh vực liên quan đến lý thuyết, phương pháp và công cụ dùng cho phát triển phần mềm. - Kawamura[1995]: là lĩnh vực học vấn về các kỹ thuật, phương pháp luận công nghệ h cọ (lý luận và kỹ thuật được hiện thực hóa trên các nguyên lý, nguyên tắc xác định) trong toàn bộ quy trình phát triển phần mềm nhằm nâng cao cả chất và lượng của sản xuất phần mềm. - Pressman[1995]: là bộ môn tích hợp cả qui trình, các phương pháp, các công cụ để phát triển phần mềm máy tính. Có thể định nghĩa tóm tắt về công nghệ phần mềm như sau: Công nghệ phần mềm là một nghành khoa học nghiên cứu v ề việc xây dựng các phần mềm có chất lượng trong khoảng thời gian và chi phí hợp lý. Mục tiêu nghiên cứu được chia thành 2 phần rõ nét: 1. Xây dựng phần mềm có chất lượng. 2. Xây dựng phần mềm trong thời gian và chi phí hợp lý. 1.3.3. Đối tượng nghiên cứu Hướng đến việc xây dựng các phần mềm có chất lượng như đã nêu, ngành công nghệ phần mềm đưa ra 3 đ iố tượng nghiên cứu chính: Qui trình công nghệ, Phương pháp phát triển, Công cụ và môi trường phát triển phần mềm. - Qui trình công nghệ phần mềm: Hệ th ngố các giai đoạn mà quá trình phát triển phần mềm phải trải qua. Với mỗi giai đoạn cần xác định rõ mục tiêu, kết quả nhận từ giai đoạn trước đó cũng chính là kết quả chuy n giao cho giaiể đoạn kết tiếp. - Phương pháp phát triển phần mềm: Hệ thống các hướng dẫn cho phép từng bước thực hiện một giai đoạn nào đó trong qui trình công nghệ phần mềm. - Công cụ và môi trường phát triển phần mềm: Hệ th ngố các phần mềm trợ giúp chính trong lĩnh vực xây dựng phần mềm. Các phần mềm này sẽ hỗ trợ các chuyên viên tin học trong các bước xây dựng phần mềm theo một phương pháp nào đó với một qui trình được chọn trước. ThiNganHang.com
Trang 20
2. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM Như đã nói để xây dựng được phần mềm có chất lượng quá trình phát triển phải trãi qua rất nhiều giai đoạn. Mỗi giai đoạn có mục tiêu và kết quả chuyển giao xác định. Trình tự thực hiện các giai đoạn này chính là chu kỳ sống của một phần mềm. Nói cách khác, chu kỳ sống của một phần mềm là khoảng thời gian mà trong đó một sản phẩm phần mềm được phát triển, sử dụng và mở rộng cho đến khi sản phẩm phần mềm đó không còn được sử dụng nữa. Chu kỳ sống của phần mềm được phân chia được phân chia thành các pha chính như: xác định, phát triển, kiểm thử, bảo trì (vận hành). Phạm vi và thứ tự các pha khác nhau tùy theo từng mô hình cụ thể. 2.1. Các bước cơ bản trong xây dựng phần mềm 2.1.1. Xác định Đây là bước hình thành bài toán hoặc đề tài. Ở bước này thiết kế trưởng hoặc phân tích viên hệ thống phải biết được vai trò của phần mềm cần phát triển trong hệ th ng,ố đồng thời phả ưới c lượng công việc, lập lịch biểu và phân công công việc. Bên cạnh đó chúng ta phải biết người đặt hàng muốn gì. Các yêu cầu cần phải được thu thập đầy đủ và được phân tích theo chiều ngang (rộng) và chiều d cọ (sâu). Công cụ sử dụng chủ yếu ở giai đoạn này là các lược đồ, sơ đồ phản ánh rõ các thành phần của hệ thống và mối liên quan giữa chúng v i nhau.ớ 2.1.2. Phát triển Dựa vào các nội dung đã xác định được, nhóm phát triển phần mềm dùng ngôn ngữ đặc tả hình thức (dựa trên các kiến trúc toán học) hoặc phi hình thức (tựa ngôn ngữ ựt nhiên) hoặc kết hợp cả hai để mô tả những yếu tố sau đây của chương trình: Giá trị nhập, giá trị xuất. Các phép biến đổi Các yêu cầu cần đạt được ở mỗi điểm của chương trình. Phần đặc tả chỉ quan tâm chủ yếu đến giá trị vào, ra chứ không quan tâm đến cấu trúc và nội dung các thao tác cần thực hiện. ThiNganHang.com
Hiển thị 20 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!