Bài giảng Công nghệ phần mềm - Phần 1: Giới thiệu chung về công nghệ phần mềm
9/6/2011
PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG
VỀ CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM
I. Bản chất phần mềm
1. Định nghĩa chung về phần mềm
2. Kiến trúc phần mềm
3. Các khái niệm
4. Đặc tính chung của phần mềm
5. Thế nào là phần mềm tốt ?
6. Các ứng dụng phần mềm
II. Những vấn đề trong phát triển phần mềm
III. Quy trình phát triển phần mềm
1
1. Định nghĩa chung về phần mềm
• Phần mềm (Software - SW) như một khái niệm
đối nghĩa với phần cứng (Hardware - HW), tuy
nhiên, đây là 2 khái niệm tương đối
• Từ xưa, SW như thứ được cho không hoặc bán
kèm theo máy (HW)
• Dần dần, giá thành SW ngày càng cao và nay cao
hơn HW
2
1
9/6/2011
Các đặc tính của SW và HW
Hardware
• Vật “cứng”
• Kim loại
• Vật chất
• Hữu hình
Software
• Vật “mềm”
• Kỹ thuật sử dụng
• Trừu tượng
• Vô hình
• Sản xuất công nghiệp
• Sản xuất bởi con
bởi máy móc là chính
người là chính
• Định lượng là chính
• Hỏng hóc, hao mòn
• Định tính là chính
• Không hao mòn
3
Định nghĩa 1
• Phần mềm là
– Các lệnh (chương trình máy tính) khi được thực hiện thì
cung cấp những chức năng và kết quả mong muốn
– Các cấu trúc dữ liệu làm cho chương trình thao tác thông
tin thích hợp
– Các tư liệu mô tả thao tác và cách sử dụng chương trình
4
2
9/6/2011
Định nghĩa 2
• Trong 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)
• Nghĩa hẹp: SW là dịch vụ chương trình để tăng
khả năng xử lý của phần cứng của máy tính (như
hệ điều hành - OS)
• Nghĩa 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
5
SW theo nghĩa rộng
• Không chỉ SW cơ bản và SW ứng dụng
• Phải gồm cả khả năng, kinh nghiệm thực tiễn và
kỹ năng của kỹ sư (người chế ra phần mềm):
Know-how of Software Engineer
• Là tất cả các kỹ thuật làm cho sử dụng phần
cứng máy tính đạt hiệu quả cao
6
3
9/6/2011
Phần mềm là gì ?
•
•
•
•
Các khái niệm và trình tự
cụ thể hóa một hệ thống
Các phương pháp tiếp cận
giải quyết vấn đề
Các trình tự thiết kế và
phát triển được chuẩn hóa
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
Kỹ thuật,
Phương pháp
luận
Nhóm các
chương trình
Nhóm các
tư liệu
Kinh nghiệm kỹ sư,
know-how
7
•
•
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
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)
Phần mềm là gì ?
Nhóm các
Kỹ thuật,
Phương pháp
luận
Nhóm các
chương trình
Nhóm các
•
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, . . .
Kinh nghiệm kỹ sư,
know-how
4
9/6/2011
Phần mềm là gì ?
•
•
Những tư liệu hữu ích, có
giá trị cao và rất cần thiết
để phát triển, vận hành và
bảo trì phần mềm
Để chế ra phần mềm với
độ tin cậy cao cần tạo ra
các tư liệu chất lượng cao:
đặc tả yêu cầu, mô tả
Nhóm các
Kỹ thuật,
Phương pháp
luận
Nhóm các
Nhóm các
tư liệu
chương trình
thiết kế từng loại, điều
kiện kiểm thử, thủ tục vận
hành, hướng dẫn thao tác
Kinh nghiệm kỹ sư,
know-how
9
Phần mềm là gì ?
•
Phần mềm phụ thuộc
nhiều vào ý tưởng (idea)
và kỹ năng (know-how)
của người/nhóm tác giả
Nhóm các
Kỹ thuật,
Phương pháp
luận
•
Khả năng hệ thống
hóa trừu tượng
•
•
•
•
•
Khả năng lập trình
Kỹ năng công nghệ
Kinh nghiệm làm việc
Tầm bao quát
Nhóm các
chương trình
Nhóm các
tư liệu
. . .
Kinh nghiệm kỹ sư,
know-how
10
5
9/6/2011
2. Kiến trúc phần mềm
• Phân cấp
System
Subsystem
Subsystem
Job unit
Master files
Program
Program
Jobstep unit
Member unit
Temporary
files
Module
Module
Subroutine
Common Module
Arguments
Arguments
Phần mềm
Nhìn từ phương diện cấu trúc
•
Cấu trúc phần
mềm:
Fuction A
–
kiến trúc các
chức năng
mà phần
mềm đó có
điều kiện
FunctionB
FunctionC
–
phân cấp các
chức năng
•
Thiết kế chức
năng
Function E
FuctionD
–
Theo chiều
đứng: càng
sâu càng
phức tạp
–
Theo chiều
ngang: càng
rộng càng
nhiều chức
năng, qui mô
càng lớn
Function F
Function G
Function H
Cấu trúc chiều ngang
(Horizontal structure)
6
9/6/2011
Phần mềm
Nhìn từ phương diện thủ tục
•
•
Quan hệ thứ tự
giữa các thành
phần cấu thành
phần mềm
Thuật toán với
những phép lặp,
rẽ nhánh, điều
khiển luồng xử lý
(quay lui hay bỏ
qua)
System
Subsystem
Subsystem
Master files
•
•
Cấu trúc lôgic
biểu thị từng chức
năng có trong
phần mềm và
trình tự thực hiện
chúng
Thiết kế cấu trúc
trước rồi sang
chức năng
Program
Program
Temporary
files
Module
Module
Subroutine
Common Module
Arguments
Arguments
13
Từ phương pháp luận phần
mềm sang kỹ thuật phần mềm
• Khi chế tác phần mềm cần nhiều
phương pháp:
– 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
14
7
9/6/2011
Từ phương pháp luận phần mềm sang
kỹ thuật phần mềm
Phân tích cấu trúc
Môđun
Thiết kế cấu trúc
Tinh chỉnh từng
bước
Lập trình cấu trúc
Trừu tượng hóa
Dữ liệu trừu tượng
Che giấu t.tin
Hướng đối tượng
Khái niệm phần mềm
15
3.1 Tính môđun
(Modularity)
Cấu trúc rộng chiều ngang
•
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 trộn
(partion and merge)
Tính độc
lập kém
dần
Phân chia chiều rộng
SW
•
•
Hai phương pháp phân chia
môđun theo chiều
– Theo chiều sâu
– Theo chiều rộng
Quan hệ giữa các môđun ?
qua các đối số (arguments)
Điều khiển
phức tạp
dần
16
8
9/6/2011
3.2 Tinh chỉnh từng bước
(Step refinement)
• Cách tiếp cận từ trên xuống (top-down approach)
Trừu tượng hóa mức cao:
Thế giới bên ngoài,
Thế giới bên ngoài
trạng thái chưa rõ ràng
Chi
tiết
hóa
Trừu tượng hóa mức trung gian:
Đặc tả yêu cầu
Xác định yêu cầu và đặc tả
những định nghĩa yêu cầu
dần
từng
bước
Trừu tượng hóa mức thấp:
Từng lệnh của chương trình được
Ngôn ngữ
chương trình
viết bởi ngôn ngữ thủ tục nào đó
17
Ví dụ: Trình tự giải quyết vấn đề từ mức
thiết kế chương trình đến mức lập trình
• Bài 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
• Giải từng bước từ khái niệm đến chi tiết hóa từng
câu lệnh bởi ngôn ngữ lập trình nào đó
• Chọn giải thuật tìm kiếm nhị phân (pp nhị phân)
18
9
9/6/2011
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)
19
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
Lặp lại tìm kiếm K
Tìm vị trí giữa phân đôi mảng
trong phạm vi tìmkiếm
So sánh K với giá trị giữa
Đặt lại phạm vi tìm kiếm
20
10
9/6/2011
Mức mô tả chương trình (bằng PDL)
BắtĐầu
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
21
KếtThúc
Câu hỏi
M1
Làm thế nào để định
M2
nghĩa cấu trúc của một
hệ thống được thiết kế
dựa trên các module?
Mn-1
Mn
Đâu là các đặc tính cần
có của cấu trúc này?
System
11
9/6/2011
3.3. Che giấu thông tin
(Information hiding) [Parnas72]
• Các môđun nên được đặc trưng bởi những quyết
định thiết kế (design decision) sao cho mỗi
môđun đều là bí mật đối với các môđun khác
• Rất hữu ích cho kiểm thử và bảo trì phần mềm
23
3.3. Che giấu thông tin
(Information hiding) [Parnas72]
Cố định tất cả các quyết
định thiết kế (design
decision) có khả năng bị
thay đổi
design
decision
M
1
Gán mỗi quyết định thiết
kế vào một module mới;
lúc này quyết định thiết kế
sẽ là phần bí mật của
module (module secret)
Thiết kế giao diện của
module (module
interface), giao diện này
sẽ không thay đổi khi
phần bí mật của module
thay đổi
design
decision
M2
design
decision
…
M
n-1
M
n
design
decision
System
12
9/6/2011
3.3. Che giấu thông tin
(Information hiding) [Parnas72]
Người
Các tài nguyên cần xuất ra:
kiểu dữ liệu, biến, thuộc tính,
hàm, sự kiện, ngoại lệ, v.v..
dùng
interface Bicycle {
void changeCadence (int newValue);
void changeGear(int newValue);
void speedUp(int increment);
void applyBrakes(int decrement);
}
Giao
diện
Secret
Cài đặt các tài
nguyên cần xuất ra
Module
class Bike implements Bicycle {
}
class Motor-Bike implements Bicycle {
}
3.4. Trừu tượng hóa
(Abstraction)
• Cho phép tập trung xem xét vấn đề ở mức tổng
quát, gạt đi những chi tiết mức thấp ít liên quan
• 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
• Ví dụ: Mở cửa. Thủ tục: Mở gồm . . .; Dữ liệu:
Cửa là . . .
26
13
9/6/2011
• Là hàng hóa vô hình, không nhìn thấy
được
• 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
• Phần mềm vốn chứa lỗi tiềm tàng,
theo quy mô càng lớn thì khả năng
chứa lỗi càng cao
• Lỗi phần mềm dễ được phát hiện bởi
người ngoài
27
4. Đặc tính chung của phần mềm
• Chức năng của phần mềm thường biến hóa, thay
đổi theo thời gian (theo nơi sử dụng)
• Hiệu ứng làn sóng trong thay đổi phần mềm
• Phần mềm vốn chứa ý tưởng và sáng tạo của tác
giả/nhóm làm ra nó
• Cần khả năng “tư duy nhị phân” trong xây dựng,
phát triển phần mềm
• Có thể sao chép rất đơn giản
28
14
9/6/2011
5. Thế nào là phần mềm tốt ?
Đặc
trưng
gần
Yếu
tố
khái
niệm
phần
mềm
tốt
Hiệu suất xử lý
đây
Tính dễ hiểu
Các chỉ tiêu cơ bản
Thời gian
(Phần cứng phát triển)
29
5.1. Các chỉ tiêu cơ bản
• Phản ánh đúng yêu cầu người dùng
(tính hiệu quả - effectiveness)
• Chứa ít lỗi tiềm tàng
• Giá thành không vượt quá giá ước
lượng ban đầu
• Dễ vận hành, sử dụng
• Tính an toàn và độ tin cậy cao
30
15
9/6/2011
5.2. Hiệu suất xử lý cao
• Hiệu suất thời gian tốt (efficiency):
– Độ phức tạp tính toán thấp (Time complexity)
– Thời gian quay vòng ngắn (Turn Around Time: TAT)
– Thời gian hồi đáp nhanh (Response time)
• Sử dụng tài nguyên hữu hiệu: CPU, RAM, HDD,
Internet resources, . . .
31
5.3. Dễ hiểu
• Kiến trúc và cấu trúc thiết kế dễ hiểu
• Dễ kiểm tra, kiểm thử, kiểm chứng
• Dễ bảo trì
• Có 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
32
16
9/6/2011
Ví dụ cụ thể ???
• Phần mềm hệ thống (System SW)
• Phần mềm thời gian thực (Real-time SW)
• Phần mềm nghiệp vụ (Business SW)
• Phần mềm tính toán KH&KT (Eng.&Scie.
SW)
• Phần mềm nhúng (Embedded SW)
• Phần mềm máy cá nhân (Personal
computer SW)
• Phần mềm trên Web (Web-based SW)
• Phần mềm trí tuệ nhân tạo (AI SW)
33
Bài tập về nhà:
Phân biệt các khái niệm sau
• Hệ thống, phần mềm, ứng dụng
• Lập trình, phát triển phần mềm
• Lập trình viên và kỹ sư phần mềm
34
17
9/6/2011
PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG
VỀ CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM
I. Bản chất phần mềm
II. Những vấn đề trong phát triển phần
mềm
1. Khủng hoảng phần mềm là gì ?
2. Những khó khăn trong sản xuất phần
mềm
III. Quy trình phát triển phần mềm (CNPM)
35
1. Khủng hoảng phần mềm
(Software crisis)
• Là sự day dứt kinh niên (kéo dài theo thời gian hoặc
thường tái diễn, liên tục không kết thúc) gặp phải và
tạo bước ngoặt trong phát triển phần mềm máy tính,
như:
– Phải làm thế nào với việc giảm chất lượng vì những lỗi tiềm
tàng có trong phần mềm ?
– Phải xử lý ra sao khi bảo dưỡng phần mềm đã có ?
– Phải giải quyết thế nào khi thiếu kỹ thuật viên phần mềm?
– Phải chế tác phần mềm ra sao khi có yêu cầu phát triển
theo qui cách mới xuất hiện ?
– Phải xử lý ra sao khi sự cố phần mềm gây ra những vấn đề
xã hội ?
36
18
9/6/2011
Một số yếu tố
• Phần mềm càng lớn sẽ kéo theo phức tạp hóa và
tăng chi phí phát triển
• Đổi vai trò giá thành SW vs. HW
• Công sức cho bảo trì càng tăng thì chi phí cho
Backlog càng lớn
• Nhân lực chưa đáp ứng được nhu cầu phần mềm
• Những phiền hà của phần mềm gây ra những vấn
đề xã hội
37
2. Những khó khăn trong sản xuất
phần mềm
•
•
•
•
Không có phương pháp mô tả rõ ràng định nghĩa yêu cầu của người
dùng (khách hàng)
Sau khi bàn giao sản phẩm dễ phát sinh những trục trặc
(troubles)
Với những phần mềm quy mô lớn, tư liệu đặc tả đã cố định thời gian
dài
Khó đáp ứng nhu cầu thay đổi của người dùng một cách kịp
thời trong thời gian đó
Phương pháp luận thiết kế không nhất quán
Thiết kế theo cách riêng (của công ty, nhóm), thì sẽ dẫn đến
suy giảm chất lượng phần mềm (do phụ thuộc quá nhiều vào
con người)
Không có chuẩn về việc tạo tư liệu quy trình sản xuất phần mềm
Đặc tả không rõ ràng sẽ làm giảm chất lượng phần mềm
38
19
9/6/2011
2. Những khó khăn trong sản xuất
phần mềm
•
Không kiểm thử tính đúng đắn của phần mềm ở từng giai
đoạn mà chỉ kiểm ở giai đoạn cuối và phát hiện ra lỗi
thường bàn giao sản phẩm không đúng hạn
Coi trọng việc lập trình hơn khâu thiết kế
giảm chất lượng phần mềm
•
•
•
Coi thường việc tái sử dụng phần mềm (software reuse)
giảm năng suất lao động
Phần lớn các thao tác trong quy trình phát triển phần mềm
do con người thực hiện
giảm năng suất lao động
•
Không chứng minh được tính đúng đắn của phần mềm
giảm độ tin cậy của phần mềm
39
Những vấn đề trong sản xuất phần
mềm (tiếp)
•
•
•
Chuẩn về một phần mềm tốt không thể đo được một cách định lượng
Không thể đánh giá được một hệ thống đúng đắn hay không
Đầu tư nhân lực lớn vào bảo trì
giảm hiệu suất lao động của nhân viên
Công việc bảo trì kéo dài
giảm chất lượng của tư liệu và ảnh hưởng xấu đến những
việc khác
•
•
Quản lý dự án lỏng lẻo
quản lý lịch trình sản xuất phần mềm không rõ ràng
Không có tiêu chuẩn để ước lượng nhân lực và dự toán
làm kéo dài thời hạn và vượt kinh phí của dự án
40
20
Tải về để xem bản đầy đủ
52 trang
28/04/2022
7260
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công nghệ phần mềm - Phần 1: Giới thiệu chung về công nghệ phần mềm", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_cong_nghe_phan_mem_phan_1_gioi_thieu_chung_ve_cong.pdf
