שיטות בהנדסת תוכנה )236321(

Transcription

1 שיטות בהנדסת תוכנה Introduction to Software Engineering מרצה: פרופ שמואל כ"ץ מתרגל: רועי לוין אודות הקורס ומבוא - 1

2 מה עומד על הפרק? אודות הקורס ומבוא - 2 מטרות הקורס תכולה הרצאות תרגולים דרישות דרישות קדם דרישות הקורס מקורות בחינת הסמסטר הפרוייקט ספרות עזר אתרי אינטרנט

3 מטרות הקורס המעבר מתכנות לתוכנה התמקדות בתהליך הפיתוח )ולא רק במוצר( גישות ושיטות מודרניות להנדסת תוכנה כלים מודרניים להנדסת תוכנה התנסות אישית בפרוייקט תוכנה השלבים השונים התפקידים השונים אודות הקורס ומבוא - 3

4 מונחים מקובלים בהנדסת תוכנה COTS, Gang of Four, Heisenberg, CORBA, UML, XP, XML, Eclipse מפל מים, קופסה שחורה\לבנה, סוגי כיסוי, זריזות וקיצוניות בתיכנות אוצר מילים ומושגים המאפשרים תקשורת בין מהנדסי תוכנה מצביעים לקורסי המשך אודות הקורס ומבוא - 4

5 תכולת הקורס - הרצאות Introduction Software Life-Cycle Models Requirements Definition & Mgmt. מבוא מודלים של מחזור חיי תוכנה הגדרת דרישות וניהולן Object-Oriented Analysis Design Verification and Validation Coding and Unit Testing Implementation and Integration Maintenance and Reengineering Software Quality Assurance ניתוח מונחה-עצמים תכן אימות ותקפות קידוד ובדיקות יחידה מימוש ושילוב אחזקה והנדסה מחדש הבטחת איכות תוכנה אודות הקורס ומבוא - 5

6 תכולת הקורס - תרגולים שפת התכנות Java --במימוש, אך מניחים ידע שפת הניתוח והתכן UML שפת תיאור נתונים וממשק XML הדרכה והנחיה לפרוייקט הגדרת דרישות: איך? דוגמאות לתיכנון בדיקות וכיסוי אודות הקורס ומבוא - 6

7 קדמים דרישות הקדם מת מ - מבוא לתכנות מערכות )234122( מבני נתונים )234218( 1 תיכנות מונחה עצמים) ( אודות הקורס ומבוא - 7

8 דרישות הקורס בחינה מסכמת 50% מהציון הסופי - תקף מותר חומר עזר כתוב הבנה והפנמה של המושגים והרעיונות יישום השיטות שנלמדו ציון בחינה של פחות מ- 50 : הבחינה הינה 100% מהציון הסופי פרוייקט מלווה ועוד... 50% מהציון הסופי תקף )אלא אם..( צוותים בני 4 חברים הגשה בשלבים לאורך הסמסטר אודות הקורס ומבוא - 8

9 ספרי עזר להנדסת תוכנה אודות הקורס ומבוא - 9

10 מבוא Introduction מקורות: S. R. Schach: Chapters 1-2 R. S. Pressman: Chapter 1 אודות הקורס ומבוא - 10

11 כמה שאלות למה שדה התעופה של דנוור התחילה לפעול רק שנה אחרי סיום הבניה? למה התעכבה השקת?MS-windows-XP )ולמה ביום השקתה כבר פורסמו כנ"ל עם Vista 64,000, שזרקו לפח? מתי יתרחש האסון הגרעיני הראשון, מתקלת תוכנה בכור גרעיני? )וכמה ועדות-חקירה ינסו להסיק מסקנות?( באגים?( כתוצאה אודות הקורס ומבוא - 11

12 פיתוח התוכנה, משבר התוכנה במקרים רבים, מפגר בלוחות הזמנים גולש מהתקציב מפיק מוצר באיכות ירודה מהמצופה אין פתרון קסם Brooks [1986]: No Silver Bullet לתוכנה, לעומת חומרה, אין מגבלות פיזיקליות, אבל... לתוכנה יש מגבלות בסיסיות )מולדות( ניתן לשפר את התהליך, אבל לא לפרוץ את המגבלות במקומות רבים אין תהליך פיתוח אודות הקורס ומבוא - 12

13 Standish CHAOS report, אודות הקורס ומבוא - 13

14 אודות הקורס ומבוא - 14

15 תקלות חומרה לעומת תקלות תוכנה עקומת כשל של חומרה שחיקה מחלות ילדות קצב תקלות עקומת כשל זמן )אידיאלית( של תוכנה נמשך בקצב קבוע, עד ליציאה משימוש קצב תקלות זמן אודות הקורס ומבוא - 15

16 השפעת שינויים על עקומת התקלות עקומת כשל )בפועל( של תוכנה גידול בקצב התקלות כתוצאה מהשפעות לוואי העקומה בפועל קצב תקלות שינוי העקומה האידיאלית זמן אודות הקורס ומבוא - 16

17 סיבוכיות המגבלות הבסיסיות של תוכנה מספר המצבים )complexity( תאימות קשה להבין את המכלול קשה לנהל את הפיתוח מסובך מאד לבצע אחזקה )conformity( / התרחישים גדול מאד )שינויים ותיקונים( התוכנה מצופה להתאים את עצמה למגבלות ושינויים של החומרה, מערכת ההפעלה, וגם לתוכנות בסביבה. אודות הקורס ומבוא - 17

18 המגבלות הבסיסיות של תוכנה גמישות לשינויים )changeability( )המשך( מה מניע לבצע שינויים בתוכנה? התאמה למציאות משתנה שאיפה להרחבת היכולת, על בסיס שימוש מוצלח יותר קל לשנות תוכנה מאשר חומרה תוכנה מאריכה ימים )15~ שנה( יותר מאשר חומרה )4~ שנים( נסתרות )invisibility( תוכנית בנין לעומת תוכנית מחשב מודלים ויזואליים משקפים היבטים חלקיים של התוכנה, ולא את התמונה השלמה אודות הקורס ומבוא - 18

19 ההיבט האפיוני כמה מיתוסים נפוצים: / תכנוני אם נחרוג מלוח הזמנים - נוסיף עוד תכנתים ברגע שהסתיים שלב הקידוד - הסתיימה רוב העבודה עד שהתכנית לא תרוץ, לא ניתן להעריך את איכותה התוצר הסופי של פיתוח התוכנה הוא תכנית עובדת כל המיתוסים הללו מופרכים מיסודם ללא אפיון ותכנון פיתוח התוכנה לא יסתיים כנדרש! אודות הקורס ומבוא - 19

20 ד"ר עמיר תומר ופרופ' שמואל כ"ץ Definitions of SE The establishment and use of sound engineering principles (methods) in order to obtain economically software that is reliable and works on real machines [Bauer, F.L., "Software Engineering", Information Processing, 71, 1972] Software engineering is that form of engineering that applies the principles of computer science and mathematics to achieving cost effective solutions to software problems [Ford, G., 1990] The application of a systematic, disciplined, quantifiable approach to the development, operation, and maintenance of software [IEEE, Standard Glossary of Software Engineering Terminology ] 20 - אודות הקורס ומבוא )236321( שיטות בהנדסת תוכנה

21 מושגי יסוד תכנית )program( -??? מערכת )system( -??? מוצר )product( מוצר תוכנה מוצר משולב מפתח, ספק provider( )developer, הגוף המפתח/מספק את המוצר לקוח, מזמין customer( )client, הגוף המזמין את המוצר מהמפתח משתמש, צרכן קצה user( )user, end הגוף שלשימושו נועד המוצר לקוח ספק האקווריום של משה משתמש מוצר אודות הקורס ומבוא - 21

22 מוצר ייחודי או מוצר לשיווק נרחב? מוצר : COTS מוזמן על ידי היחידה לשיווק ונמכר לציבור הרחב Word Norton security מוצר חד-פעמי התוכנה ל- Adrianne תוכנה לטיל ה"חץ" מוצר מותאם לכל לקוח ) product line( פיקוח על רכבות מערכת לניהול מעליות מוצר שירות (software service) Google, Gmail, אודות הקורס ומבוא - 22

23 מושגי יסוד )המשך( דרישות )requirements( היכולות, האילוצים, הביצועים וסביבת העבודה של המוצר. ניתוח (analysis) בחינת מכלול הדרישות ומשמעותן ההנדסית מפרט )specification( תאור מובנה או מודל של המוצר העתידי, כפי שמשתקף מהדרישות מה נדרש מהמוצר תכן )design( פירוט אופן המימוש )ראה להלן( של המפרט איך ימולאו הדרישות תכן-על design( )top-level תכן מפורט design( )detailed אודות הקורס ומבוא - 23

24 מימוש מושגי יסוד )implementation( קידוד הוצאה אל הפועל של התכן, )למשל שפת התיכנות(. )coding( עריכה, הידור מחשב. איכות )compilation( )quality( )המשך( באמצעות אמצעי המימוש וקישור מידת התאמתו של המוצר לדרישותיו, רצונו של הלקוח / המשתמש. )link( של תוכניות לצרכיו ולשביעות SWEBOK Software Engineering Body of Knowledge אודות הקורס ומבוא - 24

25 אודות הקורס ומבוא - 25

26 יחידות לימוד לתואר בהנדסת תוכנה אודות הקורס ומבוא - 26

27 פעילויות בפיתוח פעילויות במחזור החיים פעילויות תומכות הגדרת דרישות ניהול הפיתוח ניתוח דרישות הבטחת איכות התוכנה תכן ניהול תצורה קידוד ובדיקות יחידה שילוב אחזקה אימות ותקפות הגדרת התהליך תקבע את הסדר, העירבוב, והתוצרים לכל פעילות יש תוצרים! אודות הקורס ומבוא - 27

28 איך בונים בית? דרישות הלקוח: - דרישות מגורים - דרישות שירותים - דרישות חזות - אופציות עתידיות ארכיטקטורה ומפרט: - תכנית קירות, רצפות, גגות - תכנית חזיתות - תכנית נקודות חשמל ומים - תכנית פתחים, מדרגות תכנון: - תכנית קונסטרוקציה - תכניות אינסטלציה )חשמל, מים, ביוב...( בניה: בית אודות הקורס ומבוא - 28

29 האם תוכנה בונים כמו בית? דרישות הלקוח: - דרישות פונקציונליות - דרישות ביצועים - דרישות שימוש - אופציות עתידיות מפרט ואנליזה: - מודולים לוגיים - ממשקים - ישויות מידע - קונספט הפעלה תכן: - מודולים פיזיים - מבני נתונים - אלגוריתמים קידוד: תוכנה אודות הקורס ומבוא - 29

30 המסקנה של הנדסת תוכנה: לא!! יש לשקול נוהלי פיתוח שונים פיתוח מונחה בדיקות (Test Driven Development) פיתוח המאפשר שינויים והרחבת דיווח שותף על תקלות כחלק מהפיתוח אודות הקורס ומבוא - 30

31 מחזור חיים של תוכנה )software life cycle( שלבים בפיתוח )phases( הפעילויות הכלולות בכל שלב סדר הפעילויות סדרתיות מקביליות איטרטיביות תלות הדדית בין תוצרי הפעילויות תוצרים של פעילות אחת מהווים קלט לפעילויות אחרות פיתוח אבולוציוני מוצר המתפתח באופן הדרגתי מוצרים שונים המתפתחים ממוצר בסיסי אודות הקורס ומבוא - 31

32 מטרות חדשות גמישות רבה: שינויים תוך כדי פיתוח )= )agile פיתוח של משפחת מוצרים )= line )product שילוב עם מרכיבי רשת )= component )web תוכנה כשרות service=) (software as a תיכנון ופיתוח מונחה מודלים )בלי תלות בשפה או בסביבת בעבודה( )= driven model ) architecture שימוש בסביבת פיתוח משולבת, עם כלים נוחים לכל המשימות ( RUP ) JBuild, Junit, אודות הקורס ומבוא - 32

33 שיפור תהליך התוכנה תקנים למחזור-חיים, תקני הצבא האמריקאי DOD-STD-2167A MIL-STD-498 תקנים תעשייתיים IEEE/EIA דרישות מערכת האיכות ISO 9001 ISO לפעילויות ולתוצריהם יישום לגבי תוכנה פתרון הקסם (the silver bullet) טמון, אולי, בשיפור תהליך התוכנה מודל בשלות היכולת CMM = Capability Maturity Model אודות הקורס ומבוא - 33

34 אז מה היה לנו...? מקומה של הנדסת התוכנה הייחודיות שבפיתוח תוכנה היבטים שונים של הנדסת תוכנה הגדרות לכמה מונחים )the software process( התוכנה תהליך פעילויות בפיתוח תוכנה ותוצריהן מחזור חיים של תוכנה שיפור תהליך התוכנה אודות הקורס ומבוא - 34