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第二章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程 軟件工程課件 第二章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程 2.1 基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng) 2.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程 2.3 系統(tǒng)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.4 可行性研究 2.5 其他系統(tǒng)描述方法  計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)：某些元素的一個(gè)集合或排列，這些元素被組織起來以實(shí)現(xiàn)某種方法，過程或借助處理信息進(jìn)行控制。 基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)元素： 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)本身可以成為一個(gè)更大的基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)元素，并稱為那個(gè)更大系統(tǒng)的宏元素。例如： 2.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程是一個(gè)問題求解活動(dòng)，目的是揭示、分析所期望的功能，并把它們分配到各個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)元素中去。 系統(tǒng)工程的實(shí)施步驟： 識(shí)別用戶要求 評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可行性 把功能分配給硬件、軟件、人、數(shù)據(jù)庫和其它系統(tǒng)元素 建立成本和進(jìn)度限制 生成系統(tǒng)規(guī)格說明，形成所有后續(xù)工程的基礎(chǔ) 識(shí)別用戶要求 分析員必須考慮以下問題： 功能和性能 可靠性和質(zhì)量 總的系統(tǒng)目標(biāo) 項(xiàng)目考慮 在預(yù)估的成本與進(jìn)度范圍內(nèi)所選的系統(tǒng)配置能否實(shí)現(xiàn) 與成本與進(jìn)度估算相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)有哪些？ 商業(yè)考慮 所選的系統(tǒng)配置是最可能有效益的解決方案嗎？能否成功地占領(lǐng)市場？ 最終的報(bào)償是否能表明所冒的開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)是值得的？ 技術(shù)分析 是否具備開發(fā)所有系統(tǒng)元素的技術(shù)實(shí)力？能否確保功能和性能得到滿足？ 能否對(duì)這種系統(tǒng)配置進(jìn)行充分的維護(hù)？是否具備技術(shù)資源？ 與技術(shù)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)有哪些？ 生產(chǎn)評(píng)估 工具與設(shè)備是否有效？必需過程是否短缺？是否充分地實(shí)施了質(zhì)量保證？ 人員問題 開發(fā)人員是否得到培訓(xùn)？是否存在政治問題？ 用戶是否了解這個(gè)系統(tǒng)將要做什么？ 環(huán)境界面 所提交的系統(tǒng)配置與系統(tǒng)的外部環(huán)境的接口是否合適？ 機(jī)器與機(jī)器、人與機(jī)器之間的通信是否以智能方式處理？ 法律考慮 這種配置是否會(huì)引入違法的責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)？對(duì)責(zé)任問題是否給予足夠的保護(hù)？ 是否存在潛在的破壞問題？ 可行性研究 問題的識(shí)別 了解系統(tǒng)應(yīng)解決的問題，這些問題是如何提出的 設(shè)想這些問題如何解決才能滿足要求 了解問題的結(jié)構(gòu) 市場調(diào)查 了解市場對(duì)待開發(fā)軟件的需求情況 調(diào)查市場上已有的類似軟件系統(tǒng)的功能、性能、價(jià)格情況 分析準(zhǔn)備 確立分析計(jì)劃 規(guī)定由誰參加分析作業(yè)，任務(wù)分配 對(duì)參加分析的人員進(jìn)行必要的培訓(xùn) 環(huán)境分析 明確系統(tǒng)的目的和限制條件 使用單位的狀況、經(jīng)營方針和組織機(jī)構(gòu) 使用單位的計(jì)算機(jī)利用情況 相關(guān)的硬件、軟件及其它接口部分 用戶的操作環(huán)境及操作要求 物理分析 了解實(shí)際業(yè)務(wù)活動(dòng)狀況，特別對(duì)一些活動(dòng)要點(diǎn)進(jìn)行分析 明確在這些要點(diǎn)之間什么東西在流動(dòng)，如何進(jìn)行流動(dòng) 對(duì)物理流量進(jìn)行分析 對(duì)其模型化，得到實(shí)際業(yè)務(wù)系統(tǒng)（當(dāng)前系統(tǒng)）的物理模型 功能分析 決定系統(tǒng)應(yīng)具備的功能 (工作域) 分析功能的結(jié)構(gòu)：功能展開和功能分配 分析各功能之間的關(guān)系，整理它們之間傳遞的信息 利用數(shù)據(jù)流圖，描述信息在系統(tǒng)流動(dòng)與處理的情況 信息分析 調(diào)查系統(tǒng)的輸入、輸出、保存信息 明確信息的結(jié)構(gòu)及各信息之間的關(guān)系 調(diào)查各信息的信息量 調(diào)查各種報(bào)表和文件的格式 建立粗略的數(shù)據(jù)詞典，定義系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù) 動(dòng)態(tài)分析 系統(tǒng)內(nèi)每一部分有幾種狀態(tài) 各種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件 同步產(chǎn)生的條件與同步后狀態(tài)的變化 確立系統(tǒng)方案，進(jìn)行各種估算 粗略地估算成本 估算可能取得的效益 提出可能需要的資源，包括人員、硬件、軟件等 提出大概的進(jìn)度安排 模型評(píng)審 將目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型提出管理部分與用戶進(jìn)行評(píng)審 復(fù)查問題定義、工程規(guī)模和系統(tǒng)目標(biāo) 經(jīng)濟(jì)可行性 成本–效益分析 貨幣的時(shí)間價(jià)值 若軟件生存期為 5 年，則 5 年可節(jié)省 48 萬元。開發(fā)這個(gè) CAD 系統(tǒng)共投資了 20 萬元。 不能簡單地把 20 萬元與 48 萬元相比較。因?yàn)榍罢呤乾F(xiàn)在投資的錢，而后者是 5 年內(nèi)相繼節(jié)省的錢。 需把 5 年內(nèi)每年預(yù)計(jì)節(jié)省的錢折合成現(xiàn)在的價(jià)值才能進(jìn)行比較 設(shè)年利率是5％，利用上面計(jì)算貨幣現(xiàn)在價(jià)值的公式，可以算出引入CAD系統(tǒng)后，每年預(yù)計(jì)節(jié)省的錢的現(xiàn)在價(jià)值，參看下表。 投資回收期 投資回收期就是使累計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益等于最初的投資所需要的時(shí)間。 投資回收期越短，就能越快獲得利潤。 例如，引入CAD系統(tǒng)兩年以后，可以節(jié)省17.85萬元，比最初的投資還少2.15萬元，但第三年可以節(jié)省8.29萬元，則 2.15 / 8.29 = 0.259 因此，投資回收期是2+0.259=2.259年。 純收入 工程的純收入就是在整個(gè)生存期之內(nèi)系統(tǒng)的累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益(折合成現(xiàn)在值)與投資之差。 例如，引入CAD系統(tǒng)之后，5 年內(nèi)工程的純收入預(yù)計(jì)是 41.563－20＝21.563（萬元）。 這相當(dāng)于比較投資一個(gè)待開發(fā)的軟件項(xiàng)目后預(yù)期可取得的效益和把錢存在銀行里（或貸款給其它企業(yè)）所取得的收益，到底孰優(yōu)孰劣。 投資回收率 用投資回收率來衡量投資效益的大小。 已知現(xiàn)在的投資額 P，并且已經(jīng)估算出將來每年可以獲得的經(jīng)濟(jì)效益Fk，以及軟件的使用壽命 n，k = 1， 2， ...， n。則投資回收率 j，可用如下的方程來計(jì)算： 分析在給定的約束條件下設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)目的：找出風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)的大小，分析是否能夠有效的控制和環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn) 技術(shù)解決方案的實(shí)用性、合理性 人員流動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn) 法律可行性 侵權(quán)和責(zé)任問題 專利法 著作權(quán)法 軟件保護(hù)條例 用戶類型：外行型／熟練型／專家型 操作習(xí)慣 使用單位的計(jì)算機(jī)使用情況 使用單位的規(guī)章制度 系統(tǒng)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工程師將通過如下模型建立相應(yīng)系統(tǒng)元素的需求模型，確定其功能和性能范圍，接口要求。 例：CLSS 功能： ⑴ 讀入條形碼輸入信息; ⑵ 讀入脈沖計(jì)數(shù)器信號(hào); ⑶ 譯零件碼數(shù)據(jù); ⑷ 數(shù)據(jù)庫查詢; ⑸ 決定料箱位置; ⑹ 對(duì)分流機(jī)構(gòu)生成控制信號(hào)。 CLSS的系統(tǒng)環(huán)境圖（SCD） UML系統(tǒng)建模 對(duì)于 CLSS 系統(tǒng)，用UML對(duì) 4 個(gè)重要的系統(tǒng)元素進(jìn)行建模： 用UML部署圖建立CLSS系統(tǒng)層次的硬件模型。 用UML活動(dòng)圖描述CLSS軟件的操作規(guī)程，以表現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種功能時(shí)的具體步驟。 用UML類圖描述系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 用UML用例圖闡述一個(gè)參與者（用小人表示）與系統(tǒng)的交互行為。 CLSS系統(tǒng)的硬件部署圖 CLSS系統(tǒng)的活動(dòng)圖 CLSS系統(tǒng)的類圖 CLSS系統(tǒng)的用例圖 2 HIPO圖 HIPO是1976年由 IBM 公司提出來的，圖既是在開發(fā)過程中的表達(dá)工具，又是開發(fā)文檔的編制工具。 HIPO圖采用功能框圖和 PDL （偽代碼）來描述程序邏輯，它由兩部分組成：層次圖（H圖）和IPO圖。 層次圖給出程序的層次關(guān)系，IPO圖為程序各部分提供具體的工作細(xì)節(jié)。 IPO圖 IPO圖為層次圖中每一功能框詳細(xì)地指明輸入(I)、處理(P)及輸出(O)。 IPO圖格式：輸入 處理 輸出 IPO圖又分為兩部分： 概括的稱為概要圖（overview diagram） 用于表達(dá)對(duì)一個(gè)系統(tǒng)，或?qū)ζ渲心骋蛔酉到y(tǒng)功能的概略表達(dá)，指明完成某一功能框規(guī)定的功能時(shí)需要哪些輸入，哪些操作和哪些輸出 具體的稱為詳細(xì)圖（detail diagram）。 詳細(xì)表明輸入、處理、輸出三者之間的關(guān)系。輸入和輸出應(yīng)是確定的文件和記錄，或是文件和記錄中的字段，以及具體介質(zhì)和設(shè)備類型，處理框中的操作也應(yīng)是具體的而不是含糊的，調(diào)用子程序時(shí)應(yīng)標(biāo)明子程序名。 對(duì)應(yīng)H圖上1.1.0框的概要IPO圖 建立成本和進(jìn)度的限制 開發(fā)一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)必須有足夠的資金投入和（交付）時(shí)間約束，這是與客戶在合同或任務(wù)書中已經(jīng)達(dá)成協(xié)議的。 因此，在系統(tǒng)工程階段必須進(jìn)行 任務(wù)分解 成本估算 進(jìn)度安排 資源計(jì)劃 系統(tǒng)文檔與評(píng)審 系統(tǒng)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段應(yīng)交付的文檔有 系統(tǒng)可行性研究報(bào)告 系統(tǒng)／子系統(tǒng)需求規(guī)格說明 系統(tǒng)／子系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明 接口需求規(guī)格說明（可選項(xiàng)） 接口設(shè)計(jì)說明（可選項(xiàng)） 軟件功能描述的正確性 軟硬件功能劃分的合理性和可行性 接口要求及接口設(shè)備要求的合理性 質(zhì)量要求的合理性 開發(fā)環(huán)境要求的合理性和可行性 開發(fā)進(jìn)度要求的合理性和可行性 軟件開發(fā)技術(shù)的合理性和可行性。 軟件開發(fā)成本的合理性和可行性。z6H紅軟基地

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