第1章 软件工程的内容与方法

本章导读

本章首先对软件、软件工程、软件工程学科体系、软件工程课程进行了定义与解释，然后提出“面向过程方法、面向对象方法、面向元数据方法、形式化方法”的软件工程方法论，以及“面向流程分析、面向元数据设计、面向对象实现、面向功能测试、面向过程管理”的“五个面向”软件工程实践论，该方法论与实践论不但适用于信息系统的开发，也适用于其他软件系统的开发。本章最后简要介绍了ISO 9001、CMMI、软件企业文化、信息系统的定义与案例分析。因此，本章是软件工程课程的绪论。表1-1列出了读者在本章学习中要了解、理解和关注的主要内容。

1.1 软件的定义

1.计算机硬件与软件

计算机（Computer）由硬件（Hardware）和软件（Software）组成，硬件是看得见、摸得着的电子机械设备，如机箱、主板、硬盘、光盘、U盘、电源、显示器、键盘、鼠标、打印机、电缆等。软件是依附在硬件上面的程序、数据和文档的集合，是指挥控制计算机系统（包括硬件系统和软件系统）工作的神经中枢。如果将硬件比作人的身体，那么软件就相当于人的神经中枢和知识才能。软件的分类比较复杂。分类方法不同，内容也不同。表1-2从5个不同角度对软件进行了分类。

计算机工程（Computer Engineering）由硬件工程（Hardware Engineering）和软件工程（Software Engineering）组成。硬件工程是研究硬件生产和硬件管理的工程学科，其内容包括计算机及网络硬件的分析、设计、生产、采购、验收、安装、培训、维护。软件工程是研究软件生产和软件管理的工程学科，其内容包括市场调研、正式立项、需求分析、项目策划、概要设计、详细设计、编程、测试、试运行、产品发布、用户培训、产品复制、实施、系统维护、版本升级。由于软件的生产和管理比硬件复杂，积累的经验不如硬件那么丰富，所以软件工程的研究成为一个长期的热点。

【例1-1】 请读者根据自身环境，规划、设计、安装一个校园网。这是一个硬件工程，其中要完成的工作内容包括：制定设计方案，网络设备的选型、配置、采购、验货、布线、安装、调试、运行和交付。在安装和调试中，又要安装和调试许多软件，如网络操作系统、数据库管理系统、教学软件系统、办公自动化系统、防火墙及杀毒软件等。

由于有这么多软件也需要选型、配置、采购、安装、调试，所以在今天，除了生产硬件的厂商之外，纯粹的“硬件工程”几乎不存在，大多数硬件工程都与软件有关，于是就出现了一个新名词“网络工程”，它是介于硬件工程和软件工程之间的系统工程，人们有时也称它为“系统集成工程”。

2.软件定义

为了弄清软件工程的概念，首先要了解程序和软件的概念。一般认为，程序是计算机为完成特定任务而执行的指令的有序集合。站在应用的角度可以更通俗地理解为

面向过程的程序 = 算法 + 数据结构

面向对象的程序 = 对象 + 消息

面向构件的程序 = 构件 + 构架

通常，软件有以下定义：

软件 = 程序 + 数据 + 文档

这里的“程序”，是对计算机任务的处理对象和处理规则的描述；这里的“文档”，是为了理解程序所需的详细描述性资料；这里的“数据”，主要是软件系统赖以运行的初始化数据。

上述定义看起来很简单，实际上却来之不易。表1-3列出了美国人对软件定义的认识过程。直到今天，仍然有少数人认为：“软件就等于程序”。这些人在软件开发过程中，上来就写程序，而不是写文档。软件工程大师Roger S Pressman对这些人提出了尖锐的批评：“越早开始写代码的人，就是越迟完成代码的人”。

至于对管理文档的全面认识，那就更晚了。直到1974年，美国人才开始认识到软件需要管理。1984年，美国人开始认识到软件管理是一个过程管理，或是一个管理过程。1991年，出现了软件过程能力成熟度模型CMM（Capability Maturity Model for Software）1.0版，人们研究了软件过程管理的具体内容与方法，并将软件开发和管理中产生的各种文档叫做“软件工作产品”，而将最后交付给用户使用的软件工作产品叫做“软件产品”。1996年，出现了统一建模语言UML 0．9版，称软件管理文档为“管理制品”，称软件开发文档为“技术制品”，两者合称为“制品（Artifact）”。

3.文档的重要性

文档在软件工程中特别重要，文档是否规范与齐全，是衡量软件企业是否成熟的重要标志之一。软件文档分为开发文档和管理文档两大类。开发文档主要由项目组书写，用于指导软件开发与维护；管理文档主要由软件工程管理部门书写，用于指导软件管理和决策。两类文档的标准、规范和编制模板，全公司范围内要统一，这一工作由软件工程管理部门完成。开发文档是指导软件开发与维护的文档，开发与维护中所有的程序，都是按照开发文档的要求编写与实现的。软件工程规定：文档必须指挥程序，而决不允许程序指挥文档；文档与程序必须保持高度一致，而决不允许程序脱离开文档。

开发文档本身具有严格的层次关系和依赖关系，这种关系反映在如下的覆盖关系之中，即有

（1）《目标程序》覆盖《源程序》；

（2）《源程序》覆盖《详细设计说明书》；

（3）《详细设计说明书》覆盖《概要设计说明书》；

（4）《概要设计说明书》覆盖《需求分析规格说明书》；

（5）《需求分析规格说明书》覆盖《用户需求报告》；

（6）《用户需求报告》覆盖《软件合同》/《软件任务书》。

管理文档本身具有严格的时序关系，这种时序关系反映在如下的软件过程之中，而过程由一系列的时间序列所组成：

（1）需求分析过程管理文档；

（2）软件策划过程管理文档；

（3）软件设计过程管理文档；

（4）软件实现过程管理文档；

（5）软件测试过程管理文档；

（6）软件维护过程管理文档；

（7）软件过程改进管理文档。

成熟的软件企业，都有一套自己的开发文档和管理文档编写标准或编写模板，在企业内部严格执行。

4.软件的最新定义

软件 = 知识+程序+数据+文档

定义中增加了“知识”。对这一定义的讨论正在进行。正方认为：因为软件是知识在网络上的体现，所以这个定义非常好。反方认为：程序、数据、文档本身就是知识的载体与表现，所以这个定义有些画蛇添足的意味。