Inżynieria
oprogramowania

Część1: Wstęp

Ian Sommerville

Software Engineering, 9 wyd.

Sylabus



Literatura podstawowa:

1.

Ian Sommerville. Software Engineering, 10 wyd. Pearsons, 2015.
(Polskie tłumaczenie: Inżynieria oprogramowania, WNT 2003, 6 wyd.)



Literatura uzupełniająca:

1.

K. Sacha. Inżynieria oprogramowania. PWN, 2010.

2.

B. Bereza-Jarocinski, B. Szomański. Inżynieria oprogramowania. Jak
zapewnić jakość tworzonym aplikacjom. Helion, 2009.

3.

M. Flaciński. Zarządzanie projektami informatycznymi, PWN, 2006.

4.

S. Szejko (red.). Metody wytwarzania oprogramowania. Mikom, 2002.



Egzamin: odpowiedź na kilka pytań. Zaliczenie: około 50%



Ćwiczenia: Projekt niedużego zadania.

Treść wykładów



Specyfikacja, czyli określenie i ustalenie wymagań, które

musi spełniać oprogramowanie.



Projektowanie, czyli ustalenie ogólnej architektury systemu

oraz wymagań dla poszczególnych jego składowych.



Implementacja, czyli realizacja ustalonej architektury

poprzez implementację składowych (modułów) i połączeń

między nimi.



Zatwierdzanie, czyli upewnienie się, że wytworzone

oprogramowanie odpowiada swojej specyfikacji i spełnia

oczekiwania klientów.



Pielęgnacja, czyli modyfikowanie systemu oraz usuwanie

błędów zaobserwowanych podczas jego eksploatacji.



Zarządzaniem wytwórstwem oprogramowania.



Systemy krytyczne, czyli systemy, których awaria może

spowodować fatalne konsekwencje.

Zawartość wykładu



Profesjonalne wytwórstwo
oprogramowania



Odpowiedzialność etyczna i zawodowa
w inżynierii oprogramowania



Trzy przykłady systemów
informatycznych

Historia



Termin „inżynieria oprogramowania” (software
engineering) powstał w 1968 roku na konferencji
zwołanej, aby przedyskutować zjawisko zwane wówczas
„kryzysem oprogramowania”.



Kryzys oprogramowania był następstwem wprowadzenia
komputerów trzeciej generacji, co spowodowało, że wiele
dotychczas nierealnych zastosowań stało się realne.



W konsekwencji zaczęto budować systemy o kilka rzędów
wielkości większe niż systemy dotychczasowe. Konieczne
stało się opracowanie nowych technik i metod panowania
nad złożonością nieodłącznie towarzyszącą wielkim
systemom.

Inżynieria
oprogramowania



Gospodarki wszystkich rozwiniętych państw są
zależne od oprogramowania



Coraz więcej różnorakiego sprzętu jest
kontrolowane przez oprogramowanie.



Inżynieria oprogramowania zajmuje się teoriami,
metodami i narzędziami związanymi z
profesjonalnym wytwórstwem oprogramowania.



Wydatki na oprogramowanie stanowią znaczący
ułamek produktu krajowego brutto wszystkich
rozwiniętych państw.

Koszty oprogramowania



Oprogramowanie jest droższe od
sprzętu.



Pielęgnacja oprogramowania jest
droższa niż jego wytworzenie. W
przypadku systemów długo używanych
może być kilkakrotnie droższa.



Jednym z celów inżynierii
oprogramowania jest redukcja koszów
wytwarzania oprogramowania.

Rodzaje oprogramowania



Produkty powszechne (otwarte)



Produkty sprzedawane na wolnym rynku

wszystkim klientom, którzy chcą jej kupić.

(Systemy operacyjne, edytory tekstu,

systemy baz danych.)



Produkty zamawiane (zamknięte,

dostosowane)



Produkty zamawiane przez konkretnego

klienta. (Systemy wojskowe, systemy

wspomagające zarządzaniem konkretnego

przedsiębiorstwa.)

Specyfikowanie
oprogramowania



Produkty powszechne



Specyfikację definiuje firma
wytwarzająca oprogramowanie.



Produkty zamawiane



Specyfikację definiuje firma
zamawiająca oprogramowanie.

Często zadawane pytania



Co to jest oprogramowanie?



Programy komputerowe oraz związana z
nimi dokumentacja. Produkty programowe
mogą być tworzone dla konkretnego klienta
lub przeznaczone do sprzedaży na ogólnie
dostępnym rynku.



Co to jest inżynieria oprogramowania?



Dziedzina inżynierii, która obejmuje
wszystkie aspekty tworzenia
oprogramowania.

Często zadawane pytania



Jaka jest różnica między inżynierią
oprogramowania a informatyką?



Informatyka obejmuje teorię i podstawy, natomiast
inżynieria oprogramowania obejmuje wszelkie
praktyczne zagadnienia dotyczące budowy i
dostarczania produktów programistycznych.



Jaka jest różnica między inżynierią
oprogramowania a inżynierią systemów?



Inżynieria systemów obejmuje inżynierię
oprogramowania. Ponadto zajmuje się inżynierią
sprzętu i inżynierią procesów.

Często zadawane pytania



Co to jest proces tworzenia
oprogramowania?



Zbiór czynności, których celem jest utworzenia
oraz pielęgnacja (ewolucja) oprogramowania.
Czynności wspólne dla wszystkich procesów:



Specyfikacja oprogramowania



Tworzenie oprogramowania



Zatwierdzanie oprogramowania



Pielęgnacja oprogramowania



Różne procesy mogą różnie porządkować
powyższe czynności

Często zadawane pytania



Co to jest model procesu tworzenia
oprogramowania?



Uproszczona prezentacja procesu
wytwarzania oprogramowania. Istnieje kilka
ogólnych modeli tworzenia
oprogramowania:



Model kaskadowy



Model przyrostowy



Model formalnych przekształceń (nieużywany)



Model z użyciem wielokrotnym

Często zadawane pytania



Jakie są koszty tworzenia oprogramowania?



W przybliżeniu koszty tworzenia to 60%

ogólnych kosztów, zatwierdzanie to 40%

ogólnych kosztów.



W systemach powszechnych koszty tworzenia

są mniejsze, ponieważ mniej pracy wymaga

specyfikacja oprogramowania.



W przypadku systemów, które pracują przez

długi czas, należy uwzględnić proces

pielęgnacji, który będzie kilkakrotnie droższy

niż wytworzenie i zatwierdzenie.

Często zadawane pytania



Jakie są najważniejsze wyzwania dla
inżynierów oprogramowania?



Radzenie sobie z różnorodnością oraz
żądaniem coraz krótszych terminów
dostarczania produktu.



Co to są metody CASE (Computer-Aided
Software Engineering)?



Oprogramowanie wspomagające tworzenie
oprogramowania.

Często zadawane pytania

Właściwości
produktu

Opis

Zdatność do
pielęgnacji

Łatwość modyfikacji oprogramowania zgodnie ze zmieniającymi się
potrzebami klientów

Niezawodnoś
ć

Niezawodne oprogramowanie nie powinno powodować ani
fizycznych, ani ekonomicznych katastrof jeśli ulegnie awarii

Efektywność

Obejmuje szybkość reakcji, czas działania, użycie pamięci itp.

Użyteczność

Obejmuje łatwośc użycia (odpowiedni interfejs) i adekwatną
dokumentację

Jakie właściwości ma dobre oprogramowanie?

Często zadawane pytania



Jaki wpływ na inżynierię oprogramowania
wywarł internet?



Internet spowodował ogromny rozwój
systemów rozproszonych, które stanowią duży
procent współczesnego oprogramowania.



Czy istnieją najlepsze techniki inżynierii
oprogramowania?



Nie, różne systemy wymagają różnych technik.
(Przykladowo gry i systemy krytyczne.)

Ogólne kwestie związane z
oprogramowaniem



Zróżnicowanie



Systemy rozproszone muszą sobie radzić z

różnym sprzętem i różnymi systemami

operacyjnymi.



Gwałtowny rozwój



Szybkie powstawanie nowych technologii

wymusza gwałtowny rozwój oprogramowania.



Bezpieczeństwo i zaufanie



Ponieważ oprogramowanie jest obecne we

wszystkich aspektach naszego życia, kluczowe

jest abyśmy mieli do niego zaufanie.

Różnorodność
oprogramowania



Różnorodność systemów informatycznych
jest ogromna. Dlatego nie istnieje jedna
technika, która byłaby właściwa dla
wszystkich zastosowań.



Technika użyta do wytworzenia
konkretnego produktu programistycznego
zależy od rodzaju produktu, klienta, dla
którego produkt jest wytwarzany, oraz od
doświadczenia zespołu wytwórczego.

Rodzaje aplikacji



Aplikacje niezależne (autonomiczne)



Systemy przeznaczone na pojedynczy
komputer, który nie wymaga podłączenia do
sieci (edytor tekstu, arkusz kalkulacyjny).



Aplikacje interakcyjne przetwarzające
transakcje



Systemy wykonujące transakcje na
komputerze zewnętrznym, z którym
użytkownik łączy się przez sieć (bankowość
internetowa).

Rodzaje aplikacji



Systemy wbudowane



Oprogramowanie wspomagające obsługiwany
przez nie sprzęt (system sterujący pompą
insulinową, system sterujący bankomatem).



Przetwarzanie wsadowe



Systemy przetwarzające duże porcje danych i
produkujące odpowiedni dokument (lista
płac).

Rodzaje aplikacji



Rozrywka



Systemy, których celem jest dostarczenie
rozrywki (gry, pasjanse).



Modelowanie i symulacja



Systemy o charakterze naukowym
modelujące zjawiska fizyczne (system
meteorologiczny). Na ogół są to systemy
obliczeniowo trudne, wymagające często
równoległej architektury sprzętowej.

Rodzaje aplikacji



Systemy zbierające dane



Systemy wykorzystujące sensory w celu
gromadzenia i przetwarzania danych
(system wspomagający zbieranie zdjęć
satelitarnych).



Systemy systemów



Ogromne systemy składające się z kilku
niezależnych systemów informatycznych
(system wspomagający kierowcę
samochodu).

Fundamenty inżynierii
oprogramowania



Pewne fundamentalne zasady stosują się do
wszystkich typów aplikacji bez względu na użyte
techniki wytwórstwa.



System informatyczny powinien być zbudowany w
oparciu o dobrze określony i zrozumiały proces
wytwórczy.



Niezawodność i wydajność są ważne w przypadku
każdego systemu.



Jakość oprogramowania zależy w dużym stopniu od
jakości jego specyfikacji.



O ile możliwe należy używać komponentów
wielokrotnego użycia, zamiast pisać je od początku.

Inżynieria
oprogramowania a
internet



Rozwój internetu umożliwił rozwój

systemów rozproszonych.



Internet umożliwia model przetwarzania

danych w chmurze obliczeniowej. Usługa

chmury obliczeniowej eliminuje konieczność

instalowania oprogramowania i jego

administracją. Użytkownik nie kupuje

oprogramowania, ale płaci za jego

używanie.



Systemy wykorzystujące internet i

pozostałe systemy tworzone są w oparciu o

podobne zasady.

Inżynieria
oprogramowania a
internet



Dominującym modelem tworzenia
oprogramowania wykorzystującego
internet jest użycie wielokrotne.



Oprogramowanie wykorzystujące
internet jest na ogół tworzone i
dostarczane przyrostowo

Podsumowanie



Inżynieria oprogramowania zajmuje się
wszystkimi aspektami jego wytwarzania.



Podstawowymi atrybutami dobrego
oprogramowania są zdatność do pielęgnacji,
niezawodność, efektywność i użyteczność.



Wszystkie procesy tworzenia oprogramowania
składają się z czterech podstawowych
czynności: specyfikacji, tworzenia,
zatwierdzania oraz pielęgnacji.

Podsumowanie



Istnieje wiele typów oprogramowania i
wytwórstwo każdego z nich wymaga
użycia odpowiednich narzędzi.



Pomimo, że nieistnieje jedna
uniwersalna metodologia tworzenia
oprogramowania, pewne fundamentalne
zasady są wspólne dla wszystkich
metodologii.

Inżynieria
oprogramowania

Wykład 1/2 Wstęp

Ian Sommerville

Software Engineering, 9 wyd.

Odpowiedzialność etyczna
i zawodowa



Twórcy oprogramowania ponoszą większą
odpowiedzialność niż tylko tę wynikającą z
wykorzystania ich technicznych
umiejetności.



Praca inżyniera oprogramowania odbywa się
zawsze w ramach porządku społecznego i
prawnego. Istnieją jednak obszary, gdzie
ocena postępowania nie wynika z prawa, ale
z subtelnego wyczucia profesjonalnej
odpowiedzialności.

Obszary odpowiedzialności
zawodowej



Poufność



Twórcy oprogramowania powinni zawsze
dochowywać tajemnic powierzonych przez swych
pracodawców i klientów, niezależnie od tego ,
czy podpisano formalną umowę o ochronie
tajemnicy.



Kompetencja



Twórcy oprogramowania nie powinni zawyżać
poziomu swoich kompetencji. W szczególności
nie powinni przyjmować prac, które przekraczają
ich możliwości.

Obszary odpowiedzialności
zawodowej



Własność intelektualna



Twórcy oprogramowania powinni znać
miejscowe prawo regulujące korzystanie z
własności intelektualnej. Powinni szczególnie
dbać o poszanowanie intelektualnej własności
swoich pracodawców i klientów.



Niewłaściwe użycie komputera



Twórcy oprogramowania nie powinni używać
swoich technicznych umiejętności do
niewłaściwego używania cudzego komputera.

Kodeks etyczny ACM/IEEE



Organizacje ACM (Association of
Computing Machinery) i IEEE (Institute
of Electrical and Electronic Engineers)
opublikowały wspólny kodeks etyczny
związany z wytwórstwem
oprogramowania.



Kodeks ten obowiązuje wszystkich
członków tych organizacji.

Uzasadnienie kodeksu



Komputery odgrywają zasadniczą i wciąż coraz ważniejszą rolę w usługach,
przemyśle, rządzie, medycynie, edukacji, rozrywce i społeczeństwie jako
całości. Inżynierowie oprogramowania przez swoją pracę albo jako
nauczyciele przyczyniają się analizowania, projektowania, budowy,
certyfikowania, pielęgnowania i testowania systemów komputerowych.



Z powodu swej roli w tworzeniu systemów komputerowych inżynierowie
oprogramowania mają wiele okazji do czynienia dobra albo powodowania
szkód, do umożliwienia innym czynienia dobra lub powodowania szkód lub
do wpływania na innych, by czynili dobro lub powodowali szkody. Aby jak
najskuteczniej zapewnić, że ich wysiłek będzie służył dobru, inżynierowie
oprogramowania muszą przyjąć na siebie zobowiązanie utwierdzenia
inżynierii oprogramowania jako zawodu pożytecznego i szanowanego.
Zgodnie z tym zobowiązaniem inżynierowie oprogramowania będą
stosować się do następującego Kodeksu Etyki i Zawodowej Praktyki.



Kodeks zawiera osiem zasad dotyczących zachowania i decyzji
profesjonalnych inżynierów oprogramowania.

Kodeks etyczny ACM/IEEE



Kodeks etyki i zawodowej praktyki inżynierii oprogramowania

Połączona grupa ekspertów ACM/IEEE o etyce i zawodowej praktyce inżynierii

oprogramowania

Preambuła

Wersja skrócona kodeksu streszcza jego cele na wysokim poziomie abstrakcji.

Postanowienia zawarte w wersji pełnej zawierają przykłady i szczegółowe

informacje o tym, jak powinniśmy postępować będąc prawdziwie profesjonalnymi

inżynierami oprogramowania. Bez określenia celów szczegóły mogą wydawać się

drobiazgowe i nudne. Bez szczegółów cele będą brzmiały górnolotnie, ale pusto.

Cele i szczegóły razem wzięte stanowią spójny kodeks.

Inżynierowie oprogramowania muszą przyjąć na siebie zobowiązanie

utwierdzenia analizy, specyfikacji, projektowania, budowy, testowania i

pielęgnacji oprogramowania jako zawodu pożytecznego i szanowanego. Zgodnie

z tym zobowiązaniem wobec zdrowia, bezpieczeństwa i dobrobytu

społeczeństwa, inżynierowie oprogramowania powinni stosować się do

następujących Ośmiu Zasad:

Zasady etyczne

1. SPOŁECZEŃSTWO – Inżynierowie oprogramowania powinni postępować dla dobra

społeczeństwa.

2. KLIENT I PRACODAWCA – Inżynierowie oprogramowania powinni postępować zgodnie

z interesami swojego klienta lub pracodawcy zgodnymi z dobrem społeczeństwa.

3. PRODUKT – Inżynierowie oprogramowania powinni zapewnić, że ich produkty i

związane z nimi zmiany spełniają najwyższe standardy profesjonalizmu.

4. ROZSĄDEK – Inżynierowie oprogramowania powinni zachowywać rozsądek i

niezależność swoich sądów.

5. ZARZĄDZANIE – Zarządzający inżynierami oprogramowania i zwierzchnicy powinni

przyjąć i promować etykę w zarządzaniu tworzeniem i pielęgnacją oprogramowania.

6. PROFESJA – Inżynierowie oprogramowania powinni podnosić wiarygodność i reputację

zawodu zgodnie z dobrem społeczeństwa.

7. KOLEŻEŃSTWO – Inżynierowie oprogramowania powinni być uczciwi i chętni do

pomocy swoim kolegom.

8. JA SAM – Inżynierowie oprogramowania powinni brać udział w długofalowej nauce

praktyki swojego zawodu. Powinni także promować etyczne działania w praktyce swej
profesji.

Etyczne dylematy



Jak powinieneś postępować, jeśli
zasadniczo nie zgadzasz się z
przełożonym w swoim miejscu pracy?



Jak powinieneś postępować jeśli twój
zwierzchnik postępuje nieetycznie?



Czy powinieneś brać udział w tworzeniu
oprogramowania dla systemów
wojskowych i nuklearnych?

Przykłady systemów
informatycznych



System wbudowany wspomagający
pracę pompy insulinowej.



System wspomagający leczenie
pacjentów z problemami psychicznymi.



System wspomagający pracę stacji
pogodowych umieszczonych w
odległych, słabo dostępnych miejscach

System wspomagający
pracę pompy insulinowej



Zbiera dane dotyczące ilości cukru we krwi i oblicza
ilość insuliny, która powinna być dostarczona.



Ilość insuliny koniecznej do wstrzyknięcia nie zależy od
poziomu cukru we krwi (!), ale od tego o ile poziom
cukru się podnosi.



Po obliczeniu odpowiedniej dawki, system wysyła sygnał
do pompy, powodujący wstrzyknięcie insuliny.



System należy do rodziny systemów krytycznych: za
duża dawka insuliny (za mało cukru) może spowodować
omdlenie, a nawet śmierć; za mała dawka (za dużo
cukru) może prowadzić do trwałego uszkodzenia oczu
lub nerek.

Architektura pompy
insulinowej

Sterownik

Wyświetlacz 1

Wyświetlacz 2

Alarm

Miernik

Zegar

Pompa

Igła

Zbiornik insuliny

Zasilanie

Model przepływu danych w
pompie insulinowej

Detektor cukru

we krwi

Analiza cukru

we krwi

Wyznaczenie
ilości insuliny

Sterownik pompy

Krew

Parametry

krwi

Poziom cukru

Potrzebna

ilość insuliny

Polecenia

dla pompy

Pompa

Insulina

Dziennik

dawek

Podstawowe wymagania dla
pompy insulinowej



Dostępność



System musi być gotowy do wstrzyknięcia
insuliny, kiedy jest to potrzebne.



Niezawodność



System powinien dostarczać właściwą ilość
insuliny.



Bezpieczeństwo



Awaria systemu może spowodować
przedawkowanie insuliny. Ten rodzaj awarii nie
może się zdarzć.

System wspomagający leczenie
pacjentów z problemami
psychicznymi (system PPP)



System PPP jest bazą danych zawierającą
informacje o pacjentach z problemami
psychicznymi i sposobach ich leczenia.



Pacjenci z problemami psychicznymi na ogół
nie wymagają leczenia szpitalnego, ale w
regularnych odstępach czasu powinni
przychodzić na wizyty lekarskie.



Wizyty te nie muszą mieć miejsca w
szpitalach; dla wygody pacjentów mogą
odbywać się w lokalnych klinikach.

System PPP



System PPP został zaprojektowany do
użycia w sieci lokalnych klinik.



System wykorzystuje centralną bazę
danych, ale w przypadku kiedy klinika
nie posiada bezpiecznego połączenia
może być użyty lokalnie: komputery
kliniki zawierają lokalną bazę danych,
zawierającą informacje o leczących się
w tej klinice pacjentach.

Cele systemu PPP



Podstawowym celem systemu PPP jest
wspomaganie leczenia pacjentów.



Dodatkowo, system powinien gromadzić
różne informacje, które mogą być
przydatne dla osób zarządzających
siecią klinik (koszty kuracji, stosowane
leki, skuteczność kuracji).

Organizacja systemu PPP

Lokalny PPP

Lokalny PPP

Lokalny PPP

Serwer PPP

Baza danych pacjentów

Podstawowe wymagania dla
systemu PPP



Leczenie indywidualnych klientów



Lekarze mogą wprowadzać dane o nowych pacjentach
oraz edytować istniejące dane. System pozwala
generować krótkie raporty o pacjentach, które mogą być
przydatne w wypadku zmiany lekarza.



Monitorowanie pacjentów



System monitoruje poszczególnych pacjentów i generuje
komunikaty w przypadku napotkanych problemów.



Generowanie raportów



System generuje co miesięczne raporty zawierające
informacje o liczbie pacjentów w danej klinice, o liczbie
nowych pacjentów oraz o liczbie pacjentów, którzy
zakończyli leczenie, zapisane leki, ich koszt, itp.

Dodatkowe wymagania dla
systemu PPP



Poufność



System PPP musi zagwarantować poufność
bazy danych o pacjentach.



Bezpieczeństwo



Osoby chore na pewne choroby psychiczne
są niebezpieczne dla siebie (samobójstwo)
lub dla innych. System powinien informować
o takich osobach.

System wspomagający pracę
stacji pogodowych (system
SP)



Postanowiono umieścić kilkaset stacji pogodowych
w trudno dostępnych miejscach.



Każda stacja pogodowa zbiera dane dotyczące
takich parametrów jak temperatura powietrza,
ciśnienie, wilgotność, kierunek i szybkość wiatru,
ilość opadów itp.



w celu mierzenia powyższych parametrów każda stacja
posiada odpowiednie przyrządy. Każdy z tych przyrządów
jest sterowany odpowiednim oprogramowaniem, które
poza mierzeniem parametrów zarządza bazą danych
zawierającą informacje pogodowe.

Organizacja systemu SP

Podsystem wspomagający

pracę stacji pogodowej

Podsystem zarządzający

danymi i archiwizujący

Podsystem monitorujący

stacje pogodowe

Podsystem wspomagający pracę stacji pogodowej: odpowiada za zbieranie danych, wstępne ich przetwarzanie i
transmisję do podsystemu zarządzającego danymi.

Podsystem zarządzający danymi i archiwizujący: zbiera dane ze wszystkich stacji, przetwarza je,
analizuje, a następnie archiwizuje w takiej formie, aby mogły być użyte przez inne systemy, np.
system prognozujący pogodę.

System monitorujący stacje pogodowe: komunikuje się przez satelitę ze wszystkimi stacjami i
monitoruje ich stan. W przypadku awarii jest w stanie zaktualizować oprogramowanie stacji.

Podsumowanie



Twórcy oprogramowania ponoszą większą
odpowiedzialność niż tylko tę wynikającą z
wykorzystania ich technicznych umiejętności.



Praca inżyniera oprogramowania odbywa się
zawsze w ramach porządku społecznego i
prawnego.



Pokazane przykłady systemów
informatycznych wykazują ich dużą
różnorodność.