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第二章 計算機系統(tǒng)工程 軟件工程課件 第二章 計算機系統(tǒng)工程 2.1 基于計算機的系統(tǒng) 2.2 計算機系統(tǒng)工程 2.3 系統(tǒng)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.4 可行性研究 2.5 其他系統(tǒng)描述方法  計算機的系統(tǒng)：某些元素的一個集合或排列，這些元素被組織起來以實現(xiàn)某種方法，過程或借助處理信息進行控制。 基于計算機系統(tǒng)的系統(tǒng)元素： 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 基于計算機的系統(tǒng)本身可以成為一個更大的基于計算機系統(tǒng)中的一個元素，并稱為那個更大系統(tǒng)的宏元素。例如： 2.2 計算機系統(tǒng)工程 計算機系統(tǒng)工程是一個問題求解活動，目的是揭示、分析所期望的功能，并把它們分配到各個單獨的系統(tǒng)元素中去。 系統(tǒng)工程的實施步驟： 識別用戶要求 評價系統(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 項目考慮 在預(yù)估的成本與進度范圍內(nèi)所選的系統(tǒng)配置能否實現(xiàn) 與成本與進度估算相關(guān)的風險有哪些？ 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？ 最終的報償是否能表明所冒的開發(fā)風險是值得的？ 技術(shù)分析 是否具備開發(fā)所有系統(tǒng)元素的技術(shù)實力？能否確保功能和性能得到滿足？ 能否對這種系統(tǒng)配置進行充分的維護？是否具備技術(shù)資源？ 與技術(shù)相關(guān)的風險有哪些？ 生產(chǎn)評估 工具與設(shè)備是否有效？必需過程是否短缺？是否充分地實施了質(zhì)量保證？ 人員問題 開發(fā)人員是否得到培訓？是否存在政治問題？ 用戶是否了解這個系統(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？ 機器與機器、人與機器之間的通信是否以智能方式處理？ 法律考慮 這種配置是否會引入違法的責任風險？對責任問題是否給予足夠的保護？ 是否存在潛在的破壞問題？ 可行性研究 問題的識別 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、價格情況 分析準備 確立分析計劃 規(guī)定由誰參加分析作業(yè)，任務(wù)分配 對參加分析的人員進行必要的培訓 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)營方針和組織機構(gòu) 使用單位的計算機利用情況 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 了解實際業(yè)務(wù)活動狀況，特別對一些活動要點進行分析 明確在這些要點之間什么東西在流動，如何進行流動 對物理流量進行分析 對其模型化，得到實際業(yè)務(wù)系統(tǒng)（當前系統(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 提出大概的進度安排 模型評審 將目標系統(tǒng)的邏輯模型提出管理部分與用戶進行評審 復(fù)查問題定義、工程規(guī)模和系統(tǒng)目標 經(jīng)濟可行性 成本–效益分析 貨幣的時間價值 若軟件生存期為 5 年，則 5 年可節(jié)省 48 萬元。開發(fā)這個 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。因為前者是現(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)計節(jié)省的錢折合成現(xiàn)在的價值才能進行比較 設(shè)年利率是5％，利用上面計算貨幣現(xiàn)在價值的公式，可以算出引入CAD系統(tǒng)后，每年預(yù)計節(jié)省的錢的現(xiàn)在價值，參看下表。 投資回收期 投資回收期就是使累計的經(jīng)濟效益等于最初的投資所需要的時間。 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生存期之內(nèi)系統(tǒng)的累計經(jīng)濟效益(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)計是 41.563－20＝21.563（萬元）。 這相當于比較投資一個待開發(fā)的軟件項目后預(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算： 分析在給定的約束條件下設(shè)計和實現(xiàn)系統(tǒng)的風險目的：找出風險，評價風險的大小，分析是否能夠有效的控制和環(huán)節(jié)風險 技術(shù)解決方案的實用性、合理性 人員流動的風險 法律可行性 侵權(quán)和責任問題 專利法 著作權(quán)法 軟件保護條例 用戶類型：外行型／熟練型／專家型 操作習慣 使用單位的計算機使用情況 使用單位的規(guī)章制度 系統(tǒng)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計 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 讀入脈沖計數(shù)器信號; 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 對分流機構(gòu)生成控制信號。 CLSS的系統(tǒng)環(huán)境圖（SCD） UML系統(tǒng)建模 對于 CLSS 系統(tǒng)，用UML對 4 個重要的系統(tǒng)元素進行建模： 用UML部署圖建立CLSS系統(tǒng)層次的硬件模型。 用UML活動圖描述CLSS軟件的操作規(guī)程，以表現(xiàn)系統(tǒng)實現(xiàn)各種功能時的具體步驟。 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節(jié)。 IPO圖 IPO圖為層次圖中每一功能框詳細地指明輸入(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） 用于表達對一個系統(tǒng)，或?qū)ζ渲心骋蛔酉到y(tǒng)功能的概略表達，指明完成某一功能框規(guī)定的功能時需要哪些輸入，哪些操作和哪些輸出 具體的稱為詳細圖（detail diagram）。 詳細表明輸入、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)用子程序時應(yīng)標明子程序名。 對應(yīng)H圖上1.1.0框的概要IPO圖 建立成本和進度的限制 開發(fā)一個基于計算機的系統(tǒng)必須有足夠的資金投入和（交付）時間約束，這是與客戶在合同或任務(wù)書中已經(jīng)達成協(xié)議的。 因此，在系統(tǒng)工程階段必須進行 任務(wù)分解 成本估算 進度安排 資源計劃 系統(tǒng)文檔與評審 系統(tǒng)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計階段應(yīng)交付的文檔有 系統(tǒng)可行性研究報告 系統(tǒng)／子系統(tǒng)需求規(guī)格說明 系統(tǒng)／子系統(tǒng)設(shè)計說明 接口需求規(guī)格說明（可選項） 接口設(shè)計說明（可選項） 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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