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1、1,電腦化系統工程,蔡進義Chin-Yi Tsai(Matt)http:/140.134.26.25/cyt,2,Review複習,軟體工程的由來,1968年北大西洋公約組織(North Atlantic Treaty Organization,NATO)的科技委員會召集了近50名一流的programmer、計算機科學家和工業界巨頭，討論和制定擺脫軟體危機,Software Crisis的對策。在該次會議上第一次提出了軟體工程(Software Engineering)這個概念。軟體工程包括兩方面內容：軟體開發技術和軟體專案管理。,3,Review複習,軟體工程是一門與生產軟體有關的工程學科軟
2、體工程是一個框架的技術，這個技術包含一個流程、一組方法，及一系列的工具。軟體工程是一門研究如何用系統化、規範化、數量化等工程原則和方法去進行軟體的開發和維護的學科。,什麼是軟體工程?,4,Review複習,程序模型以某個特定觀點呈現的軟體程序簡化表示程序模型瀑布式(Waterfall)演化式開發(Evolutionary development)正規轉換(Formal transformation)以再利用元件整合(Integration from reusable components),5,Review複習,系統開發成本演進式開發成本演進成本產品開發成本,規格制定,設計,開發,整合及測試,
3、規格制定,演進式開發,系統測試,規格制定,系統演進,規格制定,開發,系統測試,6,Review複習,軟體開發的結構化方法包括有系統模型、代表符號、規則、設計建議以及程序指引等模型描述應該產生圖形化的模型描述規則套用至系統模型的限制建議良好的設計實務的建議程序指引依循哪些活動,何謂軟體工程方法？,7,系統工程,系統工程包含硬體、軟體與人員在內的系統設計、實作、部署與運作。軟體軟硬體的互動系統的互動使用者和環境的互動軟體工程要不要了解系統工程的知識?軟體工程的許多問題是由系統工程所引起的,8,什麼是系統?,系統是由一群相關的組成元件集合而成的，為了達成某個抽象目的而共同運作。一個系統有多大?一支筆
4、航管系統,9,什麼是系統?,系統可以包含軟體以及可讓人員操作的機械、電機與電子式的硬體系統的組成元件必須依賴其他系統組成元件系統各組成元件的性質與行為不可避免的必須相互混合,10,Outline,突顯的系統特性系統與環境建立系統模型系統工程程序系統採購,11,突顯的系統特性,突顯性質不是系統中某個組成元件的特性，而是當系統以整體來考量時所出現的性質突顯性質是系統元件之間的關係所形成的結果因此，這些性質只有在各元件整合成一個系統時才可以進行評估與度量,12,突顯性質的類型,功能性的性質當系統的所有組成部分一起運作而達成某個目標時所出現的性質。例如，以各種零件組合而成的自行車，在組合完成之後就具有
5、一項能夠當成運輸工具的功能性質非功能性的性質例如可靠性、執行效能、安全性和保全性。這些性質都跟操作環境中的系統行為有關。而且對電腦化的系統而言這些是非常重要的性質，因為只要系統無法達成定義的最小等級性質，系統就會被視為無法使用,13,突顯性質的範例,系統的整體價值這個性質可以從個別組成元件的性質計算而來 系統的可靠性這個性質必須根據系統組成元件的可靠性以及各元件之間的關係而定 系統的可使用性 這是一個非常複雜的性質，它不是直接從系統的軟硬體而來，而是根據系統的操作人員和使用環境而定,14,系統可靠度工程,由於元件相互之間的相依性，使得錯誤會在系統中擴散開來系統故障通常是由於沒有預見到元件之間的
6、相互關係所產生的各元件的所有可能關係不太可能都預期得到軟體可靠度的度量可能會誤導系統的可靠度,15,可靠度的影響,硬體可靠度指硬體元件發生故障的可能機率，以及修護該元件所需的時間軟體可靠度指軟體元件產生錯誤結果的可能性。軟體故障通常不同於硬體的故障，因為軟體不會被用壞作業員可靠度指系統操作人員造成失誤的可能性,16,可靠度的關係,硬體故障可能會引發假訊號的產生，這些訊號則非軟體預期的輸入資料範圍軟體錯誤可能會觸動警報，因而造成作業人員的壓力，導致作業人員出錯系統安裝的所在環境也會影響到它的可靠度,17,Outline,突顯的系統特性系統與環境建立系統模型系統工程程序系統採購,18,系統與環境,
7、系統並不是獨立的實體，而是存在某一個環境中系統的功能可能會改變它的環境環境也會影響到系統的功能，例如：系統可能需要從它的環境取得電力的支援,19,系統階層架構圖,20,影響系統設計的人與組織的因素,程序的改變系統是否需要改變，以符合環境中的工作程序？工作的改變系統是否會造成環境中使用者技能的降低，或是造成工作方式的改變？組織的改變系統是否會改變組織中政治的權力結構？,社會與文化,21,Outline,突顯的系統特性系統與環境建立系統模型系統工程程序系統採購,22,建立系統架構模型,架構模型可以表示組成系統的各個子系統的抽象檢視模型中可以包含子系統之間的主要資訊流模型通常是以方塊圖來表示可以分辨
8、出模型中不同類型的功能元件,23,侵入者警報系統,24,警報系統中的元件類型,感應器移動感應器、房門感應器觸動器警報器通訊電話自動撥號器協調警告控制器介面聲音合成器,航管系統架構,26,功能性的系統元件,系統架構設計應以功能性的子系統來設計，而不要考慮應該是硬體或軟體子系統感應元件用來收集系統的環境資訊，例如航管系統中的雷達觸動元件能夠造成系統環境某些改變的元件，例如開啟和關閉或開大或減少管線中水流量的活門 運算元件 能夠接受輸入，再根據輸入進行某些運算，進而產生某些輸出的元件，例如可執行實數運算的浮點數處理器,27,功能性的系統元件(Contd),通訊元件 可讓系統中其他元件相互溝通的元件，
9、例如可連結大樓中各個電腦的 Ethernet 連線協調元件 用來協調其他元件運作情形的系統元件，例如即時系統中的排程程式介面元件 提供與其他系統組成元件互動的功能，例如作業員的介面所有組成元件現在通常是由軟體來控制,28,警報系統中的元件類型,感應器移動感應器、房門感應器觸動器警報器通訊電話自動撥號器協調警告控制器介面聲音合成器,29,Outline,突顯的系統特性系統與環境建立系統模型系統工程程序系統採購,30,系統工程程序,因為系統不同部分需要並行的開發，所以通常是以瀑布式模型為主因為硬體的變更非常昂貴，所以不同階段之間的重複範圍很小。軟體可以必須補償硬體發生的問題必須有不同領域的工程師參
10、與一起合作產生的誤解可能會變大，不同領域通常會使用不同的辭彙，因此需要大量的溝通與協調。工程師們可能也會有各自的工作需要完成,31,系統工程程序,32,不同學科領域的參與,33,系統需求定義,這個階段需要定義下列三種需求：抽象的功能需求。以抽象方式定義系統功能系統的性質。定義通用的系統非功能性需求系統不應該有的特性。指定不可接受的系統行為另外，也應該定義系統的整體組織目標,34,系統目標,功能性目標為辦公大樓提供一個防火和入侵者警報系統，以便提供內部和外部的火警警告或未經授權的侵入警告。組織性目標確保大樓內各項工作的正常運作，不受意外事件的侵擾，例如火警和未經授權的侵入行為。,35,系統需求問
11、題,系統在指定期間又有變更必須預期系統使用壽命期間的硬體與通訊的開發若沒有系統元件結構的印象，難以定義它的非功能需求。,36,系統設計程序,分解需求將各需求組織成相關的群組辨識子系統辨識出一組子系統，將這些子系統集合起來可以符合系統的需求指派需求給子系統當需要整合 COTS 時會造成特殊的問題指定子系統功能定義子系統介面並行子系統開發的主要活動,37,系統設計問題,分解成硬體、軟體和人員組成元件的需求可能牽涉到大量的溝通與協調難以設計的問題通常會假設可以很容易的用軟體來解決硬體平台可能不適用於軟體的需求，所以軟體必須對此做些補償,38,子系統開發,典型的平行開發專案，分別進行硬體、軟體與通訊的
12、開發可能牽涉到某些現成商用系統(COTS,Commercial Off-the-Shelf)的採購各個實作小組之間可能缺乏溝通若系統的變更需要經過官僚機制的拖延，開發時程可能就會由於需要重新修訂而延遲,39,系統整合,將硬體、軟體和人員集合在一起組成一個系統的過程應該以遞增的方式來處理，以便可以一次整合一個子系統子系統之間的介面問題通常會在這個階段發現未經協調的系統元件交付成果可能就會出現問題,40,系統安裝,環境的假設可能不正確人員可能會抗拒新系統的引入系統可能必須與其他替代系統並存一段時間可能會有實體的安裝問題發生，例如佈線問題必須辨識出作業員所需的訓練,41,系統運作,將會揭露一些未發現
13、的需求使用者可能會以系統設計者意料之外的方式來使用系統可能會在與其他系統的互動中發現一些問題實體不相容的問題資料轉換問題因介面不一致產生的作業員錯誤率增加,42,系統演化,大型系統有較長的使用壽命，為了符合需求的變更，所以必須進行演化演化非常耗費成本必須從技術與商業的觀點來分析變更子系統間的互動會產生一些非預期的問題原始設計的決策通常很少有記錄系統進行變更後可能會毀損系統的結構需要進行維護的現存系統有時候稱為既有舊系統(legacy systems),43,系統報廢,在系統使用壽命到期後停止系統的服務可能需要一併移除污染環境的一些物質，例如危險的化學物質資料可能必須重新建構，或轉換成其他系統可
14、以使用的格式,44,Outline,突顯的系統特性系統與環境建立系統模型系統工程程序系統採購,45,系統採購,為組織取得符合某些需求的系統在進行採購之前通常必須有系統規格和架構設計必須有規格才能讓承包商進行系統的開發規格中可能允許購買現成的商用系統(COTS)，這個方式通常比從頭開發系統來得便宜,46,系統採購程序,47,採購問題,需求可能必須修改，以符合現成軟體元件的功能需求規格可能是系統開發合約的一部分在選擇了建置系統承包商之後，通常需要經過一段合約協商期間，對變更進行協商,48,承包商架構,49,重點整理,系統工程是一項複雜且困難的處理程序，需要許多工程專業領域的投入突顯性質是指系統以整體來看時所出現的特性，而不是各個組成元件的性質系統架構通常是以方塊圖來表示，圖中可顯示出各個主要子系統以及它們之間的關係,50,重點整理,功能性系統元件的類型包括有感應器元件、觸動元件、運算元件、協調元件、通訊元件以及介面元件等系統工程的程序通常是瀑布式的模型，包括規格制定、設計、開發、整合與測試系統的採購程序包括指定系統、發出要求、選擇供應商，以及承包系統的合約等,
