PRÜFUNG. Softwaretechnik I SS 12

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1 PRÜFUNG Softwaretechnik I SS 12 Name: Matrikelnummer: Note: Prüfungstag: Prüfungsdauer: 120 Minuten Prüfungsumfang: 4 Aufgaben (10 Seiten inklusive Lösungsblatt) Hilfsmittel: alle, außer programmierbarer Taschenrechner und Kommunikationsgeräte Hinweise: 1.) Verlangt sind alle Aufgaben. 2.) Bitte verwenden Sie keinen Rotstift / Bleistift. 3.) Bitte tragen Sie in den Kasten Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer ein. 4.) Verwenden Sie für jede Aufgabe ein separates Lösungsblatt. 5.) Verweise auf Skriptseiten oder Übungsaufgaben werden nicht gewertet. 6.) Geben Sie dieses Deckblatt zusammen mit Ihren Lösungsblättern ab. 7.) Schreiben Sie auf alle Lösungsblätter Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer Nicht vom Studierenden auszufüllen

2 Aufgabe 1: Basistechniken und Test (ca. 30 min) Ihr Unternehmen ist führender Hersteller von exklusiven Kaffeeautomaten. Sie sollen die Steuerungssoftware für die neueste Generation eines Kaffeeautomaten entwickeln. Das Requirements Engineering hat folgende Anforderungen ergeben: Die Kaffeemaschine kann sich in einem der folgenden Zustände befinden: Bereit, Heizen, Produzieren oder Reinigen. Wenn die Kaffeemaschine eingeschaltet wird, befindet sie sich sofort im Zustand Heizen, bis die Temperatur ok ist. Die Kaffeemaschine hat einen Taster, der je nach Stellung beim Betätigen ein Signal zum Ausschalten, ein Signal für eine Bestellung oder kein Signal sendet. Befindet sich die Kaffeemaschine im Zustand Bereit und kommt vom Taster das Signal zum Ausschalten, wird der Reinigungsprozess gestartet und es findet ein Zustandswechsel in den Zustand Reinigen statt. Befindet sich die Kaffeemaschine im Zustand Bereit, ist die Temperatur ok und kommt vom Taster das Signal für eine Bestellung, wird der Produktionsprozess gestartet und es findet ein Zustandswechsel in den Zustand Produzieren statt. Befindet sich die Kaffeemaschine im Zustand Bereit und ist die Temperatur zu gering wird der Heizprozess gestartet und es findet ein Zustandswechsel in den Zustand Heizen statt, außer es kommt das Signal zum Ausschalten. Der Produktionsprozess und der Reinigungsprozess melden ihren Abschluss durch einen gemeinsamen Interrupt (binäres Unterbrechungssignal, 0 für laufend, 1 für abgeschlossen) zurück. Kommt das Unterbrechungssignal 1 wenn der Kaffeeautomat im Zustand Produzieren ist und die Temperatur zu gering ist, wird der Heizprozess gestartet. Kommt das Unterbrechungssignal 1 wenn der Kaffeeautomat im Zustand Produzieren ist und die Temperatur ok ist, findet ein Zustandswechsel in den Zustand Bereit statt. Kommt das Unterbrechungssignal 1 wenn der Kaffeeautomat im Zustand Reinigen ist, wird der Kaffeeautomat ausgeschaltet. Befindet sich die Kaffeemaschine im Zustand Heizen und ist die Temperatur ok, findet ein Zustandswechsel in den Zustand Bereit statt. In allen anderen Fällen wird keine Aktion ausgelöst und der Zustand des Kaffeeautomaten beibehalten. Frage 1.1: Entscheidungstabelle Erstellen Sie eine Entscheidungstabelle zur Anforderungsanalyse der Steuerungssoftware des Kaffeeautomaten und zeigen Sie, dass die Anforderungen vollständig, nicht redundant und konsistent sind. Verwenden Sie das Lösungsblatt zu Frage 1.1 im Anhang. Frage 1.2: Zustandsdiagramm Erstellen Sie für das oben beschriebene Verhalten des Kaffeeautomaten ein Zustandsdiagramm. In einem weiteren Schritt sollen Sie eine Funktion heatcontrol() des Kaffeeautomaten testen, die in Listing 1 dargestellt ist. Die Funktion steuert die Heizspule in Abhängigkeit der Parameter aktueller Zustands zustand (Werte: Bereit, Heizen, Produzieren, Reinigen ), Interrupt interrupt (true oder false) und Temperatur temperatur (double im Bereich [ ]) und hat den Folgezustand als Rückgabewert.

3 Zustand heatcontrol(zustand zustand, double temperatur, bool interrupt) ns if(zustand == Heizen ) n1 if(temperatur > 90.0) n2 heizspule.aus(); n3 return Bereit ; n4 return Heizen n5 if(zustand == Produzieren ) n6 if(interrupt) n7 if(temperatur > 90.0) n8 return Bereit ; n9 heizspule.ein(); n10 return Heizen n11 return Produzieren n12 if(zustand == Bereit ) n13 if(temperatur > 90.0) n14 return Bereit ; n15 heizspule.ein(); n16 return Heizen n17 if(zustand == Reinigen ) n18 //keine weitere Aktion, Kaffeeautomat wird ausgeschalten n19 ne Listing 1: Funktion heatcontrol in Pseudocode Frage 1.3: Test a) Zeichnen Sie den Kontrollflussgraphen für die Funktion heatcontrol(). b) Stellen sie Testfälle auf, mit denen sie die Funktion heatcontrol()auf 100%-C1-Überdeckung überprüfen können.

4 Aufgabe 2: Projektmanagement (ca. 30 min) Sie arbeiten als Projektleiter in einem Softwareunternehmen. Ihr Unternehmen hat den Auftrag erhalten, die Software für ein Warenverwaltungssystem zu entwickeln. Sie sind mit der Projektplanung und -durchführung betraut. Bei einer ersten Projektleitersitzung wurden die in Tabelle 1 dargestellten Arbeitspakete (AP) identifiziert. AP Beschreibung Dauer (M) Vorgänger A Analyse der Eigenschaften der zu verwaltenden Waren 8 - B Befragung der Nutzer und Ableitung von Anforderungen 5 - C Erstellung der Modelle für die Datenhaltung 7 A D Systemmodellierung für Warenverwaltungsfunktionen 9 A E Grobentwurf des Bedienkonzepts 12 B F Datenbankentwurf für Warendaten 6 C G Entwurf der Warenverwaltungslogik 8 D H Aufsetzen der Datenbanken für Warendaten 3 F I Implementierung der Warenverwaltungslogik 7 E, F, G J Implementierung der Bedienoberfläche 3 E K Integration von Logik und Datenhaltung 5 H, I L Abschließende Integration und Abnahme 5 J, K Tabelle 1: Arbeitspakete Ihr Unternehmen dokumentiert seine Projekte und hat daher sehr genaue Abschätzungen zur Aufwandsverteilung, die in Tabelle 2 dargestellt sind. Tätigkeit (APs) Recherche, Analyse und Entwurf (A, B, C, D, E, F, G) Implementierung und Test (H, I, J, K, L) Phase Analyse 20% Entwurf 30% Implementierung 40% Integration und Test 10% 10% 30% 80% Tabelle 2: Aufwandsverteilungsmatrix Frage 2.1: Netzplan Zeichen Sie einen Netzplan in Vorgangspfeiltechnik (Critical Path Method, CPM) für die in Tabelle 1 angegebenen Arbeitspakete, Arbeitspaketdauern und Vorgängerbeziehungen und geben Sie den kritischen Pfad an. Verwenden Sie Scheinvorgänge nur dann, wenn diese zwingend erforderlich sind.

5 Frage 2.2: Aufwandsabschätzung Die Software hat wenige Schnittstellen zu vorhandenen Systemen. Eine erste Schätzung hat ergeben, dass das Projekt insgesamt Quellcodezeilen umfassen wird, die alle neu erstellt werden müssen. Da ihr Unternehmen zudem viel Erfahrung auf dem Gebiet hat und mit dem Kunden schon andere Projekte abgewickelt hat, gehen sie von einer vernachlässigbar kleinen Größenänderung durch die Anpassung von Anforderungen aus. a) Berechnen Sie zunächst nach dem COCOMO I Verfahren und danach mit dem COCOMO II Verfahren jeweils den Gesamtaufwand in Personenmonaten. Warum sind bei diesem Projekt die Differenzen zwischen den beiden Ergebnissen vergleichsweise gering? Wodurch entsteht trotzallem diese kleine Differenz? b) Berechnen Sie mit den Angaben aus Tabelle 2 die Mindestanzahl an Personen, die jeweils für die einzelnen Arbeitspakete innerhalb der Tätigkeit Recherche, Analyse und Entwurf (A, B, C, D, E, F, G) erforderlich sind, damit diese in der vorgesehenen Zeit abgeschlossen werden können. Vervollständigen Sie dazu zunächst die Angaben in Tabelle 2 und berechnen Sie die Verteilung des Gesamtaufwands auf die einzelnen Phasen, den Sie mit dem COCOMO II Verfahren berechnet haben. Bestimmen Sie dann den Aufwandsanteil der einzelnen Tätigkeiten über alle Phasen und teilen Sie diesen auf die in der Tätigkeit enthaltenen Arbeitspakete auf. Hinweise: Der Aufwand für eine Tätigkeit verteilt sich gleichmäßig auf alle enthaltenen APs. Es wird vereinfachend angenommen, dass die über die Phasen verteilten Aufwandsanteile vollständig in den bei den einzelnen Tätigkeiten angegebenen APs bearbeitet werden können. Geben Sie sinnvoll gerundete ganze Anzahlen für Personen und Personenmonate an. Frage 2.3: Personalplanung a) Wie viele Personen können Sie in AP F einsparen, wenn Sie den freien Puffer möglichst voll ausnutzen? b) Um welchen Zeitraum verschiebt sich der Projektendtermin, wenn bei Arbeitspaket G die Hälfte der Mitarbeiter für die komplette Bearbeitungszeit ausfällt? Hinweise: Verwenden Sie für die Berechnungen, die gerundeten Ergebnisse aus Frage 2.2. Geben Sie sinnvoll gerundete Ergebnisse an und begründen Sie ihre Antworten.

6 Aufgabe 3: Analyse und Entwurf (ca. 30 min) Ihr Unternehmen hat den Auftrag für die Bankenaufsicht eine neue Broker-Software zu entwickeln, die eine Überwachung der Transaktionen auf den Finanzmärkten erlaubt. In Abbildung 1 ist das grundlegende Prinzip dargestellt. Abbildung 1: Prinzip der Broker-Software mit Transaktionsüberwachung Der Broker gibt die Transaktionsdaten über einen Webserver ein, auf dem die Software läuft. Die eingegebenen Daten werden in einer Transaktionsdatenbank gespeichert. Die Bankenaufsicht greift ebenfalls über den Webserver auf die Daten zu und kann Transaktionskriterien zur Transaktionsüberprüfung eingeben. Zudem ist der Webserver an das Börsennetzwerk angeschlossen über das freigegebene Transaktionen übermittelt werden. Ein Transaktionsvorgang gliedert sich in folgende Funktionen: 1) "Transaktionsdatenerfassung": Der Broker gibt die Transaktionsdaten (Brokernummer, Wertpapierbezeichnung und Anzahl) ein. Die Daten werden in der Transaktionsdatenbank gespeichert. 2) "Transaktionsdatenauswertung": Die Transaktionsdaten und Transaktionskriterien werden geladen und die Transaktionsdaten auf Erfüllung der Transaktionskriterien hin überprüft. Sollten die Kriterien nicht erfüllt sein wird eine Meldung an die Bankenaufsicht gesendet. 3) "Transaktionsabwicklung": Sollte eine Meldung an die Bankenaufsicht gesendet worden sein, sendet die Bankenaufsicht entweder eine manuelle Freigabe der Transaktion oder eine Stornierung der Transaktion. Bei einer Stornierung erhält der Broker eine Stornierungsmeldung. Bei Freigabe oder falls die Transaktion alle Kriterien erfüllt, werden die Transaktionsdaten über das Börsennetzwerk versendet. In diesem Fall erhält der Broker eine Buchungsmeldung. Sie sollen nun die Analyse und den Entwurf für die Software der Broker-Software durchführen. Frage 3.1: Strukturierte Entwicklung a) Zeichnen Sie ein Kontext-Diagramm der Methode Strukturierte Analyse (SA) für die beschriebene Software. b) Zeichnen Sie das Datenflussdiagramm (DFD) der Ebene 0 der Methode Strukturierte Analyse (SA). Berücksichtigen Sie dabei alle beschriebenen Funktionen der Software. c) Nach der Durchführung der Analyse soll das Softwaresystem entworfen werden. Dazu wird die Methode Strukturierter Entwurf / Structured Design (SD) herangezogen. Verwenden Sie eine Drei-Schichten-Architektur, bestehend aus den Schichten Hauptfunktionen, Teilfunktionen und Treiber/Datenzugriff.

7 Frage 3.2: Objektorientierte Entwicklung a) Zeichnen Sie ein UML-Klassendiagramm aus der objektorientierten Analyse der beschriebenen Software. Modellieren Sie hierbei einen Broker-Client, einen Bankenaufsichts- Client, eine Börsennetzwerkschnittstelle, den Webserver und die Transaktionsdatenbank jeweils als eigene Klassen. Dabei können immer jeweils mehrere Clients gleichzeitig mit dem Webserver interagieren. Sehen Sie für alle beschriebenen Funktionalitäten geeignete Methoden vor. In diesem Schritt sollen noch keine Datentypen und Sichtbarkeiten modelliert werden. b) Erweitern Sie das Klassendiagramm aus Aufgabenteil a) um die für den objektorientierten Entwurf relevanten Informationen. c) Zeichnen Sie auf Basis Ihres Klassendiagramms ein UML-Sequenzdiagramm für den Fall, dass der Broker (Brokernummer: 1234) 1000 Aktien des Unternehmens "To Hell With Your Money" kaufen möchte, die Transaktion aber von der Bankenaufsicht storniert wird. Frage 3.3: Vergleich der Entwicklungsmethoden Erläutern Sie anhand ihrer Ergebnisse den Begriff Strukturbruch und vergleichen Sie diesbezüglich die strukturierten und objektorientierten Entwicklungsmethoden.

8 Aufgabe 4: Verständnisfragen (ca. 30 min) Frage 4.1: Requirements Engineering Was ist der Unterschied zwischen funktionalen und nichtfunktionalen Anforderungen? Klassifizieren Sie die folgenden Anforderungen jeweils als funktional oder nicht funktional. /A1/ Das System muss IEC konform sein. /A2/ Die Anwendung kommuniziert über TCP/IP mit einem vorhandenen Datenbankserver. /A3/ Die Software muss einfach auf unterschiedliche Plattformen übertragen werden können. /A4/ Die Software muss Daten für maximal 1000 Benutzer verwalten. /A5/ Die sicherheitskritischen Teilfunktionen müssen sehr zuverlässig sein. /A6/ Die Bedienung erfolgt über einen berührungsempfindlichen Bildschirm (Touchscreen). /A7/ Der Benutzer kann die Prozesstemperatur stufenlos einstellen. /A8/ Das System muss objekt-orientiert entwickelt werden. Frage 4.2: Datenflussanalyse Geben Sie die def-use-ketten für die Variable x im folgenden Listing dargestellten Code-Abschnitt an. x = 5; if(y > 0) if (y = 1) x = x + 1; x = x 1; y = x; if(y < 8) y = x + 1; Listing 2: Code-Abschnitt Frage 4.3: Projektmanagement Ihre Firma soll eine Anwendung zur Finanzdatenverwaltung einer Bank entwickeln. Ihre Anwendung muss sich dazu in die bereits vorhandene IT-Infrastruktur der Bank einpassen. Der Programmieraufwand wird auf Zeilen Code geschätzt. Ihr Kollege hat die Kosten mit dem COCOMO-Verfahren auf 992 Personenmonate geschätzt. Was hat er dabei nicht berücksichtigt? Auf wie viele Personenmonate kommen Sie, wenn Sie das COCOMO-Verfahren anwenden?

9 Frage 4.4: Softwareprüfung Die statische Analyse ist ein Verfahren zur Softwareprüfung. Begründen Sie in diesem Zusammenhang warum es als statisches Verfahren bezeichnet wird und zu welcher Art der Testverfahren es zählt. Frage 4.5: Projektmanagementmechanismen Geben Sie zwei Möglichkeiten aus dem Bereich des Projektmanagements an, wie Sie möglichst frühzeitig den Projektfortschritt bestimmen können. Frage 4.6: Überbestimmtheit in Entscheidungstabellen Welche Auswirkungen hat die Überbestimmtheit (aber keine Widersprüchlichkeit) auf die Untersuchbarkeit von Entscheidungstabellen? Begründen Sie Ihre Antwort.

10 Lösungsblatt zu Fragen 1.1 Kaffeeautomat R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R8 R9 R10 R11 B1 B2 B3 B4 A1 A2 A3 A4 A5 R = Regel; B = Bedingung; A = Aktion

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