Einleitung. Der Begriff Software Engineering Software Engineering im Kontext Überblick Literaturempfehlungen. 1. Einleitung. Software Engineering 2
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- Ute Schräder
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1 Einleitung Der Begriff Software Engineering Software Engineering im Kontext Überblick Literaturempfehlungen
2 2 Der Begriff Software Engineering Typische Eigenschaften von Software: Software ist immateriell keine physikalischen Grenzen (außer Speicher und evtl. Laufzeit) kann leicht geändert und erweitert werden nützt sich nicht ab immer neue Anforderungen immer umfangreichere Programme hinkt der Hardwareentwicklung nach Aufwand steigt mit dem Quadrat des Umfangs (Kommunikations-, Verwaltungsaufwand)
3 3 Die Softwarekrise Hardware wird jedes Jahr schneller und leistungsfähiger. Softwareentwicklung kann mit diesen Fortschritten nicht mithalten. führte ca zum Begriff der Softwarekrise
4 4 Kostenverteilung in der Computerindustrie Hardware-Entwicklung Software-Entwicklung 25 Software-Wartung
5 5 Das Problem Probleme wurden bei 2 von der NATO veranstalteten Konferenzen diskutiert: 1968 in Garmisch 1969 in Rom Erkenntnis: Software-Entwicklung muss sich weg von der Kunst und hin zu einer technischen (Ingenieurs-) Disziplin entwickeln (daher Engineering, deutsch Softwaretechnik ) Ziel: Ausschaltung des Zufalls, Erzielung hoher Qualität und Rationalisierung durch systematisches Vorgehen.
6 6 Definitionsversuche (1) Boehm (1979): Praktische Anwendung wissenschaftlicher Erkenntnisse auf den Entwurf und die Konstruktion von Software Parnas (1974): Software-Entwicklung unter den folgenden Bedingungen: mehr als ein Entwickler mehr als ein Benutzer mehr als eine Version
7 7 Definitionsversuche (2) Entwickler Brooks: Software-Engineering befasst sich mit der Entwicklung von Programmsystemprodukten Anzahl der Software- Komponenten 1 (Monolith) = Benutzer Programm Benutzer Aufwand x9 Aufwand x3 >1 (Verbund) Programmsystem Programmprodukt Programmsystemprodukt Aufwand x3
8 8 Definitionsversuche (3) Fairley (1985): Technische und organisatorische Disziplin systematische Herstellung und Wartung zeitgerecht und innerhalb vorgegebener Kostenschranken Sommerville (1985): mehr als ein Entwickler nötig Anwendung von Ingenieur-Techniken technische und nicht-technische Aspekte Bauer (1975): wirtschaftliche Herstellung zuverlässige und effiziente Software
9 9 Zusammenfassung Typische Produkte: groß (keine Ein-Mann-Projekte ) langlebig (keine Wegwerfprodukte ) Benutzer Entwickler Software Engineering soll hohe Qualität von Endprodukt und Herstellungsprozess sicherstellen.
10 10 Produktqualität Korrektheit Zuverlässigkeit Benutzerfreundlichkeit Wartungsfreundlichkeit Effizienz Portabilität
11 11 Prozessqualität kurze Entwicklungszeit geringe Kosten geringer Personaleinsatz Planbarkeit Projektverfolgung hochwertige (überprüfbare) Zwischenergebnisse
12 12 Software Engineering zur Entwicklung großer Programme Größe LoC Beispiele, Maßnahmen klein bis 1000 mittel groß sehr groß bis bis über Übungsaufgaben, Ein-Mann-Projekte keine besonderen Maßnahmen Übungscompiler (VL Übersetzerbau) Problemstudium und Planung Compiler, Datenbanksysteme, Textverarbeitungsprogramme Entwurfsfehler werden kritisch Phaseneinteilung, Zerlegung in Teilsysteme Betriebssysteme, Auskunftssysteme Projektmanagement, Qualitätssicherung, Versionsverwaltung
13 13 Fehlerfreiheit großer Programme Korrektheitswahrscheinlichkeit k abhängig von Programmgröße n (in Zeilen; LoC) und Fehlerwahrscheinlichkeit je Quellzeile p Wie wahrscheinlich ist es, dass ein Programm aus n Zeilen noch korrekt ist? k = (1 p) n
14 14 Wie korrekt können große Programme sein? LoC Fehlerwahrscheinlichkeit pro Zeile 1: : : ,9048 0,9900 0, ,3677 0,9048 0, , ,3679 0, , , , , , ,5 10-5
15 15 Entwicklerproduktivität Frage: Wie viele Quellzeilen pro Monat schafft ein durchschnittlicher Entwickler? Antwort: ca. 350 Quellzeilen / Monat das sind 17,5 Zeilen pro Tag bei 20 Arbeitstagen / Monat bei einem 8-Stunden-Tag: 27,4 Minuten pro Zeile nach einer Studie von Hewlett Packard, 1992 ohne Kommentare und Leerzeilen, aber mit: Spezifikation Entwurf Implementierung Test
16 16 Abschätzung des Entwicklungsaufwands Folgerung für ein Projekt mit geschätzten Quellzeilen: 571 Mannmonate, also 47,6 Mannjahre Milchmädchenrechnung : Personen 3 Entwicklungszeit= Mannmonate Personen Jahre 15,8 5 9,5 10 4,8 20 2,4
17 17 Abschätzung des Entwicklungsaufwands konsequente Fortsetzung mit noch mehr Personen: Personen Monate 11,4 5,71 1,1 0,6 17 Tage Mit Entwicklern wäre das Projekt in knapp 2 Tagen abgeschlossen. Jeder schreibt 20 Zeilen
18 18 Vergleich: Hausbau 1 Maurer braucht 2 Monate 2 Maurer schaffen es in 1 Monat 8 Maurer sind in einer Woche (5 Tagen) fertig 40 Maurer brauchen nur 1 Tag (8 Stunden) 320 Maurer arbeiten nur noch 1 Stunde 1920 Maurer sind in 10 Minuten fertig
19 19 Folgen der Arbeitsteilung Zum Entwicklungsaufwand kommen noch: teamgerechter Entwurf (Schnittstellen) Kommunikation zwischen Entwicklern Wartezeiten (bei ungleicher Lastverteilung) Verwaltung (Projekt-Management) Integrationsprobleme beim Zusammenfügen der Einzelteile
20 20 Schnittstellen bei n Teilen Teile Schnittstellen n n (n 1) 2 n 2 2
21 21 Entwicklungsaufwand bei Arbeitsteilung Zeitbedarf t bei n Entwicklern: t = k 1 n + k 2 n 2 2 k 1 : Faktor für Entwicklungsaufwand k 2 : Faktor für Kommunikationsaufwand
22 22 Aufwandsentwicklung bei zunehmender Entwicklerzahl Annahmen: Gesamtaufwand 47,6 Mannjahre Kommunikationsaufwand 1 Monat pro Schnittstelle Adding more manpower to a late software project makes it later Entwicklungsaufwand Kommunikationsaufwand Gesamtaufwand Minimum bei 8,3 Jahren mit 8 Entwicklern
23 23 Fehlerbehebung bei einem kleinen Programm Fehlerursache suchen Fehler korrigieren
24 24 Fehlerbehebung bei einem großen Programm Fehler melden (Benutzer Entwickler) Problem analysieren (Umstände, Wirkungen, ) Fehlerursache suchen (Lokalisierung im Programmtext) Korrekturvorschlag (inkl. evtl. Nebenwirkungen) Fehler korrigieren (=> Programm-Revision) Korrektur verifizieren (z.b. mit Test-Suite) Revision übernehmen (Stammversion ersetzen) Dokumentation (Problem, Änderungen, Bedienungsanleitung) Nach mehreren kleinen Korrekturen: Herausgabe einer neuen Programmversion
25 25 Themen bei kleinen und mittleren Programmen mittlere Programme Problemanalyse Entwurf Softwareentwicklung kleine Programme Implementierung Test
26 26 Themen bei großen Programmen Software Engineering Softwareentwicklung Problemanalyse Softwareentwicklung Entwurf Qualitätssicherung Dokumentation Implementierung Test Wartung Projektmanagement
27 27 Teilaufgaben im Software Engineering Problemanalyse Werkzeuge Test Strukturentwurf Modularisierung Entwurf Datenmodell Algorithmen Datenstr. Programmiersprache Betriebssystem+Hardware Projektmanagement Dokumentation Qualitätssicherung Wartung
28 28 Verbindungen zur Außenwelt Produktplanung Werbung Vertrieb Kunden Anforderungen Support Wartung Marketing Kunden- Service Softwareprojekt Projektplanung Kostenrechnung Personal Betriebsorganisation Zulieferer Einkauf Produktanbieter Angebote Bestellung Verrechnung
29 29 Themen der Vorlesung Softwarequalität Phasenmodelle Spezifikation Entwurf Software-Komplexität Modularisierung Implementierung Validierung Prototyping Abnahme und Wartung Dokumentation
30 30 Nicht behandelt Projektmanagement Werkzeuge (z.b. CASE) Implementierungstechniken Organisatorische Aspekte der Qualitätssicherung Spezielle Entwurfsmethoden (SADT, HIPO, OOA, OOD) Datenbankentwurf Mensch-Maschine-Kommunikation
31 31 Literatur Balzert H.: Lehrbuch der Softwaretechnik; Spektrum Akademischer Verlag 1996 Bruegge B, Dutoit A.H.: Object-Oriented Software Engineering; Pearson Education 2003 Denert E.: Software-Engineering; Springer-Verlag 1991 Fairley R. E.: Software Engineering Concepts; McGraw-Hill 1985 Ghezzi et al.: Fundamentals of Software Engineering; Pearson Education 2003 Maciaszek L.A.: Requirements Analysis and System Design; Addison Wesley 2001 Pomberger G., Blaschek G.: Software Engineering; Carl Hanser Verlag 1996 Sommerville I.: Software Engineering; Addison-Wesley 1989
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