Software-Engineering Grundlagen des Software-Engineering 1 Einführung - Was ist Software-Engineering?

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1 Software-Engineering Grundlagen des Software-Engineering 1 Einführung - Was ist Software-Engineering? Prof. Dr. Rolf Dornberger Software-Engineering: 1 Einführung - Was ist Software-Engineering?

2 1 Einführung - Was ist Software-Engineering? 1 Einführung - Was ist Software-Engineering? 1.1 Definitionen 1.2 Warum ist Software so schwer zu entwickeln? 1.3 Übersicht Software-Engineering

3 1.1 Definitionen Software: Software bezeichnet alle nichtphysischen Funktionsbestandteile eines Computers. Dies umfasst vor allem Computerprogramme sowie die zur Verwendung mit Computerprogrammen bestimmten Daten. Software wird häufig im Gegensatz zu Hardware gesetzt, welche den physikalischen Träger bezeichnet, auf dem Software existiert. In diesem Sinne wurde der Begriff erstmalig 1957 von John W. Tukey benutzt. Software lässt sich unterscheiden in: Systemsoftware, die für das ordentliche Funktionieren des Computers erforderlich ist (hierzu zählen insbesondere das Betriebssystem als auch zusätzliche Programme wie Virenschutz-Software), und Anwendungssoftware, die den Benutzer bei der Ausführung seiner Aufgaben unterstützt und ihm dadurch erst den eigentlichen, unmittelbaren Nutzen stiftet. [Wikipedia; Stand: ]

4 1.1 Definitionen Software-Engineering / Software-Technik: Die Softwaretechnik (auch Softwaredesign, Softwareentwurf, englisch software engineering) als Teilgebiet der Informatik beschäftigt sich mit der standardisierten ingenieurmäßigen Herstellung von Software und den damit verbundenen Prozessen. Es gibt eine Vielzahl von Definitionen für den Begriff Software-Engineering, hier sei die aus Helmut Balzerts Lehrbuch der Software-Technik zitiert: Software-Engineering ist die zielorientierte Bereitstellung und systematische Verwendung von Prinzipien, Methoden und Werkzeugen für die arbeitsteilige, ingenieurmäßige Herstellung und Anwendung von umfangreichen Software- Systemen. Software-Engineering umfasst eine Vielzahl von Teilgebieten, die in ihrer Gesamtheit den gesamten Softwareentwicklungsprozess, von der Planung bis zum Testen und dem Rollout, begleiten. [Wikipedia; Stand: ] [Helmut Balzert; Lehrbuch der Software-Technik: Software-Entwicklung; Band 1, 2. Auflage; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2001.]

5 1.2 Warum ist Software so schwer zu entwickeln? Bedeutende Software-Fehler: The Role of Software in Spacecraft Accidents, Nancy Leveson, German toll system unusable, 2003 Aufgrund eines Softwareproblems konnten bei allen anderen Geldinstituten außer der Postbank selbst mit beliebigen Pincodes Euro abgehoben werden, ohne dass das Sparkonto mit der abgehobenen Summe belastet wurde. ATM gives any amount of Euro for arbitrarily PINcode, 2002 Green Party Convent fails. By rounding error and erronous use of Excel the wrong number of delegates is computed, 2002 Mars Climate Orbiters, Loss; Mixture of pounds and kilograms, 1999 Ariane 5, Explosion; data conversion of a too large number, 1996 Pentium Prozessor, Division Algorithm; incomplete entries in a look-up-table, 1994 Sleipner Offshore Platform. Sinking caused by the wrong use of FE-code NASTRAN, 1991 AT&T long distance service fails for nine hours. Wrong BREAK statement in C-Code, 1990 Airbus downing during Iran-conflict. Pattern recognition software, [T. Huckle; Stand ]

6 1.2 Warum ist Software so schwer zu entwickeln? Es ist umstritten, ob der Entstehungsprozess von Software so gut verstanden wird, dass eine ingenieurmäßige Herstellung möglich ist: Kritiker argumentieren, dass Software nichts anderes sei als ausführbares Wissen. Wissen jedoch lässt sich nicht ingenieurmäßig herstellen (wie sich etwa eine Brücke oder ein Hochhaus herstellen lässt), sondern wird in einem kreativen Prozess gefunden. Eine Richtung der Softwaretechnik (Agile Software- Entwicklung) beschäftigt sich daher mit sehr flexiblen Methoden, die die Kreativität des einzelnen Entwicklers betonen und Verwaltungsaspekte in den Hintergrund treten lassen. Kritiker argumentieren, dass besonders die heftig diskutierten Vorgehensmodelle (Wasserfallmodell, V-Modell etc.) und Modellierungssprachen (UML) in der Softwaretechnik- Wissenschaft den behelfsmäßigen, unterstützenden ad-hoc-charakter verdecken und den Entwicklungsprozess unnötig bürokratisieren. Diese Methoden hemmen, so die Kritiker, dadurch Kreativität und Problemlösungskapazität des Entwicklers. Es ist umstritten, ob die Softwarekrise durch Softwaretechnik oder vielmehr durch robustere, strukturiertere Programmiersprachen und Entwicklungswerkzeuge gelöst werden kann. [Wikipedia; Stand: ]

7 1.2 Warum ist Software so schwer zu entwickeln? Fehler in Software sind nicht offensichtlich erkennbar, in technischen Produkten schon. public class Frame1 extends JFrame { JPanel contentpane; JButton fahrenheitbutton = new JButton(); JTextField fahrenheittextfield = new JTextField(); /**Construct the frame*/ public Frame1() { enableevents(awtevent.window_event_mask); try { jbinit(); } catch(exception e) { e.printstacktrace(); } } /**Component initialization*/ private void jbinit() throws Exception { fahrenheitbutton.settext("to Fahrenheit"); fahrenheitbutton.setbounds(new Rectangle(36, 104, 140, 27)); fahrenheitbutton.addactionlistene r(new java.awt.event.actionlistener() { public void actionperformed(actionevent e) { fahrenheitbutton_actionperformed(e); } });

8 1.2 Warum ist Software so schwer zu entwickeln? Gründe, warum Software schwer zu entwickeln ist: Software und deren Funktionalität wird immer komplexer. Das Umfeld und die Softwareentwicklung an sich werden immer agiler. Die Benutzeranforderungen an eine Software ändern sich meist schon während der Entwicklung. Softwareprodukte werden mit jeder neuen Version immer komplexer. Grosse Softwareprodukte bestehen aus mehreren Millionen Programmzeilen. Software ist meist leichter und schneller änderbar als ein technisches Produkt. Es muss nur der Quelltext geändert werden. Software ist ein immaterielles Produkt, also nicht greifbar. Software altert je nach Einsatz verschieden schnell. D.h. nach einer gewissen Zeit muss sie erneuert oder ersetzt werden. Software muss oftmals abwärtskompatibel zu verschiedensten Versionen sein, so dass sie immer komplexer wird. Die Ersatzteile für Software sehen anders aus und werden anders eingesetzt als bei technischen Produkten, z.b. Patches. Es ist schwer, für Software passende Metriken (Maße) anzugeben, also die Software, ihre Wirkungsweise und ihre Entwicklung zu vermessen. Software muss auf verschiedensten Plattformen (PC, Handy, Waschmaschine...) laufen. Software wird nicht durch physikalische Gesetze begrenzt. D.h. man kann mit Software auch beliebige Berechnungen und Simulationen durchführen, die nicht der Realität entsprechen

9 1.3 Übersicht Software-Engineering Planungsphase Projektmanagement Lastenheft (Anforderungsbeschreibung) Pflichtenheft (Mit technischen Ansätzen verfeinertes Lastenheft) Aufwandsabschätzung (z. B. mittels "Functionpoints") Analysephase Datenanalyse Prozessanalyse Systemanalyse Strukturierte Analyse Objektorientierte Analyse (OOA) Entwurfsphase Objektorientierter Entwurf (OOD) UML-Modellierung Implementierungsphase Strukturierte Programmierung Objektorientierte Programmierung (OOP) Testphase Code-Review Unit-Tests Integrationstests Systemtests Lasttests Qualitätsmanagement Softwareergonomie Softwaremetrie (Messung von Softwareeigenschaften) Dokumentation Systemdokumentation Bedienungsanleitung Geschäftsprozesse [Wikipedia; Stand: ]

10 1.3 Übersicht Software-Engineering Part 1: Introduction to Software-Engineering 1 Einleitung Part 2: Software-Development - Phases in the Life-cycle of Software 2 Planungsphase (Requirements Phase) 3 Definitionsphase Spezifikationen (Specification / Analysis Phase) 4 Definitionsphase Strukturierte Konzepte (Structured Analysis Phase) 5 Definitionsphase Objekt-orientierte Konzepte (Object-oriented Analysis Phase) 6 Entwurfsphase (Design Phase) 7 Implementierungsphase (Implementation / Programming Phase) 8 Abnahme-, Einführungs-, Wartungs- und Pflege-Phase (Integration, Maintenance and Retirement Phase) SWE-Kurs 1: Grundlagen des Software- Engineering SWE-Kurs 2: Software-Management SWE-Kurs 3: Klassische Konzepte des Software-Engineering SWE-Kurs 4: Objektorientierte Konzepte des Software-Engineering Part 3: Software-Management - Managing the Life-cycle of Software 9 Prozessmodelle (Life-cycle models) 10 SW-Management: Wiederverwendung bestehender Software 11 SW-Management: Grundlagen, Personal, Teams, Planung, Organisation, Kontrolle 12 SW-Qualitätsmanagement: Grundlagen, Definition, Testing

11 1.3 Übersicht Software-Engineering Software-Entwicklung: In verschiedenen Phasen wird schrittweise die SW entwickelt (idealer Fall). blauf eines oftwarengineeringrojekts Planungsphase Definitionsphase Entwurfsphase Implementierungsphase Abnahme- und Einführungsphase Pflege- und Wartungsphase Lastenheft Pflichtenheft Dokumentation Dokumentation fertige SW Dokumentation installierte SW Dokumentation Software Idee SWE-Konzepte: strukturierte und klassische Konzepte: Datenfluss, Struktogramm, Automaten, SA, Funktionenbaum, Regeln... OO Konzepte: Klassen, Objekte, OOA, UML... Technische Umsetzung: - c/s Anwendungen - verteilte Anwendungen -Web -DBs... Programmiersprachen: Java, C, C++, C#... Skriptsprachen: XML, HTML... Datenbanksprachen: SQL Testen Software installieren Software von Kunden abnehmen lassen... Testen Software Produkt Software-Management: Ein entsprechendes SW-Projekt kontrolliert die einzelnen Schritte der SW-Entwicklung. SW-Entwicklungsprojekt Software-Qualitätsmanagement: Entsprechende Prozesse garantieren die Qualität der gesamten SW-Entwicklung. Qualitätskontrolle der SW-Entwicklungsprozesse und des SW-Produktes

12 1.3 Übersicht Software-Engineering Kompetenzhaus der Software-Technik bzw. des Software- Engineering nach Balzert 1 Grundlagen II SW-Management 1Grundlagen LE 1 Ei n f üh r u n g u nd Üb er bl i ck LE 1 V Un ternehm ensm od ellierung 2 Objektorientierte Unternehm ensm odellierung LE 24 ISW-Entwicklung 1DiePlanungsphase LE 2 3 LE 25 2LE II I SW -Q u al i tät s - man agem ent 1 Grundlagen LE 9 2Planung LE 2 2 Die Definitionsphase LE Qualitätssicherung LE 10 3Organisation LE Die Entwurfsphase LE M anue lle Prüfmethoden LE 11 4Personal 4 Die Implementierungsphase 4 Prozeßqualität LE 5 LE 33 LE Leitung LE Die Abnahme- und Einführungsphase LE 34 5 Produktqualität Komponenten LE Kontrolle LE 8 8LE 6DieWartungs-& Pflegephase LE LE 6 Produktqualität System e LE LE [Helmut Balzert; Lehrbuch der Software- Technik: Software-Entwicklung; Band 1, 2. Auflage; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2001.] 1 Prinzipien & Methoden LE 20 Legend e : 2 IV Qu ersch nitt e un d A usblick e 3 Wiederverwendung LE 21 LE 22 = Übergabe von Teilprodukten = Informationsaustausch = Unterstützung = Einfluß LE = Lehreinheit 4 Sanierung LE 23 4LE

13 Lernziele Erklären können, was die Begriffe Software, System-Software, Anwendungssoftware usw. bedeuten. Die Bedeutung von Software und die Schwierigkeiten in der Software-Entwicklung benennen können. Erklären können, was die Disziplin Software-Engineering alles umfasst