Ekbert Hering. Software-Engineering

Transkript

1 Ekbert Hering Software-Engineering

2 Reihe Informationstechnik Herausgegeben von Dr. Harald Schumny Die Fachbuchreihe Informationstechnik richtet sich an Studierende und Lehrende der Fachschulen Technik und Fachhochschulen. Die Bände dieser Reihe sind formal, inhaltlich und in ihrem didaktischen Aufbau aufeinander abgestimmt und verzahnt. Sie sollen das Lernen in einem Lernsystem ermöglichen: Der Leser kann diese Reihe entsprechend seinem Bildungsstand und Bildungsziel nutzen, indem er Einzelbände der Reihe auswählt, da mit jedem Buch unabhängig von anderen Büchern der Reihe gearbeitet werden kann, die Bücher parallel oder aufeinanderfolgend einsetzt, da die Bücher gekennzeichnet sind durch gleichen Aufbau, gleiche Bezeichnungsweise und Kapitelverweise auf andere Bände der Reihe. Besonderer Wert wird auf eine umfassende Vermittlung des jeweiligen Grundlagenwissens gelegt. Entsprechend dem Unterricht an Fachschulen und den Ausbildungszielen für Ingenieurstudenten wird der Stoff anschaulich und anwendungsnah dargestellt. jedes Lehrbuch enthält zahlreiche Bilder, Zeichnungen, Tabellen und viele Beispiele aus der Praxis. Kurze Zusammenfassungen der einzelnen Abschnitte, Hervorhebung wichtiger Merksätze, Literaturverweise und Aufgaben unterstützen den Studierenden wirkungsvoll beim Durcharbeiten des Lehrstoffes. Bereits erschienen sind folgende Bände: Datenverarbeitung Programmierung Mikrocomputer Harald Schumny Wolfgang Schneider j örg Zschocke Digitale Datenverarbeitung FORTRAN Mikrocomputer für das technische Studium Einführung für Techniker Aufbau und Anwendungen Übertragungstechnik Wolfgang Schneider Rainer Kassing Harald Schumny Signalübertragung Lehrbuch für Nachrichtentechnik und Datenfernverarbeitung BASIC Einführung für Techniker Wolfgang Schneider PASCAL Einführung für Techniker Ekbert Hering Software-Engineering Mikrocomputer Struktur und Arbeitsweise

3 Ekbert Hering Software-Engineering Mit 77 Bildern und 22 Übungsaufgaben Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH

4 CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Hering, Ekbert: Software engineering/ekbert Hering. - Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg, (Viewegs Fachbiicher der Technik: Reihe 1 nformationstechnik) ISBN DOI / ISBN (ebook) 1984 Afle Rechte vorbehalten Springer Fachmedien Wiesbaden 1984 UrsprOnglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbh, Braunschweig 1984 Softcover reprint of the hardcover 1 st edition 1984 Die V e r v i e l fund l t Obertragung i g u n g einzelner Textabschnitte, Zeichnungen oder Bilder, auch fiir Zwecke der Unterrichtsgestaltung, gestattet das Urheberrecht nur, wenn sie mit dem Verlag vorher vereinbart wurden. lm Einzelfall mus iiber die Zahlung einer Gebiihr fiir die Nutzung fremden geistigen Eigentums entschieden werden. Das gilt fiir die V e r v i e l fdurch l t ialle g u Verfahren n g einschliesiich Speicherung und jede Obertragung auf Papier, Transparente, Filme, B n dplatten e r, und andere Medien. O ieser Vermerk umfast nicht die in den 53 und 54 URG ausdriicklich e r w hausnahmen. n t e n Umschlaggestaltung: Hanswerner Klein, Leverkusen

5 V Vorwort Die Kosten zur Erstellung von Software steigen im Vergleich zu den Hardwarekosten ständig. Um die wachsenden Anwenderansprüche zu befriedigen und mit dem rapiden technischen Fortschritt im Hardwarebereich Schritt halten zu können, wurde eine eigene Ingenieurdisziplin "Software-Engineering" notwendig. Das ingenieurmäßige Vorgehen soll sicherstellen, daß die Software-Herstellung termingerecht, kostengünstig, rationell und qualitätsbewußt geschieht. Software-Engineering ist ein ganz junges Gebiet der Informationswissenschaft. Deshalb sind die meisten Werke über diesen Bereich von der wissenschaftlichen Diskussion geprägt und im Anspruchsniveau relativ hoch. Für viele in der Programmierpraxis stehende Personen fehlt ein Lehrbuch einfacheren Charakters, das die Methoden und Hilfsmittel für die besonders wichtigen und kostenintensiven Phasen Entwurf und Test beschreibt. ln diese Lücke möchte dieses Buch stoßen. Aus der Fülle der in der Literatur vorgeschlagenen Methoden wurden diejenigen ausgewählt, die einerseits auf Grund ihrer systematischen Vorgehensweise besonders effizient sind und die andererseits wegen ihrer leichten Lernbarkeit und Einsetzbarkeit in der Praxis am häufigsten und erfolgreichsten Anwendung finden. Aus Gründen der Klarheit wurde auf eine eingehende Problematisierung der vorgestellten Methoden verzichtet. Der an einer kritischen Hinterfragung interessierte Leser sei auf das ausführliche Literaturverzeichnis verwiesen. Das vorliegende Buch wendet sich an berufsmäßige Software-Entwickler und in den DV-Abteilungen für die Programmerstellung verantwortlichen Mitarbeiter, an die von DV-Lösungen unmittelbar betroffenen Personen, an Lernende und Studierende in den Fächern lnformationsverarbeitung, sei es als Schüler in staatlichen oder berufsfortbildenden Einrichtungen oder als Studenten in technischen, betriebswirtschaftliehen oder speziellen informationstechnischen Studiengängen an Fachhochschulen oder Universitäten und auch an das Heer der Hobbyprogrammierer, die der Verfasser dringend ermuntern möchte, von Anfang an diese Methoden zu verwenden und sich keinen allzu individuellen Programmierstil anzueignen. Mit dem ersten Kapitel wird der Leser in die Thematik des Software-Herstellungsprozesses eingeführt, erkennt die Notwendigkeit eines Software-Engineerings und erfahrt dessen Aufgaben, Prinzipien, Methoden und Instrumente.

6 VI Vorwort Das zweite bis achte Kapitel erklären die wichtigsten Methoden zur Unterstützung der Software-Phasen Entwurf und Test: HIPO (Hierarchy plus Input Process Output) Entscheidungstabellen nach DIN Programmablaufpläne nach DIN Struktogramme nach Nassi/Shneiderman und Pseudocodes Petri-Netze Datenflußpläne nach DIN Datenorientierte Entwürfe nach jackson. Jede Methode wird nach dem gleichen Schema behandelt: Beschreibung der Methode verwendete Symbole Vorgehensweise Beispiel Vor- und Nachteile Übungsaufgaben. Dies ermöglicht den Lesern unterschiedlicher Vorbildung und verschiedener Interessen einen schnellen und gezielten Lernerfolg. Im neunten Kapitel werden diese Methoden in ihren Stärken und Schwächen bewertet und die geeigneten Einsatzfelder aufgezeigt. Das zehnte Kapitel gibt einen Überblick über rechnerunterstützte Werkzeuge (Software Tools) bei der Software-Herstellung. Dabei wurde der Verfasser von Mitarbeitern einiger Firmen unterstützt: P. Barski (AiD), H. Hempfling (Philips}, K. H. Herrmann (Softlab}, H. Krüger (Siemens} und M. Reisiger (IBM). Ein ganz besonderer Dank gilt den Herren P. Graubmann (Siemens Softwaretechnik) und E. Wams/er (Bosch-Siemens-Hausgeräte-GmbH) für ihre besonders intensive Unterstützung und Beratung in Fragen der Petri-Netz-Erstellung bzw. strukturierten Programmierung mit COLUMBUS sowie rechnerunterstützter Netzplanerstellung mit SINET. Das Schlußkapitel ist den Fragen eines optimalen Projekt-Managements bezüglich Zeit, Kosten und Personal gewidmet und zeigt geeignete Kontrollmechanismen auf. Im Anhang befinden sich die Lösungen zu den Übungsaufgaben. Ein ausführliches Glossar dient zur terminologischen Klärung Software-spezifischer Fachausdrücke und kann als Nachschlagewerk verwendet werden. Der Verfasser möchte sich beim Herausgeber der Reihe Informationstechnik in der Reihe Vieweg Fachbücher der Technik, Herrn Dr. Harald Schumny, recht herzlich für die sachkundige und zügige Lektorierung des Werkes bedanken. Dem Vieweg Verlag schließlich ist der Verfasser für die reibungslose und angenehme Zusammenarbeit sowie für die schnelle Drucklegung zu Dank verpflichtet. Heubach, Januar 1984 Ekbert Hering

7 VII Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Das Wesen von Software Anforderungen an Software Benutzerakzeptanz Ausbaufähigkeit Notwendigkeit einer systematischen Entwicklung von Software durch Software-Engineering Wirtschaftliche Bedeutung von Software im Vergleich zur Hardware Das Dilemma der Software-Herstellung Aufgaben des Software-Engineering Prinzipien, Methoden und Instrumente des Software-Engineering Prinzipien des Software-Engineering Methoden und Instrumente des Software-Engineering Die HIPO-Methode Beschreibung der Methode Verwendete Symbole Vorgehensweise Beispiel Vor- und Nachteile der HIPO-Methode Vorteile Nachteile Übungsaufgaben Entscheidungstabelle nach DIN Beschreibung der Methode Verwendete Symbole Vorgehensweise Beispiele Beispiel aus dem täglichen Leben: Verkehrsverhalten an einer Kreuzung mit Ampelregelung Verarbeitung von Meßwerten Steuerung einer Waschmaschine Vor- und Nachteile Vorteile Nachteile Übungsaufgaben

8 VIII Inhaltsverzeichnis 4 Programmablaufplan nach DIN Beschreibung der Methode Verwendete Symbole (Din 66001) Vorgehensweise Beispiele Verarbeitung von Meßwerten nach Beispiel Sortieren von beliebig vielen Zahlen Prüfen von Dreiecken auf Rechtwinkligkeit nach Aufgabe Vor- und Nachteile Vorteile Nachteile Übungsaufgaben Struktogramm nach Nassi/Shneiderman und Pseudocode Beschreibung der Methode Strukturierte Programmierung Beschränkung der Strukturblöcke Prinzip der Zweipoligkeit Verwendete Symbole und elementare Strukturblöcke im Struktogramm und im Pseudocode Vorgehensweise Beispiele Verarbeitung von Meßwerten nach Beispiel Sortieren beliebig vieler Zahlen nach Beispiel Prüfen von Dreiecken auf Rechtwinkligkeit nach Beispiel Vor- und Nachteile Vorteile Nachteile Übungsaufgaben Petri-Netz Beschreibung der Methode Verwendete Symbole und Konstruktionsregeln Vorgehensweise... : Beispiele Bearbeitung einer Bestellung nach Übungsaufgabe Darstellung einer Blockierung am Beispiel des Hauptmann von Köpenick-Problems Echtzeitproblem eines Meßverfahrens Vor- und Nachteile Vorteile Nachteile Übungsaufgaben

9 Inhaltsverzeichnis IX 7 Der Datenflußplan nach DIN Beschreibung der Methode o o o o 0 o o o o o o Verwendete Symbole (DIN 66001) o o o o o o3 Vorgehensweise o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o4 Beispiele o Erstellen eines Auftragsbandes o o o o o o o 0 o 0 o o o o o Rechnungsschreibung nach Beispiel o4o3 Abwicklung des Zahlungsverkehrs über ein Girokonto o 7o5 Vor- und Nachteile o o o 0 o o o o o o o o o5o1 Vorteile o o 0 o 0 0 o o o o 0 0 o o o o o 0 o Nachteile o6 Übungsaufgaben 0 0 o o 0 0 o 0 o o o o o o o o o o Datenorientierte Software-Erstellung nach jackson o o o1 Beschreibung der Methode o o o o Verwendete Symbole o 0 o o 0 o 0 o o o o o o o3 Vorgehensweise o o 0 o o o o o 0 o o o 65 8o4 Beispiele Lieferscheinschreibung mit Vollständigkeitskontrolle o 0 o Rechnungserstellung nach Beispiel o o 0 o 0 o o 8o5 Vor- und Nachteile o 0 o 0 o o o o 0 o o o o o o o o5o1 Vorteile o5o2 Nachteile 0 o o 0 o 0 o o o o o o o o o o o o6 Übungsaufgaben Bewertung der Software-Herstellungsmethoden Bewertung nach qualitativen Kriterien o o 0 o o o o 0 o o o o o o o o o o o o o o o o o Problemstrukturen o o o o o o o o o o o o o o 0 o 0 0 o Unterstützung in den Phasen des Software-Lebenszyklus Rechnerunterstützte Software-Herstellung (Software-Tools) Oo1 Rechnerunterstützte HIPO-Methode Oo2 Rechnerunterstützter Methodenverbund: Entscheidungstabelle, Struktogramme und Pseudocode 0 o Software-Tool COLUMBUS und Toolmanager (TOM), (SIEMENS, BS 2000) o o 0 o o o o o o o o o o o o o 0 0 o 0 o Software-Tool PET-MAESTRO (PHILIPS/Softlab) o o 0 o o 0 o 0 o o2o3 Software-Tool CEPIX-E: Struktogramm-Editor für Tischrechner (AiD) 0 o 0 o o Rechnerunterstützter Petri-Netz-Entwurf mit PES (Petrinetz-Entwicklungs-System von SIEMENS) o o o o o o o o o o o Sichtbarmachen von Hierarchien und Netzen durch Diagonaldarstellungen (AURUM von SIEMENS)

10 X Inhaltsverzeichnis 11 Aufwandschätzung und Projektführung Aufwandschätzung Analogie- und Phasenprozentsatz-Verfahren Codierzeilen-Verfahren Normkurven-Verfahren Planung, Steuerung und Überwachung des Software- Erstellungsprozesses mit Hilfe der Netzplantechnik Beschreibung der Methode der Netzplantechnik (DIN ) Beispiel eines Software-Entwicklungsprojektes mit Hilfe des rechnergestützten Netzplanmodells SINET Glossar Literaturverzeichnis Lösungen zu den Übungsaufgaben Sachwortverzeichnis