Prof. Klaus-Peter Fähnrich. Wintersemester 2008/2009

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1 Vrlesung Sftwaretechnik - Einführung - Prf. Klaus-Peter Fähnrich Wintersemester 2008/2009 Vrlesung: 1 Seite 1

2 Einführung Lernziele Taxnmie Definitinen Prblematik der Sftwareentwicklung Bedeutung vn Sftware Prduktivitätsfrtschritt Standardsftware Schwierigkeiten bei der Entwicklung Sftwaretechnik Vrlesung: 1 Seite 2

3 Lernziele 2. Unterschiede aufzeigen, die es zwischen Sftware und anderen Prdukten gibt; 3. Beschreiben vn Veränderungen der Sftware in den letzten 10 Jahren; 4. Hhe Prtabilitätsanfrderungen als Erschwernis bei der Sftware-Erstellung; 5. Prblem bei hher Änderungshäufigkeit während Entwicklung und Wartung; 6. Beschreibung der Disziplin Sftwaretechnik anhand vn Begriffen; 7. Terminlgie der Begriffe System und Sftware. Vrlesung: 1 Seite 3

4 Lernzieltaxnmie Lernstff in 4 Lernstufen unterteilt: Lernstufe Wissen Sie wird definiert durch elementare Kenntnisse. Darunter ist die Wiedergabe vn Begriffen, Fakten, Klassifikatinen und Kriterien zu verstehen. Lernstufe Verstehen Sie wird definiert durch funktinale Kenntnisse. Darunter sind u.a. Beschreibung vn Verfahren, Methden, Regeln und Gesetzmäßigkeiten zu verstehen. Lernstufe Anwenden Sie definiert durch den sachkundigen Umgang mit Frmeln und Verfahren zur Lösung vn Prblemen, zu denen die Übertragung vn Wissen und Verstehen in direktem Bezug auf einzelne und knkrete Situatinen ntwendig ist. Lernstufe Beurteilen Sie wird definiert durch die Lösung kmplexer Aufgaben, zu denen anhand vn Analysen Auswahlentscheidungen zu treffen und/der Verfahren zu entwickeln sind. Quelle: Balzert Vrlesung: 1 Seite 4

5 Sftware-Definitinen Sftware (engl., eigtl.»weiche Ware«), Abk. SW, Sammelbezeichnung für Prgramme, die für den Betrieb vn Rechensystemen zur Verfügung stehen, einschl. der zugehörigen Dkumentatin (Brckhaus Enzyklpädie) Sftware, die zum Betrieb einer Datenverarbeitungsanlage erfrderlichen nichtapparativen Funktinsbestandteile (Fremdwörter-Duden) Sftware:... unter Sftware subsumiert man alle immateriellen Teile, d. h. alle auf einer Datenverarbeitungsanlage einsetzbaren Prgramme (Lexikn der Infrmatik und Datenverarbeitung [Schneider86]) Sftware: Menge vn Prgrammen der Daten zusammen mit begleitenden Dkumenten, die für ihre Anwendung ntwendig der hilfreich sind (Ein Begriffssystem für die Sftwaretechnik [Hesse84]). Sftware: Cmputer prgrams, prcedures, rules, and pssibly assciated dcumentatin and data pertaining t the peratin f a cmputer system (IEEE Standard Glssary f Sftware Engineering Terminlgy [ANSI83]). Vrlesung: 1 Seite 5

6 Sftware-Definitinen Sftware-Prdukt Ein Prdukt ist ein in sich abgeschlssenes, i. A. für einen Auftraggeber bestimmtes Ergebnis eines erflgreich durchgeführten Prjekts der Herstellungsprzesses. Als Teilprdukt bezeichnen wir einen abgeschlssenen Teil eines Prdukts. SW-Prdukt: Prdukt, das aus Sftware besteht. Sftware-System Unter einem System wird ein Ausschnitt aus der realen der gedanklichen Welt, bestehend aus Gegenständen (z. B. Menschen, Materialien, Maschinen der anderen Prdukten) und darauf vrhandenen Strukturen (z. B. deren Aufbau aus Teileinheiten der Beziehungen untereinander) verstanden. [Hesse84]. Sftware-System ist dementsprechend ein System, dessen Systemkmpnenten und Systemelemente aus Sftware bestehen. Vrlesung: 1 Seite 6

7 Sftware Definitinen Systemsftware Sftware die für eine spezielle Hardware der Hardwarefamilie entwickelt wurde um den Betrieb und die Wartung dieser Hardware zu ermöglichen. Dazu gehören das Betriebssystem, Cmpiler,... Orientiert sich grundsätzlich an den Eigenschaften der Hardware, für die sie geschaffen wurde und ergänzt deren Fähigkeiten Anwendungssftware (applicatin sftware) Sftware die Aufgabe des Nutzers mit Hilfe eines Cmputersystems löst. Setzt in Regel auf der Systemsftware der verwendeten Hardware auf bzw. benutzt sie zur Erfüllung der eigenen Aufgaben Cmputersystem (DV-System) Anwender Benutzer Anwendungssftware + Systemsftware + Hardware Angehörige einer Institutin der rganisatrischen Einheit die ein Cmputersystem zur Erfüllung ihrer fachlichen Aufgaben einsetzen Persnen, die ein Cmputersystem unmittelbar einsetzen und bedienen Technisches System Cmputersystem + technische Einrichtungen Vrlesung: 1 Seite 7

8 Sftware Definitinen DV-System Anwendungssftware Systemsftware Hardware Vrlesung: 1 Seite 8

9 Sftware Definitinen Organisatrisches System Mitarbeiter in ihrer Rlle als Auftraggeber einschließlich Anwendern und Benutzern Infrmatinssystem Menschen und Maschinen die Infrmatin erzeugen und/der benutzen und durch Kmmunikatinsbeziehungen verbunden sind. Enthält es mehrere Cmputersysteme, s spricht man vn einem cmputergestützten Infrmatinssystem Cmputergestütztes Infrmatinssystem System bei dem die Erfassung, Speicherung, Übertragung, Auswertung und/der Transfrmatin vn Infrmatin durch Cmputersysteme teilweise autmatisiert ist Sftware-Entwicklung Ausschließliche Entwicklung vn Sftware System-Entwicklung Entwicklung eines Systems, dass aus Hardware und Sftwarekmpnenten besteht. Vrlesung: 1 Seite 9

10 Sftware-Prdukt und Sftware-System Sftware SW-System Benutzer SW-Entwickler Auftraggeber SW-Prdukt Vrlesung: 1 Seite 10

11 Begriffsbildung Cmputergestütztes Infrmatinssystem / Anwendungssystem DV-System Infrmatinssystem Technisches System Organisatrisches System SW Anwendungs-SW System-SW Benutzer Hardware Snstige technische Einrichtungen Anwender C m pu te rsy ste m Mitarbeiter Legende: Systemkmpnente bzw. Systemelement Vrlesung: 1 Seite 11

12 Prblematik der Sftwareentwicklung Sftware ist ein immaterielles Prdukt; Sftware unterliegt keinem Verschleiß; Sftware wird nicht durch physikalische Gesetze begrenzt; Sftware ist im Allgemeinen leichter und schneller änderbar als ein technisches Prdukt; Für Sftware gibt es keine Ersatzteile; Sftware altert; Sftware ist schwer zu vermessen. Vrlesung: 1 Seite 12

13 Bedeutung vn Sftware 90 % Zunehmender Wertanteil der Sftware beim Kauf eines Cmputersystems Quellen: Hughes AircraftGEI (zitiert nach Scharf88) Vrlesung: 1 Seite 13

14 Bedeutung vn Sftware Weltweiter Umsatz in Milliarden US$ Militär & Verteidigung Autindustrie Maschinenbau Textilindustrie Chemieindustrie IT&T Turismus Quelle: G. Kch, Eurpean IT Cnference (EITC), Brüssel, Juni 1994 Vrlesung: 1 Seite 14

15 Wachsende Kmplexität MOI 50 MOI 40 MOI SPACE SHUTTLE EWSD für BB-ISDN 30 MOI LUNAR MISSION CONTROL 20 MOI 10 MOI MERCURY GEMINI APOLLO EWSD-APS DBP-14 EWSD-APS WM4.2 7 % jährliches Prduktivitätswachstum MOI: Millinen Objektcde-Instruktinen EWSD: Elektrnisches Wählsystem Digital Quellen: Behm 87, S.45 und Siemens (Unterlagen zum Seminar Industrielle Sftware-Technik, Deutsche Infrmatik-Akademie Bnn 588) Vrlesung: 1 Seite 15

16 Sftwarenachfrage und -angebt 2,5 2,0 Sftware- Persnal (in Mi.) (nrmiert auf 1980) Sftware-Nachfrage (+10 25% Jahr) Nachfragelücke 1,5 1,0 0,5 Persnal-Zuwachs (+4% Jahr) Prduktivitätssteigerung (+4% Jahr) Quelle: G. Kch, Eurpean IT Cnference, Brussels, June 1994 Vrlesung: 1 Seite 16

17 Standardsftware Art der Sftwarelösung Auftraggeber-Firmen (Persnalgröße) Individual- Spezialsftware Standardsftware & individuelle Anpassungen 5% 10% Lösungen zusammmengesetzt aus Standard- Sftwarekmpnenten 35% Vllständige Lösungen durch Standardsftware 50% 500< Quelle: G. Kch, Eurpean IT Cnference, Brussels, June 1994 Vrlesung: 1 Seite 17

18 Schwierigkeiten bei der Entwicklung Zunehmend Außer-Haus-Entwicklung Trend: Prgnse: Sftware nicht selbst zu entwickeln, sndern Auftragsentwicklung Vn den Sftware-Prdukten und den zugehörigen Dienstleistungen werden generell etwa 55% intern und 45% extern erbracht werden Durch die zunehmende Prduktintegratin vn Sftware (eingebettete Systeme) wird der Przentsatz intern erstellter Sftware nicht drastisch zurückgehen. Zunehmend Altlasten Anwendungssftware wird ft 20 Jahre und länger eingesetzt Da sich die Einsatzumgebung dieser Anwendungssftware ständig ändert, muss diese Sftware ebenfalls ständig angepasst werden Diese permanenten Anpassungsprzesse verursachen ft 2/3 aller Sftware-Ksten Vrlesung: 1 Seite 18

19 Schwierigkeiten bei der Entwicklung Anwendungssftware-Zykluszeit: 10 bis 15 Jahre Systemsftware-Zykluszeit: 6 Jahre Hardware-Zykluszeit: 3 Jahre Vrlesung: 1 Seite 19

20 Sftwaretechnik Sftwaretechnik (syn.: Sftware-Engineering): Fachgebiet der Infrmatik, das sich mit der Bereitstellung und systematischen Verwendung vn Methden und Werkzeugen für die Herstellung und Anwendung vn Sftware beschäftigt [Hesse 84] Sftware-Engineering das ingenieurmäßige Entwerfen, Herstellen und Implementieren vn Sftware swie die ingenieurwissenschaftliche Disziplin, die sich mit Methden und Verfahren zur Lösung der damit verbundenen Prblemstellungen befasst (Brckhaus Enzyklpädie). Sftware-Technik Zielrientierte Bereitstellung und systematische Verwendung vn Prinzipien, Methden und Werkzeugen für die arbeitsteilige, ingenieurmäßige Entwicklung und Anwendung vn umfangreichen Sftware-Systemen. Vrlesung: 1 Seite 20

21 Sftwaretechnik Kerninfrmatik Theretische Infrmatik Praktische Infrmatik Technische Infrmatik Sftware- Technik Sftware- Management Sftware-Qualitätsmanagement Sftware- Entwicklung Vrlesung: 1 Seite 21

22 Sftwaretechnik Unternehmensebene PC P C P C Ablage Bearbeiten Inhalt Arbeitsplatzebene Text BlaBlaBl ab lablablabl ablablabla BlaBlaBl ab lablablabla Grafik Datei Persnen bearbeiten Sftware-Prduktebene Name Vrname Geburtsdatum Strasse Mustermann Erwin Bchumer Str. 199 PLZ / Ort Bchum Vrlesung: 1 Seite 22

23 Sftwaretechnik 1 Grundlagen LE 24 Einführung und Überblick LE 1 V Unternehmensmdellierung 2 Objektrientierte Unternehmensmdellierung LE 25 2 LE II SW-Management 1 Grundlagen LE 1 I SW-Entwicklung 1 Die Planungsphase LE 2-3 III SW-Qualitäts- Management 1 Grundlagen LE 9 2 Planung LE 2 2 Die Definitinsphase LE Qualitätssicherung LE 10 Legende: 3 Organisatin LE Die Entwurfsphase LE Manuelle Prüfmethden LE 11 = Übergabe vn Teilprdukten = Infrmatinsaustausch 4 Persnal LE 5 5 Leitung LE Die Implementatinsphase 5 Die Abnahme- und Einführungsphase LE 33 LE 34 4 Przessqualität LE Prduktqualität Kmp. LE = Einfluss = Unterstützung LE = Lehreinheit 6 Kntrlle LE 8 8 LE 6 Die Wartungs- & Pflegephase LE LE 6 Prduktqualität Syst. LE LE Die in dieser Vrlesung Behandelten Themen IV Querschnitte und Ausblicke 1 Prinzipien und 2 CASE 3 Wiederverwendung LE Methden LE 20 LE Sanierung LE 23 4 LE Vrlesung: 1 Seite 23

24 Zusammenfassung (1) Die Sftware-Technik (Sftware-Engineering) als Teildisziplin der Infrmatik befasst sich mit der Herstellung und Anwendung vn Sftware (SW). Dazu ist eine Sftware-Entwicklung, ein Sftware-Management und ein Sftwarequalitätsmanagement erfrderlich. Nach der Inbetriebnahme eines Sftware- Prdukts erflgen die Wartung und die Pflege. Viele Aktivitäten, die im Rahmen der Sftware-Technik anfallen können heute durch Werkzeuge (tls), genauer gesagt CASE-Werkzeuge, unterstützt werden. Der Begriff CASE ( Cmputer Aided Sftware Engineering ) drückt aus, dass für die Herstellung vn Sftware selbst wieder Sftware eingesetzt wird und zwar in Frm vn CASE-Werkzeugen. Durch Werkzeuge wird der Einsatz vn Methden unterstützt und autmatisiert. Methden umfassen in der Sftware-Technik dabei methdische Vrgehensweisen, Verfahren, Knzepte und Ntatinen. Methden selbst helfen, Prinzipien zu verwirklichen. Ein Sftware-System ist ein System, das aus Systemkmpnenten bzw. Subsystemen aufgebaut ist, die wiederum letztlich aus Systemelementen bestehen. Vrlesung: 1 Seite 24

25 Zusammenfassung (2) Sftware kann man in Anwendungssftware (applicatin SW) und Systemsftware gliedern. Beide zusammen mit der Hardware bilden ein Cmputersystem bzw. ein DV-System. Benutzer benutzen Cmputersysteme direkt, Anwender liefern Infrmatin für Cmputersysteme und nutzen ihre Ergebnisse. Anwender, Benutzer und snstige Mitarbeiter bilden ein rganisatrisches System, Cmputer und snstige technische Einrichtungen ein technisches System. Beide zusammen ergeben ein cmputergestützes Infrmatinssystem auch Anwendungssystem der kurz Anwendung genannt. Fehlen die Cmputersysteme, dann spricht man vn einem Infrmatinssystem. Vrlesung: 1 Seite 25

26 Literatur ANSI/IEEE Std , IEEE Standard Glssary f Sftware Engineering Terminlgy, IEEE Inc., New Yrk, Balzert H., Lehrbuch Grundlagen der Infrmatik, Spektrum Akademischer Verlag,Heidelberg, Böhm B.W., Sftware Engineering in IEEE Transactins n Cmputers S , Dezember Böhm B.W., Imprving Sftware Prductivity in Cmputer S , Sept Ludewig J., Sftwaretechnik in Stuttgart ein knstruktiver Infrmatikstudiengang in Infrmatik-Spektrum, Februar Schneider H.-J., Lexikn der Infrmatik und Datenverarbeitung. Oldenburg Verlag, München, Vrlesung: 1 Seite 26