บทที่ 3. ขั้นตอนการพัฒนาซอฟต์แวร์

วัตถุประสงค์ 1. เพื่ออธิบายรูปแบบของ software process 3. เพื่ออธิบาย process models สำหรับ requirements engineering, software development การทดสอบ และ วิวัฒนาการ ของซอฟต์แวร์ 4. เพื่อแนะนำให้รู้จักเทคโนโลยี CASE เพื่อรองรับกิจกรรมของ software process

The software process ขั้นตอนของการพัฒนาซอฟต์แวร์: Specification: ข้อกำหนดของระบบ Design:การออกแบบ Validation: การทดสอบ Evolution: การปรับปรุงให้ดีขึ้น (วิวัฒนาการ)

รูปแบบของ software process 1. The waterfall model : Separate and distinct phases of specification and development. 2. Evolutionary development : Specification and development are interleaved. 3. Formal systems development : A mathematical system model is formally transformed to an implementation. 4. Reuse-based development : The system is assembled from existing components.

Waterfall model

ปัญหาของ Waterfall model 1. ลำดับขั้นตอนของระบบจะต้องชัดเจนแน่นอน ไม่สามารถแบ่งแยกโครงการย่อยๆได้ 2. การเปลี่ยนแปลงความต้องการของผู้ใช้จะทำได้ยาก 3. รูปแบบนี้เหมาะสมสำหรับโครงการที่มีความเข้าใจในความต้องการของผู้ใช้เป็นอย่างดี

Evolutionary development 1. Problems; 1.1. ขาดการมองภาพรวมของระบบ 1.2. ระบบไม่มีโครงสร้างที่แน่นอน 1.3. ต้องใช้ความสามารถพิเศษ 2. Applicability; 2.1. เหมาะสำหรับระบบขนาดเล็กและกลาง หรือเป็นระบบ ที่มีการตอบสนอง (interactive) 2.2. เป็นบางส่วนของระบบใหญ่ เช่น user interface 2.3 ใช้สำหรับระบบที่มีอายุสั้น

การพัฒนา แบบ Formal systems 1. ใช้พื้นฐานของการประยุกต์ใช้หลักการของ mathematical specification โดยการสร้างตัวแบบซึ่งเป็นตัวแทนการโปแกรมที่จะพัฒนาขึ้น 2. การเปลี่ยน และแก้ไข โดยใช้ตัวแบบที่สร้างขึ้น 3. ประยุกต์ใช้แนวคิด ‘Cleanroom’ ในการพัฒนา software

Formal systems development 1. Problems; 1.1. จำเป็นต้องอาศัยความเชี่ยวชาญเฉพาะ และการฝึกอบรม 1.2. มีความยากในการหาตัวแบบซึ่งสอดคล้องกับระบบที่ต้องการ 2. Applicability; ในระบบ Critical systems ต้องมีการคำนึงถึงการรักษาความปลอดภัย ก่อนที่จะนำไปปฏิบัติจริง

2.2. Requirements modification 2.3. System design with reuse การพัฒนา โดยใช้ Reuse-oriented 1. ใช้พื้นฐานของการนำมาใช้ใหม่ (systematic reuse) โดยรวบรวมจากองค์ประกอบ (component) ที่มีอยู่ 2. Process stages; 2.1. Component analysis 2.2. Requirements modification 2.3. System design with reuse 2.4. Development and integration 3. วิธีการนี้จะมีความสำคัญมากขึ้นแต่ยังขาดแคลนผู้ที่มีความรู้ประสบการณ์ด้านนี้

Process iteration System requirements ALWAYS evolve in the course of a project so process iteration where earlier stages are reworked is always part of the process for large systems. Iteration can be applied to any of the generic process models. 1. Two (related) approaches; a. Incremental development b. Spiral development

Incremental development Rather than deliver the system as a single delivery, the development and delivery is broken down into increments with each increment delivering part of the required functionality. User requirements are prioritised and the highest priority requirements are included in early increments. Once the development of an increment is started, the requirements are frozen though requirements for later increments can continue to evolve

Incremental development advantages 1. Customer value can be delivered with each increment so system functionality is available earlier. 2. Early increments act as a prototype to help elicit equirements for later increments. 3. Lower risk of overall project failure. 4. The highest priority system services tend to receive the most testing.

Extreme programming New approach to development based on the development and delivery of very small increments of functionality. Relies on constant code improvement, user involvement in the development team and pairwise programming.

Spiral development Process is represented as a spiral rather than as a sequence of activities with backtracking. Each loop in the spiral represents a phase in the process. No fixed phases such as specification or design - loops in the spiral are chosen depending on what is required. Risks are explicitly assessed and resolved throughout the process.

Spiral model sectors 1. Objective setting : Specific objectives for the phase are identified. 2. Risk assessment and reduction : Risks are assessed and activities put in place to reduce the key risks. 3. Development and validation : A development model for the system is chosen which can be any of the generic models. 4.Planning : The project is reviewed and the next phase of the spiral is planned.

การสร้างข้อกำหนด (Software specification) เป็นขั้นตอนเริ่มต้นที่ต้องมีการจัดทำ ซึ่งเรียกว่า requirements engineering process ดังนี้ • Feasibility study • Requirements elicitation and analysis • Requirements specification • Requirements validation

The requirements engineering process

การออกแบบซอฟต์แวร์ และการ implementation เป็นขั้นตอนวนการเปลี่ยนข้อกำหนด (system specification) ไปเป็น executable system 1. Software design : การออกแบบโครงสร้าง (structure) ซอฟต์แวร์ ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนด (specification) 2. Implementation : การแปลงโครงสร้างไปเป็น executable program. 3. กิจกรรมทั้ง design และ implementation ต้องมีความเชื่อมโยง และกลับไปมาได้

กิจกรรมการออกแบบ process 1. Architectural design 2. Abstract specification 3. Interface design 4. Component design 5. Data structure design 6. Algorithm design

The software design process

Design methods 1. ใช้กระบวนการเชิงระบบเพื่อใช้ออกแบบซอฟต์แวร์ 2. การออกแบบโดยมากจะใช้ graphical models เช่น UML (unified Modeling language) 3. Possible models : Data-flow model , Entity-relation-attribute model , Structural model, Object models.

Programming and debugging 1. Translating a design into a program and removing errors from that program. 2. Programming is a personal activity - there is no generic programming process. 3. Programmers carry out some program testing to discover faults in the program and remove these faults in the debugging process.

The debugging process

Software validation 1. Verification and validation is intended to show that a system conforms to its specification and meets the requirements of the system customer. 2. Involves checking and review processes and system testing. 3. System testing involves executing the system with test cases that are derived from the specification of the real data to be processed by the system.

The testing process

Testing stages 1. Unit testing : Individual components are tested. 2. Module testing : Related collections of dependent components are tested. 3. Sub-system testing : Modules are integrated into sub-systems and tested. The focus here should be on interface testing. 4. System testing : Testing of the system as a whole. Testing of emergent properties. 5. Acceptance testing : Testing with customer data to check that it is acceptable.

Testing phases

Software evolution 1. Software is inherently flexible and can change. 2. As requirements change through changing business circumstances, the software that supports the business must also evolve and change. 3. Although there has been a demarcation between development and evolution (maintenance) this is increasingly irrelevant as fewer and fewer systems are completely new.