UNIVERSITATEA Vasile Alecsandri BACU

FACULTATEA DE INGINERIE

CORNELIA NOVAC UDUDEC

INGINERIA SISTEMELOR DE PROGRAME

Ingineria programrii

Ediie adugit i revizuit

EDITURA ALMA MATER BACU

2011

Ingineria sistemelor de programe

PREFA

Dac constructorii ar construi casele n felul n care programatorii concep

programe, atunci prima ciocnitoare care ar veni, ar distruge civilizaia.

Acest enun de altfel un murphysm, cunoscut i sub numele de legea lui

Weinberg ne poate induce o percepie de loc optimist asupra modul de

concepere i realizare a aplicaiilor software. Situaia real nu este nici pe

departe att de sumbr, dar nici nu putem manifesta un optimism exagerat.

Una dintre legile nencrederii din cunoscuta antologie a lui Murphy se

enun astfel:

Computerele nu sunt piese de ncredere, iar oamenii sunt i mai puin.

Mai mult, legea are i urmtorul corolar:

La originea oricrei erori care este atribuit calculatorului, vei gsi cel

puin dou greeli umane, incluznd-o pe aceea de a da vina pe calculator.

Ingineria software, prin argumentele pe care le aduce, ncearc s

prezinte i celelalte faete ale problemei. Tocmai pentru c se tie c un

program face ceea ce i spui tu s fac, iar nu ceea ce ai vrea s fac, este

absolut necesar ca exigenele utilizatorului s se regseasc n final n

funcionalitatea pachetului software oferit.

Cert este c, s-a renunat de mult la amatorism i la proiectarea ad-hoc a

sistemelor software fie i numai dac ne gndim la complexitatea acestora i a

faptului c realizarea lor scpa de sub control.

Mi-am propus n lucrarea de fa, intitulat Ingineria sistemelor de

programe, o denumire mai complet dect vechea, cea de Inginerie a

programrii, s mprtesc cititorului cte ceva din experiena acumulat i

totodat s-i pun la dispoziie un ghid de proiectare i realizare a sistemelor

informatice cu metodele i tehnicile actuale. Este motivul pentru care, urmrind

ciclul de via al produsului software, am fcut o trecere n revist a paradigmelor

Ingineria sistemelor de programe

din ingineria software, a metodologiei UML, a costului, a calitii i a metricilor de

evaluare a sistemelor software.

Capitolele 6 a fost dedicat abloanelor de proiectare, metodologie

cunoscut n literatura de specialitate ca Design Patterns.

Cartea se adreseaz n egal msur att specialitilor, ct i utilizatorilor

care doresc s cunoasc mai bine caracteristicile de realizare i implementare

ale sistemelor de programe.

De asemenea, lucrarea este destinat studenilor de la seciile inginereti

i de la Informatic, care au ca disciplin de studiu Ingineria software sau Ingineria programrii i pentru care sper s constituie un instrument de lucru util.

Autoarea

Martie 2011

Ingineria sistemelor de programe Cuprins

1

CUPRINS

Capitolul 1 Sistemeinformatice. Probleme i perspective Pag. 1.1. Introducere 5

1.2. Probleme ale software-ului 11

1.3. Satisfacerea cerinelor utilizatorului i costul software 13

1.4. Performana, portabilitatea i mentenana software 16

1.5. Fiabilitatea 18

1.6. Cerine pentru ingineria sistemelor de programe 18

1.7. Teorema pentru ingineria software 19

1.8. Clasificarea sistemelor de programe 25

1.9. Documentaia sistemelor de programe 30

1.10.Dreptul de proprietate i garanii 33

1.11. Exerciii propuse 35

Capitolul 2 Etapele de dezvoltare a sistemelor de programe 37 2.1. Ciclul de via 37

2.2. Cerine- Specificaii 46

2.3. Concepte ale specificaiilor de programe 52

2.4. Specificarea formal 57

2.5. Exemple de specificare formal 59

2.6. Exerciii 66

Capitolul 3 Paradigmele de dezvoltare a sistemelor software 69

3.1. Etapele de dezvoltare software 69

3.2. Paradigmele de dezvoltare software 71

Ingineria sistemelor de programe Cuprins

2

- Metodologia cascad 78

- Metodologia spiral 81

- Metodologia spiral WinWin 83

- Prototipizarea 84

- Metode formale 88

- Metoda V 89

- Programarea extrem 89

- Metoda Open Source 93

- Reverse Engineering 94

- Metoda de dezvoltare Offshore 94

- Metodologia orientat pe obiect 95

Capitolul 4 UML- Limbaj unificat de modelare 101 4.1. Introducere n UML 101

4.2. Diagrame i concepte UML 104

- Diagrama claselor 105

- Diagrama cazurilor de utilizare 112

- Diagrama de stare 115

- Diagrama de activitate 119

- Diagrama secveniale 122

- Diagrama de colaborare 125

- Diagrama de aplicaie 129

Capitolul 5 Principii de proiectare orientat pe obiect 133 5.1. Principiul Deschis-nchis 133

5.2. Principiul substituiei Liskov 137

5.3. Principiul Inversrii Dependenelor 144

5.4. Stabilitate. Principiul dependenelor stabile 151

Capitolul 6 abloane de proiectare software 161

6.1. Elementele unui ablon de proiectare 161

6.2. Cum rezolv abloanele problemele de proiectare 166

6.3. Cum se selecteaz un ablon 167

6.4. Cum se folosete un ablon de proiectare 169

Ingineria sistemelor de programe Cuprins

3

Capitolul 7 Proiectarea sistemelor software 173 7.1. Procesul de proiectare 173

7.2. Proiectarea arhitectural 177

7.3. Proiectarea calitii 180

7.4. Modularizarea proiectului 186

Capitolul 8 Testarea sistemelor software 191 8.1. Introducere 191

8.2. Testarea pe parcursul ciclului de via al unui program 192

8.3. Testele de sistem 196

8.4. Determinarea cazurilor de test 197

Capitolul 9 Estimarea costurilor unui proiect software 211

9.1. Costuri i efort 211

9.2. Modelul Halstead 212

9.3. Modele algoritmice clasice Modele liniare 214

- Modelul Nelson 214

- Modelul Wolverton 215

9.4. Modele algoritmice moderne Modele neliniare 215

- Modelul Walston Felix 216

- Modelul COCOMO 217

- Modelul Putnam Norden 221

- Legea lui Books 223

- Mrimea echipei i productivitatea 223

Capitolul 10 Calitatea sistemelor software 225

10.1. Indicatori de calitate 225

10.2. Productivitatea 228

10.3. Asigurarea fiabilitii produselor software 229

10.4. Metrici software pentru paradigma orientat obiect 233

10.5. Modele de studiere a posteriori a fiabilitii 237

10.6. Modele software pentru reducerea erorilor 247

10.7. Utilizarea datelor eronate pentru mbuntirea deciziilor 252

10.8. Reducerea erorilor datorit msurtorilor 254

Ingineria sistemelor de programe Cuprins

4

10.9. Aplicarea analizei cauzale procesului de modificare a software-ului 256

Capitolul 11 Evaluarea sistemelor software 267 11.1. Set de metrici software pentru conducerea proceselor de

mentenan a programelor

267

- Definirea setului de metrici 268

11.2. Program de implementare a metricilor 281

Bibliografie 283

Ingineria sistemelor de programe Capitolul 1

5

1 Sistemele informatice. Probleme i perspective

1.1 Introducere tiina calculatoarelor, domeniu de activitate recunoscut ca avnd o

dinamic extrem de ridicat, a evoluat n ultimii ani pe coordonate cum ar fi

conceperea de noi tehnologii pentru realizarea aplicaiilor software sau noi

modaliti de lucru n echip. Dac n anul 1946 Goldstine i von Neumann

apreciau c 1000 de instruciuni reprezint o limit superioar rezonabil pentru

complexitatea problemelor ce pot fi concepute ca rezolvabile cu ajutorul

calculatorului astzi o asemenea dimensiune este atins doar cu scop didactic.

Mai mult, dup ce a estimat n 1981 c nici un program pentru calculatoare

personale nu va necesita vreodat mai mult de 640 KB de memorie RAM, Bill

Gates, n anul 1995 a recunoscut c lucrurile s-au schimbat mult n ultimele dou

decenii.

Urmtoarele exemple ofer o imagine mai complet a complexitii la care

a ajuns software-ul n zilele noastre:

o Sistemul de rezervare a biletelor pentru compania aerian KLM

coninea, n anul 1992, 2000000 de linii de cod n limbaj de

asamblare;

o Sistemul de operare System V versiunea 4.0 (UNIX) a fost obinut

prin compilarea a 3.700.000 linii de cod;

o Sistemele de programe pentru controlul navetelor spaiale NASA

au circa 40 de milioane de linii de cod;

o Pentru realizarea sistemului de operare IBM OS360 au fost

necesari 5000 de ani- munc.om.

Ingineria sistemelor de programe Capitolul 1

6

Creterea n dimensiune i compl