Fundamentos de Ingeniería de Software

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1 Fundamentos de Ingeniería de Software Marcello Visconti y Hernán Astudillo Departamento de Informática Universidad Técnica Federico Santa María {visconti,hernan} at inf.utfsm.cl Fundamentos de Ingeniería de SW 1 Presentación Instructores Marcello Visconti Oficina: F-216 Hernán Astudillo Oficina: F-118 Horario & materiales Clases: Ma-Mi 7-8 y 9-10; sala M.203 Ayudantías y evaluaciones: Ju 7-8, M-201 y M-203 Fundamentos de Ingeniería de SW 2 1

2 Contenido Conceptos básicos de Ingeniería de Software El Software: Factores de Calidad Factores Externos Factores Internos El ciclo de vida de Desarrollo de Software Ciclo de vida clásico Ciclo de vida con prototipado Ciclo de vida evolutivo Principios del diseño Abstracción Ocultamiento de Información Modularidad Fundamentos de Ingeniería de SW 3 Objetivos Presentar al alumno los conceptos básicos relacionados con la Ingeniería de Software. Estudiar diversos ciclos de vida. Presentar los principios de ingeniería que se emplean en la etapa de diseño. Fundamentos de Ingeniería de SW 4 2

3 Conceptos básicos de Ingeniería de Software [1] El término Ingeniería de Software surge a final de los años 60 dentro de una conferencia dedicada a la crisis del software. La Ingeniería de Software se define cómo la disciplina tecnológica relacionada con la producción sistemática y el mantenimiento de productos de software que son desarrollados y modificados en el tiempo previsto y dentro de los costos estimados. El objetivo de la Ingeniería de Software es producir productos de software. Fundamentos de Ingeniería de SW 5 Conceptos básicos de Ingeniería de Software [2] Los productos de software caen en dos categorías: Productos genéricos: Desarrollados para un mercado (p.ej. MS Office). Productos a medida: Encargados por un cliente (p.ej. SIGA). Productos de software: sistemas de software junto a la documentación que describe cómo instalarlo y usarlo. Documentación de requerimientos. Documentación de diseño. Código fuente. Planes de pruebas del sistema. Principios de operación. Instrucciones de instalación. Procedimientos de mantenimiento. Manuales de usuario. Fundamentos de Ingeniería de SW 6 3

4 Conceptos básicos de Ingeniería de Software [3] Métodos Ingeniería de Software Herramientas Procedimientos Ingeniería del Software: Conjunto de métodos, herramientas y procedimientos para producir software de gran calidad [R. Pressman] Fundamentos de Ingeniería de SW 7 Conceptos básicos de Ingeniería de Software [4] Los métodos describen cómo construir técnicamente el software. Comprende las actividades de: Planificación y estimación de proyectos. Análisis de requisitos. Diseño. Codificación. Prueba. Mantenimiento. Las herramientas dan soporte automático o semiautomático a los métodos. Los procedimientos relacionan formalmente los métodos y las herramientas. Fundamentos de Ingeniería de SW 8 4

5 Factores de calidad de Software [1] La calidad del software es una noción que puede ser descrita mediante una serie de factores, que pueden ser: Externos: observables por los usuarios del producto. Internos: observables por profesionales de la computación. Fundamentos de Ingeniería de SW 9 Factores de calidad de Software [2] Factores de calidad externos: Corrección: Capacidad de los productos software de ejecutar exactamente sus tareas tal cómo están definidas en su especificación de requerimientos. Robustez: Capacidad de un sistema software para funcionar en situaciones anormales. Modificabilidad: Facilidad de un producto para adaptarse al cambio de especificaciones. Reusabilidad: Facilidad para ser reutilizado en todo o en parte para nuevas aplicaciones. Compatibilidad: Facilidad de los productos software para combinarse unos con otros. Eficiencia: Buen uso de los recursos Software y Hardware disponibles. (cont.) Fundamentos de Ingeniería de SW 10 5

6 Factores de calidad de Software [3] Factores de calidad externos (cont.): Portabilidad: Facilidad para adaptarse a otros entornos software o hardware. Verificabilidad: Facilidad para preparar procedimientos de aceptación, en particular datos de prueba, para detectar fallos durante las fases de validación y operación. Integridad: Capacidad de un sistema para proteger sus documentos (programas, datos) contra accesos y modificaciones no autorizados. Facilidad de uso: Capacidad de aprender a manejar un sistema software, operar con el, preparar datos de entrada, interpretar resultados, etc. Factores de calidad internos: Modularidad: Independencia funcional de los componentes del programa. Legibilidad: Facilidad de lectura e interpretación del código del programa Fundamentos de Ingeniería de SW 11 Ciclo de vida de Software Ciclo de vida: Sucesión de etapas por las que atraviesa un producto software a lo largo de su desarrollo y existencia. Existen distintas formas o paradigmas de ciclo de vida: Clásico. Clásico con prototipado. Evolutivo o en espiral. Prototipado puro. Combinación de estilos, etc. Fundamentos de Ingeniería de SW 12 6

7 Ciclo de vida de Software: Clásico [1] Propuesto por W. Royce a principios de los años 70. Aplicación secuencial de una serie de pasos. Cada paso genera entradas y documentación para la siguiente. Análisis Diseño Codificación Integración Ciclo de vida clásico ideal Fundamentos de Ingeniería de SW 13 Ciclo de vida de Software: Clásico [2] El ciclo de vida clásico real tiene la siguiente forma: Análisis Diseño Codificación Pruebas Unitarias Pruebas de Integración Pruebas de aceptación A todas las fases Mantenimiento Fundamentos de Ingeniería de SW 14 7

8 Ciclo de vida de Software: Clásico [3] Críticas al ciclo de vida clásico: Proyectos raramente siguen el flujo secuencial. Dificultad para establecer los requerimientos al principio del proceso. Errores detectados tardíamente. Mantenimiento por parcheado (Corregir según se presenten los problemas). Fundamentos de Ingeniería de SW 15 Ciclo de vida de Software: Prototipado [1] Prototipear consiste en construir una versión inicial de un producto, en la cual se describe la interacción hombre-máquina sin implementar completamente la funcionalidad del sistema (prototipo sin funcionalidad). Utilidad: Ayuda a los analistas a establecer las necesidades del cliente. Ayuda a los desarrolladores a mejorar los productos. Fundamentos de Ingeniería de SW 16 8

9 Ciclo de vida de Software: Prototipado [2] Especificación Construcción del Prototipo Análisis Validación Diseño Fundamentos de Ingeniería de SW 17 Ciclo de vida de Software: Prototipado [3] Clases de prototipos: Vertical: desarrolla completamente algunas de las facetas del producto. Horizontal: desarrolla parcialmente todas las facetas del producto. Evolutivo: La versión final es el producto ya construido. Desechable: Se usa sola para la captación de requerimientos y funcionalidad. Observaciones sobre el prototipado: Facilita la captación de los requerimientos del cliente. Reduce el riesgo de parcheado del producto final. La construcción del prototipo supone una inversión adicional. El cliente ve funcionando una versión de lo que será su programa sin asumir que dicha versión no es robusta ni completa. Fundamentos de Ingeniería de SW 18 9

10 Ciclo de vida de Software: Evolutivo [1] Proceso evolutivo (espiral) Fundamentos de Ingeniería de SW 19 Ciclo de vida de Software: Evolutivo [2] Sistemas OO tienden a evolucionar en el tiempo. Modelo evolutivo de proceso acoplado es el mejor paradigma para la Ingeniería del SW OO. Fomenta el ensamblaje (reuso) de componentes. Fundamentos de Ingeniería de SW 20 10

11 Principios del diseño Los principios fundamentales sobre los que se sustenta la Ingeniería de Software son: Abstracción Ocultamiento de Información Modularidad Fundamentos de Ingeniería de SW 21 Principios del diseño: Abstracción [1] Mecanismos de abstracción: Abstracción de procedimientos o funcional. Abstracción funcional con excepciones. Abstracción de datos. Nombre = Procedimiento (v1: T1,..,vn: Tn) Retorna( v1 :T1,..,vm :Tm ); requiere efectos modifica Fundamentos de Ingeniería de SW 22 11

12 Principios del diseño: Abstracción [2] Abstracción de procedimientos o funcional. Relacionada con los procedimientos o funciones de un lenguaje de programación. Proporciona una función de un conjunto de entradas a un conjunto de salidas, pudiendo eventualmente modificar algunas de las entradas. Las abstracciones funcionales se pueden especificar con la siguiente plantilla: Nombre = Procedimiento (v1: T1,..,vn: Tn) Retorna( v1 :T1,..,vm :Tm ); requiere efectos modifica Requiere contiene las precondiciones de la abstracción. Modifica lista los parámetros de entradas que son modificados. Efectos describe cómo transforma las entradas en salidas. Fundamentos de Ingeniería de SW 23 Principios del diseño: Abstracción [3] Ejemplos de abstracciones funcionales. Concatenar = Procedimiento( a, b: String ) Retorna( c: String ); efectos: devuelve en c la concatenación de los strings a y b. Buscar = Procedimiento( a: array[integer, x:integer) Retorna( i: integer ); requiere: a ordenado en orden ascendente. efectos: Si x ocurre en a, retorna la posición que ocupa. En otro caso i es igual al tamaño del vector mas uno. Quitar_Duplicados = Procedimiento( a: array[integer ) Retorna( ); modifica: a efectos: quita los elementos duplicados de a. Fundamentos de Ingeniería de SW 24 12

13 Principios del diseño: Abstracción [4] Abstracciones funcionales con excepciones. Contienen más de un estado de terminación. Proporcionan un conjunto de funciones, de la forma: Procedimiento: Dominio --> Rango. Dominio = Do U D1 U.. Dn Rango = Ro U R1 U.. Rn Procedimiento: Do --> Normal(Ro) Procedimiento: D1 --> Excepcional(R1).... Procedimiento: Dn --> Excepcional(Rn) Fundamentos de Ingeniería de SW 25 Principios del diseño: Abstracción [5] Ejemplo de abstracciones funcionales con excepciones: Nombre = Procedimiento(v1: T1,..,vn: Tn) Retorna( v1 :T1,..,vm :Tm ) Señala( NombreExcepcion1( v1 :T1,...,vn :Tk ),... NombreExcepcionn(...)); Buscar = Procedimiento(a:array[int], x: int) Retorna( i:int) Señala( No_Ocurre, No_Ordenado, Ocurre(num:int) efectos: Si a no esta ordenado en orden ascendente señala no_ordenado. Señala No_Ocurre si x no ocurre. Si x ocurre una vez devuelve su posición. Si ocurre varias señala Ocurre, siendo Num el número de veces. Fundamentos de Ingeniería de SW 26 13

14 Principios del diseño: Abstracción [6] Abstracciones de datos. Relacionadas con el concepto de tipo abstracto de datos. Una abstracción de datos está formada por un conjunto de objetos y un conjunto de operaciones (abstracciones funcionales) que manipulan esos objetos. Se puede emplear la siguiente plantilla: Nombre = Tipo de datos es Operacion1, Operacion2,..., Operacionn Fin Nombre Descripción Operaciones Fundamentos de Ingeniería de SW 27 Principios del diseño: Abstracción [7] Ejemplo de abstracción de datos: Conjunto_Enteros = Tipo de datos es Crear, Insertar, Miembro_de, Elegir, Tamaño Descripción: El tipo representa conjuntos no acotados de enteros Operaciones Crear = Procedimiento() Retorna( S: Conjunto_Enteros ) Efectos: Devuelve un conjunto vacío de enteros. Insertar = Procedimiento( S: Conjunto_Enteros, x: Int) Modifica: S Efectos : Añade x a S.... Fin Nombre Fundamentos de Ingeniería de SW 28 14

15 Principios del diseño: Ocultamiento de información Principio de ocultamiento de información: Los módulos de un sistema deben diseñarse de modo que la información contenida en ellos sea inaccesible a todos aquellos módulos que no necesiten tal información (David Parnas, 1970) TERFAZ DATOS TERNOS Fundamentos de Ingeniería de SW 29 Principios del diseño: Modularidad [1] Modularidad: Un método de diseño software se dice que es modular si ayuda a los diseñadores a construir sistemas software formados por elementos autónomos y organizados en arquitecturas sencillas. Guías de modularidad: Pocas interfaces. Interfaces estrechas. Interfaces explícitas. Fundamentos de Ingeniería de SW 30 15

16 Principios del diseño: Modularidad [2] Pocas interfaces: En un sistema formado por N módulos, el número de conexiones entre ellos debe acercarse más al número mínimo que al máximo Menos adecuado Más adecuado Modulo1 Modulo 3 Modulo1 Modulo 3 Comunicación Modulo 2 Modulo 4 Modulo 2 Modulo 4 Fundamentos de Ingeniería de SW 31 Principios del diseño: Modularidad [3] Interfaces estrechas: Si dos módulos se comunican deben de intercambiar el mínimo de información posible. datos entrada Módulo 1 Módulo 2 datos salida datos Módulo 1 Módulo 2 globales Interfaces explícitas: La comunicación entre dos módulos debe poder deducirse a partir del texto de ambos. Fundamentos de Ingeniería de SW 32 16

17 Principios del diseño Aunque los computadores han tenido mucho éxito, la experiencia diaria de uso de computadores es asociada muchas veces con dificultad, pena y otras barreras para la mayoría de la gente... La falta de usabilidad del software y un diseño pobre de los programas son una vergüenza secreta de la industria. (Mitchell Kapor, Software Design Manifesto, 1990) Fundamentos de Ingeniería de SW 33 Resumen Conceptos básicos de Ingeniería de Software El Software: Factores de Calidad Factores Externos Factores Internos El ciclo de vida de Desarrollo de Software El ciclo de vida clásico El ciclo de vida clásico con prototipado El ciclo de vida evolutivo Ingeniería de Software Principios de Ingeniería en la etapa de diseño Fundamentos de Ingeniería de SW 34 17

18 Quiz Explique el aporte y la relación entre métodos, herramientas y procesos de Ingeniería de Software. Porqué queremos productos de calidad? Qué es un ciclo de vida? Porqué se dice que el ciclo de vida evolutivo es mejor? Fundamentos de Ingeniería de SW 35 Quiz Explique las causas del fenómeno definido en el dibujo. Fundamentos de Ingeniería de SW 36 18

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