Tema 1 Procesos de software

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1 Tema 1 Procesos de software Proceso y modelos de proceso Actividades fundamentales Modelos de proceso genéricos Soporte automático de procesos 1 INDICE Proceso y modelos de proceso Actividades fundamentales Modelos de proceso genéricos Soporte automático de procesos 2 Proceso y modelo de proceso Qué es un proceso sw? Es un conjunto estructurado de actividades para: Especificar, Diseñar, Implementar, y Probar sistemas sw Qué es un modelo de proceso sw? Es una representación abstracta de un proceso. Representa una descripción de un proceso desde una perspectiva particular 3 1

2 INDICE Proceso y modelos de proceso Actividades fundamentales Modelos de proceso genéricos Soporte automático de procesos 4 Actividades fundamentales Especificación del software Desarrollo del software Diseño Implementación Pruebas del software Verificación y depuración Validación Evolución del software 5 Especificación del software (I) Es el proceso de establecer qué servicios se requieren y cuáles son las restricciones sobre las operaciones y el desarrollo Proceso de ingeniería de requerimientos Estudio de factibilidad Elicitación y análisis de requerimientos Especificación de requerimientos Validación de requerimientos 6 2

3 Especificación del software (II) INGENIERÍA DE REQUERIMIENTOS Feasibility Estudio factibilidad study Requirements Elicitación y elicitation Analisis and requerim. analysis Requirements Especific. specification requerim. Feasibility Infome factibilidad report Modelos Systemdel sistema models User Req. and usuario system y requirements del sistema Requirements Validación requerim. validation Requirements Documento de document requerim. 7 Desarrollo del software Es el proceso de convertir la especificación del software en un sistema ejecutable Diseño del software Se determina la estructura (arquitectura) del software que implementará la especificación. Implementación Trasladar la estructura anterior a un programa ejecutable Las actividades de diseño e implementación están estrechamente relacionadas, y pueden entrelazarse 8 El proceso de diseño Requirements Especif. requerim. specification Architectural Diseño Espec. Abstract arquit. design specification abstrac. Actividades Design activities de diseño Diseño Diseño Interface Component Diseño Data design design structure estruc. interfaz compon. datos design Algorithm Diseño algorit. design Arquit. System architecture sistema Especif. Software specification software Espec. Data Especif. Interface Especif. Component structure specification specification estruc. interfaz compon. specification datos Design products Productos de diseño Especif. Algorithm specification algorit. 9 3

4 Programación y depuración Programación: Convertir el diseño en un programa La programación es una actividad personal: no hay un proceso genérico de programación Depuración: descubrir y eliminar los errores del programa Localizar Locate el error Diseñar Designla repar. error repair error Reparar Repair error Probar Re-test programa 10 Pruebas Las pruebas y validación pretenden mostrar que un sistema cumple con su especificación y satisface los requerimientos del cliente Implica procesos de comprobación en varios niveles: Unidades: pruebas de componentes Subsistemas: pruebas de integración Sistema: pruebas de usuario (validación) Pueden ser estáticas y dinámicas 11 El proceso de prueba Pruebas Unit unidad testing Pruebas Module módulo testing Sub-system Pruebas subsistema testing Pruebas System sistema testing Acceptance Pruebas aceptac. testing Component Pruebas de componentes testing Pruebas de Integration integración testing Pruebas User de usuario testing 12 4

5 Fases del proceso de prueba Requirements Especif. specification requerim. Especif. System specification sistema Diseño System sistema design Diseño Detailed detallado design Plan Acceptance test prueb. plan aceptac. System Plan integrac. integration sistema test plan Sub-system Plan integrac. integration subsist. test plan Module Pruebas and unidad unit codey módulo and tess Servicio Service Acceptance Pruebas aceptac. test Pr. System integr. integration sistematest Pr. Sub-system integr. integration subsist. test validación verificación 13 Evolución del software (I) El software es inherentemente flexible y puede cambiar Así como cambian los requerimientos según las circustancias del sistema, el software que soporta dicho sistema puede también evolucionar y cambiar Si bien hay una diferencia clara entre desarrollo y evolución (mantenimiento), dicha diferencia se convierte en irrelevante desde el momento en que cada vez menos sistemas son completamente nuevos 14 Evolución del software (II) Definir Define requer. system requirements sistema Assess Evaluar existing sist. systems actual Propose Proponer system cambios changes sist. Modificar Modify systems sistema Sistemas Existing existentes systems Nuevo New sistema system 15 5

6 INDICE Proceso y modelos de proceso Actividades fundamentales Modelos de proceso genéricos Soporte automático de procesos 16 Modelos de proceso genéricos Modelo en cascada Separa y distingue las distintas fases de especificación y desarrollo Desarrollo evolutivo Intercala las fases de especificación y desarrollo Desarrollo formal de sistemas Construye un modelo matemático del sistema que se transforma formalmente en una implementación Desarrollo basado en reutilización El sistema se construye ensamblando componentes ya existentes Desarrollo iterativo Repite las fases en lo que se denominan ciclos Desarrollo ágil Adaptativo y orientado a la gente 17 Modelo en cascada Definición Requirements de requerimientos definition System Diseño and software design Implementación Implementation and y pr. unit de testing unid. Integración Integration and y pr. system del sistema testing Puesta Operation en marcha and y mantenimiento maintenance 18 6

7 Desarrollo evolutivo (I) Desarrollo explorativo El objetivo es trabajar con el cliente y hacer evolucionar un sistema final a partir de un esbozo de una especificación inicial. El desarrollo comienza con aquellas partes mejor comprendidas del sistema Prototipado El objetivo es comprender los requerimientos del sistema. El prototipo se centra en aquellas partes que el cliente tiene "poco claras" 19 Desarrollo evolutivo (II) Actividades Concurrent concurrentes activities Especificación Specification Versión Initial version inicial Esbozo Outlinede descripción description Development Desarrollo Intermediate Versiones intermedias versions Validation Validación Versión Final version final 20 Desarrollo formal de sistemas (I) Basados en la transformación de una especificación matemática a través de diferentes representaciones hasta obtener un programa ejecutable Las transformaciones preservan la corrección de las especificaciones. Esto es importante para mostrar que el programa cumple con sus especificaciones El desarrollo formal se utiliza en la aproximación de "Sala limpia" ( Cleanroom ) de desarrollo de sw. 21 7

8 Desarrollo formal de sistemas (II) Requirements Def. requerim. definition Especific. Formal specification formal Transform. Formal transformation formal Integration Integrac. and y system prueb. testing sist. TRANSFORMACIONES FORMALES T1 T2 T3 T4 Especificac. Formal specification formal R1 R2 R3 Executable Programa ejecutable program P1 P2 P3 P4 22 Modelos que usan reutilización Basados en la reutilización sistemática. Los sistemas se integran a partir de componentes existentes: COTS (Commercial-off-the-shelf) systems Etapas del proceso Análisis de componentes Modificación de requerimientos Diseño del sistema con reutilización Desarrollo e integración 23 Desarrollo iterativo La palabra "iterativo" significa que implica repetición El resultado de cada iteración (o ciclo) es un ejecutable. En cada iteración se revisa el trabajo realizado y se realizan cambios para mejorar la iteración anterior Los requerimientos del sistema SIEMPRE evolucionan durante un proyecto. La iteración del proceso, en donde se modifican etapas previas son siempre necesarias en sistemas grandes Aproximaciones: Desarrollo incremental Desarrollo en espiral 24 8

9 DESAROLLO ITERATIVO: Desarrollo incremental (I) En lugar de entregar el sistema de una sola vez, el desarrollo y se divide en incrementos que son entregados al cliente. Cada incremento contiene parte de las funcionalidades requeridas Los requerimientos del usuario se priorizan, de forma que los de mayor prioridad se entregan antes Una vez que el desarrollo comienza, los requerimientos se "congelan", aunque los requerimientos de posteriores incrementos continuan evolucionando 25 DESAROLLO ITERATIVO: Desarrollo incremental (II) Define Esbozo outline def. requirements de requer. Assign Asig. requirements requer. a incrementos increments Design Diseño system arq. architecture sistema Develop Desarr. system incremento Validación Validate Integrac. Integrate incremento incremento System incomplete Sistema incompleto Validación Validate sistema system Final Sistema system final 26 DESAROLLO ITERATIVO: El modelo incremental Ingeniería de Sistemas/Información Análisis Diseño Código Pruebas Incremento 1 Incremento 2 Análisis Diseño Código Pruebas Incremento 3 Análisis Diseño Código Pruebas Tiempo de calendario 27 9

10 DESAROLLO ITERATIVO: Desarrollo en espiral (I) El proceso es representado como una espiral. Cada uno de los bucles representa una fase en el proceso No hay fases fijas (tales como especificación o diseño). Los bucles de la espiral se eligen dependiendo de lo que se vaya necesitando Los riesgos se evalúan explícitamente y se resuelven a lo largo del proceso 28 DESAROLLO ITERATIVO: Desarrollo en espiral (II) Determinación de objetivos, Determine alternativas objectives y alternatives and restricciones constraints REVIEW Requirements plan Life-cycle plan Development plan Integration and test plan Plan next phase Planificar fase siguente Evaluar alternativas. Evaluate alternatives identify, Identif. y resolve resolver risksriesgos Risk analysis Risk analysis Risk analysis Operational Prototype 3 Prototype 2 protoype Risk analysis Prototype 1 Simulations, models, benchmarks Concept of Operation S/W requirements Product design Detailed Requirement design validation Code Design Unit test V&V Integration Acceptance test Service test Develop, Desarrollar verifyy verificar next-level product siguiente nivel 29 EJEMPLO DE MODELO ITERATIVO E INCREMENTAL: UP: Unified Process UP constituye un marco para el desarrollo de procesos: puede acomodarse a una amplia variedad de procesos RUP (Rational Unified Process) es un refinamiento detallado del proceso unificado (UP) El desarrollo se organiza en una serie de mini-proyectos denominados iteraciones Es incremental: el sistema crece incrementalmente a lo largo del tiempo Es iterativo: se basa en la ampliación y refinamientos sucesivos del sistema (se pueden modificar los incrementos) 30 10

11 Conceptos clave de UP DESAROLLO UNIFICADO: Conceptos clave Fases, Iteraciones Disciplinas Actividades Cuándo tienen lugar? Qué hay que hacer? Artefactos modelos Informes, documentos Roles Qué se produce? Quién lo hace? 31 Fases e Iteraciones Una iteración puede considerarse como un miniproyecto software. El final de cada iteración es una versión "limitada" del producto final Un conjunto de iteraciones forman una fase. Al final de cada fase siempre se asocia un HITO. Hay cuatro fases: Inicio Elaboración Construcción Transición Las cuatro fases anteriores forman un ciclo de desarrollo que termina con el lanzamiento de un sistema a producción 32 Disciplinas Formas de describir significativamente la secuencias de actividades que producen unos resultados. Hay 9 tipos de disciplinas: Modelado del negocio Requisitos Diseño Implementación Prueba Despliegue Gestión de configuraciones y cambios Gestión del proyecto Entorno 33 11

12 Actividades Unidades de trabajo que puede ejecutar un individuo en un rol específico Tiene un propósito claro y se expresa en términos de actualizar artefactos La granularidad de la actividad es generalmente de horas o pocos días Ejemplos de actividades Planear una iteración (administrador del proyecto) Encontrar caso de uso y actores (analista del dominio) Revisión del diseño (probador) 34 Artefactos Piezas de información producida, modificada y utilizada en un proceso Productos tangibles del proyecto Utilizados por los roles como entrada para la realización de sus actividades Resultado de las actividades realizadas por los roles Ejemplos: diagrama de casos de uso, diagrama de secuencia, diagrama de clases Roles Definición del comportamiento y responsabilidades de los participantes Propietario de una serie de artefactos Recurso Rol Actividad Artefacto Patricia Juan Mónica Pedro Diseñador Diseño de Objetos DC Analista Definición de CU DCU Dominio Diseñador Diseño de CU DS Funcional 36 12

13 El proceso UP (I) fase ciclo Inicio Elaboración Construcción Transición hito 1 hito 2 hito 3 hito 4 Iter. 1 Iter. 2 Iter. 3 Iter. 4 Iter. 5 Iter. 6 Hito: punto en el tiempo en donde se evalúan objetivos logrados y se pueden tomar decisiones críticas 37 El proceso UP (II) Disciplinas del proceso Modelado del sist. Requerimientos Análisis y Diseño Implementación Pruebas Despliegue Flujos de soporte Inicio Gestión Configurac. Gestión proyecto Entorno Iteraciones Iteraciones Prelim (s) Elaboración Iter. #1 Iter. #2 Fases Construcción Iter. #n Iter. Iter. #n+1 #n+2 Transición Iter. #m Iter. #m+1 38 UP: Fase Inicio Objetivo: definir la razón de ser y el alcance del proyecto. Estudio de oportunidad. Visión = QUÉ + PARA QUÉ + CUÁNTO Actividades Especificación de los criterios de éxito del proyecto Definición de los requerimientos Estimación de los recursos necesarios Cronograma inicial de fases Artefactos Documento de definición del proyecto 39 13

14 UP: Fase Elaboración Objetivo: establecer un plan de proyecto y una arquitectura correcta del sistema Actividades Análisis del dominio del problema Definición de la arquitectura básica Análisis de riesgos Planificación del proyecto Artefactos Modelo del dominio Modelo de procesos Modelo funcional de alto nivel Arquitectura básica 40 UP: Fase Construcción Objetivo: implementación iterativa del resto de requisitos de menor riesgo y elementos más fáciles Actividades Análisis Diseño Codificación Pruebas (individuales, de integración) 41 UP: Fase Transición Objetivo: preparación del sistema para su puesta en producción Actividades Pruebas beta Despliegue 42 14

15 Desarrollo ágil (I) Es un conjunto de prácticas que guían el proceso de desarrollo Utiliza iteraciones para controlar la no predecibilidad de los requerimientos Requiere un grupo muy efectivo de desarrolladores, tanto en la calidad de sus individuos como en el trabajo conjunto del grupo Implica revisiones regulares del proceso (típicamente al final de cada iteración) 43 Desarrollo ágil (II) Características principales: Captura rápidamente los requerimientos de alto nivel Se desarrolla un plan para cada iteración Modifica roles: cliente activo, desarrollador de propósito general Progreso visible mediante revisiones de calidad del producto frecuentes Construcciones y pruebas diarias Realización de diseños simples 44 MODELOS ÁGILES: Programación extrema (XP) Extreme programming: es una nueva aproximación basada en el desarrollo y entrega de pequeños incrementos de funcionalidades Es un proceso incremental (se entregan nuevas funcionalidades en cada incremento), pero también iterativo (se modifica el trabajo ya realizado utilizando refactoring) Se realiza una constante mejora de código, una implicación del usuario en el grupo de trabajo y programación por parejas (pairwise programming) 45 15

16 MODELOS ÁGILES: Prácticas XP 40-hour work per week On-site Custome r Collective Ownership Pair Programming Continuous Integration Test-driven development Simple Design Coding Standards Refactoring System Metaphor Planning Game Small Releases 46 Importancia del proceso Se debe seleccionar el modelo de proceso apropiado para el tipo de proyecto software a desarrollar Una mala elección del proceso puede llevar al fracaso del proyecto 47 INDICE Proceso y modelos de proceso Actividades fundamentales Modelos de proceso genéricos Soporte automático de procesos 48 16

17 Soporte automático del proceso La ingeniería del software ayudada por computador (CASE) se refiere al software que soporta el proceso de desarrollo y evolución del software Automatización de actividades Editores gráficos para modelados de sistemas Diccionario de datos para gestionar las entidades de diseño Herramientas visuales para la construcción de la interfaz Depuradores para soportar la búsqueda de errores Generadores de código para generar nuevas versiones de los programas 49 Tecnología CASE La tecnología Case ha conseguido mejoras significativas en el proceso de desarrollo de software, aunque no en el orden de magnitud en que fue predicho La ingeniería del software requiere creatividad, lo cual no es fácilmente automatizable La ingeniería del software es una actividad de grupo y en grandes proyectos se consume mucho tiempo en interacciones entre el grupo. La tecnología CASE no soporta realmente este hecho 50 Clasificación CASE Nos ayuda a entender los diferentes tipos de herramientas CASE y el soporte que proporcionan a las actividades del proceso de desarrollo de sw Perspectiva funcional Clasificación según su función específica Perspectiva del proceso Clasificación según las actividades del proceso que soportan Perspectiva de integración Clasificación de acuerdo a su organización en unidades integradas 51 17

18 Clasificación funcional Tool type Planning tools Editing tools Change management tools Configuration management tools Prototyping tools Method-support tools Language-processing tools Program analysis tools Testing tools Debugging tools Documentation tools Re-engineering tools Examples PERT tools, estimation tools, spreadsheets Text editors, diagram editors, word processors Requirements traceability tools, change control systems Version management systems, system building tools Very high-level languages, user interface generators Design editors, data dictionaries, code generators Compilers, interpreters Cross reference generators, static analysers, dynamic analysers Test data generators, file comparators Interactive debugging systems Page layout programs, image editors Cross-reference systems, program restructuring systems 52 Clasif. según actividades Reengineering tools Testing tools Debugging tools Program analysis tools Language-processing tools Method support tools Prototyping tools Configuration management tools Change management tools Documentation tools Editing tools Planning tools Specification Design Implementation Verification and Validation 53 Clasif. según integración (I) Herramientas Soportan tareas individuales del proceso, tales como comprobación de consistencia del diseño, edición de textos, etc. Bancos de trabajo (Workbenches) Soportan una fase del proceso, como especificación o diseño. Normalmente incluyen varias herramientas integradas Entornos Soportan todo o una parte sustancial del proceso software. Normalmente incluyen varios bancos de trabajo 54 18

19 Clasif. según integración (II) CASE technology Tools Workbenches Environments Editors Compilers File comparators Integrated environments Process-centred environments Analysis and design Programming Testing Multi-method workbenches Single-method workbenches General-purpose workbenches Language-specific workbenches 55 Puntos clave Los procesos sw son actividades relacionadas con la producción y evolución de un sistema software. Dichos procesos se representan en un modelo de procesos sw Las actividades generales son especificación, diseño e implementación, pruebas y evolución Los modelos de procesos sw describen la organización de los procesos sw Las herramientas CASE asisten automáticamente al proceso de desarrollo del software 56 19