組件分析研究方法

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採用的開發環境是：VC++6.0；操作系統：Win7;資料庫:oracal;繪圖工具:UML

B. 軟體質量模型研究現狀

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軟體質量模型研究
摘要:如何提供高質量的軟體已成為計算機軟體領域中的重要研究課題。為了理解、度量以及預測軟體和信息系統的質量,人們圍繞軟體質量模型展開了很多研究。一個合適的軟體質量模型對軟體系統的開發與評價將起到關鍵作用。本文介紹了軟體質量與軟體質量度量的基本概念,重點分析了軟體質量模型方面的研究成果。
1引言
隨著計算機技術及其應用的日益普及,各行各業對軟體的依賴性越來越大;同時,由於軟體質量問題導致的不良後果也越來越多。因此,軟體質量的重要性日益突出。如何保證軟體質量已經成為軟體開發過程中必須貫穿始終加以考慮的重要問題。然而,質量是一個復雜且難以琢磨的概念。對於不同的人或不同的應用系統,質量的含義和要求不盡相同[1]。並且,軟體質量屬性是多方面的。一個軟體的質量往往涉及到許多不同的質量屬性,不同類型的軟體所關注的質量屬性也不盡相同。因此,為了更好地理解、預測和評價軟體和信息系統的質量,人們建立了各種質量模型,在軟體生命周期的不同階段對軟體質量進行評測。常用的通用軟體質量模型主要包括層次模型和關系模型,它們在當前的軟體開發中起到了一定的積極作用。然而,通用軟體質量模型在描述復雜的軟體質量間關系及具體軟體的質量特徵等方面有局限性,人們又提出不使用通用的質量模型,而是通過提供軟體質量模型的構造方法來針對具體軟體進行建模的。思路來研究軟體的質量[2~4]。本文主要介紹了軟體質量與軟體質量度量的基本概念,重點講述了軟體質量模型方面的研究成果,分析了其優缺點與適用范圍。
2軟體質量與軟體質量度量
2.1軟體質量
在計算機科學發展的早期並沒有軟體質量的概念。直到20世紀70年代以後,隨著軟體工程的引入,軟體開發的工程化、標准化得到重視,軟體質量的概念才被提了出來。關於軟體質量的定義,迄今國際上並沒有統一的認識:
(1)根據國際標准組織(ISO)的定義,質量是依靠特定的或暗指的能力滿足特定需要的產品或服務的全部功能和特徵[5]。這個定義說明了質量是產品的內在特徵,即軟體質量是軟體自身的特性。
(2)另一些學者認為,如果要達到軟體的質量目標,上述概念必須要加強[1,6,7]。他們認為,質量不是單獨以軟體產品為中心的,它與客戶和產品都有聯系。其中,客戶是出資者或受影響的用戶,而產品包括利益和服務。進一步講,質量的好壞會隨著時間響應、用戶滿意度和環境的改變而改變。因此,軟體的質量作為產品或服務需要的功能特徵,也必須定義與客戶和環境相關的內容。我們認為,質量是一個復雜且多面的概念,從不同的角度來看會得到不同的結論。因此,對於質量的定義還應該是多方面的,上述定義均不能很好地滿足要求。本文給出如下定義:軟體質量是指軟體產品的特性可以滿足用戶的功能、性能需求的能力。軟體質量的特性包括以下幾個方面:
(1)與功能和性能需求的一致性:即軟體需求是質量度量的基礎,缺少與需求一致性的軟體就毫無質量可言;
(2)與開發標準的一致性:不遵循專門的開發標准,將導致軟體質量低劣;
(3)與同行業的所有軟體應滿足的隱含特性的一致性:忽視軟體隱含的需求,軟體質量將得不到保證。
2.2軟體質量度量
對於軟體質量,我們不僅要清楚它的特徵,還要有能力去度量它。正確有效地度量和評價出軟體質量的高低對於軟體的使用者及開發人員都具有非常重要的意義。軟體工程的方法論主要是在提高軟體過程的可見度方面下工夫,但僅僅是方法論的提高並不能使其成為工程學科,還需要使用度量。軟體度量的根本目的是為了管理的需要,利用度量來改進軟體過程。沒有適當准則去判斷、評估軟體的過程和階段性的質量,就無法做出適當的決策,更談不上進
行有效的管理。度量的結果是一種可用於決策、可比較的對象,度量已知的事物是為了進行跟蹤和評估:對於未知的事物,度量則用於預測。這樣,一方面我們可以去度量一個最終軟體產品的質量;另一方面,我們也可以在開發過程中預測出軟體可能的質量,從而對其提出有效的改進。軟體質量度量是貫穿於軟體工程的全過程以及軟體交付之後的,在軟體交
付之前的度量主要包括程序復雜性、模塊的有效性和總的程序規模,而在軟體交付之後的度量則主要包括殘存的缺陷數和系統的可維護性。目前,軟體質量度量方法比較多,例如:(1)Halstead復雜性度量法。其基本思路是根據程序中可執行代碼行的操作符和操作數的數量來計算程序的復雜性。操作符和操作數的量越大,程序結構就越復雜。(2)McCabe復雜性度量法。其基本思想是程序的復雜性在很大程度上取決於程序控制流的復雜性,單一的順序程序結構最簡單,循環和選擇所構成的環路越多,程序就越復雜。研究人員為了更好地理解和度量軟體質量,還建立了各種模型來描述軟體的質量和多個質量屬性之間的關系。下文將對此作詳細的描述。
3軟體質量模型
目前,圍繞軟體質量模型的研究主要分為兩個方向:一是根據經驗提出軟體質量模型,二是給出一種構建軟體質量模型的方法。前者主要是建立各種通用的質量模型來描述軟體或信息系統,從而對軟體的質量進行預測、度量以及評估,其中有人把質量分解成各種因素,有人把質量分成多個層次。但是,過去的這些質量模型總是想要以單個的模型廣泛地應用於所有軟體和信息系統的開發。很明顯,這與質量本身的特徵多樣性是相背馳的。因此,如何針對具體的軟體或信息系統建立合適的軟體模型依然是一個開放的課題。後者主要是提供了如何建立質量模型的方法,包括如何建立質量屬性之間的聯系以及如何分析質量屬性等。
3.1通用軟體質量模型
迄今為止,研究人員已建立了多個質量模型來幫助理解、度量和預測軟體的質量,這些模型是研究人員根據多年的軟體工程實踐經驗提出來的,是有效地組織質量保證活動的基礎。目前,主流的軟體質量模型分為兩類:層次模型和關系模型。比較著名的層次模型包括McCall模型[6]、Boehm模型[7]和ISO9126質量模型[5];比較著名的關系模型包括Perry模型[8]和Gillies模型[9]。McCall模型是最早的質量模型之一,屬於層次模型的類型。J. A. McCall等人將其模型分為三層:因素、准則、計量,並對軟體質量因素進行了研究,認為軟體質量是正確性、可靠性、效率等構成的函數,而正確性、可靠性、效率等被稱為軟體質量因素,或軟體質量特徵,它表現了系統可見的行為化特徵。每一因素又由一些准則來衡量,而准則是跟軟體產品和設計相關的質量特徵的屬性。例如,正確性由可跟蹤性、完全性、相容性來判斷;每一準則又有一些定量化指標來計量,指標是捕獲質量准則屬性的度量。Mc-Call認為軟體質量可從兩個層次去分析,其上層是外部觀察的特性,下層是軟體內在的特性。McCall定義了11個軟體外部質量特性,稱為軟體的質量要素,它們是正確性、可靠性、效率、完整性、可使用性、可維護性、可測試性、靈活性、可移植性、重復使用性和連接性。同時,還定義了23個
軟體的內部質量特徵,稱之為軟體的質量屬性,它們是完備性、一致性、准確性、容錯性、簡單性、模塊性、通用性、可擴充性、工具性、自描述性、執行效率、存儲效率、存取控制、存取審查、可操作性、培訓性、通信性、軟體系統獨立性、機獨立性、通信通用性、數據通用性和簡明性,軟體的內部質量屬性通過外部的質量要素反映出來。然而,實踐證明以這種方式獲得的結果會有一些問題。例如,本質上並不相同的一些問題有可能會被當成同樣的問題來對待,導致通過模型獲得的反饋也基本相同。這就使得指標的制定及其定量的結果變得難以評價。Boehm模型是由Boehm等在1978年提出來的質量模型,在表達質量特徵的層次性上它與McCall模型是非常類似的。不過,它是基於更為廣泛的一系列質量特徵,它將這些特徵最終合並成19個標准。Boehm提出的概念的成功之處在於它包含了硬體性能的特徵,這在McCall模型中是沒有的。但是,其中與McCall模型類似的問題依然存在。
ISO9126質量模型是另一個著名的質量模型,它描述了一個由兩部分組成的軟體產品質量模型。一部分指定了內在質量和外在質量的六個特徵,它們還可以再繼續分成更多的子特徵。這些子特徵在軟體作為計算機系統的一部分時會明顯地表現出來,並且會成為內在的軟體屬性的結果。而另一部分則指定了使用中的質量屬性,它們是與針對六個軟體產品質量屬性的用戶效果聯合在一起的。下面是它給出的軟體的六個質量特徵:
(1)功能性(Functionality):軟體是否滿足了客戶功能要求;
(2)可靠性(Reliability):軟體是否能夠一直在一個穩定的狀態上滿足可用性;
(3)使用性(Usability):衡量用戶能夠使用軟體需要多大的努力;
(4)效率(Efficiency):衡量軟體正常運行需要耗費多少物理資源;
(5)可維護性(Maintainability):衡量對已經完成的軟體進行調整需要多大的努力;
(6)可移植性(Portability):衡量軟體是否能夠方便地部署到不同的運行環境中。
SATC軟體質量模型是由NASA的軟體保證技術中心提出的,它遵循ISO9126的結構,也定義了一系列的質量目標。這些目標跟軟體產品和過程的屬性相關,這些屬性揭示了能夠達到上述目標的可能性。它選擇的這些質量目標既封裝了面向過程的質量指標,也封裝了那些面向產品的傳統指標。SATC還選擇和開發了一系列標准來度量這些屬性,這些標準是與質量屬性相關聯的且可以應用在模型定義的目標之上。他們應用於整個生命周期之中,包括那些早期階段。與層次模型不同,關系模型反映質量屬性之間關系的表達力較強,它們能夠描述質量屬性之間正面、反面或中立的關系。Perry模型就是一個典型的關系模型。它使用一張二維的表格來表達各個質量屬性以及它們之間的關系。但是,對於軟體質量屬性之間一些更為復雜的、用二維表格無法直接表達的關系,比如質量屬性之間的動態可變的相
互制約關系或者兩個以上的質量屬性之間的制約關系,這些模型也不能很好地表達。總之,以上這些通用的軟體質量模型定義的標准被應用於各種軟體,包括計算機程序和包含在固件中的數據。那些特徵和子特徵為軟體產品質量提供了一致的術語,並且為制定軟體的質量需求和確定軟體性能的平衡點指定了一個框架。然而,層次模型由一些質量屬性、標准及准則等
構成,它們只表達了質量屬性之間一些正面的影響關系,對於那些更復雜的關系它們卻無能為力。關系模型能夠表達質量屬性之間正面、反面及中立的影響,但對於一些更為復雜的關系則同樣無法表達。並且,它們還有一個相同的弱點,就是現有的這些質量模型總是意圖能夠適用於所有類型的軟體開發,成為一個通用的模型。然而,正像我們上文提到的那樣,軟體質量是非常復雜的,很難定義出一個能夠適用於所有軟體質量度量的模型。每個軟體系統都有它自己的特徵,我們在使用質量模型時必須考慮各類應用的特殊需求。並且,由於計算機應用的飛速發展,人們需要尋找不僅能夠在軟體質量管理方面提供有效幫助,而且還能夠對軟體開發中的其他活動提供相應支持的質量模型。
3.2質量模型構造方法
通用軟體質量模型的構造需要多年的軟體開發與維護經驗作基礎,再由於上述的一些弱點,人們提出了研究軟體質量模型的新思路。這就是提供一種系統的構造方法,用來為不同的軟體或不同類型的軟體構造可測試、可評估和可重定義的質量模型,以評估和度量軟體系統的開發質量,並對軟體系統的開發過程提供一定的支持和幫助。在文獻[3,4]中,Dromey提出了一種通用的質量模型及系統開發質量模型的過程,該模型由三個主要的元素組成:影響質量的產品屬性、一系列高級的質量屬性和連接它們的一種方法。構建該種質量模型包括以下五個步驟:
(1)確定產品的一系列高級質量屬性;
(2)確定產品組件;
(3)對每個組件的最重要的、切實的、質量相關的屬性進行確認和分類;
(4)為連接產品屬性和質量屬性提供系列的規則;
(5)對模型進行評價,指出它的弱點,進行重定義或者廢棄重新建模型。
人們可以通過由以上五個步驟組成的過程來針對具體軟體產品的質量模型進行初始化和重定義。並且,Dromey針對軟體的需求定義、設計和實現這些軟體開發中關鍵的產品論證了該方法的應用。隨後,在文獻[10]中,Bansiya和Davis應用該方法建立了一個面向對象設計的層次質量模型。在這個模型中使用了一套面向對象的設計規則評價類與對象結構化、行為化的設計屬性以及它們之間的關系。該模型使用經驗性的信息將一些設計屬性如封裝性、模塊性和一些高級的質量屬性如重用性、復雜性聯系起來,並且將這些關系根據它們的影響力和重要性劃分了等級。最後,還根據經驗和專家意見驗證了針對幾個面向對象的大型商業應用系統建立的模型。雖然Dromey認識到軟體質量模型需要通過質量相關屬性和軟體產品組件來構造,但應用這種方法僅僅能夠建立統一的質量模型。應用領域的特殊性、軟體設計和實現的特殊性依然沒有被考慮進來,並且這種方法只能應用於軟體開發完成之後。因此,對軟體開發本身並不能提供太多的幫助。在文獻[2]中,朱鴻博士提出了一種基於軟體的體系結構設計來系統地獲得質量模型的方法。該方法以軟體體系結構設計為研究對象,構造軟體系統的質量模型,據此分析軟體產品及軟體開發過程中後續階段(如開發與運行過程)可能存在的質量隱患,並提供相應的指導意見。該方法可以使得軟體開發者盡早地發現質量問題,從而更好地指導軟體的設計與維護,提高軟體和信息系統的質量,加速軟體開發進程。並且,由於同一領域的諸多應用往往採用相似的體系結構,這樣就使得質量模型可以獲得充分的重用。另外,該方法生成的質量模型採取有向圖的形式來表達,圖中包括系統的組件信息、組件之間的連接以及組件之間存在連接的原因。這比現有的一些質量模型和質量建模方法能夠提供一些更為內在和具體的信息。因此,它能夠對我們的軟體開發活動提供更大的幫助。不過,在該方法中如何有效地確定系統的組件,更好地分析出組件發生錯誤的原因以及錯誤現象之間的聯系還需要進一步的研究。
4結束語
本文首先介紹了軟體質量及軟體度量的概念及其研究現狀,闡述了軟體質量在軟體開發中的重要性,討論了軟體質量的基本特點。然後,針對軟體質量模型的兩大研究方向分別舉例介紹了一些軟體質量模型和軟體質量建模方法,指出了各自的一些優勢和弱點,並對其發展提出了一些展望。我們認為,一方面軟體質量自身的特殊性使得人們對軟體質量的研究變得相對復雜,因此需要一些正確的方法論來對研究工作加以引導;另一方面,豐富的經驗對於軟體開發的各項活動又是必不可少的。如果能將針對軟體質量研究的各種方法論與各種經驗性的成果合理並有效地結合起來,將對軟體質量模型的研究帶來很大的幫助。
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TRIZ作為一套方法體系，為企業提供了統一的解決問題的步驟和思路，就是將特殊的問題轉化為TRIZ的標准問題模型，然後運用相應的工具去求解，得解決方案模型，在此基礎上形成問題的具體方案。對於問題模型的構建，同樣的問題可以描述成不同的問題模型，一個復雜的問題，可以嘗試各種問題模型和工具。

1、問題分析
對於一個工程技術問題的解決，分析問題往往是個很關鍵的部分，通過層層分析，可以透過問題現象找到問題產生的根本原因，也就是解決問題的著手點。在運用TRIZ來解決問題時
①第一步，要對問題進行描述與定義，說明問題所在系統的組成、工作原理、問題發生的條件；
②第二步，建立功能模型，分析工程系統和超系統組件的功能、組件間的作用關系，分析哪些作用是有害的、不足的，找出造成系統問題的關系因素；
③第三步，根據前兩步分析出造成系統的關鍵因素，選擇進行組件價值分析、因果分析或資源分析。

組件價值分析，根據理想度公式計算出系統中各個組件的功能價值，對於理想度低的組件採用裁剪的方法進行系統有用功能的重新分配，同時將問題轉化為關鍵問題。因果分析，可以通過對問題的層層深入，找到問題產生的根本原因，尋找解決問題的著手點。資源指的是問題所處環境中存在的物體、信息、能源、或者材料的屬性。資源分析，幫助我們找出解決問題所缺乏的資源，可以轉化為待解決的問題點，資源分析還幫助我們找出系統內外各種可用的資源，在後續解決問題的過程中，往往可以起到至關重要的作用。

2、問題解決
TRIZ解決問題的模式是將初始問題轉化為標准問題模型，通過對標准問題運用TRIZ工具，得到解決方案模型，然後轉化為工程方案。TRIZ提供了四種問題模型以及相應工具和方案模型：
①技術矛盾，將待解決的具體問題轉化為用39個通用工程參數描述的技術矛盾，通過查找矛盾矩陣，找到針對問題的創新原理，即解決方案模型；
②物理矛盾，將待解決的問題准確描述和定義為物理矛盾，解決物理矛盾的核心思想是實現矛盾雙方的分離，運用分離原理作為工具來解決物理矛盾，得到解決方案模型；
③功能模型，通過分析待解決問題系統中組件及組件間的相互作用關系，建立功能模型，運用知識效應庫，產生解決方案模型；
④物場模型，將待解決的具體問題轉化為利用物質和場來描述的標准物場模型，分析物場模型中不足、過度、有害的作用，查找對應的76種標准解法，得到解決方案模型。

3、方案驗證
運用TRIZ對問題分析、求解，得到的通常是解決方案模型，工程技術人員還需要運用自身的專業知識、工程經驗等將解決方案模型轉化為實際的工程方案，並進行評估、驗證，形成最終的解決方案。

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可靠度一般可分成兩個層次，首先是所謂組件可靠度(Reliability of component)。也就是將產品拆解成若干不同的零件或組件，先就這些組件的可靠度進行研究，然後再探討整個系統、整個產品的整體可靠度，也就是系統可靠度(Reliability of system)。

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可靠性的概率度量叫可靠度，壽命是指產品使用的持續期。以「壽命單位」度量。在規定的條件下和在規定的時間內，產品故障的總數與壽命單位總數之比稱為「故障率」。故障率是可靠性基本參數，其倒數為平均故障間隔時間(MTBF)。

可靠性分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性用於描述產品的設計和製造的可靠性水平，使用可靠性綜合考慮了產品設計、製造、安裝環境、維修策略和修理等因素。從設計的角度出發，把可靠性分為基本可靠性和任務可靠性。

I. 中國未來十年最有前景的大學專業是什麼

1、建築類專業

雖然近期房地產業面臨系列壓力，但在人才市場上，與房地產相關的專業，包括建築、設計、策劃、銷售等人才需求仍然較旺。隨著國家和各地對基礎設施投資力度的加大，建築類和房地產專業畢業生就業前景依然樂觀。

尤其是近兩年來，路橋建設等相關專業開始升溫，這使路橋規劃人員變得暢銷起來。用人單位表示，這主要與製造業升級換代及目前城市基礎設施建設力度加大有關。製造業升級換代急需補充新鮮血液，基礎設施建設力度加大則急需專業人才。

2、醫學類專業

隨著醫療體制改革的不斷深化，將會有更多的私立醫院，這使醫學類專業的學生更為搶手。而且，由於人們工作、生活的壓力不斷增大，患病率也在增加，現有的醫療系統不能完全滿足社會的需要，這就形成了醫療行業的賣方市場。據有關部門分析，將來從事老人醫學的人才將走俏，保健醫師、家庭護士也將成為熱門人才。另外，專門為個人服務的護理人員的需求量也將增大。

3、藝術類專業

傳統的美術、音樂、表演等專業已經漸漸顯露出就業面狹窄等問題。傳統藝術正與計算機技術、工業、建築、管理等學科不斷交叉，衍生出許多新的專業，這些專業也相應地成了近年來的熱門。目前，廣告設計、工業設計、建築設計、環境藝術設計、公關策劃、動漫製作、游戲策劃、游戲設計等專業人才緊缺。藝術專業正朝多學科綜合的方向發展，實用藝術的應用范圍越來越廣。

4、財務金融專業

金融、金融學均為現代經濟產物。近代中國的金融學，是從西方介紹來的，有從古典經濟學直到現代經濟學的各派貨幣銀行學說。就現在來說，金融專業在中國的就業主要在以下幾個領域，基金公司、證券公司、銀行。