净室软件工程.ppt

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1、净室软件工程(CSE)“净室”（Cleanroom）一词源自半导体工业中硬件生产车间，通过严格、洁净的生产过程预防了缺陷的产生，而不是在事后再去排除故障。借用这个词，充分显示了净室技术“防患于未然”的主导思想净室基本概念净室软件工程（CSE）是一种应用数学和统计学理论生产软件的工程技术。力图通过严格的工程化的软件过程达到开发中的零缺陷或接近零缺陷通过在第一次正确的书写代码增量，并在测试前验证其正确性来避免成本过高的缺陷消除过程。它的过程模型是在代码增量集成到系统的同时，进行代码增量的统计质量验证。净室方法的观点强调规格说明和设计上严格性，使用基于数学的正确性证明对结

2、果设计模型的每个元素进行形式化验证，在规格说明和设计中消除错误，以“干净”的方式进行制造。20世纪70年代末80年代初，资深数学家和IBM客座科学家HarlanMills阐述了将数学、统计学及工程学上的基本概念应用到软件的设想净室软件工程的发展Mills的观点：程序中出现错误的唯一方式是作者将错误引入进去的。没有其他的方式……正确实践的目标是：设法避免引入错误，通过测试或其它任何运行程序的方式来消除错误。净室软件工程的发展两大基本观点促进了Mills的工作：首先，程序是数学函数规则，其次，潜在的程序执行是无穷的，质量认证必须进行统计采样第一个观点使所有函数理论向软件

3、开发敞开大门，导致以下技术的产生：盒式结构规范及设计、函数理论正确性检验及增量开发第二个观点使所有统计理论在软件测试方面得到应用，导致了统计使用测试和质量认证致力于通过防止软件缺陷来提高软件质量立足于严格的科学理论基础强调净室小组：制定系统规范、开发和认证；基本目标是：开发过程的可管理性和使用时的无失效性净室软件工程的基本特点函数理论和抽样理论函数理论一个函数定义了从定义域到值域的映射。一个特定的程序好似定义了一个从定义域（所有可能的输入序列的集合）到值域（所有对应于输入的输出集合）的映射。这样，一个程序的规范就是一个函数的规范抽样理论不可能对软件的所有可能应用都进

4、行测试。把软件的所有可能的使用情况看作总体，通过统计学手段对其进行抽样，并对样本进行测试，根据测试结果分析软件的性能和可靠性净室软件工程的理论基础统计过程控制下的增量式开发（IncrementalDevelopment）：增量是最终软件产品的功能子集，系统功能随时间增加基于函数的规范、设计：盒子结构方法按照函数理论定义了三种抽象层次：行为视图、有限状态机视图和过程视图。规范从一个外部行为视图（称为黑盒）开始然后被转化为一个状态机视图（称为状态盒）最后由一个过程视图（明盒）来实现盒子结构是基于对象的净室软件工程的技术手段正确性验证：是CSE的核心，正是由于采用了这一技

5、术，净室项目的软件质量才有了极大的提高统计测试（StatisticallyBasedTesting）和软件认证：净室测试方法采用统计学的基本原理，即当总体太大时必须采取抽样的方法。首先确定一个使用模型（usagemodel）来代表系统所有可能使用的（一般是无限的）总体。然后由使用模型产生测试用例。因为测试用例是总体的一个随机样本，所以可得到系统预期操作性能的有效统计推导净室软件工程的技术手段净室软件工程的基本模型净室的组成项目规划、项目管理、性能改善、工程变化结构规范(概念、模块、执行)功能规范需求分析使用规范增量设计、正确性验证统计测试、认证使用模型、测试规划增量

6、规划用户用户评价的累计规范用户评价的累计认证增量系统工程需求收集盒结构规格形式化设计正确性验证代码检查测试计划统计性使用测试认证需求收集盒结构规格形式化设计正确性验证代码检查测试计划统计性使用测试认证净室技术-增量开发技术…增量开发的理论基础引用透明性原理:一个表达式可用与其等值的任意子表达式代替,一个给定函数(规范)f能改进为如下任何一种形式dof1,f2enddoifpthenf1elsef2endifwhilepdof1enddo函数的合并对原函数f在数值影响上必须等价软件增量开发的基础在于为程序制定数学函数规则因此程序开发作为一种自顶向下的控制结构或子函数(

7、子规范)的函数改进(规范)过程,将导致对象或函数的分解或结合功能规范...增量规划增量设计/验证增量1设计/验证使用规范增量测试与认证增量2设计/验证增量n设计/验证产品评估与过程改进增量1统计增量1-2统计增量1-n统计增量开发的进度分配增量1:定义顶层结构及桩组件增量2:根据用户反馈,用新的可重用桩组件代替桩组件增量3:用新的可重用桩组件部件代替桩组件净室技术-基于函数规范的设计和验证规范：从一个外部视图(黑盒)开始转化为一个状态视图(状态盒),由一个过程视图(明盒)来实现三个盒形式不同,但行为等价，称为盒结构将数学函数逐步扩展为逻辑连接词（如if-then