十章软件工具与开发环境.ppt

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1、十章软件工具与开发环境 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望10.1软件工具软件工具(1)(1)一一.软件工具软件工具 1.1.软件工具软件工具：是指为支持计算机软件及其文档的开发、维护、模拟、：是指为支持计算机软件及其文档的开发、维护、模拟、移植或管理而研制的程序系统。移植或管理而研制的程序系统。2.2.软件工具的软件工具的范围范围 (1)(1)传统工具传统工具:文本编辑程序、汇编程序、解释程序和编译程序等；文本编辑程序、汇编程序、解释程序和编译程序等

2、；(2)(2)支持软件生存周期支持软件生存周期各阶段的需求分析、设计、编码、测试、维各阶段的需求分析、设计、编码、测试、维 护等护等工具工具和和管理工具管理工具。3.3.软件工具软件工具作用作用：辅助软件人员进行软件开发或维护过程中某一或几：辅助软件人员进行软件开发或维护过程中某一或几 个环节的工作，有效提高软件的生产率和质量。个环节的工作，有效提高软件的生产率和质量。二二.软件工具的软件工具的发展发展过程过程 1.1.软件工具的发展经历了从简单工具到复杂工具、从手工工具到自动软件工具的发展经历了从简单工具到复杂工具、从手工工具到自动 工具、从支持程序设计阶段的工具到支持软件开发全过程的工具、

3、工具、从支持程序设计阶段的工具到支持软件开发全过程的工具、从单个工具到工具集成的演变过程。从单个工具到工具集成的演变过程。210.110.1软件工软件工具具(2)(2)2.2.软件工具的几个发展阶段软件工具的几个发展阶段 阶段应 用代表性工具程序程序设计设计程序程序系统系统软件软件工程工程软件软件产品产品 手工作业方式手工作业方式,在这阶段从框图到编在这阶段从框图到编码几乎没有软件工具支持。码几乎没有软件工具支持。机器指令、机器指令、汇编指令。汇编指令。各种高级语言的编译程序各种高级语言的编译程序,各种程序各种程序语言的调试工具。语言的调试工具。排错程序、静态分析和动态跟排错程序、静态分析和动

4、态跟踪工具等。踪工具等。重视软件开发各阶段支持工具的研重视软件开发各阶段支持工具的研制和应用。随着结构化程序设计、模制和应用。随着结构化程序设计、模块化程序设计等技术的广泛应用，出块化程序设计等技术的广泛应用，出现了一大批软件工具或系统。现了一大批软件工具或系统。需求分析工具、软件设计工需求分析工具、软件设计工具、文档化工具、代码自动生具、文档化工具、代码自动生成工具、测试工具、源代码管成工具、测试工具、源代码管理工具及项目管理工具等。理工具及项目管理工具等。软件开始成为一种工业化的产品时软件开始成为一种工业化的产品时,开始使用设计规格语言来编写软开始使用设计规格语言来编写软件设计说明书件设计

5、说明书,以自动生成方式来生产软件。目前进一步发展为以需求以自动生成方式来生产软件。目前进一步发展为以需求规格描述语言来书写用户需求规格书，通过自动化工具从软件资源库规格描述语言来书写用户需求规格书，通过自动化工具从软件资源库中选取程序模块和数据模块，自动结合，生成界面，从而得到满足用中选取程序模块和数据模块，自动结合，生成界面，从而得到满足用户需求的软件产品。户需求的软件产品。310.1软件工具软件工具(3)(3)阶段功 能工 具三三.软件工具的分类软件工具的分类1.1.按软件生命周期的阶段分类按软件生命周期的阶段分类需求需求分析分析定义需求规格。定义需求规格。数据流图绘制与分析工具、状态转换

6、图绘制与分析工具、数据流图绘制与分析工具、状态转换图绘制与分析工具、面向对象的模型和分析工具、快速原型构造工具、数据字面向对象的模型和分析工具、快速原型构造工具、数据字典与数据库工具等。典与数据库工具等。软件软件设计设计 描述设计结果形描述设计结果形成设计软件规格。成设计软件规格。HIPO HIPO图、图、PDL(PDL(程序设计语言程序设计语言)或或PAD(PAD(问题分析图问题分析图)支持工支持工具等。具等。编码编码 提供各种便利的提供各种便利的编程作业环境。编程作业环境。集成化的程序员工作平台。主要包括：各种正文编辑器和集成化的程序员工作平台。主要包括：各种正文编辑器和常规的编译程序、汇

7、编程序、连结程序及符号调试器等。常规的编译程序、汇编程序、连结程序及符号调试器等。软件软件测试测试支持整个测试过程支持整个测试过程 支持整个测试过程包括选择测试用例生成测试程序与测试数据、测试的执行、测试支持整个测试过程包括选择测试用例生成测试程序与测试数据、测试的执行、测试结果的评价及添加测试数据等。结果的评价及添加测试数据等。静态分析器、动态覆盖率测试器、测试用例生成器、测静态分析器、动态覆盖率测试器、测试用例生成器、测试报告生成器及环境模拟器等。试报告生成器及环境模拟器等。软件软件维护维护软件的各种维护。软件的各种维护。反汇编程序、反编译程序、程序结构分析器、源程序反汇编程序、反编译程序

8、、程序结构分析器、源程序格式化工具、文档生成工具、源程序至格式化工具、文档生成工具、源程序至PAD(PAD(问题分析图问题分析图)或流程图的自动转换工具等。或流程图的自动转换工具等。410.1软件工具软件工具(4)(4)开发技术支持工具项目管理工具2.2.按软件功能分类按软件功能分类系统描述系统描述基本软件的编程语言。基本软件的编程语言。辅助系统管理人员完成项目开发人辅助系统管理人员完成项目开发人员和成本估算、项目开发计划、项目员和成本估算、项目开发计划、项目资源分配与调度、软件质量保证、软资源分配与调度、软件质量保证、软件配制管理和版本控制、风险分析、件配制管理和版本控制、风险分析、项目状态

9、报告和追踪等工作。项目状态报告和追踪等工作。环境模拟环境模拟 对实际环境进行模拟或借助工具对实际环境进行模拟或借助工具进行故障状态的环境模拟。进行故障状态的环境模拟。调试测试调试测试查明系统故障原因，并进行恢复。查明系统故障原因，并进行恢复。性能评价性能评价 测试系统是否达到设计性能指标，测试系统是否达到设计性能指标，及设计的性能指标是否合理，还可及设计的性能指标是否合理，还可得到系统调试所必需的性能参数。得到系统调试所必需的性能参数。在系统发生故障时，迅速得到分在系统发生故障时，迅速得到分析判断故障原因所需的各种信息，析判断故障原因所需的各种信息，帮助系统维护人员迅速排除故障。帮助系统维护人

10、员迅速排除故障。运行维护运行维护一一般般软软件件工工具具 从软件开发到维护的全过从软件开发到维护的全过程中，支持源程序、数据文程中，支持源程序、数据文件的管理和维护以及文档化件的管理和维护以及文档化的工具。的工具。510.1软件工具软件工具(5)(5)四四.软件工具的评价原则软件工具的评价原则 1.1.易用性易用性:友好的用户界面，用户乐于使用。友好的用户界面，用户乐于使用。2.2.对开发方法的支持对开发方法的支持：能满足预期的任务和功能需求，且能：能满足预期的任务和功能需求，且能 支持完成该任务所遵循的方法学。支持完成该任务所遵循的方法学。3.3.稳健性稳健性:具备自检测机制具备自检测机制,

11、即使在故障情况下也不会导致严即使在故障情况下也不会导致严 重后果重后果.4.4.性能性能:能使资源得到充分有效的利用。能使资源得到充分有效的利用。5.5.工具工具结构柔性结构柔性:工具结构是柔软的、可修改的和可扩充的。工具结构是柔软的、可修改的和可扩充的。610.210.2软件开发环软件开发环境境(1)(1)一一.软件开发环境软件开发环境:将一组相关的软件工具按照一定的软件开发方法、软件生将一组相关的软件工具按照一定的软件开发方法、软件生 产和维护模型有机的组合起来，为特定的领域所使用，以支持从需求分产和维护模型有机的组合起来，为特定的领域所使用，以支持从需求分 析、设计、编码、测试直到维护的

12、整个软件生命周期的计算机辅辅助开析、设计、编码、测试直到维护的整个软件生命周期的计算机辅辅助开 发程序系统。软件开发环境有人也称为发程序系统。软件开发环境有人也称为“软件工程环境软件工程环境”、“CASE“CASE环境环境”。二二.软件开发环境的软件开发环境的分类分类 1.1.按按解决的问题解决的问题分类分类面向功 能环境工具程序设程序设计环境计环境 如何将规格说明转换为可运行的程如何将规格说明转换为可运行的程序序,属于局部编程的范畴。属于局部编程的范畴。UNIX UNIX设计环境、设计环境、AdaAda程序设计环程序设计环境境(APSE)(APSE)等。等。系统合系统合成环境成环境 将多个子

13、系统集成一个大系统，属将多个子系统集成一个大系统，属于全局编程的范畴。于全局编程的范畴。接口控制接口控制:模块相连和资源共享模块相连和资源共享问题的描述和制约；版本控制问题的描述和制约；版本控制:对对系统的各个版本的描述和生成。系统的各个版本的描述和生成。项目管项目管理环境理环境 解决由于软件产品规模大、开发周解决由于软件产品规模大、开发周期长、参加人员多等而造成的管理问期长、参加人员多等而造成的管理问题，属于多方编程的范畴。题，属于多方编程的范畴。由记录和维护系统开发的状态信由记录和维护系统开发的状态信息，文档的集成和分发组成。息，文档的集成和分发组成。710.210.2软件开发环软件开发环

14、境境(2)(2)2.2.按按技术发展方向技术发展方向分类分类技术特 点以语言以语言为中心为中心的环境的环境 提供一套适合于一种语言的工具集。通常是高交互式的提供一套适合于一种语言的工具集。通常是高交互式的,对系统集成只提供有对系统集成只提供有限支持，适于探索性的软件开发。如限支持，适于探索性的软件开发。如INTERLISPINTERLISP程序设计环境程序设计环境(开发开发LISPLISP程序程序)、CedarCedar环境环境(以以Meas/Cedareas/Cedar语言为中心语言为中心)、APSEAPSE程序设计环境程序设计环境(以以AdaAda语言为中心语言为中心)面向结面向结构化的构

15、化的环环 境境 为用户提供一种以编辑器为核心的支持交互式语法结构、语义分析、程序执为用户提供一种以编辑器为核心的支持交互式语法结构、语义分析、程序执行和调试的用户程序设计环境。用户只能在结构化的元素上操作，用户看到的行和调试的用户程序设计环境。用户只能在结构化的元素上操作，用户看到的不是通常的源程序文本，而是抽象的语法树。不是通常的源程序文本，而是抽象的语法树。工具箱工具箱环环 境境 在某种在某种OSOS基础上通过一组小的实用工具构成，虽然各工具之间往往相互独立，基础上通过一组小的实用工具构成，虽然各工具之间往往相互独立，但系统提供统一的用户命令界面及工具之间统一的数据交换方式。但系统提供统一

16、的用户命令界面及工具之间统一的数据交换方式。工具箱中各工具之间是相互独立的，用户可根据需要进行灵活的增加和裁减。工具箱中各工具之间是相互独立的，用户可根据需要进行灵活的增加和裁减。工具箱环境中一般除了包括支持编码阶段的工具工具箱环境中一般除了包括支持编码阶段的工具(如编辑程序、编译程序、如编辑程序、编译程序、汇编程序、连结程序调试程序等汇编程序、连结程序调试程序等)外，还可包括支持大型软件开发方面的工具。外，还可包括支持大型软件开发方面的工具。由于工具箱环境具有较强的通用性和灵活性，因而目前商品化的算机系系统由于工具箱环境具有较强的通用性和灵活性，因而目前商品化的算机系系统上配置的软件环境大多

17、属于这一类。如：上配置的软件环境大多属于这一类。如：UNIXUNIX程序设计环境、及程序设计环境、及VAX/VNS SETVAX/VNS SET、PCDEPCDE、APCEAPCE等程序设计环境。等程序设计环境。810.210.2软件开发环境软件开发环境(3)(3)3.3.按按集成化程度集成化程度分类分类集成第一代第二代第三代基础 集成方式 调用方式 工具结构 界面 建立在建立在OS之上，如之上，如UNIX、VMS等；等；环境数据库建立在环境数据库建立在DBS之上，之上，如如DB2ORACLK、SYBASE、INFOMIX等；等；建立在知识库系统上，向建立在知识库系统上，向智能化方向发展；智能

18、化方向发展；工具之间通过一个公用框工具之间通过一个公用框架进行集成；现有工具不需架进行集成；现有工具不需经过大的修改即可加入；经过大的修改即可加入；工具集成在更基本的层次上；工具集成在更基本的层次上；现有工具不能随意加入，需作现有工具不能随意加入，需作适当的修改和定制；适当的修改和定制；通过通过OSOS的命令语言接口的命令语言接口或程序调用接口使用这些或程序调用接口使用这些工具；工具；顺序调用分立工具的方式顺序调用分立工具的方式完全被集成化的工具所代替，完全被集成化的工具所代替，用户不需要在任务之间来回用户不需要在任务之间来回切换不同的工具；切换不同的工具；工具使用统一的文件结构，工具使用统一

19、的文件结构，并成为环境信息库的一部分并成为环境信息库的一部分 采用形式化方法、面向对象采用形式化方法、面向对象的方法和软件重用等新技术；的方法和软件重用等新技术；人机界面采用单色、低分人机界面采用单色、低分辨的文字终端，图形能力差，辨的文字终端，图形能力差，使用菜单技术；使用菜单技术；人机界面采用高分辨率图形人机界面采用高分辨率图形显示终端，支持鼠标，具有多显示终端，支持鼠标，具有多窗口、图标、对话框等功能。窗口、图标、对话框等功能。由多个工具控制的多窗口由多个工具控制的多窗口技术被单个工具控制的多窗技术被单个工具控制的多窗口技术所代替。口技术所代替。工具和文档都作为实体工具和文档都作为实体统

20、一放在环境数据库中；统一放在环境数据库中；用户根据任务，从数据库用户根据任务，从数据库中依次调用所需要的工具；中依次调用所需要的工具；910.210.2软件开发环境软件开发环境(4)(4)命令语言解释程序命令语言解释程序命令处理程序集命令处理程序集高级输入程序高级输入程序显示服务程序显示服务程序图形设备驱动程序图形设备驱动程序输入设备驱动程序输入设备驱动程序交互式人机界面交互式人机界面工工具具1 1工工具具2 2工工具具n n软件环境数据库软件环境数据库(1)(1)屏幕管理屏幕管理:包括屏幕布局和包括屏幕布局和 动态控制两方面的功能；动态控制两方面的功能；(2)(2)对话管理；对话管理；(3)

21、(3)错误信息显示和处理；错误信息显示和处理；(4)(4)用户支持；用户支持；(5)(5)相关设施服务；相关设施服务；(6)(6)智能化交互系统。智能化交互系统。见右图。见右图。三三.软件开发环境的构成和主要特征软件开发环境的构成和主要特征 1.1.软件开发环境的构成软件开发环境的构成:交互式人机界面、工具集及软件交互式人机界面、工具集及软件 环境数据库。如右图：环境数据库。如右图：2.2.交互式人机界面交互式人机界面:人机界面人机界面(也称用户界面或人机对话也称用户界面或人机对话)是用户与计算机系统之间相互交流的中间媒介。是用户与计算机系统之间相互交流的中间媒介。它包括以下几个方面它包括以下

22、几个方面:1010.210.2软件开发环软件开发环境境(5)(5)3.3.工具集工具集 (1)(1)软件工具是构成软件开发环境的软件工具是构成软件开发环境的基本成分基本成分。(2)(2)包含在包含在软件开发环境中的工具软件开发环境中的工具不是各自封闭和分离的，而是与某种软件不是各自封闭和分离的，而是与某种软件 开发方法或某种软件加工模型相适应，并以一种综合的、一致的和整体开发方法或某种软件加工模型相适应，并以一种综合的、一致的和整体 连贯的形态来支持软件开发的全过程。连贯的形态来支持软件开发的全过程。4.4.软件环境数据库软件环境数据库(又称软件工程数据库或项目数据库又称软件工程数据库或项目数

23、据库)(1)(1)软件环境数据库是用于软件环境数据库是用于支持软件项目支持软件项目的大型数据库。的大型数据库。(2)(2)软件环境数据库中主要软件环境数据库中主要存储存储软件开发过程中产生的有关产品或半成品的软件开发过程中产生的有关产品或半成品的 数据及各种项目数据，如源程序、测试数据和各种文档等。数据及各种项目数据，如源程序、测试数据和各种文档等。(3)(3)软件环境数据库构成软件开发和维护过程中所有项目数据的集中化的存软件环境数据库构成软件开发和维护过程中所有项目数据的集中化的存 储设施储设施,是集成化是集成化软件开发环境的核心组成部分软件开发环境的核心组成部分,也是各个软件工具之间也是各

24、个软件工具之间 共享数据共享数据及及相互连结相互连结的统一媒介。的统一媒介。(4)(4)软件环境数据库基本上软件环境数据库基本上属于专用的工具型数据库属于专用的工具型数据库,其中需要存储、管理其中需要存储、管理 和维护的软件项目数据与一般信息管理有很大的区别。和维护的软件项目数据与一般信息管理有很大的区别。1110.210.2软件开发环软件开发环境境(6)(6)1 对项目数据(产品、资源、计划中的结构化、非结构化或半结构化数据)的存取和维护功能。2对项目数据的追踪和查询功能。3支持多种用户视图。4可对项目数据提供多种形式的报表输出。5支持内部元素和功能元素的可重用性。6提供各种历史信息的收集和

25、归档。7提供支持配置管理的机制。8具有较完善的数据完整性和安全性保证措施。9提供与外部环境的接口。10具有合理的响应时间和运行性能。5.5.软件环境数据库除具备一般事务处理数据库的特征外，还具有软件环境数据库除具备一般事务处理数据库的特征外，还具有适应适应 软件开发环境的一些特征软件开发环境的一些特征。主要包括以下几个方面：。主要包括以下几个方面：1210.310.3集成化项目支持环境集成化项目支持环境(1)(1)一一.集成化项目支持环境集成化项目支持环境IPSEIPSE(Integrated Project Support Environment)(Integrated Project Su

26、pport Environment)是上世是上世 纪后期各个发达国家在研制软件工程环境过程中纪后期各个发达国家在研制软件工程环境过程中,把开发集成化的项目作为重点把开发集成化的项目作为重点,推出的产品。使软件工程环境逐渐走向成熟，朝着实用化、产品化和标准化的方推出的产品。使软件工程环境逐渐走向成熟，朝着实用化、产品化和标准化的方 向发展。我国在这方面也取得了很大的成绩向发展。我国在这方面也取得了很大的成绩,推出了推出了“青鸟算机辅辅助软件工程青鸟算机辅辅助软件工程”等产品。等产品。二二.IPSEIPSE的基本组成的基本组成 IPSE IPSE是一种多级的层次结构，包括核心层、基本层、应用层至少

27、三个层次是一种多级的层次结构，包括核心层、基本层、应用层至少三个层次(下页下页)。1.1.核心层核心层：在最里面，包括：在最里面，包括：(1)(1)由宿主机和操作系统构成的虚拟机；由宿主机和操作系统构成的虚拟机；(2)(2)环境数据库环境数据库(或文件数据库或文件数据库)及其支持软件及其支持软件(如数据库管理系统或文件管理系如数据库管理系统或文件管理系 统统)，环境数据库是核心层的核心，环境数据库是核心层的核心,它既要存放项目的各种开发文档与管理文它既要存放项目的各种开发文档与管理文 档档,又要承担各种工具之间的信息交换又要承担各种工具之间的信息交换,它是环境研究的重点；它是环境研究的重点；(

28、3)(3)以及从工具到系统以及从工具到系统(含数据库含数据库)的接口。的接口。2.2.基本层基本层：包括软件开发所需的最小限度工具，又称最小支持环境。一般包括：包括软件开发所需的最小限度工具，又称最小支持环境。一般包括：(1)(1)常用的编译、编辑、调试、连结常用的编译、编辑、调试、连结/装配、配置管理等实用程序；装配、配置管理等实用程序；(2)(2)命令解释程序和支持用户的一些操作工具命令解释程序和支持用户的一些操作工具,如如:菜单生成系统、图形系统、多菜单生成系统、图形系统、多 窗口系统等。窗口系统等。1310.310.3集成化项目支持环境集成化项目支持环境(2)(2)工具与系统界面工具与

29、系统界面环境数据库与环境数据库与文件数据库文件数据库主机硬件与主机硬件与操作系统操作系统核心层核心层基本层基本层IPSEIPSE的典型结构图的典型结构图连接连接程序程序测试程序测试程序装入程序装入程序运行运行程序程序命令解命令解释程序释程序各种语各种语言编译言编译 程序程序调试调试程序程序操作支操作支持工具持工具配置配置管理管理编辑编辑程序程序应用层应用层快速原快速原型开发型开发 工具工具需求分需求分析工具析工具维护管维护管理工具理工具美化打美化打印工具印工具测试分测试分析工具析工具各种方法开发工具各种方法开发工具其它其它工具工具用户界面用户界面1410.310.3集成化项目支持环境集成化项目

30、支持环境(3)(3)3.3.应用层应用层:包括支持生存周期内各个阶段活动的工具包括支持生存周期内各个阶段活动的工具,及支持不同系统开发及支持不同系统开发 方法学的工具方法学的工具,内容比较灵活内容比较灵活,可根据开发者的需要增删。可根据开发者的需要增删。三三.IPSEIPSE的特征的特征 1.1.集成化和相互兼容的工具集；集成化和相互兼容的工具集；2.2.支持项目的管理和控制；支持项目的管理和控制；3.3.支持配置管理；支持配置管理；4.4.支持多种语言的软件开发；支持多种语言的软件开发；5.5.支持硬件开发；支持硬件开发；6.6.允许宿主机和目标机使用分布式系统。允许宿主机和目标机使用分布式

31、系统。四四.IPSEIPSE的分代的分代 按照工具的集成化程度及环境内公共数据的不同组织形式，按照工具的集成化程度及环境内公共数据的不同组织形式，IPSEIPSE分为三代。分为三代。第一代第一代的代表是的代表是UNIXUNIX环境，以文件库为核心，在文件库的基础上集成工具集；环境，以文件库为核心，在文件库的基础上集成工具集；第二代第二代以数据库为核心，其工具集具有更高的集成度和统一协调的用户界面；以数据库为核心，其工具集具有更高的集成度和统一协调的用户界面；第三代第三代是建立在知识库基础上的集成环境，其工具集能完全实现任务的来回是建立在知识库基础上的集成环境，其工具集能完全实现任务的来回切换，

32、不再需要用户的干预。切换，不再需要用户的干预。1510.310.3集成化项目支持环集成化项目支持环境境(4)(4)特征第一代第二代第三代核心工具集成 工具切换 生存周期 应用界面 三代三代IPSEIPSE的主要特征的主要特征和比较和比较以文件库为核心。以文件库为核心。以数据库为核心。以数据库为核心。以知识库为核心。以知识库为核心。各工具有自己独立的文各工具有自己独立的文件结构，共同组成环境文件结构，共同组成环境文件库。件库。工具和文件都是环境工具和文件都是环境数据库的实体，不再视数据库的实体，不再视为独立的成分。为独立的成分。只有集成化的工具集，只有集成化的工具集，不再存在分立的工具。不再存在

33、分立的工具。能部分实现由一个工具能部分实现由一个工具到另一个工具的切换。到另一个工具的切换。具有统一与和谐的用具有统一与和谐的用户界面。户界面。完全自动任务切换，不完全自动任务切换，不需要用户的干预。需要用户的干预。支持软件全生存周期的支持软件全生存周期的活动。活动。支持软件全生存周期支持软件全生存周期的活动，并支持一种以的活动，并支持一种以上的程序设计方法学。上的程序设计方法学。支持包括软硬件在内的支持包括软硬件在内的应用系统全生存周期的开应用系统全生存周期的开发活动，包括大规模集成发活动，包括大规模集成电路的设计。电路的设计。不支持分布式应用。不支持分布式应用。支持分布式应用。支持分布式应

34、用。支持分布式应用。支持分布式应用。采用菜单技术。采用菜单技术。配备高分辨率彩显，配备高分辨率彩显，有图标和多窗口功能，有图标和多窗口功能，使用鼠标器。使用鼠标器。多窗口技术，大量使用多窗口技术，大量使用鼠标器，最终用户仅需使鼠标器，最终用户仅需使用命令语言。用命令语言。1610.410.4CASECASE环境环境(1)(1)看问题角度含 义功 能狭义角度 广义角度学术研究角 度 软件产业角 度 一一.CASE.CASE概述概述 1.1.CASECASE是计算机辅助软件工程是计算机辅助软件工程(Computer-Aided Software Engineering)(Computer-Aide

35、d Software Engineering)的简称。的简称。2.2.简单的说简单的说,可以将可以将CASECASE理解为理解为:CASE=CASE=软件工程软件工程+自动化工具自动化工具 3.3.CASECASE的概念的概念可以从不同角度给予解释可以从不同角度给予解释:是一组工具和方法的结合。是一组工具和方法的结合。辅助软件生存周期各个阶段的软辅助软件生存周期各个阶段的软件开发。件开发。辅助软件开发的任何计算机技术。辅助软件开发的任何计算机技术。在软件开发和维护过程中，在软件开发和维护过程中，提供计算机辅助支持；提供计算机辅助支持；引入工程化方法。引入工程化方法。是软件开发方法、软件开发管是

36、软件开发方法、软件开发管理和软件工具等方面多年研究和理和软件工具等方面多年研究和发展的产物。发展的产物。把软件开发技术、方法和软件工把软件开发技术、方法和软件工具集成为一个统一而一致的框架。具集成为一个统一而一致的框架。是种类繁多的软件开发和系统是种类繁多的软件开发和系统集成的产品和软件工具的集合。集成的产品和软件工具的集合。支持软件开发方法，提高软件开支持软件开发方法，提高软件开发效率，增进软件产品的质量。发效率，增进软件产品的质量。1710.410.4CASECASE环境环境(2)(2)CASECASE工具工具环环 境境工工 作作 台台工工 具具以过程为以过程为中心的环境中心的环境集成集成

37、环境环境分析与设计分析与设计编程编程测试测试单方法单方法工作台工作台多方法多方法工作台工作台特定语言特定语言工作台工作台多语言多语言工作台工作台二二.CASECASE工具分类工具分类 CASE CASE工具可以理解为除工具可以理解为除OSOS外外的所有软件工具的总称。的所有软件工具的总称。1.1.按对软件过程的支持范围按对软件过程的支持范围 CASE CASE工具分为三类：工具分为三类：(1)(1)工具工具:支持单个任务；支持单个任务；(2)(2)工作台工作台：支持某一软：支持某一软 件过程或一个过程中件过程或一个过程中 的某些活动；的某些活动；(3)(3)环境环境：支持某些软件：支持某些软件

38、 过程及相关的大部分过程及相关的大部分 活动。活动。如图：如图：编辑器编辑器文件文件比较器比较器编译器编译器1810.410.4CASECASE环境环境(3)(3)支持典型工具支持典型工具支持典型工具需求分析编码工具维护与理解概要设计配置管理测试工具详细设计2.2.按对软件过程的支持活动按对软件过程的支持活动CASECASE工具分类工具分类如下表所示如下表所示数据流图工具数据流图工具实体实体-关系模型工具关系模型工具状态转换图工具状态转换图工具数据字典工具数据字典工具面向对象建模工具面向对象建模工具分析、验证需求定义规分析、验证需求定义规约工具约工具程序结构图设计工具程序结构图设计工具面向对象

39、设计工具面向对象设计工具HIPOHIPO图工具图工具PDL(PDL(设计程序语言设计程序语言)工具工具PAD(PAD(问题分析图问题分析图)工具工具代码转换工具代码转换工具正文编辑程序正文编辑程序连接程序连接程序语法制导编辑程序语法制导编辑程序变化管理工具变化管理工具版本管理工具版本管理工具静态分析程序静态分析程序动态覆盖率测试程序动态覆盖率测试程序测试结果分析程序测试结果分析程序测试报告生成程序测试报告生成程序测试用例生成程序测试用例生成程序测试管理工具测试管理工具符号调试程序符号调试程序应用生成程序应用生成程序第四代语言第四代语言OOOO程序设计环境程序设计环境源程序源程序流程图转换工具流

40、程图转换工具源程序源程序PADPAD转换工具转换工具程序理解工具程序理解工具文档分析工具文档分析工具程序结构分析程序程序结构分析程序1910.410.4CASECASE环境环境(4)(4)工作台支持的软件过程活动例 子程序设计 分析设计 测 试 交叉开发 配置管理 文 档 项目管理 三三.工作台工作台：是一组工具集，支持象设计、实现或测试等特定的软件开发阶段。：是一组工具集，支持象设计、实现或测试等特定的软件开发阶段。它是通过共享文件、共享仓库或共享数据结构来集成。它是通过共享文件、共享仓库或共享数据结构来集成。由支持程序设计的一组由支持程序设计的一组工具组成。工具组成。支持软件过程的分析和支

41、持软件过程的分析和设计阶段。设计阶段。支持特定的应用和组织支持特定的应用和组织结构。具有较好的开放性。结构。具有较好的开放性。支持在一种机器上开发支持在一种机器上开发的软件，而在别的其它系的软件，而在别的其它系统上运行所开发的软件。统上运行所开发的软件。支持配置管理。支持配置管理。支持高质量的文档制作。支持高质量的文档制作。支持项目管理活动。支持项目管理活动。将编辑器、编译器和调试器集成在一个宿主将编辑器、编译器和调试器集成在一个宿主机上构成的程序设计工作台。机上构成的程序设计工作台。支持结构化方法的工作台，支持面向对象方法支持结构化方法的工作台，支持面向对象方法的分析和设计工作台。的分析和设

42、计工作台。交叉编辑器、目标机模拟器、从宿主机到目标交叉编辑器、目标机模拟器、从宿主机到目标机上下载的通信软件包，及远程运行的监控程机上下载的通信软件包，及远程运行的监控程序。序。版本管理工具、改变跟踪工具、系统装配工具。版本管理工具、改变跟踪工具、系统装配工具。字处理器、单面印刷系统、图表图像编辑器、字处理器、单面印刷系统、图表图像编辑器、文档浏览器等。文档浏览器等。项目规划和质量、开支评估和预算追踪工具等。项目规划和质量、开支评估和预算追踪工具等。2010.410.4CASECASE环环境境(5)(5)源程序源程序结构化编辑器结构化编辑器已编译代码已编译代码符号表符号表语法树语法树语言编译器

43、语言编译器连结器连结器可执行程序可执行程序加载器加载器交互式调试器交互式调试器可执行程序可执行程序执行报告执行报告动态分析器动态分析器格式化源文件列表格式化源文件列表程序报告程序报告按格式打印按格式打印交叉引用交叉引用静态分析器静态分析器用户用户调用调用调用调用编辑编辑 利用语法树和符利用语法树和符号表作为共享数据号表作为共享数据来进行工具集成。来进行工具集成。1.1.程序设计工作台程序设计工作台：支持程序开发的一组工具，结构如下图所示：支持程序开发的一组工具，结构如下图所示：程序库程序库2110.410.4CASECASE环境环境(6)(6)名 称功 能语言编译器结构化编辑器连 结 器加 载

44、 器交 叉 引用按格式打印静态分析器 动态分析器 交互式调试器 市场上通常将程序设计语言工作台作为包括附加工具的语言编辑器来出售。如：市场上通常将程序设计语言工作台作为包括附加工具的语言编辑器来出售。如：Basic,C,C+,Pascal,Lisp,SmalltalkBasic,C,C+,Pascal,Lisp,Smalltalk等。等。上图中程序设计工作台中的上图中程序设计工作台中的CASECASE工具功能由下表所示工具功能由下表所示将源代码转换成目标码。创建一个抽象语法树将源代码转换成目标码。创建一个抽象语法树(AST)(AST)和一个符号表。和一个符号表。结合嵌入的程序设计语言，对结合嵌

45、入的程序设计语言，对ASTAST中程序的语法表示进行编辑。中程序的语法表示进行编辑。将已编译的程序的目标代码模块连接起来。将已编译的程序的目标代码模块连接起来。在可执行程序执行之前将其加载到计算机内存。在可执行程序执行之前将其加载到计算机内存。产生一个交叉引用列表，显示所有的程序名是在那里声明和使用的。产生一个交叉引用列表，显示所有的程序名是在那里声明和使用的。扫描扫描ASTAST，根据嵌入的格式规则打印源文件程序。，根据嵌入的格式规则打印源文件程序。分析源文件代码，找到未初始化的变量、不能执行到的代码、未调分析源文件代码，找到未初始化的变量、不能执行到的代码、未调用的函数和过程等异常。用的函

46、数和过程等异常。产生带附注的源文件代码列表，附注上标有程序运行时每个语句执产生带附注的源文件代码列表，附注上标有程序运行时每个语句执行的次数或生成有关程序分支和循环的信息，统计处理器的使用情况。行的次数或生成有关程序分支和循环的信息，统计处理器的使用情况。允许用户来控制程序的执行次序，显示执行期间的程序状态。允许用户来控制程序的执行次序，显示执行期间的程序状态。2210.410.4CASECASE环境环境(7)(7)结构化图表制作工具结构化图表制作工具设计分析和检查工具设计分析和检查工具代码生成器代码生成器查询语言设施查询语言设施数据字典数据字典报告生成设施报告生成设施图表创建工具图表创建工具

47、移入移入/移出设施移出设施中央信息仓库中央信息仓库这些工具通过一个共享仓库这些工具通过一个共享仓库(中央信息仓库中央信息仓库)集成。集成。2.2.分析和设计工作台分析和设计工作台：支持软件的分析和设计阶段：支持软件的分析和设计阶段(在这阶段系统模型已建立，如数在这阶段系统模型已建立，如数 据库模型据库模型,实体关系模型实体关系模型)。(1)(1)它支持特定的设计或分析方法，如面向对象的分析；它支持特定的设计或分析方法，如面向对象的分析；(2)(2)它是更通用的图表编辑系统它是更通用的图表编辑系统,能处理大多数图表类型；能处理大多数图表类型；(3)(3)它提供的方法和指南，能进行一些自动图表检查

48、工作。它提供的方法和指南，能进行一些自动图表检查工作。它可能包括的工具如下图所示：它可能包括的工具如下图所示：而该仓库一般是工作台开发者专有的，因而分析和设计工作台通常也是封闭而该仓库一般是工作台开发者专有的，因而分析和设计工作台通常也是封闭式的环境。式的环境。2310.410.4CASECASE环环境境(8)(8)名 称功 能图表编辑器设计分析和检查工具仓库查询语言数据字典报告生成设施移入/移出设施代码生成器由于其封闭性，分析和设计工作台的缺陷：由于其封闭性，分析和设计工作台的缺陷：(1)(1)移入移入/移出受到限制移出受到限制,与其它工作台互换数据时会发生问题；与其它工作台互换数据时会发生

49、问题；(2)(2)不能裁剪和修改一个设计计划，用户通常不可能用自己的规则取代一个原有规则；不能裁剪和修改一个设计计划，用户通常不可能用自己的规则取代一个原有规则；(3)(3)工作台自己提供的配置管理系统可能与一个组织机构中使用的系统不兼容。工作台自己提供的配置管理系统可能与一个组织机构中使用的系统不兼容。上图中分析和设计工作台中的上图中分析和设计工作台中的CASECASE工具功能由下表所示工具功能由下表所示创建数据流图、结构图、实体关系图等。创建数据流图、结构图、实体关系图等。进行分析，并报告错误和异常情况。进行分析，并报告错误和异常情况。允许设计者查询仓库，找到与设计相关的信息。允许设计者查

50、询仓库，找到与设计相关的信息。维护系统中所用的实体信息。维护系统中所用的实体信息。从中央存储器中取得信息并自动生成系统文档。从中央存储器中取得信息并自动生成系统文档。允许中央仓库和其它软件开发互换信息。允许中央仓库和其它软件开发互换信息。从中央存储器中取得设计信息，自动生成代码和代码框架。从中央存储器中取得设计信息，自动生成代码和代码框架。2410.410.4CASECASE环环境境(9)(9)规规 约约测试数据测试数据执行报告执行报告模拟器模拟器测试预估测试预估被测试的程序被测试的程序动态分析器动态分析器源代码源代码测试结果测试结果预测器预测器测试数据生成器测试数据生成器报告生成器报告生成器