系統軟件開發過程中的軟件工程技術分析

紀志勇

摘要：互聯網時代下，計算機系統的應用愈加廣泛，在人們日常生活和工作中扮演著愈加重要的角色。而系統軟件是控制計算機系統正常運行、實現計算機系統功能的重要組成部分，系統軟件開發質量直接影響著計算機系統在各行各業的應用。本文主要介紹了系統軟件開發和軟件工程技術的概念，同時從系統軟件開發過程的軟件項目開發計劃、軟件需求分析、軟件設計、軟件實現、軟件測試與維護等階段詳細地闡述了軟件工程技術的應用。

關鍵詞：系統軟件;軟件工程技術;軟件開發

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）16-0230-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

軟件工程技術是系統軟件開發的重要工具，在提高系統軟件創新性和開發效率方面具有重要作用。互聯網時代下，系統軟件的開發、應用不僅有利于軟件行業的發展，同時對科學技術的發展和居民生活水平的提高都具有積極意義。

1系統軟件開發與軟件工程技術概述

1.1系統軟件開發

系統軟件是指調度、監控和維護計算機系統，保證其正常運行和支持應用軟件功能實現的那部分軟件。常見的系統軟件有Windows操作系統、UNIX 操作系統、C語言編譯、匯編語言匯編器和數據庫管理系統[1]。系統軟件還具有以下特征：能解決并發操作處理中的協調問題、調度管理資源共享、用戶可以反復使用、與硬件有很強的交互性。

系統軟件開發是指依據用戶要求設計、開發、實現某種計算機功能的系統軟件或系統軟件中的一部分的過程。與傳統應用軟件開發相比，系統軟件開發復雜性更高，而且開發期間的問題域是不可結構化的[2]。例如系統軟件是控制計算機系統的重要工具，負責協調管理多種運行程序，其內部結構復雜，功能板塊之間的耦合性較強，一旦修改其中某一模塊，很可能影響到整個系統的正常運行，最典型的UNIX操作系統。

1.2軟件工程技術

軟件工程技術是以軟件開發為目的的計算機工程技術的總稱，一般包括軟件項目開發計劃、軟件需求分析、軟件設計、軟件實現、軟件測試和軟件維護等幾部分。其中軟件項目開發計劃是軟件開發單位依據現有資源條件做出的軟件開發整體方案，同時做出軟件開發可行性分析。軟件需求分析是指軟件開發單位依據用戶需求對軟件開發目標的深入探討，分析開發軟件應滿足什么要求，能夠解決哪些問題等[3]。軟件設計是構建軟件開發模型，依照先整體、再部分設計軟件總體結構和功能模塊。軟件實現是編寫軟件應用程序，調試軟件功能。軟件測試是對開發軟件的性能進行測試，在保證實現用戶需求的軟件功能實現基礎上，盡可能提高軟件運行可靠性、穩定性。

2軟件工程技術在系統軟件開發過程中的應用

2.1軟件項目開發計劃

軟件項目開發計劃階段的主要工作內容是確定軟件開發目標和總體要求，結合開發單位自身條件進行可行性分析、投資-效益分析，制定軟件開發計劃。可行性分析從經濟可行性、技術可行性、法律可行性、操作可行性和時間可行性五方面分析[4]。

2.2軟件需求分析

軟件需求分析是軟件開發的前端，需要分析人員充分與用戶、軟件開發小組溝通交流，結合軟件原型、軟件需求、軟件開發計劃和可行性報告進一步確定開發軟件的使用與功能實現需求，示意圖如下圖1所示。在實際開發期間，應積極了解用戶需求，依此確定軟件開發方向和重點，提高軟件開發效益。

目前常見的軟件需求分析方法有面向數據流結構化分析方法（SA）、Jackson方法（JSD）/結構化數據系統的開發方法（DSSD）和面向對象的分析方法（OOA）等。以SA方法為例，SA方法是一種版形式化的建模技術分析客戶需求，構建描述數據和行為的模型。其步驟如下：第一，DFD 圖描述原型系統的“具體模型”[5]。第二，分析“具體模型”本質元素，用DFD 圖描述當前系統的“邏輯模型”。第三，分析當前系統和目標系統功能實現邏輯上的差別，明確目標系統“問題”，并DFD 圖描述目標系統邏輯模型。為簡化需求分析過程和便于用戶、軟件開發參與方理解，結構化分析常使用圖形表達需求。比如，?表示數據源點或終點、?表示處理或加工、=表示數據存儲、→表示數據流。而面向數據結構的Jackson方法則是通過數據元素之間的順序結構、選擇結構和循環結構進行需求分析。DSSD方法是自上向下地對系統結構進行劃分，同時由整體-部分、由頂層-基層逐步分析各結構、各模塊用戶需求。OOA方法是依據抽象、封裝、繼承、比例等原則，參照現實系統分析用戶需求的方法。

2.3軟件設計

軟件設計階段的主要工作是構建軟件開發模型、項目管理模型和組織公共模型。目前常見的軟件開發模型有以下幾種：

（1）瀑布模型

瀑布模型是結構化方法中常用的開發模型，在軟件開發生命周期中各個活動按照先后順序如同瀑布流水逐級下落（如圖2所示）[6]。瀑布模型具有如下優點：為軟件開發各階段提供一個整體指導方案、有利于開發人員逐級控制開發質量和成本。缺點如下：各階段工作完全固定，只有每一階段工作完全結束后才能得知下階段開發風險、一旦客戶需求前期表達不充分可能會導致整個項目開發失敗。可見，該模型的使用要求主要取決于軟件開發全過程客戶需求變化程度以及在前期工作中對客戶需求的理解程度。

（2）螺旋模型

螺旋模型是以瀑布模型和演化模型為基礎，融合兩者優點而構建的軟件項目開發模型（如下圖3所示）。該模型全生命周期包括以下四個步驟：第一，明確軟件開發目標、限制條件和功能需求，制定軟件開發計劃。第二，分析、識別軟件開發方案中的是技術風險、經濟風險，并盡可能提出改進建議，消除、降低風險[7]。第三，軟件開發實施過程，驗證階段性的產品。第四，用戶評價并提出建議，構建下一階段軟件開發計劃。該模型具有如下優點：能夠適應用戶需求的動態變化，軟件開發負責人可以及時調整開發計劃、各階段沒有明顯接線，開發人員可以同步工作，提高軟件開發效率。缺點如下：人力資源成本增加、對軟件開發項目風險評估要求較高，一旦未能及時識別風險，勢必會造成損失。

（3）噴泉模型

噴泉模型是以用戶需求為動力驅動的模型，適合于面向對象的開發方法（如圖4所示）。該模型最明顯的特點是迭代性和無間隙性，即軟件開發活動需要多次重復，在迭代過程中完善。而且各階段軟件開發活動不存在明顯便捷，允許分析、設計和編碼人員同步開始工作。該模型優點如下：節省軟件開發時間，提高效率。缺點如下：各階段工作重疊，不利于管理。

（4）增量模型

增量模型是一種迭代模型，該模型示意圖如圖5所示。隨著時間的遞進，客戶對每一個增量的評估和建議都可以作為下一個增量的新需求，在此基礎上迭代直至開發出符合客戶需求的、功能完善的軟件。該模型具有如下優點：初期投資少，降低開發風險、可以減少用戶需求變更次數。缺點如下：管理成本增加、對前期用戶需求分析要求較高。

除此之外，項目管理模型有利于軟件開發單位充分整合現有資源條件和優化組織架構對軟件項目開發進行項目工程化管理，在保證軟件項目開發質量的前提下，盡可能地提高項目開發效益。組織公共模型則有利于協助軟件開發人員及時找尋系統軟件開發中存在的問題，以便及時診斷錯誤，制定相應的解決方案。

2.4軟件實現

軟件實現階段的主要工作是軟件應用程序的開發，通過軟件編碼將用戶需求和軟件實用功能轉換成可以通過計算機接受并實現的程序。在編碼器將一方面要制定統一、標準的編寫規范，保證程序的可讀性，提高系統軟件運行效率，降低后期運行故障風險，另一方面應結合用戶需求和計算機實際運行環節編寫出正確的、易理解和易維護的程序模塊。

2.5軟件測試與維護

軟件測試與維護是軟件項目開發的最后階段，實踐是檢驗真理的唯一標準，軟件開發小組在軟件設計完成后應從單元測試、組裝測試和系統測試三個階段測試軟件在計算機系統中實際運行中的功能實現與性能，一經發現問題應立刻予以糾正。目前常見的測試方法有黑盒法和白盒法，分別對源程序和軟件的功能性需求。軟件維護是針對開發后軟件的改進活動，使其更好地滿足用戶需求。在實際維護期間，相關人員還需以書面和電子報告的形式記錄、保存軟件錯誤診斷、維護要求、計劃、程序測試和驗收等過程和結果。

3 結論

軟件工程技術是一項現代化應用技術，在系統軟件工程開發中起著至關重要的作用。在系統軟件實際開發期間，軟件開發人員應遵循科學性和實用性原則，在軟件項目開發計劃、軟件需求分析、軟件設計、軟件實現、軟件測試與維護等階段依據用戶需求和實際開發環境、條件選擇合理的軟件工程技術，以提高其應用的有效性。

參考文獻：

[1] 龐崇高.數據庫設計中軟件工程技術的作用探析——評《數據庫及其應用》[J].電鍍與精飾，2020，42（4）：49.

[2] 樂藝.面向對象軟件工程技術在船舶綜合信息系統的應用[J].艦船科學技術，2018，40（16）：109-111.

[3] 劉穎.軟件工程技術在系統軟件開發中的運用[J].電子技術與軟件工程，2019（5）：31.

[4] 劉光久.軟件工程技術在系統軟件開發過程的應用分析[J].花炮科技與市場，2019，25（2）：212.

[5] 王瑞錦，文淑華，周世杰，等.螺旋遞進式的軟件工程實踐教學體系探索[J].實驗技術與管理，2018，35（2）：174-178.

[6] 邵曰攀.軟件工程技術在計算機系統軟件開發中的應用[J].數字化用戶，2017（3）：61.

【通聯編輯：唐一東】