Transcript dddd - 西安交通大学精品课程 :: 软件开发

第1章 软件开发方法
（一）软件概述
计算机教学实验中心
问题的提出
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什么是软件 ？
软件有哪些特征？
什么是软件危机？
什么是软件生命周期？
软件开发技术发展史
……
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1．理解软件的概念及软件的特征
2．了解软件生产的历史
3．软件危机及项目失败的原因
4．了解软件的生命周期概念
5．了解软件开发史
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软件（Software）
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随着信息化、网络化和数字化时代的到来，
社会对“软件”的需求激增。如今，世
界发达国家都把软件列为国家发展的关键
技术领域。
美国国家关键技术委员会将软件列为六大关
键技术之一；
欧洲共同体将“软件和信息处理”列为关键
技术；
我国把信息产业放在优先发展的地位，看作
是中国发展高新技术、赶超世界先进水平
的一次千载难逢的机遇。
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软件的基本概念
什么是软件？
计算机系统由计算机硬件和软件构成。
计算机神奇的功能是在软件的“指挥”下创造出来
的。
软件是各种程序和有关资料的总称。
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程序是：
 为实现特定目标或解决特定问题而用计算
机语言编写的命令序列的集合
 是人们求解问题的逻辑思维活动的代码化
描述
程序的最重要的目的是：
便于阅读、交流
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Roger S. Pressman 对软件的认识
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“计算机软件已经成为一种驱动力。它
是进行商业决策的引擎；它是现代科学
研究和工程问题寻求解答的基础；它也
是鉴别现代产品和服务的关键因素。它
被嵌入在各类系统中：交通、医疗、电
信、军事、工业生产过程、娱乐、办
公、……难以穷举。软件在现代社会中
确实是必不可少的。而我们在进入21世
纪，软件将成为从基础教育到基因工程
的所有领域新进展的驱动器。”
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软件的特征
软件是逻辑产品
软件产品质量的体现方式不同
软件产品的生命周期和失败曲线不同
软件产品的成本构成不同
大多数软件仍然是定制生产的
软件产品的不同属性
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软件是逻辑产品
软件产品是：
• 具有产值、价格、质量和功
能的特性
• 看不见,是逻辑的、无形的
• 是脑力劳动的结晶
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软件产品质量体现方式不同
质量体现方式不同：
• 实用、可靠、可操作性；
• 可维护性强
• 方便用户
• 不会折旧、损坏、老化
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软件产品的成本构成不同
12%
需求率
生产率 4%
开发人员
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1979年美国国防预算的9%用于计算机领域，约$113亿
($1258亿)。在这$113亿中，$91亿用于软件投资（约
占80%），仅有不到$23亿用于购买硬件设备。
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软、硬件失败曲线不同
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大多数软件产品仍然是定制生产
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硬件产品的生产技术和工艺已经成熟，可
以做到标准化、系列化成批生产,不论哪
个厂家生产的产品，用户买来都可以集成、
组装和替换使用。
尽管软件产品复用是软件界孜孜不倦追求
的目标，在某些局部范围内几家领军软件
企业也建立了一些软件组件复用的技术标
准，例如，OMG的CORBA、Microsoft的COM
和DCOM、SUN的EJB和J2EE，但是目前还做
不到大范围使用软件替代品。大多数软件
仍然是为特定任务或用户定制的。
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软件产品的不同属性
为便于软件产品的研制、生产、维护和使
用，软件还必须具有:
可维护性（Maintainability）
独立性（Dependability）
效率性（Efficiency）
可用性（Usability）
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软件分类
软件按不同方式可以划分为
不同的类型：
• 按功能划分
• 按规模划分
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按功能划分软件分类
系统软件
软件
应用软件
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操作系统
网络系统
语言编译器
工具软件
管理软件
实时软件
科学计算、数据处理
嵌入式软件
人工智能软件
专用领域软件
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系统软件
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是支持计算机系统正常运行并实现用户操作
的那部分软件。
一般是在计算机系统购买时随机携带的，也
可以根据需要另行安装。
系统软件的主要特征是：
• 与硬件有很强的交互性
• 能对资源共享进行调度管理
• 能解决并发操作处理中存在的协调问题
• 其中的数据结构复杂，外部接口多样化，
便于用户反复使用
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系统软件例
①操作系统（Operating System）
②网络系统（Network System）
③语言编译系统（ Language Compiler）
④通信软件（Communications Software）
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⑤ 工具软件（Tools Software）
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应用软件
应用软件是为满足用户不同领域、不
同问题的应用需求而提供的那部分软件。
它可以拓宽计算机系统的应用领域，放
大硬件的功能。
应用软件具有无限丰富和美好的开发前
景。
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应用软件例
① 事务处理软件
② 实时软件
③ 科学计算和数据处理软件
④ 嵌入式软件
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⑤人工智能软件
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按规模划分软件分类
类别
参加人
员数
研制期限
产品规模
（语句行数）
实 例
微型
1
1~4周
0.5k
选择排序程序
小型
1
1~6月
1k~2k
数值计算程序
中型
2~5
1~2年
5k~10k
汇编程序
较大型
5~20
2~3年
50k~100k
数据库系统
大型
100~1000
4~5年
1M
操作系统
极大型
2000~5000
5~10年
1M~10M
空中交通管制系统
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软件开发技术发展史
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应用驱动是推进软件发展进程的主线:
从软件发展早期的按个人意愿编写代码，到按
软件工程的理论生产大型应用系统；
从手工作坊式的封闭性制作到按标准制式、大
工业生产的开放系统；
从注重个人精雕细琢地编写代码的技巧到注重
工程项目的管理和开发团队的协作；
从为特定应用定制设计到以复用为目标的组件
式开发；
从由少数软件天才的编程艺术到由广大用户直
接参与的应用开发。
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阶段划分
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半个多世纪以来，软件及软件开发技术在
理论、观念、目标及技术方法等方面都发
生了很大变化。
以10年左右为间隔，划分为五个阶段。详
见表1-2。
讨论每个时期软件开发技术的特点，包括
软件开发技术处理的对象、用途、目的、
开发方法、开发工具、发展状况、技术突
破、理论成就及目标等。
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第一阶段20世纪 40-50年代
早期计算机是由只有硬件的“裸机”组成，计
算机中不装任何软件。由于采用电子管作为
逻辑电路的元器件，系统稳定性很差。
那时人们只关心硬件的性能和技术指标，系统
设计与实现是以硬件为中心，软件开发（实
际上是程序设计）处于从属地位。
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软件主要特征
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处理对象：由“0”和“1”组成的二进制序列 ；
用途：主要是科学计算及军事应用（弹道计算）；
目的：“确定计算机硬件动作的序列”；
开发方法：经验主义；
开发工具：机器语言；
认识：计算机的用途是快速计算。
发展概况：机器语言、汇编语言、FORTRAN语言；
技术突破：存储器技术、 “迭代-反复”算法、观念转变 ；
理论成就：冯·诺依曼理论和图灵测试；
目标：用最少资源来获得最大运算能力。
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阶段软件大事件
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1945年6月30日，冯·诺依曼（John von Neumann）在EDVAC计算机设计报告草
案中介绍了存储程序的概念。
1946年6月，冯·诺依曼与高德斯坦等人发表了《电子计算机装置逻辑结构初
探》的论文，成为EDVAC的设计基础。
1950年10月，图灵发表《计算机器与智能》（Computing Machinery and
Intelligence）论文，指出如果一台机器对于质问的响应与人类的响应完全
无法区别，那么这台机器就具有智能。今天，人们把这一论断称为图灵测试，
它奠定了人工智能的理论基础。
1952年霍普研制成功第一个编译程序A-O。
1954年IBM资助的一个委员会在John Backus领导下开始研制高级语言，设计
用于科学与工程计算的FORTRAN语言。
1956年IBM推出了IBM704，其机器性能较以前的计算机有了显著提高。并且在
其上首次运行了符号汇编程序SAP，成为程序发展史上最有意义的事。它确立
了汇编的基本形式。
1957年，在IBM704上运行了第一个高级语言FORTRAN，至今还在使用。
1958年，推出多个高级语言。有麻省理工学院（MIT）的麦卡锡（John
McCarthy）为人工智能领域的应用而设计LISP语言；有第一个用于数控机床
的编程的专用语言APT；还有用于商业数据处理的语言Flow-Matic。
1858年，Alex Bernstein等人在IBM704机开发的第一个成熟的程序——象棋
程序；有Alan Newell等人使用高级语言首次开发的模仿人类思维过程的程序；
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还有空中交通管理系统。
第二阶段20世纪 60年代
由于硬件技术的发展，在电路设计中广泛采用
晶体管和集成电路，使计算机的体积大大缩
小，系统稳定性提高，价格降低。开始出现
以屏幕显示器和键盘输入方式的商用计算机，
促进了计算机的产、销量急剧上升。
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在软件领域，应用领域拓宽，社会对应用软件
的需求急剧增加，软件的地位和作用不断提
高，从而有力地推动了软件技术和开发方法
的改进和发展。
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软件主要特征
处理对象：高级语言编写的程序 ；
 用途：科学计算、商务应用和数据处理；
 目的：“确定计算机指令的动作序列”；
 开发方法：功能性程序设计；
 开发工具：汇编语言、高级语言；
 认识：软件应独立于硬件；必须规范程序内部控制流；
 发展概况：高级语言；编译技术；非数值商业应用；软件危
机
 技术突破：高级语言促进计算机应用 ；功能性程序设计技术；
 理论成就：软件工程解决软件危机；结构化程序设计理论；
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 目标：扩大程序系统的规模，以适应更复杂的应用。
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阶段软件大事件
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1960年，ALGOL60语言是使用递归的第一个面向过程的语言，用与数
学与科学计算。同年创建通用商用语言COBOL。
1961年诞生了第一个模拟语言GPSS。同年MIT在 IBM7090上开发了第
一个实验性分时系统CTSS（Compatible Time Sharing System）。当
时的7090只有32K内存，监控程序为5K，剩下27K给用户使用。CTSS支
持32个用户，对 IBM后来的操作系统产生了很大的影响。
1962年， 在测试技术方面，Auerback公司提供了最早的基准程序
Benchmark用于测试技术。同年，贝尔实验室研制了用语音谱图识别
语音。和能设计、存储及编辑合成音乐的软件。
1963年，贝尔实验室发明了能够专门处理字符串的SNOBOL语言。同年，
花费了80亿美元的美国半自动防空系统（SAGE）研发成功投入使用。
1964年5月1日，美国达特茅斯学院的凯梅尼和汤姆斯发明推出了
BASIC语言。同年，IBM公司开发出报表生产程序RPGⅡ。后来有人认
为RPGⅡ是第四代编程语言的先兆。IBM经过7年努力，完成了航空订
票系统，还在当年开发了计算机辅助设计系统。
1965年，开始了服务于大型分时系统的MAC工程。后来发展成为
Multics操作系统。 同年，荷兰计算机科学家迪克斯特拉（Dijkstra）
提出结构化编程技术，适合在软件的详细设计或低层设计及编码实现
阶段采用。
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阶段软件大事件（续）
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1966年，IBM公司的P．H．Howard提出英文字符识别系统，推动了文字识
别技术的发展。R．Casey和G．Nagy对汉字OCR（光学字符识别）进行了研
究，并提出二级匹配的方法。
1967年，挪威计算中心的O．J．Dahl和K．Nygaard用ALGOL语言开发出
Simula67用于模拟应用，这是第一个面向对象语言。同年，美国科学家克
努斯经典著作——The Art of Computer Programming。把算法与数据结
构作为独立实体从使用它们的程序中分离出来，开创数据结构，算法理论。
1968年10月北大西洋公约组织（NATO）的科学委员会在德国加尔密斯
（Garmisch）开会讨论软件可靠性及软件危机的问题，产生了关于“软件
工程”的加尔密斯报告，首次提出了 “软件工程”的问题。 同年，荷兰
科学家埃德 Edsgar W．Dijkstra在 ACM通信上发表了“GOTO语句值得考
虑的害处”的论文，引发了一场关于结构化编程的大讨论。国际信息处理
联合会（FP）鼓励使用六位数字的数据格式（YYMMDD）来表示日期进行信
息交换，从而造成2000年危机问题。同年Ivan E．Suterland提出窗口技
术。
1969年，贝尔实验室的Dennis M．Ritchie和K．Thompson用PDP-7汇编指
令编写了UNIX的第一版本V1。UNIX的发展对计算机界、尤其是对软件界产
生了巨大而深刻的影响。
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第三阶段20世纪 70年代
这个时期计算机硬件的发展具有里程碑的意义，
采用诸如大规模集成电路，分布式技术、网
络技术、嵌入式等高新技术极大地提高了计
算机系统的处理能力，特别是微处理器的诞
生，开创了大众化使用计算机的新时代。
该阶段软件的特征是：高性能的计算机系统对
软件的功能和性能提出了更高的要求。
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软件主要特征
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处理对象：小规模系统的程序设计 ；
用途：商务应用；网络互联；数据库应用；
目的：“研究数据结构和算法以寻求处理的时-空平衡”；
开发方法：研究数据结构和算法；结构 化开发方法；
开发工具：高级语言；数据库技术；
认识：平衡时-空平衡复杂度；程序执行的停机；程序可读性；
发展概况：数据独立（文件、DB）；对复杂系统的规格说明；
技术突破：数据结构及算法 ；区分了应用软件和系统软件；
理论成就：数据结构及算法 理论；形式方法；软件工程方法；
目标：解决软件危机。
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阶段软件大事件
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1970年，Winston Royce在他的《管理大型软件系统的开发》提出了著名的
“瀑布模型” 。同年，柯特（E．F．Codd）提出关系模型为关系数据库技术
的发展打下基础。在编程语言方面，出现了用于系统程序设计的 BLISS语言，
用来编写编译程序和操作系统。
1971年，瑞士联邦技术学院的伍尔斯教授发明了第一个结构化的编程语言
Pascal，并用17世纪法国著名科学家 Blaise Pascal（帕斯卡）的名字命名。
同年，伍尔斯教授还提出“自顶向下、逐步细化”的结构化程序设计方法。
Friedrich I．Bauer提出软件工程的定义：“确立并使用正确的工程原理和
方法，以便能够经济地获得可靠而有效的软件。” 巴拿斯提出了信息隐藏的
原理，对软件工程的发展产生巨大影响。
1972年，出现三种有深远影响的编程语言：贝尔实验室的 Dennis Ritchie发
明的C语言。它在Martin Richards的 BCPL语言和 Ken Tbompston的B语言的
基础上进行发展。最初的C语言是为编写UNIX而设计的，并在PDP-11上首先实
现。法国马赛大学的Alan Colmeratuer发明 PROLOG语言，用于人工智能领域，
其在欧洲和日本比较流行。Xerox公司Palo Alto研究中心 Alan Kay（艾
兰·凯）发明的 Smalltalk语言。它是一种面向对象的语言，适合使用鼠标工
作的可视计算机系统，它体现了与传统程序设计不同的观念及风格。同年，
在计算机科学的理论方面，计算复杂性理论提出了NP问题的思想。提出对某
些大规模的计算问题（如旅行商问题），其计算量是极其巨大的。同年，华
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裔科学家王安发展了字处理系统。
阶段软件大事件（续）
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1974年G．J．Myers，W．Stevens，L．Constantine，E．Yourdon等发展了
结构化设计（SD）方法，基本思想是通过模块化建立一个结构良好的系统。
同年，在斯得哥尔摩的象棋比赛中，计算机进行了首次赛事。
1975年，M．A．Jackson提出JSP方法，它是适合中小型数据处理系统进行模
块结构设计的一种方法。同年，Charles H．Moore发明了Forth语言，它适
合实时控制及工业机器人的编程。这一年还出现了SPSS语言，用于社会科学
的统计。勃洛克发表著作“人月的秘密” ，提出在拖延了的项目中增加人
员只会使项目更为延期的观点。
1976年B．W．Boehm又对软件工程给出定义：“在软件（包括程序和文档）
设计、实现、测试、运行、维户的各个过程中．建立在科学基础上的一套实
用方法”。C．A．Hoare则认为软件工程是“一种导致电子数字计算机具有
强大功能的艺术，这种功能表现为人可以方便地使用计算机”。
1977年，美国国家计算机和信息处理标准委员会（ANSC-X3）制定信息交换
代码ASCII的标准X3.4-1977。
1979年，在美国国防部新语言的评审中，法国人Jean Ichbiah主持设计的绿
色语言HoneywellBull最后获胜。同年5月，以对编程做过重大贡献的爱达·拉
夫拉斯伯爵夫人的名字命名新语言Ada。还是在这一年，贝尔实验室的
L．R．Rabiner等利用聚类技术开发了不定人的英语识别系统。
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第四阶段20世纪 80年代
这个时期计算机硬件的发展体现在个人计算机和计算机
网络。
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该阶段软件发展的特征是：个人计算机应用软件异军突
起，形成信息产业中新的增长点。伴随微处理器和嵌
入式系统的发展，计算机应用开始深入我们的日常工
作和生活。旺盛的市场需求和政府企业甚至广大百姓
的资金投入，孕育了大量软件企业。市场竞争和市场
经济规则促进了软件产品功能更强，质量更高，性能
价格比更好。大型机（包括中、小型机）软件向个人
计算机上移植，从而为软件提供了更广阔的发展空间
和巨大的用户市场。
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软件主要特征
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处理对象：大型系统的程序设计 ；
用途：关系数据库应用；各领域计算机应用；
目的：大众化普及应用计算机；
开发方法：构造系统方法；用标记工具描述系统；文档是
管理系统结构的主要手段；
开发工具：高级语言；基于PC的开发工具；早期CASE工具；
认识：软件生命周期；强调开发组协作的重要性；
发展概况：软件工程研究机构；CASE环境；图形界面系统；
技术突破：C/S计算模式 ；GUI图形用户界面；
理论成就：RDB的理论； 软件工作量度量COCOMO；软件过
程改进模型CMM；
目标：开发更大规模和复杂性软件系统，满足应用的需求。
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1980年8月，经过长期的努力，由美国国防部确定把ADA语言用于过程控制与
嵌入式应用。
1981年，B．W．Boehm出版了《软件工程经济学》，提出构造费用模型
（COCOMO）作为软件的价格估计模型。引起了软件度量的发展。同年，
R．Abbott总结了面向对象的设计方法学。在这一年，美国 Ashton Tate公司
推出关系数据库dBASEⅡ，并迅速赢得世界范围内的巨大市场。
1981年，IBM公司推出个人计算机IBM PC，选Microsoft公司的MS-DOS作为其
个人计算机的操作系统，并将其命名为PC-DOS。从而为Bill Gates的
Microsoft公司的发展开辟一条通往成功的道路。
1981年，中国颁布了《信息交换用汉字编码字符集·基本集》，国家标准代号
GB2312-80。
1982年，John Warnock开发了 Postscript的页面描述语言，该语言后来形成
著名的 Adobe系统。同年，Autodesk 公司推出了计算机辅助设计系统
AutoCAD第一版。
1983年，王永民发明了“五笔字型”汉字输人法。AT&T公司公布了UNIX
System V，伯克利分校公布了4.2BSD。同年，Apple公司推出鼠标操作的图标
及下拉式菜单的工作方式，开创了图形操作界面的先河。
1983年，贝尔实验室发展了C++语言，既在C语言的基础上增加了面向对象程
序设计所需要的抽象数据类型——类。
1984年，Fox Software公司推出 PC关系数据库系统FoxBASE。同年，Novell
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公司推出局域网络管理系统Netware V1.0。
阶段软件大事件（续）
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1984年10月15日，国际标准化组织ISO制定了开发系统互连参考模型OSI/RM，即
ISO7498-1。它从逻辑上把网络功能分成七层。同年，计算机图形学在Apple公
司的Macintoch操作系统上取得极大成功。
1985年，Microsoft公司推出Windows窗口界面操作系统。ISO提出软件质量度量
模型建议。该模型分高、中、低三层，各层均有多项评价准则。
1986年，Oracle公司推出 Distributed ORACLE分布式关系数据库。同年，出版
了世界第一部电子图书，《美国科学院百科全书》，它的3万个图，900万字的
内容就存储在一张5．25英寸的CD-ROM光盘上。同年，Wall Street Journal 出
书把计算机辅助软件工程CASE的概念推广开来。
1987年，卡内基梅隆大学的软件工程研究所的Watts Humphrey等发表了“软件
过程成熟度框架”，后来成为用于预测开发单位是否有能力生产可靠软件的
“能力成熟度模型CMM”。同年，IBM公司和Microsoft公司合作推出OS／2操作系
统，为IBM公司的PS/2 个人计算机系统配套。OS/2被称为32位微机的新一代操
作系统。
1988年，Barry Boehm提出了软件系统开发的“螺旋模型”。后来，该模型被认
为能有效提高系统开发效率。同年，ACM的一个工作组提出一份报告“计算仍是
一门学科”。它把计算机学科归纳为九个主题领域：算法与数据结构、体系结
构、人工智能与机器人学，数据库与情报检索、人机通信、数值与符号计算，
操作系统，编程语言，软件工程与方法学。它还包括了三种不同的处理方法：
理论、抽象、设计，构成计算机学科的3×9矩阵。
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第五阶段20世纪 90年代
当计算技术发展到网络计算，标志着计算机网络时代的到
来。伴随处理分散的海量数据的应用需求，诞生并促进
了分布式技术、并行计算、人工神经网络等技术的发展。
反映该阶段的软件特征是：多媒体信息的实时处理技术成
为研究的热点；计算机系统内部传统的处理模式（单指
令流单数据流SISD和单指令流多数据流SIMD）受到极大
挑战，具有并行处理功能的新型处理模式（多指令流多
数据流MIMD）倍受关注和厚爱；面向对象的开发方法代
表着在新处理环境中提高软件开发效率和质量的方向；
信息唾手可得的网络服务软件满足着人们日益增长的应
用需求。
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软件主要特征
处理对象：基于Internet/Web的程序设计 ；
 用途：网络互联及网络应用；
 目的：通过支持跨地区、跨部门、跨时间的群组共享信息协同
工作来提高群组，集团的整体的生产率；
 开发方法：基于组件、基于Internet/Web的开发方法；
 开发工具：组件技术；基于Web开发工具；现代CASE工具 ；
 认识：非功能性需求的重要性；基于环境的软件过程改造；
 发展概况：Internet/Intranet；基于Web应用；虚拟现实技术；
新技术涌现，但缺乏理论指导；
 技术突破：设计模式 ；浏览器技术；CORBA/COM/OLE技术；
 理论成就：“交互模型”作为网格计算的理论基础；
上一页目标：正确的时刻，把正确的信息，安全地送给需要的人。
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阶段软件大事件
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1990年，Tim Berners Lee提出了关于World Wide Web的原型，并同
时给出了 URL、HTML和HTTP的概念。同年，国际标准化组织接受UNIX
标准POSLX为国际标准 ISO9945/1。这一年，Microsoft 公司的
Windows取得极大成功。
1991年IBM与Microsoft分道扬镳。6月13日，中国颁布了《计算机软
件保护条例》，并于同年10月1日开始实施。
1992年l月，Intel公司和Microsoft公司联合发表有关保持环境的APM
标准。
1993年，伊利诺斯州大学的超级计算机应用研究中心的学生和研究人
员开发了第一个基于图形用户界面的Internet浏览器，取名为NCSA
Masaic。同年，美国白宫发表了一份报告，阐述了克林顿政府的
“National Information Infrastructure”（国家信息基础建设）发
展计划。人们把 NII常称为“Information Super Highway”（信息高
速公路）。
1994年，Netscape公司首次推出它的浏览器Navigator。由于它卓越
的功能和便捷的操作方式，使其在很短的时间内风靡世界。
1995年，SUN公司推出了Java及其集成开发环境。Java语言是基于
Internet的编程语言，使得应用程序同时在不同平台运行成为可能。
同年，Microsoft公司推出 Windows95。
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软件危机
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从20世纪60年代开始，软件界经常遭受软件危机
的袭扰。
以IBM公司的OS/360操作系统为例。它共有4000多
个模块、100万行指令，共投入5000人年，耗资5
亿美元，但在交付使用的系统中仍找出2000个以
上的错误。
经研究发现，研制软件系统需要投入大量的人力、
物力和资金，但是系统的质量却无法保证。开发
软件所需的高成本与软件产品的低质量之间存在
尖锐的矛盾。软件开发陷入不可自拔的恶性循环
之中。这种现象被称为“软件危机”（Software
Crisis）。
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软件危机的表现
⑴软件开发进度难以预测
⑵软件开发成本难以控制
⑶用户对软件功能难以满足
⑷软件产品质量无法保证
⑸软件产品难以维护
⑹软件通常缺少适当的文档资料
⑺生产率提高的速度不能满足社会需要
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⑴软件开发进度难以预测
拖延工期几个月甚至几年的现象并不罕见，这种现象降低了软件开发
组织的信誉。
以丹佛新国际机场为例
该机场规模是曼哈顿机场的两倍，宽为希思机场的10倍，
可以全天侯同时起降三架喷气式客机；
 投资1.93亿美元建立了一个地下行李传送系统，总长21
英里，有4,000台遥控车，可按不同线路在20家不同航
空公司柜台、登机门和行李领取处之间发送和传递行李；
 支持该系统的是5,000个电子眼、400台无线电接受机、
56台条形码扫描仪和100台计算机
 按原定计划要在1993年万圣节前启用，但一直到1994年
6月，该系统还无法正常运行。
据研究结果统计：只有15%的项目是按计划完成的。

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⑵软件开发成本难以控制
投资一再追加，令人难于置信。据同样的研究统计结
果表明：仅有10%的项目是按费用计划完成的。
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例如，20世纪80年代初，美国国内税收服务处（IRS）
让Sperry公司开发一套联邦税收表格自动处理系统。
结果是：系统被证明不适合当前的工作量，花费几
乎是预算的两倍，必须立即更换（华盛顿邮报的报
道）。到1985年，还需要再追加9千万美元来改进
Sperry公司最初价值1.03亿美元的设备。另外，因
为出现的问题阻碍了IRS按时返还纳税者的税款，
IRS还被迫偿还4. 02亿美元的利息以及2.23千万美
元的工资给加班职员。
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⑶用户对产品功能难以满足
开发人员和用户之间很难沟通、矛盾很难统
一。往往是软件开发人员不能真正了解用户的
需求，而用户又不了解计算机求解问题的模式
和能力，双方无法用共同熟悉的语言进行交流
和描述。
在双方互不充分了解的情况下，就仓促上阵设
计系统、匆忙着手编写程序，这种“闭门造车”
的开发方式必然导致最终的产品不符合用户的
实际需要。
表1-4显示了开发系统失败所造成的经济损失。
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⑷软件产品质量无法保证
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系统中的错误难以消除。软件是逻辑产品，质量
问题很难以统一的标准度量，因而造成质量控
制困难。
例如，一次美国在肯尼迪角发射一枚阿脱拉斯火
箭，预定将用这种火箭运载飞往金星的宇宙飞
船。火箭飞离地面几十英里高空开始翻转，地
面控制中心被迫下令自爆炸毁。后经检查发现
是飞行计划程序中漏掉一个连字符。就是这样
一个连字符的疏漏造成这枚价值1850万美元的
火箭实验失败。
据统计数字表明：在大型系统中，约3/4的系统
有问题。表1-5显示了美国对政府开发的9个软
件项目调查的结果。可用系统只占不到5%。
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⑸软件产品难以维护
软件产品本质上是开发人员的代码化的
逻辑思维活动，他人难以替代。除非是
开发者本人，否则很难及时检测、排除
系统故障。
为使系统适应新的硬件环境，或根据用
户的需要在原系统中增加一些新的功能，
又有可能增加系统中的错误。
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⑹软件缺少适当的文档资料
文档资料是软件必不可少的重要组成部分。
实际上，软件的文档资料是开发组织和用户
的之间权利和义务的合同书，是系统管理者、
总体设计者向开发人员下达的任务书，是系
统维护人员的技术指导手册，是用户的操作
说明书。
缺乏必要的文档资料或者文档资料不合格，
将给软件开发和维护带来许多严重的困难和
问题。
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⑺软件开发供不应求
软件开发生产率的提高速度，难以满足社
会需求的增长率。软件产品“供不应求”
的现象致使不能充分利用现代计算机硬件
提供的巨大潜力。
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软件危机产生的原因
产生软件危机有两个方面的原因：
• 与软件本身的特点有关；是内在因
素、客观的存在，只能因势利导加
以解决。
• 与软件开发和维护的技术方法有关；
是外在因素，可以完善、提高。
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软件特点的因素（内因）
软件是逻辑产品，是代码化了的人的思维活
动。在总体构思时，别人无法管理和干预。
在写出程序、并在机器上运行之前，进展情
况难以掌握，开发质量也无法评估。这些都
给管理和控制带来不便。
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软件是特定问题在计算机上的运行描述。实
际问题的复杂性决定了一个实用软件系统规
模往往十分庞大。大有大的难处。程序规模
越大，控制、管理难度也就越大。
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软件开发维护技术方法的因素
开发人员和用户之间的矛盾。许多软件系统开发失
败的主要原因是开发人员在没有准确、完整地了解了用
户的需求后就急于编程；用户对需求也往往不能准确、
完整地提出。
软件开发各阶段任务不明确，方法不科学。软件
产品有其生命周期。在周期的各个阶段有其具体的任务，
如何完成任务，各个阶段有不同的技术方法和操作步骤。
只有科学的按生命周期各阶段的任务去组织实施，才能
保证质量，降低成本；急于求成，不按科学规律、方法
实施，只能“事倍功半”，事与愿违。
重编程，轻分析；重开发，轻维护；重程序，轻
文档。软件产品的使用寿命很长。在这期间要对软件
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进行必要的修改。据统计数据表明，软件维护的费用占
总费用的55%~70%。软件工程的一个重要目标就是提高
软件的可维护性，减少软件维护的代价。
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导致软件开发项目失败的原因


从表1-6的1、2、4、6、8可以看出，用户
需求不稳定、不清晰、不完整是项目失败
的主要原因，应引起足够的重视。
软件开发方法的研究应针对项目失败的原
因系统地提出解决办法。
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解决软件危机的途径
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（1）采用现代化、社会化的组织管理方式；
（2）使用成功的技术和方法（面向过程、面向对
象、自顶向下等）；
（3）使用更好的软件开发工具（汇编、C、VC、
各种数据库管理系统等）；
为了解决软件危机就要从技术措施和组织管理
两个方面去研究，不断总结经验教训，提高软
件生产效率，降低软件开发和维护的成本。
开发软件选用最好的开发工具是至关重要的，
即选择、设置良好的软件工程支撑环境。工具
选用的好，它可以“放大”人的智力，大大加
快软件开发速度，提高软件质量。
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软件生命周期



软件生存周期是指一个软件从提出开发要求
直到该软件报废为止的整个时期。
针对不同的开发模型、不同的开发对象以及
不同的开发方法，软件生命周期可以有不同
的划分。
如果不考虑上述不同的因素以及应用领域、
项目规模和复杂性，软件生命周期可以划分
为软件定义、软件开发和软件维护三个时期，
每个时期又进一步划分成若干个阶段。
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软件定义
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软件定义时期的核心任务是：
“做什么”。即要确定软件开发工程的总目
标；确定工程的可行性；提出实现工程目标应
该采用的策略及系统应实现的功能；估计完成
该项工程需要的资源和成本，并且制定工程进
度表。
这个时期的工作通常又称为系统分析，由系统
分析员负责完成。
软件定义时期通常进一步划分成3个阶段：问
题定义、可行性研究和需求分析
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软件开发


软件开发时期的核心任务是：“怎么做”。
即要具体设计和实现在软件定义时期定义
的软件系统。
它又包括4个阶段：总体设计，详细设计，
编码和测试。其中前两个阶段又称为系统
设计，后两个阶段又称为系统实现。
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软件维护
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维护时期的核心任务是：“改变”。即要
保证软件持久地满足用户各个方面改变的
需要。
维护时期不再进一步划分阶段，但是每一
次维护活动本质上都是一次压缩和简化了
的定义和开发过程。例如，如果提出的变
更要求是更加新的功能，那就要涉及从新
一轮的软件开发过程：需求分析、系统设
计、编码及测试。
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