Τα εργαλεία του εμπορείου (the tools of the Trade)

Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 2

Περιεχόμενα Σταδιακή Εκλέπτυνση (Stepwise refinement) Ανάλυση-Κόστους Οφέλους (Cost–benefit analysis) Μετρικές Λογισμικού (Software metrics) Τεχνολογία Λογισμικού βοηθούμενη από τον υπολογιστή

(CASE - computer-aided software engineering) Taxonomy of CASE Το πεδίο δράσεως (Scope) of CASE Εκδόσεις Λογισμικού (Software versions) Configuration control Εργαλεία Κατασκευής (Build tools) Η παραγωγικότητα που κερδίζεται με χρήση της τεχνολογίας

των CASE

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 3

Σταδιακή Εκλέπτυνση (Stepwise Refinement) Η βασική τεχνική πίσω από πολλές τεχνικές

(techniques) για software engineering “καθυστερείτε να παίρνετε αποφάσεις για

λεπτομέρειες όσο το δυνατό περισσότερο, για να είναι δυνατό να εστιάζετε σε σημαντικά θέματα”

Miller’s law (1956) Ένας άνθρωπος μπορεί να εστιάζει σε 7 ± 2 items κάθε

στιγμή

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 4

Stepwise Refinement Mini Case Study Σχεδιάστε ένα προϊόν το οποίο θα κάνει update a

sequential master file το οποίο περιλαμβάνει δεδομένα (εγγραφές) με: το όνομα (name) και τη διεύθυνση (address) συνδρομητών (subscriber) του μηνιαίου περιοδικού «True Life Software Disasters»

Υπάρχουν τριών ειδών transactions (συναλλαγές) Type 1: INSERT (a new subscriber into the master file) Type 2: MODIFY (an existing subscriber record) Type 3: DELETE (an existing subscriber record)

Τα Transactions αποθηκεύονται σε αλφαβητική σειρά, και κατά transaction code με αλφαβητική σειρά

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 5

Τυπικό File για Input Transactions

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 6

Decompose Process

No further refinement is possible

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 7

First Refinement

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 8

Stepwise Refinement Case Study (contd)

Υπόθεση Μπορούμε να παράξουμε ένα record όταν η

PROCESS το απαιτεί

Ξεχωρίστε το INPUT και το OUTPUT, με βάση την PROCESS

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 9

Stepwise Refinement Case Study (contd)

Τί είναι η PROCESS? Παράδειγμα:

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 10

Stepwise Refinement Case Study (contd) Πιο τυπικά (More formally):

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 11

Second Refinement

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 12

Third Refinement

Αυτό το design έχει ένα βασικό λάθος

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 13

Stepwise Refinement Case Study (contd)

Η τρίτη εκλέπτυνση είναι ΛΑΘΟΣ “Modify JONES” ακολουθούμενο από το “Delete

JONES” διαχειρίζεται λανθασμένα (is incorrectly handled)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 14

Stepwise Refinement Case Study (contd) Μετά την διόρθωση της τρίτης εκλέπτυνσης

Λεπτομέρειες όπως opening and closing files έχουν αγνοηθεί μέχρι τώρα

όταν η λογική του design ολοκληρωθεί πρέπει να επιλυθούν όλες τα θέματα που έχουν προς το παρών παραβλεφθεί

Η φάση κατά την οποία χειρίζεται ένα θέμα (μια πτυχή του προϊόντος) είναι καίριας σημασίας

Το θέμα του ανοίγματος και κλεισίματος αρχείων (Opening and closing files)

Έχει αγνοηθεί σε προηγούμενα στάδια (βήματα), αλλά Είναι ουσιώδες και σημαντικό στην συνέχεια (σε ένα από τα

επόμενα στάδια)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 15

Αποτίμηση της τεχνικής του Stepwise Refinement Η βασική αρχή που χρησιμοποιείτε σε

Κάθε δραστηριότητα (Every workflow) Κάθε αναπαράσταση (Every representation)

Η δύναμη της σταδιακής εκλέπτυνσης (stepwise refinement) Ο μηχανικός λογισμικού μπορεί να εστιάζει και να

συγκεντρώνετε σε πτυχές του προϊόντος που είναι σχετικές κάθε φορά (και όχι σε όλες ταυτόχρονα).

Προειδοποίηση (Warning) Ο Miller’s Law είναι θεμελιώδης περιορισμός στην

νοητική δύναμη των ανθρώπων

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 16

Ανάλυση Κόστους-Οφέλους (Cost–Benefit Analysis)

Σύγκρινε το κόστος και μελόντικες ωφέλειες Εκτίμηση κόστους (Estimate costs) Εκτίμηση ωφελειών (Estimate benefits) Άμεση έκθεση (διατύπωση) όλων των υποθέσεων

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 17

Cost–Benefit Analysis (contd)

Παράδειγμα: Computerizing Krag Central Electric Company (KCEC)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 18

Cost–Benefit Analysis (contd)

Χειροπιαστά κόστη και ωφέλειες (Tangible costs/benefits) είναι εύκολο να μετρηθούν

Κάντε υποθέσεις για να εκτιμήσετε μη χειροπιαστά (intangible) κόστη και ωφέλειες Βελτιώνοντας τις υποθέσεις θα βελτιώσουν τις

εκτιμήσεις

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 19

Μετρικές Λογισμικού (Software Metrics)

Για να εντοπίζετε προβλήματα γρήγορα, είναι σημαντικό να μπορείτε να τα μετρήσετε (υπολογίσετε)

Παραδείγματα: LOC per month Defects per 1000 lines of code

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 20

Διάφοροι Τύποι Μετρικών (Different Types of Metrics) Μετρικές του Προϊόντος (Product metrics)

παραδείγματα: Μέγεθος του προϊόντος (Size of product) Αξιοπιστία του προϊόντος (Reliability of product)

Μετρικές της Διαδικασίας (Process metrics) παράδειγμα:

Αποδοτικότητα της αναγνώρισης λαθών (fault detection) κατά την ανάπτυξη (development) του software

Metrics συγκεκριμένα σε ένα δεδομένο workflow παράδειγμα:

Ο αριθμός των defects που εντοπίζονται κάθε ώρα κατά την αξιολόγηση των προδιαγραφών (specifications)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 21

Οι πέντε βασικές μετρικές (The Five Basic Metrics) Μέγεθος (Size)

Σε γραμμές κώδικα (In lines of code, or better) Κόστος (Cost)

Σε χρήματα (In dollars) Διάρκεια (Duration)

Σε μήνες (In months) Προσπάθεια (Effort)

Σε ανθρωπομήνες (In person months) Ποιότητα (Quality)

Number of faults detected

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 22

CASE (Computer-Aided Software Engineering)

Το πεδίο δράσης των CASE (Scope of CASE) CASE υποστηρίζουν όλο τον κύκλο ζωής (life-cycle)

The computer assists with drudge work Διαχειρίζεται όλες τις λεπτομέρειες

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 23

Taxonomy of CASE

UpperCASE (front-end tool)versus

LowerCASE (back-end tool)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 24

Μερικά Χρήσιμα Εργαλείο (Some Useful Tools)

Λεξικό δεδομένων (Data dictionary) Computerized list όλων των δεδομένων που

ορίσθηκαν κατά την διάρκεια ανάπτυξης του product

Έλεγχος συνέπειας, αξιοπιστίας (Consistency checker)

Report generator, screen generator

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 25

Taxonomy of CASE (contd)

(a) Tool versus (b) workbench versus (c) environment

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 26

Scope of CASE

Οι Programmers πρέπει να έχουν : Ακρίβεια, ενημερωμένες εκδόσεις (up-to-date

versions) όλων των project documents Online πληροφορίες για βοήθεια σχετικά με

Λειτουργικό σύστημα (Operating system) Editor Γλώσσα προγραμματισμού (Programming language)

Online programming standards Online manuals

Editor manuals Programming manuals

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 27

Scope of CASE (contd)

Οι Programmers πρέπει να έχουν: E-mail systems Spreadsheets Word processors Structure editors Pretty printers Online interface checkers

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 28

Online Interface Checker

ένας structure editor πρέπει να υποστηρίζει online interface checking Ο editor πρέπει να ξέρει το όνομα κάθε procedure

Interface checking είναι ένα σημαντικό μέρος του programming-in-the-large

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 29

Online Interface Checker (contd) Παράδειγμα

The user enters the call average = dataArray.computeAverage (numberOfValues);

The editor immediately responds Method computeAverage not known

ο programmer έχει δυο επιλογές Διόρθωση του ονόματος της μεθόδου σε computeMean Ορισμό μιας νέας procedure computeAverage και

καθορισμό των παραμέτρων της Αυτό επιτρέπει πλήρη έλεγχο του interface

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 30

Online Interface Checker (contd) Παράδειγμα

Ο ορισμός του q είναιvoid q (float floatVar, int intVar, String s1, String s2);

Call (invocation) isq (intVar, floatVar, s1, s2);

ο online interface checker εντοπίζει τι λάθος Help facility

Online πληροφόρηση για τις παραμέτρους της μεθόδου q Καλύτερα: ο Editor generates a template for the call

The template δείχνει τον τύπο κάθε παραμέτρου ο programmer αντικαθιστά τις formal με actual

παραμέτρους

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 31

Online Interface Checker (contd)

Πλεονεκτήματα Δεν υπάρχει ανάγκη για διάφορα εργαλεία (tools) με διάφορα

interfaces Hard-to-detect faults are immediately flagged για διόρθωση

Λάθος αριθμός παραμέτρων Παράμετροι με λάθος τύπο

Κατάλληλο όταν το software παράγετε ανά ομάδες Αν ένας programmer αλλάξει το interface specification, όλα τα

components που καλούν αυτά τα αλλαγμένα τμήματα πρέπει να είναι disabled

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 32

Online Interface Checker (contd)

Ακόμα και όταν ένας structure editor incorporates an online interface checker, το πρόβλημα παραμένει ο programmer still has to exit from the editor to invoke

the compiler (to generate code) τότε, ο linker πρέπει να κληθεί to link the product ο programmer must adjust to the JCL, compiler, and

linker output

Λύση: Incorporate an operating system front-end into the structure editor

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 33

Operating System Front-End in Editor

Single command go or run Χρήση του mouse για επιλογή

An icon, or A menu selection

This one command causes the editor to invoke the compiler, linker, loader, and execute the product

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 34

Source Level Debugger

Παράδειγμα: Έστω ότι ένα πρόγραμμά εκτελείτε και τερματίζει

απότομα και το μήνυμα που μας δίνετε είναιOverflow at 4B06

ή

Core dumped

ή Segmentation fault

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 35

Source Level Debugger (contd)

Ο programmer δουλεύει με μια high-level language, αλλά θα πρέπει να ελέγχει Machine code core dumps Assembler listings Linker listings Similar low-level documentation

Αυτό καταστρέφει τα πλεονεκτήματα του να δουλεύει κανείς σε μια high-level language

Χρειαζόμαστε An interactive source level debugger (like dbx)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 36

Source Level Debugger (contd)

Το Output από ένα τυπικό source-level debugger

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 37

Programming Workbench

Structure editor with Online interface checking capabilities Operating system front-end Online documentation Source level debugger

Αυτό συνιστά ένα απλό περιβάλλον προγραμματισμού (programming environment)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 38

Programming Workbench (contd)

Αυτά Δεν είναι κάτι νέο Όλα τα πιο πάνω χαρακτηριστικά υποστηρίζονται by

FLOW (1980) Η τεχνολογία αυτή είναι σε εφαρμογή για χρόνοα

Μας εκπλήσσει που, μερικοί προγραμματιστές ακόμα γράφουν code με τον παλιό τρόπο (old-fashioned)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 39

Εκδόσεις του Software (Software Versions) Κατά την διάρκεια του maintenance, συνέχεια

υπάρχουν τουλάχιστον δυο εκδόσεις (versions) του προϊόντος (product): Η παλιά έκδοση (old version), και Η νέα έκδοση (new version)

Υπάρχουν δυο τύποι εκδόσεων: αναθεώρησης (revision) and παραλλαγών (variations)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 40

Αναθεωρήσεις (Revisions) Revision

ένα version για διόρθωση λαθών σε κάθε τμήμα Δεν μπορούμε να πετάξουμε μια μη σωστή έκδοση

(incorrect version) επειδή Η νέα version μπορεί να μην είναι καλύτερη Μπορεί να μην εγκατασταθεί η νέα έκδοση σε όλες τις

πλευρές

Συντήρηση για τελειοποίηση και προσαρμογή (Perfective and adaptive maintenance) έχει επίσης σαν αποτέλεσμα αναθεώρηση του προϊόντος

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 41

Παραλλαγές (Variations)

Μια παραλλαγή (variation) είναι μια έκδοση (version) για ένα διαφορετικό operating system–hardware

Οι παραλλαγές σχεδιάζονται για να συνυπάρχουν παράλληλα

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 42

Configuration Control Κάθε κομμάτι του

κώδικα (code artifact) υπάρχει σε τρις μορφές Source code Object code Executable load

image Configuration

Μια έκδοση κάθε κομματιού από την οποία έχει προκύψει μια δεδομένη έκδοση του προϊόντος

Figure 5.12

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 43

Εργαλεία ελέγχου των διαφόρων εκδόσεων (Version-Control Tool) Essential for programming-in-the-many

Είναι το πρώτο βήμα για configuration management

Ένα εργαλείο ελέγχου-εκδόσεων πρέπει να διαχειρίζεται Updates Parallel versions

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 44

Version-Control Tool (contd)

Σημειογραφία (notation) για file name, variation, and version

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 45

Version-Control Tool (contd)

Πρόβλημα με πολλαπλές παραλλαγές (Problem of multiple variations) Deltas

Δεν είναι αρκετός ο έλεγχος των εκδόσεων (Version control is not enough), συνεπώς προκύπτουν Θέματα συντήρησης (maintenance issues)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 46

Configuration Control during Postdelivery Maintenance Έστω ότι δυο προγραμματιστές δουλεύουν την ίδια

ώρα στο ίδιο κομμάτι του κώδικα το mDual/16

Οι αλλαγές που έκανε ο πρώτος προγραμματιστής αποθηκεύονται στο mDual/17

Οι αλλαγές που έκανε ο δεύτερος προγραμματιστής αποθηκεύονται στο mDual/18 οι αλλαγές που έκανε π πρώτος προγραμματιστής

χάνονται

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 47

Γραμμές βάσης (Baselines) Ο διευθυντής που είναι υπεύθυνος για τη συντήρηση

(maintenance manager) πρέπει να θέσει Γραμμές βάσης (Baselines) Προσωπικούς χώρους εργασίας (Private workspaces)

Όταν ένα κομμάτι θα τροποποιηθεί, η τρέχον έκδοση του παγοποιείται (frozen) Από εκεί και πέρα δεν μπορεί να τροποποιηθεί

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 48

Baselines (contd) Και οι δυο προγραμματιστές κάνουν τις αλλαγές τους στο mDual/16

Ο πρώτος προγραμματιστής Παγοποιεί (Freezes) το mDual/16 και κάνει αλλαγές σε αυτό Η έκδοση που προέκυψε (The resulting revision) είναι η mDual/17

Μετά τον έλεγχο, η mDual/17 γίνεται η ΝΕΑ γραμμή βάσης (baseline) για αυτό το κομμάτι

Ο δεύτερος προγραμματιστής Παγοποιεί το mDual/17 και κάνει τις αλλαγές του σε αυτό The resulting revision είναι η mDual/18 Μετά τον έλεγχο, η mDual/18 γίνεται η ΝΕΑ γραμμή βάσης

(baseline) για αυτό το κομμάτι

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 49

Configuration Control during Development

Ενόσω ένα κομμάτι κωδικοποιείται Ο προγραμματιστής εκτελεί άτυπο έλεγχο (informal

testing) σε αυτό Στη συνέχει αυτό το κομμάτι δίνετε στο SQA group

για μεθοδικό έλεγχο (methodical testing) Αλλαγές από εδώ και πέραν μπορούν επηρεάζουν

ολόκληρο το προϊόν Ένα κομμάτι πρέπει να υπόκειται σε configuration

control όταν περάσει από το SQA

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 50

Configuration-Control Tools

UNIX version-control tools sccs rcs cvs

Popular commercial configuration-control tools PVCS SourceSafe

Open-source configuration-control tool cvs

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 51

Εργαλεία κατασκευής (Build Tools)

Παράδειγμα UNIX make

A build tool compares the date and time stamp on Source code, object code It calls the appropriate compiler only if necessary

The tool then compares the date and time stamp on Object code, executable load image It calls the linker only if necessary

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 52

Παραγωγικότητα που κερδίζεται με χρήση CASE Tools

Έρευνα σε 45 εταιρίες σε 10 βιομηχανίες (1992) Half information systems Quarter scientific software Quarter real-time aerospace software

Αποτελέσματα Η παραγωγικότητα αυξήθηκε περίπου 10% κόστος: $125,000 per seat

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 53

Productivity Gains with CASE Tools (contd)

Δικαίωση των CASE Πιο γρήγορη ανάπτυξη (Faster development) Λιγότερα λάθη (Fewer faults) Πιο εύκολη συντήρηση (Easier maintenance) Βελτίωση του ηθικού (Improved morale)

Τεχνολογία Υπολογισμού Δρ. Μαρία Ι. Ανδρέου 54

Productivity Gains with CASE Tools

Νεότερα αποτελέσματα 15 Fortune 500 companies (1997)

Είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε Training, and A software process

Τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν ότι CASE environments πρέπει να χρησιμοποιούνται CMM level 3 or higher

“A fool with a tool is still a fool”