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1、毛新軍http:/ 計算機科學與技術系602教研室 0731-(45)73649軟件項目管理課程 之 Copyright Xinjun Mao 2005 2 1.項目案例2.什么是軟件度量？3.為什么需要軟件度量？4.軟件度量的內容5.軟件度量的方法6.在軟件開發(fā)過程中進行軟件度量7.小結 Copyright Xinjun Mao 2005 3 案例角色和人物小王：軟件項目負責人老王：公司技術老總 Copyright Xinjun Mao 2005 4 n在項目策劃階段的碰頭會上公司技術總監(jiān)詢問小王項目開發(fā)估計需要多少時間，需要多少成本？小王回答說“時間估計不會太長，成本也在一個可接受的范圍之
2、內”，老王顯然對這種回答不滿意，他希望能夠得到一個較為準確定量性的描述經過一番考慮后，小王確認回答說“時間78個月，成本需4045萬”，老王顯然對這種回答也不滿意，況且用戶要求在6個月內完成項目。于是他進一步問道“你是如何得到這組數(shù)據(jù)”，小王顯然沒有準備，也沒有充分的依據(jù)，于是他啞口無言 Copyright Xinjun Mao 2005 5 n在制定軟件項目計劃時小王不知如何預測項目可能所需的工作量？小王不知如何預測項目可能所需的成本？小王不知所制定的計劃是否可行和科學？因此，小王盡管制定了軟件開發(fā)計劃，但對于該計劃能否得到有效的實施、實施能否遵循計劃執(zhí)行沒有足夠的信心 Copyright
3、Xinjun Mao 2005 6 n項目已進展了2個月，各個方面進展尚可，在某周的碰頭會上，老王繼續(xù)向小王發(fā)問“目前軟件質量如何？”，小王回答道“不錯”老王對這種回答不滿意，他希望能夠得到一個較為準確定量性的描述，但是小王又沒有辦法給他一個更加確切的答復，實際上連他自己也沒有辦法說清楚目前軟件產品的質量情況，因為他只有直觀的、定性了解。 Copyright Xinjun Mao 2005 7 n工程化的軟件開發(fā)需要定量、科學的描述(實施前、實施過程中、實施完成后)n定量、科學的描述有助于獲取軟件項目以及所開發(fā)的軟件的某種可視性，促進軟件項目的管理n定量的信息描述必須在軟件項目開發(fā)過程中采集
4、Copyright Xinjun Mao 2005 8 n在軟件項目實施過程中，需要哪些方面的定量描述以促進軟件項目的有效開發(fā)和管理？n如何獲取這些方面的科學定量描述？n如何在軟件項目開發(fā)過程中集成度量？n如何將這些定量描述用于指導軟件項目的管理？ Copyright Xinjun Mao 2005 9 n項目案例n什么是軟件度量？n為什么需要軟件度量？n軟件度量的內容n軟件度量的方法n在軟件開發(fā)過程中進行軟件度量n小結 Copyright Xinjun Mao 2005 10 n對事物屬性的定性描述個子很高, 軟件的成本很高n對事物屬性的定量描述高個子有1.9米, 軟件成本是 23.5萬 C
5、opyright Xinjun Mao 2005 11 n軟件度量(Metrics)是指對軟件產品、軟件開發(fā)過程或者資源的簡單屬性的定量描述。產品：軟件開發(fā)過程中所生成的各種文檔和程序過程：與軟件開發(fā)有關的各種活動，如軟件設計等資源：軟件開發(fā)過程中所需支持，如人員、費用等n注意點定量描述,而不是定性描述簡單屬性,無需參照其它屬性便可直接獲得定量描述 Copyright Xinjun Mao 2005 12 n軟件測量(Measure)是對軟件產品、軟件開發(fā)過程和資源復雜屬性的定量描述，它是簡單屬性度量值的函數(shù)，軟件測量用于事后或實時狀態(tài), 如軟件可靠性n注意點定量描述,而不是定性描述復雜屬性-
6、不可直接獲得、需參照其它屬性的度量值實時或者事后狀態(tài),用于對歷史進行評估 Copyright Xinjun Mao 2005 13 n估算(Estimation)對軟件產品、軟件開發(fā)過程和資源復雜屬性的定量描述，它是簡單屬性度量值的函數(shù)，軟件估算用于事前, 如軟件開發(fā)成本n注意點定量描述,而不是定性描述復雜屬性-不可直接獲得、需參照其它屬性的度量值事前狀態(tài)可采用經驗公式，也可參考歷史資料和數(shù)據(jù)。估算的 結果一般用于簽訂合同、立項、制定工作計劃等 Copyright Xinjun Mao 2005 14 n項目案例n什么是軟件度量？n為什么需要軟件度量？n軟件度量的內容n軟件度量的方法n在軟件開
7、發(fā)過程中進行軟件度量n小結 Copyright Xinjun Mao 2005 15 n任何工程化的工作都需要度量，軟件工程也不例外準確了解工程的實施情況n項目實施之前輔助制定軟件項目的計劃估算成本和工作量，以便制定計劃 Copyright Xinjun Mao 2005 16 n項目實施過程中提供軟件開發(fā)的可視性跟蹤和控制軟件項目的開發(fā)評估軟件開發(fā)質量，進行質量控制加強風險管理n項目實施之后對項目的實施情況進行評估為后續(xù)項目的積累經驗數(shù)據(jù) Copyright Xinjun Mao 2005 17 n項目案例n什么是軟件度量？n為什么需要軟件度量？n軟件度量的內容n軟件度量的方法n在軟件開發(fā)過
8、程中進行軟件度量n小結 Copyright Xinjun Mao 2005 18 n三個方面產品：各種文檔和程序過程：各種軟件開發(fā)活動資源：各種資源如人員、費用等 Copyright Xinjun Mao 2005 19 n二個層次內部屬性n軟件產品，過程和資源本身所具有屬性，如軟件產品的復雜度、程序長度等n易于度量外部屬性n軟件產品，過程和資源與外部環(huán)境(用戶、管理人員等)間的關系如成本、效益、可靠性、可維護性等n難以度量，但由內部屬性所決定 Copyright Xinjun Mao 2005 20 Copyright Xinjun Mao 2005 21 n項目案例n什么是軟件度量？n為什
9、么需要軟件度量？n軟件度量的內容n軟件度量的方法n在軟件開發(fā)過程中進行軟件度量n小結 Copyright Xinjun Mao 2005 22 1.面向規(guī)模的度量2.面成功能的度量3.項目成本和工作量估算4.軟件質量度量 Copyright Xinjun Mao 2005 23 n 用軟件代碼行數(shù)目來表示軟件項目規(guī)模生產率: PM = L / E, L表示代碼總量(單位：KLOC)，E表示軟件工作量(單位：人月) 每千行代碼的平均成本：CKL = S / L，S為軟件項目總開銷 文檔與代碼比: Dl = Pd / L，Pd表示文檔頁數(shù)代碼出錯率: EQRl = Ne / L，Ne表示代碼出錯的
10、數(shù)目 Copyright Xinjun Mao 2005 24 項 目 (KLO C) 人 月 成 本 ($) 文 檔 頁 數(shù) 錯 誤 人 員 a 12.1 24 168000 365 134 3 b 27.2 62 440000 1224 321 5 c 20.2 43 314000 1050 256 6 Copyright Xinjun Mao 2005 25 n優(yōu)點簡單易行，自然直觀n缺點依賴于程序設計語言的表達能力和功能軟件開發(fā)初期很難估算出最終軟件的代碼行數(shù)對精巧的軟件項目不合適只適合于過程式程序設計語言 Copyright Xinjun Mao 2005 26 n用軟件的功能表示軟
11、件的規(guī)?！肮δ堋辈荒苤苯佣攘浚枰揽科渌攘拷Y果導出功能點度量涉及多種因素項目開發(fā)初期就可估算出 功能點計算目前主要基于經驗公式 Copyright Xinjun Mao 2005 27 n功能點計算方法 FP = (0.65 + 0.01Fi)CT CT : 5個信息量的“加權和” Fi: 14個因素的“復雜性調節(jié)值” (i =1.14) 0.65, 0.01都是經驗常數(shù) Copyright Xinjun Mao 2005 28 n CT的計算方法用戶輸入數(shù)加權因子(簡單=3,平均=4,復雜=5)用戶輸出數(shù)加權因子(簡單=3,平均=4,復雜=5)用戶查詢數(shù)加權因子(簡單=3,平均=4,復雜
12、=5)文件數(shù)加權因子(簡單=3,平均=4,復雜=5)外部界面數(shù)加權因子(簡單=3,平均=4,復雜=5)n CT 上述計算值的總和 Copyright Xinjun Mao 2005 29 n Fi的取值(0,1,2,3,4,5):0-沒有影響，1-偶有影響，2-輕微影響，3-平均影響，4-較大影響，5-嚴重影響系統(tǒng)需要可靠的備份和復原碼？系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)通信嗎？系統(tǒng)有分布處理功能嗎？性能是臨界狀態(tài)嗎？系統(tǒng)是否在一個實用的操作系統(tǒng)下運行？系統(tǒng)需要聯(lián)機數(shù)據(jù)項嗎？聯(lián)機數(shù)據(jù)項是否在多屏幕或多操作之間進行切換？ Copyright Xinjun Mao 2005 30 需要聯(lián)機更新主文件嗎？輸入、輸出、查詢
13、和文件很復雜嗎？內部處理復雜嗎？代碼需要被設計成可重用嗎？設計中需要包括轉換和安裝嗎？系統(tǒng)的設計支持不同組織的多次安裝嗎？應用的設計方便用戶修改和使用嗎？ Copyright Xinjun Mao 2005 31 n優(yōu)點與程序設計語言無關, 在開發(fā)前就可以估算出軟件項目的規(guī)模(事前)n不足沒有直接涉及算法的復雜度，不適合算法比較復雜的軟件系統(tǒng)；功能點計算主要靠經驗公式，主觀因素比較多數(shù)據(jù)不好采集 Copyright Xinjun Mao 2005 32 程 序 設 計 語 言 LOC/FP(平 均 值 )匯 編 語 言 300COBOL 100FORTRAN 100 PASCAL 90ADA
14、70OOPL 304GL 20 代 碼 生 成 器 15 n代碼行度量和功能點度量間的關系 Copyright Xinjun Mao 2005 33 n軟件項目成本和工作量估算極為重要計算機系統(tǒng)中軟件成本占總成本的比例很大用戶和項目管理人員對軟件成本和工作量估算都很重視n軟件項目成本估算比較困難軟件是邏輯產品，軟件開發(fā)是一個邏輯思維的過程 涉及多方面因素 Copyright Xinjun Mao 2005 34 n軟件項目成本和工作量估算常用方法參照和依據(jù)已完成項目的歷史數(shù)據(jù)將大項目分解為小項目將項目按照軟件生命周期分解根據(jù)經驗估算公式n上述方法可以同時、單獨或者組合使用 Copyright
15、Xinjun Mao 2005 35 n軟件項目規(guī)模影響軟件項目成本和工作量估算出FP或者LOC期望值e = (a + 4m + b)/6依據(jù)歷史數(shù)據(jù)估算出工作量和成本n根據(jù)PM = FP(LOC)/ E計算出工作量n根據(jù)C = S/FP(LOC) 計算出成本 Copyright Xinjun Mao 2005 36 n軟件描述(CAD軟件) CAD圖形軟件可接受來自用戶的二維和三維幾何數(shù)據(jù)，用戶通過界面與CAD軟件進行交互，并控制它，該軟件具有良好的人機界面設計的特征。所有的幾何數(shù)據(jù)及其支持信息存放在數(shù)據(jù)庫中。開發(fā)設計分析模塊，以產生所需的輸出，這些輸出將顯示在各種不同的圖形化設備上。軟件在
16、設計中要考慮與外設進行交互并控制它們，包括鼠標、數(shù)字化儀、打印機等等。 Copyright Xinjun Mao 2005 37 n軟件子系統(tǒng)劃分圖形用戶界面及其控制機制二維幾何分析三維幾何分析數(shù)據(jù)庫管理圖形顯示外設控制(與打印機、數(shù)字化儀、掃描儀的接口)設計分析子系統(tǒng) Copyright Xinjun Mao 2005 38 n估算出各個子系統(tǒng)的代碼行，例如三維幾何分析功能的代碼行估算范圍為：樂觀值：4 600可能值：6 900悲觀值：8 600估算值： e = (a + 4m + b)/6 = 6 800 Copyright Xinjun Mao 2005 39 子 系 統(tǒng) 代 碼 行 圖
17、 形 用 戶 界 面 及 其 控 制 機 制 2 300 二 維 幾 何 分 析 5 300 三 維 幾 何 分 析 6 800 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 3 350 圖 形 顯 示 4 950 外 設 控 制 (與 打 印 機 、 掃 描 儀 等 的 接 口 ) 2 100 設 計 分 析 子 系 統(tǒng) 8 400 總 代 碼 行 估 算 值 33 200 Copyright Xinjun Mao 2005 40 n歷史數(shù)據(jù)平均生產率PM: 620 LOC/PM(620行代碼/人月)每個人月的成本 C = 8000￥n估算項目成本和工作量估算工作量 = 總代碼行/PM= 33200/620=54人月
18、估算成本 = 估算工作量 每個人月的成本 = 54人月 8000 = 43 2000￥ Copyright Xinjun Mao 2005 41 n基于功能點估算：信 息 域 樂觀 值 可能值 悲觀值 估 算計 數(shù) 加 權因 子 FP計數(shù) 輸 入 數(shù) 20 24 30 24 4 96 輸 出 數(shù) 12 15 22 16 5 80 查 詢 數(shù) 16 22 28 22 4 88 文 件 數(shù) 4 4 5 4 10 40 接 口 數(shù) 2 2 3 2 7 14 總 計 318 Copyright Xinjun Mao 2005 42 n Step2: 計算復雜度調整因子因 子 值 備 份 和 復 原 4
19、 數(shù) 據(jù) 通 信 2 分 布 式 處 理 0 關 鍵 性 能 4 操 作 環(huán) 境 3 聯(lián) 機 數(shù) 據(jù) 登 陸 4 多 屏 幕 輸 入 切 換 5 主 文 件 聯(lián) 機 更 新 3 因 子 值 信 息 域 值 復 雜 性 5 內 部 處 理 復 雜 性 5 軟 件 重 用 4 轉 換 和 安 裝 3 多 次 安 裝 5 方 便 修 改 5 復 雜 度 調 節(jié) 因 子 1.17 Copyright Xinjun Mao 2005 43 n計算出FP的估算值 FP = (0.65 + 0.01Fi)CT = 372n歷史數(shù)據(jù)平均生產率 6.5 FP/PM每個人月的成本 C = 8000￥(平均月薪)n
20、估算成本和工作量工作量 58人月成本 457000￥ Copyright Xinjun Mao 2005 44 n什么是CoCoMo模型？ COCoMo是指Constructive Cost Model，構造性成本模型，Boehm于1981年提出，用于對軟件開發(fā)項目的規(guī)模、成本、進度等方面進行估算 CoCoMo模型是一個綜合經驗模型，模型中的參數(shù)取值來至于經驗值，并且綜合了諸多的因素、比較全面的估算模型比較實用、可操作，在歐盟國家應用較為廣泛 Copyright Xinjun Mao 2005 45 n CoCoMo模型的層次 支持不同的階段基本COCoMo模型n系統(tǒng)開發(fā)的初期，估算整個系統(tǒng)的
21、工作量(包括維護)和軟件開發(fā)和維護所需的時間中間COCoMo模型n估算各個子系統(tǒng)的工作量和開發(fā)時間詳細COCoMo模型n估算獨立的軟構件，如各個子系統(tǒng)的各個模塊的工作量和開發(fā)時間 Copyright Xinjun Mao 2005 46 n基本CoCoMo模型 E = a (kLOC)b ;E是工作量(人月) ，a和b是經驗常數(shù) D = c Ed ;D是開發(fā)時間(月) ，c和d是經驗常數(shù)其中，a,b,c,d為經驗常數(shù)，其取值見下表 軟 件 類 型 a b c d 適 用 范 圍 組 織 型 2.4 1.05 2.5 0.38 各 類 應 用 程 序 半 獨 立 型 3.0 1.12 2.5 0
22、.35 各 類 編 譯 程 序 等 嵌 入 型 3.6 1.20 2.5 0.32 實 時 軟 件 、 O S 等 Copyright Xinjun Mao 2005 47 n中間CoCoMo模型 E = a (kLOC)b EAF 其中，E表示工作量(人月)，EAF表示工作量調節(jié)因子，a,b為經驗常數(shù)，其取值見下表 軟 件 類 型 a b 組 織 型 3.2 1.05 半 獨 立 型 3.0 1.12 嵌 入 型 2.8 1.20 Copyright Xinjun Mao 2005 48 n EAF的取值(考慮15個因素)軟件產品屬性(3)：軟件可靠性，軟件復雜性，數(shù)據(jù)庫的規(guī)模計算機屬性(4
23、)：程序執(zhí)行時間，程序占用內存大小，軟件開發(fā)環(huán)境的變化，軟件開發(fā)環(huán)境的響應速度人員屬性(5)：分析員能力，程序員能力，領域經驗，開發(fā)環(huán)境的經驗，程序設計語言的經驗項目屬性(3)：軟件開發(fā)方法的能力，軟件工具的數(shù)量和質量，軟件開發(fā)的進度要求 Copyright Xinjun Mao 2005 49 n EAF的取值(范圍)很低、低、正常、高、很高、極高 Boehm建議取值范圍0.70-1.66 EAF的計算Fi ( i=1.15)n調節(jié)因子及其取值由統(tǒng)計結果和經驗決定，不同的軟件開發(fā)組織在不同的時期可能會有不同的取值 Copyright Xinjun Mao 2005 50 n案例分析：用基本C
24、oCoMo模型估算項目的工作量、開發(fā)時間和參加項目開發(fā)的人數(shù) CAD軟件：目標代碼行33.2kLOC，屬于中等規(guī)模，半獨立型，因而a = 3.0, b = 1.12, c = 2.5, d = 0.35 E = 3.0*(33.2)1.12 =152 PM D = 2.5*(152)0.35 = 14.5 (月)參加項目人數(shù)N = E/D = 152/14.5 = 11(人) Copyright Xinjun Mao 2005 51 n軟件質量度量的重要性質量是軟件的生命，質量不高的軟件會帶來嚴重、甚至災難性的后果必須加強對軟件質量的管理和監(jiān)控，如ISO9001和CMM必須在軟件開發(fā)過程中能夠
25、可視所開發(fā)軟件的質量n軟件質量度量存在的困難軟件質量依賴于軟件的內部特性及其組合這些特性難以度量 Copyright Xinjun Mao 2005 52 n McCall的軟件質量度量模型質量要素n定義了與軟件質量相關聯(lián)的一些要素質量要素的評價準則n定義了能夠對質量要素進行度量的一些準則軟件質量的度量n定義了如何基于對質量要素的定量描述對軟件質量進行度量的方法 Copyright Xinjun Mao 2005 53 產 品修正 性 產品轉 移性 產 品 運 行 性 可 維 護 性 靈 活 性 可 測 試 性 可 移 植 性 可 重 用 性 可 互 操 作 性 正 確 性 可 靠 性 有 效
26、 性 完 整 性 有 用 性 Copyright Xinjun Mao 2005 54 n質量要素之間的相互關聯(lián)性(正相關、負相關)，因此在設計時要根據(jù)項目的具體情況進行權衡例如，軟件的可移植性會降低軟件的有效性例如，對于實時系統(tǒng)，必須保證可靠性和有效性，而將可移植性、可重用性放在次要地位 Copyright Xinjun Mao 2005 55 n給出一組比較容易度量的軟件質量要素評價準則來間接對軟件質量要素進行定量描述定義準則基礎是確定影響軟件質量要素的屬性這些屬性比較完整、準確地描述軟件質量要素這些屬性比較容易量化 Copyright Xinjun Mao 2005 56 n McCal
27、l質量模型共給出21個評價準則，例如簡單性：理解程序的難易程度準確性：計算和控制的精度通信通用性：使用標準接口、協(xié)議和頻帶的程度完全性：是否全面執(zhí)行效率：程序的運行效率可擴充性：對軟件結構、數(shù)據(jù)設計和過程設計進行擴充的程度 Copyright Xinjun Mao 2005 57 n對于每個質量要素的計算 Fi = (Cik Mik)其中， Fi 表示第i個質量因素的度量值(i = 1,.11)， Mik 表示第i個質量因素對于第k種評價準則的測量值， Mik的取值共分10級，分別為0.1, ,1.0 Cik 表示第k種評價準則對第i個質量因素影響程度的加權系數(shù)，且滿足Cik 1.0 (k =
28、 1,.21) Copyright Xinjun Mao 2005 58 n項目案例n什么是軟件度量？n為什么需要軟件度量？n軟件度量的內容n軟件度量的方法n在軟件開發(fā)過程中進行軟件度量n小結 Copyright Xinjun Mao 2005 59 n度量是重要的提高組織軟件開發(fā)能力成熟度的一種重要措施和有效手段 CMM強調軟件度量，尤其在4級可管理級n度量會遇到阻力度量會耗費大量的精力和時間度量的作用和效果可能是隱性和長期的，不能為開發(fā)人員所接受項目的壓力經常會迫使管理者和開發(fā)人員放棄度量 Copyright Xinjun Mao 2005 60 n在軟件項目實施過程中堅持度量，收集數(shù)據(jù)n
29、實施前記錄估算數(shù)據(jù)n實施中對過程、產品和資源進行度量記錄并保存其結果n實施完成后對項目進行總結，記錄和保存項目實際運作的信息，如成本，工作量，人員等等 Copyright Xinjun Mao 2005 61 n項目案例n什么是軟件度量？n為什么需要軟件度量？n軟件度量的內容n軟件度量的方法n在軟件開發(fā)過程中進行軟件度量n小結 Copyright Xinjun Mao 2005 62 n軟件項目的實施需要定量描述(前、中、后)n軟件度量：定量描述針對軟件產品、過程和資源內部屬性和外部屬性測量和估算n工作量和成本度量：規(guī)模和功能n質量度量n在軟件項目實施過程中實施度量 Copyright Xinjun Mao 2005 63 n理解什么是軟件度量？為什么需要軟件度量？軟件度量的方式和對象n掌握軟件度量的方法n運用運用軟件度量支持和促進軟件開發(fā) Copyright Xinjun Mao 2005 64Practice, Practice, and Practice
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