软件工程教育.pptx

2024/4/11 周四周四1信息时代的信息时代的 软件工程教育软件工程教育一、软件工程一、软件工程40年回顾年回顾二、信息时代的软件工程二、信息时代的软件工程三、信息时代的软件工程教育三、信息时代的软件工程教育2024/4/11 周四周四2一、软件工程一、软件工程40年回顾年回顾1 软件工程的硬件环境软件工程的硬件环境2 软件工程从设计起步软件工程从设计起步 3 软件工程遇到需求获取的困难软件工程遇到需求获取的困难 2024/4/11 周四周四31 软件工程的硬件环境软件工程的硬件环境1965年年,Moore对集成对集成电路集成度作出预测电路集成度作出预测19601975年年 集成电路中的晶体管数集成电路中的晶体管数量平均每年翻一番量平均每年翻一番19702004年年 动态存储器中的晶体管动态存储器中的晶体管数大致每数大致每18个月翻一个月翻一番番 微处理器大致每微处理器大致每24个个月翻一番月翻一番19712006年年 CPU上单个晶体管成上单个晶体管成本大约每本大约每7年下降年下降1个个数量级，集成电路性数量级，集成电路性价比明显提高价比明显提高2024/4/11 周四周四4 软件工程软件工程40年回顾年回顾2 软件工程从设计起步软件工程从设计起步1950年代年代1960年代年代 算法、程序算法、程序 （计算、存储）（计算、存储）1970年代年代 结构化（键盘、结构化（键盘、CRT）对软件的认识从程对软件的认识从程序和程序设计开始序和程序设计开始计算支撑能力、软计算支撑能力、软件需求由小到大件需求由小到大软件设计与计算机软件设计与计算机科学结合紧密，基科学结合紧密，基础坚实础坚实软软件件工工程程需求需求设计设计实现实现运行软件运行软件领域领域程序程序代码代码2024/4/11 周四周四5 软件工程软件工程40年回顾年回顾 3 软件工程遇到需求获取的困难软件工程遇到需求获取的困难1980年代中年代中(彩色彩色CRT)方法与工具：方法与工具：面向对象面向对象 多窗口多窗口 建模建模、UML过程与管理：过程与管理：快速开发快速开发、原型模拟、原型模拟 增量开发、增量开发螺旋模型螺旋模型 需求工程需求工程 敏捷开发过程敏捷开发过程需求获取需求获取提出、确定待开发软件提出、确定待开发软件应具备的功能和性能应具备的功能和性能 生成需求规约生成需求规约 软件开发交付的依据软件开发交付的依据软软件件工工程程需求需求设计设计实现实现运行软件运行软件领域领域程序程序代码代码2024/4/11 周四周四6软件需求获取困难的本质软件需求获取困难的本质n软件软件IEEE93 具有特定功能和性能的程序、数据和文档具有特定功能和性能的程序、数据和文档待开发软件的功能和性能是否明确待开发软件的功能和性能是否明确求解问题的知识和经验是否具备求解问题的知识和经验是否具备软件蕴含的知识产权是否明确软件蕴含的知识产权是否明确共同利益方是否愿意合作共同利益方是否愿意合作软件开发组织是否有能力获取需求，并以此为基软件开发组织是否有能力获取需求，并以此为基础进行软件开发础进行软件开发2024/4/11 周四周四7软件工程需要复合型领军人才软件工程需要复合型领军人才软件项目内容广泛，涉及的学科远远超出计算机软件项目内容广泛，涉及的学科远远超出计算机科学技术的范围，很多软件系统工程师不愿或无科学技术的范围，很多软件系统工程师不愿或无力涉足应用领域，使需求获取成为软件工程的瓶力涉足应用领域，使需求获取成为软件工程的瓶颈颈软件工程项目的系统工程师必须清楚待开发软件软件工程项目的系统工程师必须清楚待开发软件的功能和性能，的功能和性能，软件工程需要复合型领军人才软件工程需要复合型领军人才有一定软件工程基础的领域专家有一定软件工程基础的领域专家或善于和领域专家合作能迅速掌握软件项目关或善于和领域专家合作能迅速掌握软件项目关键领域知识的软件工程专家键领域知识的软件工程专家2024/4/11 周四周四8二、信息时代的软件工程二、信息时代的软件工程1 强大的硬件支撑环境强大的硬件支撑环境2 丰富多彩的社会需求丰富多彩的社会需求3 软件即服务软件即服务4 软件复杂性的提高软件复杂性的提高5 当前我国软件工程的主要任务当前我国软件工程的主要任务6 构建超大系统构建超大系统ULS2024/4/11 周四周四9信息时代的软件工程信息时代的软件工程 1 强大的硬件支撑环境强大的硬件支撑环境芯片芯片 CPU GPU SOC (4535nm)2022年与年与2007相比相比特征尺寸将缩减特征尺寸将缩减5.2倍倍集成度增长集成度增长31倍倍时钟频率提高时钟频率提高2.05倍倍泛在网泛在网 T hz图形显示二维向三维发展图形显示二维向三维发展2024/4/11 周四周四10 信息时代的软件工程信息时代的软件工程2 丰富多彩的社会需求丰富多彩的社会需求信息时代的软件工程要为国民经济和社会信息化信息时代的软件工程要为国民经济和社会信息化提供高质量的软件提供高质量的软件1 机械、冶金、交通、轻纺等现有产业的信息技机械、冶金、交通、轻纺等现有产业的信息技术改造术改造2 金融、商贸、物流、电子商务等领域的信息化金融、商贸、物流、电子商务等领域的信息化服务服务3 电子政务、教育、科研、卫生等社会事业的信电子政务、教育、科研、卫生等社会事业的信息化水平提高息化水平提高4 丰富人类的文化生活丰富人类的文化生活5 满足新军事变革需要，建设信息化军队满足新军事变革需要，建设信息化军队 2024/4/11 周四周四11 信息时代的软件工程信息时代的软件工程 软件在关键技术中的普适性软件在关键技术中的普适性关键技术参数关键技术参数开发并形成在并联波束条件下产生复杂波形的自适应零导引能力。开发并形成在并联波束条件下产生复杂波形的自适应零导引能力。1.带宽带宽1.5 GHz；2.有源元件有源元件.关键材料关键材料合成半导体合成半导体GaAs、InP、SiGe专用测试、生产、专用测试、生产、检验设备检验设备近场天线测试设备。近场天线测试设备。专用软件专用软件计算机辅助设计计算机辅助设计/制造制造(CAD/CAM)软件用于低成本的天线设计软件用于低成本的天线设计;嵌入式软件用于雷达、传感器、电子扫描控制嵌入式软件用于雷达、传感器、电子扫描控制,重大商业应用重大商业应用电子扫瞄天线不断增加民用。在电信系统电子扫瞄天线不断增加民用。在电信系统经济可承受性问题经济可承受性问题能负担起的生产和装配费用是关键能负担起的生产和装配费用是关键建议出口控制类别建议出口控制类别商业管制清单子类出口管制条例第商业管制清单子类出口管制条例第6项；项；例例 DODDOD发展中科学技术清单图表将软件与材料列在一起发展中科学技术清单图表将软件与材料列在一起2024/4/11 周四周四12 信息时代的软件工程信息时代的软件工程 3“软件即服务软件即服务”凸显了软件的功能和性能凸显了软件的功能和性能凸显了信息时代软件的凸显了信息时代软件的 任务和特点任务和特点凸显了知识的在软件中凸显了知识的在软件中 的核心地位的核心地位软件的结构、表示方式、软件的结构、表示方式、隐含的方法等内部属性留隐含的方法等内部属性留 给软件开发组织给软件开发组织软件不求所有只求所用，通过有偿服务解决知识软件不求所有只求所用，通过有偿服务解决知识产权问题，有助于软件的定义和开发产权问题，有助于软件的定义和开发知识产权是软件产业的生命线知识产权是软件产业的生命线软软件件工工程程现实世界现实世界计算机世界计算机世界映映照照服服务务2024/4/11 周四周四13 信息时代的软件工程信息时代的软件工程典型的软件服务系统典型的软件服务系统WWWWWW系统城市交通系统国土安全系统健康保障系统系统城市交通系统国土安全系统健康保障系统2024/4/11 周四周四14 信息时代软件工程信息时代软件工程 4 软件复杂性提高软件复杂性提高传统软件工程主要处理传统软件工程主要处理 计算计算/时间、存储时间、存储/空间空间两个要素，及相互关系两个要素，及相互关系信息时代软件工程要处理信息时代软件工程要处理 计算时间、存储空间、网络带宽、人机计算时间、存储空间、网络带宽、人机界面、安全可靠界面、安全可靠等要素关系复杂等要素关系复杂人机界面人机界面 涉及文字、多窗口、图形涉及文字、多窗口、图形、图像、声、图像、声音、视频、传感器、摄像头音、视频、传感器、摄像头软件范围包括人类社会软件范围包括人类社会 所有行业、所有领域所有行业、所有领域软件国际化由封闭走向开放软件国际化由封闭走向开放2024/4/11 周四周四15 信息时代的软件工程信息时代的软件工程 5 当前我国软件工程的主要任务当前我国软件工程的主要任务1 基础软件基础软件多核、高可信服务器操作系统多核、高可信服务器操作系统安全、易用桌面操作系统安全、易用桌面操作系统安全、可靠、大型通用数据库管理系统安全、可靠、大型通用数据库管理系统支撑网络服务的中间件支撑网络服务的中间件2 嵌入式软件嵌入式软件 基础软件应用软件基础软件应用软件 软硬结合、软件固化软硬结合、软件固化3 面向领域的应用软件面向领域的应用软件2024/4/11 周四周四16应用软件系统分类应用软件系统分类1 基于社会、企业过程的离散系统（基于社会、企业过程的离散系统（容量型）容量型）社会技术系统社会技术系统 电子商务、电子政务电子商务、电子政务 网络金融、网络教育网络金融、网络教育2 基于物理过程的连续系统（能力基于物理过程的连续系统（能力型型）航空、航天航空、航天 自动控制自动控制 中长期天气预报中长期天气预报 石油地震信号处理石油地震信号处理 嵌入式系统软件系统芯片嵌入式系统软件系统芯片 （SOC）3 文化产品数字化：文化产品数字化：（容量容量能力能力型）型）数字图书、音乐、照片、影视数字图书、音乐、照片、影视4 上述系统的组合：（能力上述系统的组合：（能力、容量型）、容量型）指挥控制系统指挥控制系统C4ISR2024/4/11 周四周四17 信息时代的软件工程信息时代的软件工程 6 构建超大系统构建超大系统ULS2006年6月CMU/SEI发布一份报告2024/4/11 周四周四18 信息时代的软件工程信息时代的软件工程 构建超大系统构建超大系统ULSULS数十亿行代码数十亿行代码大量的平台、传感器、决策大量的平台、传感器、决策终端、执行系统、组织通过异终端、执行系统、组织通过异构的有线或无线网络连接构的有线或无线网络连接雇员数，存储量、读取量、雇员数，存储量、读取量、操作量、软构件，硬件数等均操作量、软构件，硬件数等均是超大规模是超大规模由建设大楼到建设城市由建设大楼到建设城市从系统到生态从系统到生态超越超越InternetInternet2024/4/11 周四周四19超大系统超大系统ULS的工作基础的工作基础 World Wide Web（W3C）信息管理标准）信息管理标准 模型驱动的体系结构（模型驱动的体系结构（MDA）软件开发方法）软件开发方法 高性能计算网格（高性能计算网格（HPC）全局命令和控制系统全局命令和控制系统(GCCS)全局信息网格（全局信息网格（GIG）2024/4/11 周四周四20超大系统超大系统ULS的研究工作的研究工作 研究领域过程设计与演化编排与控制监控与评估与人的交互 计算涌现 设计 计算工程 适应性系统基础设施 适应性和可预测系统质量 策略、采办和管理 2024/4/11 周四周四21软件工程的历史任务软件工程的历史任务软软件件工工程程现实世界现实世界计算机世界计算机世界需求需求设计设计实现实现运行软件运行软件领域领域映映照照服服务务程序程序代码代码2024/4/11 周四周四22三、信息时代的软件工程教育三、信息时代的软件工程教育1 软件工程教育需要更多相关学科的支撑软件工程教育需要更多相关学科的支撑2 软件工程教育需要扩展和创新软件工程教育需要扩展和创新3 软件工程教育要有鲜明的领域特色软件工程教育要有鲜明的领域特色4 适应软件工程教育发展，扩展计算机科学基础适应软件工程教育发展，扩展计算机科学基础5 软件工程教育要走专业与普及相结合的道路软件工程教育要走专业与普及相结合的道路6 社会问题对软件工程教育的影响社会问题对软件工程教育的影响2024/4/11 周四周四231 软件工程教育需要更多相关学科的支撑软件工程教育需要更多相关学科的支撑信息时代的软件工程，肩负着将现实世界的知识、规则、信息时代的软件工程，肩负着将现实世界的知识、规则、过程、信息逐步映照成计算机软件，并与计算机、网络、过程、信息逐步映照成计算机软件，并与计算机、网络、传感器、多媒体设备组成超大系统，实现传感器、多媒体设备组成超大系统，实现“软件即服务软件即服务”的历史重任。的历史重任。软件工程学科是通用学科，传统软件工程以计算机科学为软件工程学科是通用学科，传统软件工程以计算机科学为基础，涉及计算机工程、数学、管理工程、管理学、系统基础，涉及计算机工程数学、管理工程、管理学、系统工程、项目管理等学科。工程、项目管理等学科。信息时代的软件工程涉足的应用领域广泛，构建超大系统信息时代的软件工程涉足的应用领域广泛，构建超大系统可能需要物理学、微观经济学、生物学、社会学、城市规可能需要物理学、微观经济学、生物学、社会学、城市规划、人类学、博弈论等学科的支持。划、人类学、博弈论等学科的支持。2024/4/11 周四周四242 软件工程教育要扩展和创新软件工程教育要扩展和创新1 强化软件工程知识体强化软件工程知识体2 强化网络强化网络3 强化领域知识强化领域知识4 强化软硬结合强化软硬结合5 强化安全、可信强化安全、可信6 强化软件工程实践能力强化软件工程实践能力7 强化素质、创业、创新、团队强化素质、创业、创新、团队8 强化领军人才和高端技术人才培养强化领军人才和高端技术人才培养2024/4/11 周四周四253 软件工程教育要有鲜明的领域特色软件工程教育要有鲜明的领域特色以网络为中心的系统以网络为中心的系统 信息系统和数据处理信息系统和数据处理 金融和电子商务系统金融和电子商务系统容错和可存活系统容错和可存活系统高安全系统高安全系统安全攸关系统安全攸关系统嵌入式和实时系统嵌入式和实时系统生物学系统生物学系统科学系统科学系统电信系统电信系统 航空和交通系统航空和交通系统 工业过程控制系统工业过程控制系统多媒体、游戏和娱乐系统多媒体、游戏和娱乐系统小型移动平台系统小型移动平台系统 基于基于AgentAgent的系统的系统中文信息处理中文信息处理 CCSE2004CCSE2004知识体的应用领域知识体的应用领域2024/4/11 周四周四264 扩展计算机科学基础强化网络计算扩展计算机科学基础强化网络计算算法和复杂性算法和复杂性AL 分布式算法分布式算法并行算法并行算法体系结构和组织体系结构和组织AR多处理器系统多处理器系统分布式体系结构分布式体系结构操作系统操作系统OS并发性并发性 信息管理信息管理IM分布式数据库分布式数据库网络计算网络计算NC概述概述 网络通信网络通信 网络安全网络安全Web组织组织 Web应用应用 网络管理网络管理计算科学计算科学CN并行计算并行计算 2024/4/11 周四周四27扩展计算机科学基础强化可视化扩展计算机科学基础强化可视化图形和虚拟计算图形和虚拟计算GV图形系统图形系统几何建模几何建模 计算机视觉计算机视觉 计算几何计算几何 计算机渲染计算机渲染 游戏引擎程序设计游戏引擎程序设计 网络计算网络计算NC多媒体技术多媒体技术 人机交互人机交互HC构建图形用户界面构建图形用户界面图形用户界面设计图形用户界面设计 图形用户界面程序设计图形用户界面程序设计多媒体和多媒体系统多媒体和多媒体系统信息管理信息管理IM多媒体系统多媒体系统 2024/4/11 周四周四28扩展计算机科学基础强化人工智能扩展计算机科学基础强化人工智能智能系统智能系统IS基本问题基本问题初等搜索策略初等搜索策略 基于知识的推理基于知识的推理高级搜索高级搜索 高级推理高级推理 Agents自然语言处理自然语言处理 机器学习机器学习 规划编制系统规划编制系统机器人机器人感知感知2024/4/11 周四周四295 软件工程教育要走软件工程教育要走 专业与普及相结合的道路专业与普及相结合的道路信息时代软件工程是一个广泛的领域，对从业人信息时代软件工程是一个广泛的领域，对从业人员知识、能力的要求差异很大，教育计划、模式员知识、能力的要求差异很大，教育计划、模式必须多样化必须多样化软件工程专业人员在软件需求、设计软件工程专业人员在软件需求、设计、实现环节、实现环节有优势，在专门的领域知识方面应加强有优势，在专门的领域知识方面应加强有领域知识的专门人才有领域知识的专门人才 在软件需求的提出、建模、在软件需求的提出、建模、论证上有优势，应向他们普及一般的软件工程知论证上有优势，应向他们普及一般的软件工程知识，特别是需求描述、概要设计、软件确认方面识，特别是需求描述、概要设计、软件确认方面的知识的知识软件工程教育特别要培养造就掌握领域知识，具软件工程教育特别要培养造就掌握领域知识，具有创业、创新精神和能力的软件工程领军人才有创业、创新精神和能力的软件工程领军人才2024/4/11 周四周四306 社会问题对软件工程教育带来的挑战社会问题对软件工程教育带来的挑战2007年世界年世界互联网用户互联网用户 13.2 亿人亿人电子邮箱电子邮箱 19.9 亿个亿个手机用户手机用户 33 亿人亿人现实社会的政治、经济、科技、文化、宗教、法现实社会的政治、经济、科技、文化、宗教、法律、道德、犯罪律、道德、犯罪都会通过软件映照到计算机都会通过软件映照到计算机世界，现实社会的负面影响、信息安全等问题应世界，现实社会的负面影响、信息安全等问题应引起足够的重视引起足够的重视软件工程职业道德教育、素质教育、知识产权教软件工程职业道德教育、素质教育、知识产权教育是信息时代软件工程教育不可或缺的重要内容育是信息时代软件工程教育不可或缺的重要内容。2024/4/11 周四周四31结束语结束语信息时代的软件涉足人类社会的所有领域信息时代的软件涉足人类社会的所有领域 特点是特点是“软件即服务软件即服务”信息时代的软件产业是国家支柱产业信息时代的软件产业是国家支柱产业信息时代的软件工程要充分发挥计算机、网信息时代的软件工程要充分发挥计算机、网络、显示器、各种传感器等硬件资源的潜络、显示器、各种传感器等硬件资源的潜能能信息时代的软件工程能力要满足人类社会的信息时代的软件工程能力要满足人类社会的对软件日益增长的需要对软件日益增长的需要信息时代的计算机科学和软件工程知识体必信息时代的计算机科学和软件工程知识体必须扩展，才能支持软件工程学科的发展须扩展，才能支持软件工程学科的发展结束语结束语信息时代的软件工程需要领域专家的参与，信息时代的软件工程需要领域专家的参与，需要妥善解决知识产权、及软件工程中的需要妥善解决知识产权、及软件工程中的组织领导问题组织领导问题信息时代的软件工程教育要培养大量的，多信息时代的软件工程教育要培养大量的，多类型、多层次的软件工程专门人才，需要类型、多层次的软件工程专门人才，需要培养、造就复合型、国际化的领军人物培养、造就复合型、国际化的领军人物信息时代的软件工程学科是渗透力极强的通信息时代的软件工程学科是渗透力极强的通用学科，肩负着普及软件工程教育的使命，用学科，肩负着普及软件工程教育的使命，应开设多种类型的软件工程公共课应开设多种类型的软件工程公共课软件工程教育任重路远，大有可为软件工程教育任重路远，大有可为2024/4/11 周四周四322024/4/11 周四周四33