國(guó)防科大-齊治昌-軟件工程教育

信息時(shí)代的

軟件工程教育國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院

2009年11月1日齊治昌

2009軟件工程教育年會(huì)2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院2信息時(shí)代的軟件工程教育一、軟件工程40年回顧二、信息時(shí)代的軟件工程三、信息時(shí)代的軟件工程教育2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院3一、軟件工程40年回顧1軟件工程的硬件環(huán)境2軟件工程從設(shè)計(jì)起步3軟件工程遇到需求獲取的困難2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院41軟件工程的硬件環(huán)境1965年,Moore對(duì)集成電路集成度作出預(yù)測(cè)1960－1975年集成電路中的晶體管數(shù)量平均每年翻一番．1970－2004年動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中的晶體管數(shù)大致每18個(gè)月翻一番微處理器大致每24個(gè)月翻一番1971－2006年

CPU上單個(gè)晶體管成本大約每7年下降1個(gè)數(shù)量級(jí)，集成電路性／價(jià)比明顯提高2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院5

軟件工程40年回顧

2軟件工程從設(shè)計(jì)起步1950年代－1960年代算法、程序（計(jì)算、存儲(chǔ)）1970年代－結(jié)構(gòu)化（鍵盤(pán)、CRT ）對(duì)軟件的認(rèn)識(shí)從程序和程序設(shè)計(jì)開(kāi)始計(jì)算支撐能力、軟件需求由小到大軟件設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合緊密，基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)軟件工程需求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行軟件領(lǐng)域程序代碼2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院6

軟件工程40年回顧

3軟件工程遇到需求獲取的困難1980年代中－(彩色CRT)方法與工具：面向?qū)ο?/p>

多窗口建模、UML過(guò)程與管理：快速開(kāi)發(fā)、原型／模擬增量開(kāi)發(fā)、螺旋模型需求工程敏捷開(kāi)發(fā)過(guò)程需求獲取提出、確定待開(kāi)發(fā)軟件應(yīng)具備的功能和性能生成需求規(guī)約－軟件開(kāi)發(fā)／交付的依據(jù)軟件工程需求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行軟件領(lǐng)域程序代碼2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院7軟件需求獲取困難的本質(zhì)軟件[IEEE93]具有特定功能和性能的程序、數(shù)據(jù)和文檔待開(kāi)發(fā)軟件的功能和性能是否明確求解問(wèn)題的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)是否具備軟件蘊(yùn)含的知識(shí)產(chǎn)權(quán)是否明確共同利益方是否愿意合作軟件開(kāi)發(fā)組織是否有能力獲取需求，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)……2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院8軟件工程需要復(fù)合型領(lǐng)軍人才軟件項(xiàng)目?jī)?nèi)容廣泛，涉及的學(xué)科遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的范圍，很多軟件系統(tǒng)工程師不愿或無(wú)力涉足應(yīng)用領(lǐng)域，使需求獲取成為軟件工程的瓶頸軟件工程項(xiàng)目的系統(tǒng)工程師必須清楚待開(kāi)發(fā)軟件的功能和性能，軟件工程需要復(fù)合型領(lǐng)軍人才有一定軟件工程基礎(chǔ)的領(lǐng)域?qū)＜一蛏朴诤皖I(lǐng)域?qū)＜液献髂苎杆僬莆哲浖?xiàng)目關(guān)鍵領(lǐng)域知識(shí)的軟件工程專家2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院9二、信息時(shí)代的軟件工程1強(qiáng)大的硬件支撐環(huán)境2豐富多彩的社會(huì)需求3軟件即服務(wù)4軟件復(fù)雜性的提高5當(dāng)前我國(guó)軟件工程的主要任務(wù)6構(gòu)建超大系統(tǒng)ULS2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院10信息時(shí)代的軟件工程

1強(qiáng)大的硬件支撐環(huán)境芯片CPUGPUSOC(45－35nm)2022年與2007相比特征尺寸將縮減5.2倍集成度增長(zhǎng)31倍時(shí)鐘頻率提高2.05倍泛在網(wǎng)Thz圖形顯示二維向三維發(fā)展2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院11

信息時(shí)代的軟件工程

2豐富多彩的社會(huì)需求信息時(shí)代的軟件工程要為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化提供高質(zhì)量的軟件1機(jī)械、冶金、交通、輕紡等現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的信息技術(shù)改造2金融、商貿(mào)、物流、電子商務(wù)等領(lǐng)域的信息化服務(wù)3電子政務(wù)、教育、科研、衛(wèi)生等社會(huì)事業(yè)的信息化水平提高4豐富人類的文化生活5滿足新軍事變革需要，建設(shè)信息化軍隊(duì)……2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院12

信息時(shí)代的軟件工程

軟件在關(guān)鍵技術(shù)中的普適性關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)開(kāi)發(fā)并形成在并聯(lián)波束條件下產(chǎn)生復(fù)雜波形的自適應(yīng)零導(dǎo)引能力。1.帶寬≥1.5GHz；2.有源元件…….關(guān)鍵材料合成半導(dǎo)體GaAs、InP、SiGe……專用測(cè)試、生產(chǎn)、檢驗(yàn)設(shè)備近場(chǎng)天線測(cè)試設(shè)備。專用軟件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造(CAD/CAM)軟件用于低成本的天線設(shè)計(jì)……;嵌入式軟件用于雷達(dá)、傳感器、電子掃描控制,……重大商業(yè)應(yīng)用電子掃瞄天線不斷增加民用。在電信系統(tǒng)……經(jīng)濟(jì)可承受性問(wèn)題能負(fù)擔(dān)起的生產(chǎn)和裝配費(fèi)用是關(guān)鍵……建議出口控制類別商業(yè)管制清單子類出口管制條例第6項(xiàng)；……

例

DOD發(fā)展中科學(xué)技術(shù)清單圖表將軟件與材料列在一起2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院13

信息時(shí)代的軟件工程

3“軟件即服務(wù)”凸顯了軟件的功能和性能凸顯了信息時(shí)代軟件的任務(wù)和特點(diǎn)凸顯了知識(shí)的在軟件中的核心地位軟件的結(jié)構(gòu)、表示方式、隱含的方法等內(nèi)部屬性留給軟件開(kāi)發(fā)組織軟件不求所有只求所用，通過(guò)有償服務(wù)解決知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題，有助于軟件的定義和開(kāi)發(fā)知識(shí)產(chǎn)權(quán)是軟件產(chǎn)業(yè)的生命線軟件工程現(xiàn)實(shí)世界計(jì)算機(jī)世界映照服務(wù)2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院14

信息時(shí)代的軟件工程

典型的軟件服務(wù)系統(tǒng)WWW系統(tǒng)／城市交通系統(tǒng)／國(guó)土安全系統(tǒng)／健康保障系統(tǒng)2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院15

信息時(shí)代軟件工程

4軟件復(fù)雜性提高傳統(tǒng)軟件工程主要處理

計(jì)算/時(shí)間、存儲(chǔ)/空間兩個(gè)要素，及相互關(guān)系信息時(shí)代軟件工程要處理

計(jì)算／時(shí)間、存儲(chǔ)／空間、網(wǎng)絡(luò)／帶寬、人機(jī)界面、安全可靠等要素關(guān)系復(fù)雜人機(jī)界面涉及文字、多窗口、圖形、圖像、聲音、視頻、傳感器、攝像頭……軟件范圍包括人類社會(huì)所有行業(yè)、所有領(lǐng)域軟件國(guó)際化由封閉走向開(kāi)放2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院16

信息時(shí)代的軟件工程

5當(dāng)前我國(guó)軟件工程的主要任務(wù)1基礎(chǔ)軟件多核、高可信服務(wù)器操作系統(tǒng)安全、易用桌面操作系統(tǒng)安全、可靠、大型通用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支撐網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的中間件2嵌入式軟件基礎(chǔ)軟件／應(yīng)用軟件軟硬結(jié)合、軟件固化3面向領(lǐng)域的應(yīng)用軟件2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院17應(yīng)用軟件系統(tǒng)分類1基于社會(huì)、企業(yè)過(guò)程的離散系統(tǒng)（容量型）

社會(huì)－技術(shù)系統(tǒng)電子商務(wù)、電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)金融、網(wǎng)絡(luò)教育2基于物理過(guò)程的連續(xù)系統(tǒng)（能力型）航空、航天自動(dòng)控制中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)石油地震信號(hào)處理嵌入式系統(tǒng)＝軟件＋系統(tǒng)芯片（SOC）3文化產(chǎn)品數(shù)字化：（容量／能力型）

數(shù)字圖書(shū)、音樂(lè)、照片、影視4上述系統(tǒng)的組合：（能力、容量型）

指揮控制系統(tǒng)C4ISR2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院18

信息時(shí)代的軟件工程

6構(gòu)建超大系統(tǒng)ULS2006年6月CMU/SEI發(fā)布一份報(bào)告2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院19

信息時(shí)代的軟件工程

構(gòu)建超大系統(tǒng)ULS數(shù)十億行代碼大量的平臺(tái)、傳感器、決策終端、執(zhí)行系統(tǒng)、組織通過(guò)異構(gòu)的有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接雇員數(shù)，存儲(chǔ)量、讀取量、操作量、軟構(gòu)件，硬件數(shù)等均是超大規(guī)模由建設(shè)大樓到建設(shè)城市從系統(tǒng)到生態(tài)超越Internet2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院20超大系統(tǒng)ULS的工作基礎(chǔ)⑴WorldWideWeb（W3C）－信息管理標(biāo)準(zhǔn)⑵模型驅(qū)動(dòng)的體系結(jié)構(gòu)（MDA）－軟件開(kāi)發(fā)方法⑶高性能計(jì)算網(wǎng)格（HPC）⑷全局命令和控制系統(tǒng)(GCCS)⑸全局信息網(wǎng)格（GIG）2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院21超大系統(tǒng)ULS的研究工作

研究領(lǐng)域／過(guò)程設(shè)計(jì)與演化編排與控制監(jiān)控與評(píng)估與人的交互計(jì)算涌現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算工程適應(yīng)性系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施適應(yīng)性和可預(yù)測(cè)系統(tǒng)質(zhì)量策略、采辦和管理2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院22軟件工程的歷史任務(wù)軟件工程現(xiàn)實(shí)世界計(jì)算機(jī)世界需求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行軟件領(lǐng)域映照服務(wù)程序代碼2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院23三、信息時(shí)代的軟件工程教育1軟件工程教育需要更多相關(guān)學(xué)科的支撐2軟件工程教育需要擴(kuò)展和創(chuàng)新3軟件工程教育要有鮮明的領(lǐng)域特色4適應(yīng)軟件工程教育發(fā)展，擴(kuò)展計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)5軟件工程教育要走專業(yè)與普及相結(jié)合的道路6社會(huì)問(wèn)題對(duì)軟件工程教育的影響2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院241軟件工程教育需要更多相關(guān)學(xué)科的支撐信息時(shí)代的軟件工程，肩負(fù)著將現(xiàn)實(shí)世界的知識(shí)、規(guī)則、過(guò)程、信息逐步映照成計(jì)算機(jī)軟件，并與計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、傳感器、多媒體設(shè)備組成超大系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“軟件即服務(wù)”的歷史重任。軟件工程學(xué)科是通用學(xué)科，傳統(tǒng)軟件工程以計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)，涉及計(jì)算機(jī)工程、數(shù)學(xué)、管理工程、管理學(xué)、系統(tǒng)工程、項(xiàng)目管理等學(xué)科。信息時(shí)代的軟件工程涉足的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，構(gòu)建超大系統(tǒng)可能需要物理學(xué)、微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、生物學(xué)、社會(huì)學(xué)、城市規(guī)劃、人類學(xué)、博弈論等學(xué)科的支持。2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院252軟件工程教育要擴(kuò)展和創(chuàng)新1強(qiáng)化軟件工程知識(shí)體2強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)3強(qiáng)化領(lǐng)域知識(shí)4強(qiáng)化軟硬結(jié)合5強(qiáng)化安全、可信6強(qiáng)化軟件工程實(shí)踐能力7強(qiáng)化素質(zhì)、創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)8強(qiáng)化領(lǐng)軍人才和高端技術(shù)人才培養(yǎng)2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院263軟件工程教育要有鮮明的領(lǐng)域特色以網(wǎng)絡(luò)為中心的系統(tǒng)信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理金融和電子商務(wù)系統(tǒng)容錯(cuò)和可存活系統(tǒng)高安全系統(tǒng)安全攸關(guān)系統(tǒng)嵌入式和實(shí)時(shí)系統(tǒng)生物學(xué)系統(tǒng)科學(xué)系統(tǒng)電信系統(tǒng)航空和交通系統(tǒng)工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)多媒體、游戲和娛樂(lè)系統(tǒng)小型移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)基于Agent的系統(tǒng)中文信息處理

………CCSE2004知識(shí)體的應(yīng)用領(lǐng)域2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院274擴(kuò)展計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)－強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)計(jì)算算法和復(fù)雜性AL分布式算法并行算法體系結(jié)構(gòu)和組織AR多處理器系統(tǒng)分布式體系結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)OS并發(fā)性

信息管理IM分布式數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算NC概述網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)安全Web組織Web應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)管理計(jì)算科學(xué)CN并行計(jì)算

2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院28擴(kuò)展計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)－強(qiáng)化可視化圖形和虛擬計(jì)算GV圖形系統(tǒng)幾何建模

計(jì)算機(jī)視覺(jué)計(jì)算幾何計(jì)算機(jī)渲染

游戲引擎程序設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)計(jì)算NC多媒體技術(shù)

人機(jī)交互HC構(gòu)建圖形用戶界面圖形用戶界面設(shè)計(jì)圖形用戶界面程序設(shè)計(jì)多媒體和多媒體系統(tǒng)信息管理IM多媒體系統(tǒng)

2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院29擴(kuò)展計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)－強(qiáng)化人工智能智能系統(tǒng)IS基本問(wèn)題初等搜索策略基于知識(shí)的推理高級(jí)搜索高級(jí)推理Agents自然語(yǔ)言處理機(jī)器學(xué)習(xí)規(guī)劃編制系統(tǒng)機(jī)器人感知2023/1/31國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院305軟件工程教育要走

專業(yè)與普及相結(jié)合的道路信息時(shí)代軟件工程是一個(gè)廣泛的領(lǐng)域，對(duì)從業(yè)人員知識(shí)、能力的要求差異很大，教育計(jì)劃、模式必須多樣化軟件工程專業(yè)人員在軟件需求、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)有優(yōu)勢(shì)，在專門(mén)的領(lǐng)域知識(shí)方面應(yīng)加強(qiáng)有領(lǐng)域知識(shí)的專門(mén)人才在軟件需求的提出、建模、論證上有優(yōu)勢(shì)，應(yīng)向他們普及一般的軟件工程知識(shí)，特別是需求描述、概要設(shè)計(jì)、軟件確認(rèn)方面的知識(shí)軟件工程教育特別要培養(yǎng)造就掌握領(lǐng)域知