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第1章 概述1

1.1软件工程的概念1

1.1.1软件工程定义1

1.1.2软件工程的基本约束3

1.1.3软件工程的研究内容6

1.2航天实施软件工程的必要性9

1.2.1软件质量问题影响型号任务成败10

1.2.2航天型号软件研制面临挑战15

第2章 航天型号软件工程化的要素和方法18

2.1航天型号软件的分类18

2.2航天型号软件工程的核心要素20

2.2.1软件开发过程20

2.2.2软件开发方法31

2.2.3软件工程工具34

2.3航天型号软件工程的管理内容38

2.3.1策划管理38

2.3.2需求管理38

2.3.3过程追踪与监控38

2.3.4配置管理38

2.3.5过程与产品质量保证38

2.3.6外协管理39

2.3.7评审管理39

2.3.8文档管理39

2.3.9开发工具的使用管理39

第3章 国外航天型号软件工程化情况40

3.1软件过程改进标准和方法40

3.1.1 ISO 900040

3.1.2 CMM和CMMI40

3.2 NASA软件工程化实践45

3.2.1 NASA软件研制的管理体系46

3.2.2 NASA标准、规范与流程46

3.3 ESA软件工程化实践56

3.3.1 ESA软件研制的管理体系56

3.3.2 ESA标准、规范与流程58

第4章 国内航天型号软件工程化情况65

4.1航天型号软件工程化概述65

4.2载人航天工程软件工程化发展历程66

4.2.1启动探索期66

4.2.2全面实施期67

4.2.3巩固发展期68

4.2.4软件工程化成绩68

4.3载人航天工程软件工程化标准体系70

4.3.1管理规定70

4.3.2技术标准71

第5章 航天型号软件研制过程74

5.1技术流程分类74

5.1.1新研软件技术流程75

5.1.2沿用软件技术流程76

5.1.3参数修改软件技术流程76

5.1.4适应性修改软件技术流程77

5.2系统级分析与设计78

5.2.1系统分析与设计79

5.2.2分系统分析与设计82

5.3软件需求分析85

5.3.1输入与输出85

5.3.2工作内容87

5.3.3出口准则88

5.4软件设计88

5.4.1概要设计88

5.4.2详细设计90

5.5软件实现92

5.5.1输入与输出93

5.5.2工作内容93

5.6软件测试94

5.6.1软件集成测试94

5.6.2软件配置项测试96

5.7系统测试97

5.7.1软件系统测试98

5.7.2系统试验验证99

5.8验收交付101

5.9运行维护101

5.9.1输入与输出101

5.9.2工作内容102

5.9.3出口准则102

第6章 系统级分析与设计103

6.1概述103

6.2系统分解方法104

6.2.1产品分解结构104

6.2.2功能流框图105

6.2.3软件结构HIPO图106

6.3软硬件协同设计108

6.3.1软硬件协同设计定义109

6.3.2软硬件协同设计与仿真验证110

6.3.3软硬件协同设计平台111

6.4软件复用与外购113

6.4.1已有软件复用过程113

6.4.2软件复用技术114

第7章 软件需求分析119

7.1概述119

7.1.1需求的定义119

7.1.2需求的类型121

7.1.3需求分析原则123

7.2结构化需求分析方法123

7.2.1数据流图124

7.2.2数据字典127

7.2.3加工规格说明128

7.2.4实体-关系图128

7.2.5数据对象描述129

7.2.6状态迁移图129

7.3面向对象的需求分析方法130

7.3.1面向对象分析方法概述130

7.3.2识别分析类和对象132

7.3.3定义类之间的关系134

7.3.4标识类的属性和服务135

7.4软件需求管理136

7.4.1内容与要求136

7.4.2需求追踪方法138

7.4.3需求管理工具140

第8章 软件设计142

8.1概述142

8.2软件设计的原则143

8.2.1模块化143

8.2.2抽象146

8.2.3逐步求精147

8.2.4信息隐藏147

8.3结构化软件设计方法147

8.3.1面向数据流的设计方法147

8.3.2面向数据结构的设计方法152

8.3.3结构化程序设计图形工具156

8.4面向对象软件设计方法159

8.4.1系统设计与对象设计160

8.4.2面向对象程序设计160

8.4.3面向对象设计工具162

8.5数据库结构设计163

第9章 软件实现166

9.1概述166

9.1.1编程语言分类167

9.1.2编程语言的选择168

9.2编程风格与编码规范169

9.2.1程序设计风格169

9.2.2 C语言编码规范175

9.3高安全可靠的软件编码环境181

9.3.1编译器对软件安全可靠性的影响181

9.3.2安全可信编译器182

第10章 软件测试184

10.1概述184

10.1.1测试策划184

10.1.2测试设计与实现185

10.1.3测试执行185

10.1.4测试总结186

10.2测试方法186

10.2.1静态测试186

10.2.2动态测试187

10.3软件单元测试195

10.3.1单元测试的内容195

10.3.2单元测试的方法198

10.4软件集成测试203

10.4.1集成测试的内容203

10.4.2集成测试的方法204

10.5软件配置项测试205

10.5.1功能测试206

10.5.2性能测试206

10.5.3接口测试206

10.5.4人机交互界面测试207

10.5.5强度测试207

10.5.6余量测试208

10.5.7恢复性测试208

10.5.8安装性测试208

10.5.9边界测试209

10.5.10安全性测试209

10.5.11互操作性测试210

10.5.12敏感性测试210

10.5.13数据处理测试210

10.5.14容量测试210

10.6系统测试211

10.6.1软件系统测试211

10.6.2系统试验验证211

10.7回归测试212

10.8第三方评测213

10.9软件测试工具213

10.9.1静态分析工具213

10.9.2单元测试工具215

10.9.3嵌入式软件白盒测试工具216

10.9.4测试管理工具217

第11章 软件运行维护219

11.1概述219

11.1.1软件维护的定义219

11.1.2影响维护工作量的因素220

11.1.3软件可维护性221

11.2软件维护的实施224

11.2.1维护机构224

11.2.2维护的流程224

11.3遗留系统的再工程226

11.3.1遗留系统的演化226

11.3.2软件再工程和逆向工程227

第12章 软件安全可靠性231

12.1概述231

12.1.1安全关键软件定义232

12.1.2安全关键软件开发难点和挑战233

12.2安全关键软件开发过程235

12.2.1软件安全计划236

12.2.2系统/分系统设计与分析238

12.2.3软件安全性需求开发252

12.2.4软件安全性设计267

12.2.5软件安全性实现271

12.2.6软件安全性测试271

12.2.7软件运行维护272

12.2.8软件安全性追踪分析及软件变更安全性分析273

12.3软件可靠性设计和测试验证274

12.3.1软件可靠性分配与预计274

12.3.2软件可靠性设计277

12.3.3软件可靠性分析279

12.3.4软件可靠性测试280

12.3.5软件可靠性评估282

第13章 软件项目管理与计划285

13.1概述285

13.2软件项目管理过程286

13.2.1启动软件项目286

13.2.2成本估算287

13.2.3风险分析287

13.2.4进度安排287

13.2.5追踪和控制287

13.3软件开发计划的实现过程287

13.3.1计划初始阶段288

13.3.2制订软件开发计划288

13.3.3对软件开发计划进行审查和批准288

13.3.4实施软件开发计划288

13.3.5软件开发过程的度量和评价289

13.3.6修改软件开发计划289

13.4软件开发成本估算289

13.4.1基于参数化模型的软件成本估算290

13.4.2非参数化的软件成本估算295

13.5进度安排296

13.5.1制订开发进度计划297

13.5.2进度安排的图形方法297

13.5.3追踪与控制298

13.6风险管理298

13.6.1风险识别299

13.6.2风险估算299

13.6.3风险评价299

13.6.4风险监控与应对300

第14章 配置管理301

14.1概述301

14.1.1术语和定义303

14.1.2配置管理库304

14.1.3配置管理的组织和职责305

14.2配置管理流程306

14.2.1制订配置管理计划308

14.2.2建立配置管理系统310

14.2.3创建和发布基线311

14.2.4跟踪与控制变更312

14.2.5配置记录和报告315

14.2.6配置审核316

14.3技术状态控制317

14.3.1系统级分析与设计317

14.3.2软件需求分析318

14.3.3软件设计318

14.3.4软件实现319

14.3.5软件测试319

14.3.6验收交付320

14.3.7运行维护320

14.4配置管理工具320

14.4.1常用配置管理工具320

14.4.2选型与使用注意事项322

第15章 软件质量保证323

15.1概述323

15.2质量保证组织机构324

15.3质量保证流程324

15.3.1制订软件质量保证计划326

15.3.2实施软件质量保证活动326

15.3.3不符合项处理330

15.3.4质量保证维护331

15.4软件评审331

15.4.1评审的分类331

15.4.2评审原则332

15.4.3评审计划333

15.4.4评审流程333

第16章 模型驱动软件开发方法335

16.1概述335

16.2模型驱动架构340

16.3体系结构描述语言343

16.3.1 UML344

16.3.2 SysML344

16.3.3 AADL346

16.3.4 MARTE349

16.3.5比较分析350

16.4模型驱动开发方法的关键技术351

16.4.1需求分析352

16.4.2面向领域的建模语言语义扩展352

16.4.3模型转换355

16.4.4代码生成356

16.4.5基于模型的验证技术356

16.4.6部署与重构357

16.5工具支持358

16.5.1商业工具358

16.5.2开源工具359

16.5.3领域模型驱动开发环境研制363

16.6小结365

第17章 形式化软件开发方法367

17.1概述367

17.2形式化方法的选用原则369

17.2.1形式化程度370

17.2.2形式化方法的使用范围370

17.2.3合理的预期371

17.3形式化软件开发过程372

17.3.1软件系统刻画阶段372

17.3.2建模阶段373

17.3.3规约阶段373

17.3.4分析阶段374

17.3.5归档阶段374

17.3.6维护阶段374

17.4需求描述及形式化375

17.4.1需求捕捉的层次375

17.4.2需求陈述的明确性375

17.4.3需求追踪性376

17.4.4底层原理和直观描述的可用性376

17.5形式化建模376

17.5.1数学模型377

17.5.2离散和连续域的数学模型379

17.6形式化规格说明382

17.6.1形式化规约语言382

17.6.2形式化规约语言风格384

17.6.3形式化规约和生存周期的关系385

17.6.4检测形式化规格说明中的错误386

17.6.5形式化规格说明的效用388

17.7形式化分析390

17.7.1自动演绎390

17.7.2有限状态方法393

17.8工具支持395

17.8.1模型验证工具395

17.8.2定理证明工具395

17.9小结396

17.9.1应用类型396

17.9.2规模和结构397

17.9.3类型选择397

17.9.4形式化级别397

17.9.5使用范围397

17.9.6工具支持397

参考文献398