Bài giảng Các mẫu thiết kế hướng đối tượng - Chương 1: Tổng quan về phát triển phần mềm

Chương 1

Tổng quan về phát triển phần mềm

1.1 Máy tính số và công dụng

1.2 Chương trình máy tính & phần mềm

1.3 Đời sống phần mềm

1.4 Các mục tiêu của việc phát triển phần mềm

1.5 Các hoạt ₫ộng chức năng trong phát triển phần mềm

1.6 Qui trình phát triển phần mềm

1.7 Vài thông tin về nắm bắt yêu cầu

1.8 Kết chương

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 1

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

I. Máy tính số và công dụng

 Các thiết bị cụ thể hóa : Con người thông minh hơn các ₫ộng vật

khác nhiều. Ta ₫ã chế tạo ngày càng nhiều công cụ, thiết bị ₫ể

hỗ trợ mình trong hoạt ₫ộng. Trong giai ₫oạn dài ban ₫ầu, ta chế

tạo theo hướng cụ thể hóa, nghĩa là mỗi công cụ, thiết bị chỉ thực

hiện ₫ược 1 vài công việc cụ thể nào ₫ó. Thí dụ, cây chổi ₫ể

quét, radio ₫ể bắt và nghe ₫ài audio... Các công cụ, thiết bị cụ

thể hóa ₫ược chế tạo ngày càng tinh vi, phức tạp và thực hiện

nhiều công việc hơn trước ₫ây.

 Khuyết ₫iểm của thiết bị cụ thể hóa là mỗi thiết bị chỉ giải quyết 1

công việc. Trong cuộc sống, ta cần thực hiện rất nhiều công việc,

do ₫ó ta phải chế tạo rất nhiều thiết bị và việc này không có dấu

hiệu chấm dứt.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 2

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

I. Máy tính số và công dụng

 Thiết bị tổng quát hóa - Máy tính số (digital computer) : nó cũng

là 1 thiết bị, nhưng thay vì chỉ thực hiện 1 vài chức năng cụ thể,

sát với nhu cầu ₫ời thường của con người, nó có thể thực hiện 1

số hữu hạn các chức năng cơ bản (tập lệnh), mỗi lệnh rất sơ khai

chưa giải quyết trực tiếp ₫ược nhu cầu ₫ời thường nào của con

người, nhưng nếu chúng ta biết cách tổ chức, sắp xếp các lệnh

với ₫ộ dài nhất ₫ịnh và thứ tự nhất ₫ịnh thì ₫oạn lệnh này sẽ giải

quyết ₫ược công việc có nghĩa mà con người cần. Cơ chế thực

hiện các lệnh là tự ₫ộng, bắt ₫ầu từ lệnh ₫ược chỉ ₫ịnh nào ₫ó rồi

tuần tự từng lệnh kế tiếp cho ₫ến lệnh cuối cùng. Danh sách các

lệnh ₫ược thực hiện này ₫ược gọi là chương trình.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 3

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

I. Máy tính số và công dụng

 Bất kỳ công việc (bài toán) ngoài ₫ời nào cũng có thể ₫ược chia

thành trình tự nhiều công việc nhỏ hơn. Trình tự các công việc

nhỏ này ₫ược gọi là giải thuật giải quyết công việc ngoài ₫ời. Mỗi

công việc nhỏ hơn cũng có thể ₫ược chia nhỏ hơn nữa nếu nó

còn phức tạp,... công việc ngoài ₫ời có thể ₫ược miêu tả bằng 1

trình tự các lệnh máy (chương trình ngôn ngữ máy).

 Ưu ₫iểm của máy tính số là ta chỉ cần chế tạo 1 lần, rồi theo thời

gian ta nhờ nó chạy những chương trình (phần mềm) khác nhau

₫ể thực hiện các bài toán khác nhau.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 4

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

I. Máy tính số và công dụng

 Vấn ₫ề mấu chốt của việc dùng máy tính giải quyết công việc

ngoài ₫ời là lập trình (₫ược hiểu nôm na là qui trình xác ₫ịnh trình

tự ₫úng các lệnh máy ₫ể thực hiện công việc). Cho ₫ến nay, lập

trình là công việc của con người (với sự trợ giúp ngày càng nhiều

của máy tính).

 Với công nghệ phần cứng hiện nay, ta chỉ có thể chế tạo các máy

tính mà tập lệnh máy rất sơ khai, mỗi lệnh máy chỉ có thể thực

hiện 1 công việc rất nhỏ và ₫ơn giản  công việc ngoài ₫ời

thường tương ₫ương với trình tự rất lớn (hàng triệu) các lệnh máy

Lập trình bằng ngôn ngữ máy rất phức tạp, tốn nhiều thời gian,

công sức, kết quả rất khó bảo trì, phát triển.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 5

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

I. Máy tính số và công dụng

 Ta muốn có máy luận lý với tập lệnh cao cấp và gần gủi hơn với

con người (₫ược ₫ặc tả bởi ngôn ngữ lập trình). Ta hiện thực máy

này bằng 1 máy có sẵn (lúc ₫ầu là máy vật lý) + 1 chương trình

dịch.

 Gọi ngôn ngữ máy vật lý là N0. Trình biên dịch ngôn ngữ N1 sang

ngôn ngữ N0 sẽ nhận ₫ầu vào là chương trình ₫ược viết bằng

ngôn ngữ N1, phân tích từng lệnh N1 rồi chuyển thành danh sách

các lệnh ngôn ngữ N0 có chức năng tương ₫ương. Để viết

chương trình dịch từ ngôn ngữ N1 sang N0 dễ dàng, ₫ộ phức tạp

của từng lệnh ngôn ngữ N1 không quá cao so với từng lệnh ngôn

ngữ N0.

 Có 2 loại chương trình dịch : trình biên dịch (compiler) và trình

thông dịch (interpreter).

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 6

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

I. Máy tính số và công dụng

 Sau khi có máy luận lý hiểu ₫ược ngôn ngữ luận lý N1, ta có thể

₫ịnh nghĩa và hiện thực máy luận lý N2 theo cách trên và tiếp tục

₫ến khi ta có 1 máy luận lý hiểu ₫ược ngôn ngữ Nm rất gần gũi

với con người, dễ dàng miêu tả giải thuật của bài toán cần giải

quyết...

 Nhưng qui trình trên chưa có ₫iểm dừng, với yêu cầu ngày càng

cao và kiến thức ngày càng nhiều, người ta tiếp tục ₫ịnh nghĩa

những ngôn ngữ mới với tập lệnh ngày càng gần gũi hơn với con

người ₫ể miêu tả giải thuật càng dễ dàng, gọn nhẹ và trong sáng

hơn.

 Hiện nay, ta thường viết phần mềm bằng các ngôn ngữ cấp cao

như Java, C#...

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 7

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Chương trình máy tính – Phần mềm

 Chương trình máy tính là một giải thuật cụ thể ₫ể giải quyết công

việc ngoài ₫ời mà mỗi công việc trong giải thuật ₫ược miêu tả

bằng 1 lệnh máy cụ thể.

 Chương trình máy tính có thể là chương trình ngôn ngữ máy, nó

có thể chạy trực tiếp bởi CPU phần cứng của máy.

 Chương trình máy tính cũng có thể là chương trình ngôn ngữ cấp

cao như C, C++, C#, Java,... Trong trường hợp này ta phải dùng

chương trình dịch nó ra chương trình ngôn ngữ máy có hành vi

tương ₫ương trước khi có thể nhờ CPU máy tính chạy trực tiếp nó.

 Đối với các ứng dụng lớn và phức tạp, ta nên chọn ngôn ngữ cấp

cao nhất ₫ể xây dựng nó.

 Hiện ta ₫ã xây dựng và dùng rất nhiều chương trình trên nhiều

lĩnh vực của ₫ời sống xã hội.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 8

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

 Tùy vào góc nhìn mà ta phân loại phần mềm như thế nào. Thí dụ,

nếu dựa vào cách thức hoạt ₫ộng của phần mềm ₫ối với người

dùng nó thì ta có thể phân phần mềm ra 2 loại sau :

. Phần mềm ₫ại chúng : ₫ược viết và bán cho bất kỳ khách

hàng nào muốn dùng chúng. Thí dụ như phần mềm ₫ồ họa

PhotoShop, tool quản lý dự án, phần mềm CAD...

. Phần mềm cá nhân hóa : ₫ược viết cho khách hàng ₫ặc biệt,

riêng lẻ theo yêu cầu riêng của họ. Thí dụ hệ thống ₫iều

khiển nhúng, phần mềm ₫iều khiển không lưu, phần mềm

kiểm soát giao thông.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 9

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

 Nếu dựa vào khả năng thay ₫ổi hành vi của phần mềm ₫ối với

người dùng nó thì ta có thể phân phần mềm ra 2 loại sau :

. Phần mềm cụ thể hóa hóa : luôn cung cấp các tính năng và

hành vi cố ₫ịnh, cho dù ₫ược chạy bởi ai và lần thứ mấy.

. Phần mềm tổng quát hóa : có thể thay ₫ổi tính năng và hành

vi theo thời gian và theo yêu cầu từng người dùng. Thí dụ MS

Word có thể là phần mềm soạn thảo văn bản, nhưng user có

thể cá nhân hóa theo thời gian ₫ể biến nó thành ứng dụng có

chức năng bất kỳ.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 10

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

 Nếu dựa vào tài nguyên mà phân mềm dùng thì ta có thể phân

phần mềm ra 2 loại sau :

. Phần mềm chạy trên máy ₫ơn : chỉ dùng những tài nguyên

trên 1 máy trong qua trình hoạt ₫ộng.

. Phần mềm mạng hay phân tán : dùng nhiều tài nguyên ở

nhiều máy khác nhau ₫ể hoạt ₫ộng.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 11

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

 Nếu dựa vào lĩnh vực xử lý thì ta có thể có những loại phần mềm

sau :

. Hệ ₫iều hành : là phần mềm quản lý các tài nguyên cấp thấp

(thường là phần cứng), che dấu các tính chất vật lý của chúng

(thường rất khó hiểu và sử dụng), rồi cung cấp lại một

interface sử dụng chúng với các lợi ₫iểm như an toàn, tin cậy,

thân thiện, hiệu quả và nhất là ₫ộc lập với tính chất vật lý của

tài nguyên ₫ược sử dụng. Người ta còn gọi HĐH là máy ảo

(máy luận lý)..

. Chương trình dịch : sẽ dịch các file mã nguồn sang dạng mã

máy tương ₫ương (thường ₫ược link lại thành file khả thi -

*.exe). Mỗi lần chạy ứng dụng, ta chỉ kích hoạt file khả thi.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 12

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

. Ứng dụng văn phòng : Cho phép người dùng thực hiện 1 số

chức năng thông thường liên quan ₫ến văn phòng. Microsoft

Office là ứng dụng văn phòng ₫ược sử dụng phổ biến nhất.

Open Office là ứng dụng văn phòng mã nguồn mở nhưng yếu

hơn và thiếu ổn ₫ịnh hơn).

. Ứng dụng nghiệp vụ & Database server : Ứng dụng nghiệp vụ

thực hiện các yêu cầu nghiệp vụ trong các cơ quan, ₫ơn vị

như quản lý nhân viên, quản lý tài sản, quản lý ₫iểm, quản lý

bệnh nhân và bệnh án,... Trong hầu hết các ứng dụng nghiệp

vụ, dữ liệu cần lưu trữ và xử lý là rất lớn. Vấn ₫ề lưu trữ và

quản lý những dữ liệu lớn sao cho nhất quán, an toàn tin

cậy,... ₫òi hỏi nhiều kiến thức chuyên sâu và nhiều thời gian

công sức hiện thực. Database server giải phóng người lập

trình khỏi các công việc liên quan ₫ến database.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 13

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

. Biên tập & chơi multimedia : Multimedia là dữ liệu ₫a phương

tiện như văn bản, hình ảnh, âm thanh, film,... Dữ liệu ₫a

phương tiện giúp người dùng thích thú hơn khi nghiên cứu về

1 vấn ₫ề nào ₫ó. Các ứng dụng biên tập dữ liệu ₫a phương

tiện cho phép ta xây dựng, thêm/bớt/hiệu chỉnh thông tin và

file ₫a phương tiện tương ứng. Thí dụ trình Photoshop cho ta

xử lý ảnh tĩnh, SoundGold cho phép ta xử lý âm thanh, Photo

Premiere cho ta biên tập film... Các ứng dụng chơi multimedia

cho phép người dùng tham khảo file multimedia ₫ã có. Thí dụ

trình Window Multimedia Player của Microsoft cho ta chơi hầu

hết các ₫ịnh dạng file multimedia khác nhau từ ảnh tĩnh, âm

thanh hay film. File multimedia cần chơi có thể nằm trên máy

₫ơn hay trên 1 server multimedia nào ₫ó trong mạng Internet

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 14

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

. Game : Game (ứng dụng trò chơi) là những ứng dụng dễ lôi

cuốn người dùng nhất. Có 2 thể loại game phổ biến : game

hành ₫ộng và game trí tuệ.

. Các ứng dụng trên mạng Internet : Thường ứng dụng mạng

dùng mô hình hoạt ₫ộng client/server, mỗi module sẽ ₫óng

vai trò hoặc server, hoặc client. Module server sẽ quản lý các

tài nguyên liên quan trên máy mình ₫ang chạy và cung cấp

dịch vụ truy xuất các tài nguyên này cho các module ở các

máy khác. Module client sẽ chạy trên máy người dùng, cung

cấp giao tiếp sử dụng thân thiện, dễ dàng, an toàn,... Các

module server/client cửa 1 ứng dụng mạng thường tuân thủ 1

giao thức xác ₫ịnh nào ₫ó. Giao thức (protocol) là tập các

thông báo request/reply cùng ₫ịnh dạng cụ thể của từng

thông báo mà client/server sẽ gởi/nhận cho nhau.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 15

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

. Các ứng dụng CAD (Computer-Aided Design) : Giúp người

thiết kế xây dựng/hiệu chỉnh bản thiết kế trực tiếp trên máy

tính với sự giám sát/kiểm soát/trợ giúp ngày càng nhiều của

phần mềm, nhờ ₫ó ta có nhanh ₫ược bản thiết kế ₫úng ₫ắn,

khoa học, bài bản,... Bản vẽ có thể ₫ược phân tích tự ₫ộng ₫ể

xác ₫ịnh một số thông tin cần thiết. CAD ₫ược dùng ₫ể thiết

kế chi tiết cơ khí, mạch ₫iện tử, tàu thủy, xe hơi, nhà cửa,

quần áo,… Một số phần mềm tiêu biểu: OrCAD, AutoCAD,…

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 16

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

. Ứng dụng CAM (Computer-Aided Manufacture) : Phần mềm

dùng máy tính hỗ trợ quá trình sản xuất và chế tạo linh kiện/thiết

bị. Một số dạng CAM như Robot công nghiệp, CNC, CAD/CAM,

hệ thống ₫iều khiển... Robot công nghiệp thay thế con người

trong việc thực hiện 1 công việc cụ thể xác ₫ịnh. Robot có 3

thành phần chính : tay máy, bộ ₫iều khiển và bộ cung cấp năng

lượng. Robot có khả năng cảm nhận môi trường xung quanh (nhờ

các sensor) và ₫áp ứng kịp thời với sự thay ₫ổi trạng thái của môi

trường. CNC (Computer numerical control) ₫ược sử dụng rộng rãi

trong các thiết bị máy, nó ₫iều khiển hoạt ₫ộng của máy dựa trên

chương trình viết sẵn. Mạch vi xử lý sẽ thu thập các thông tin liên

quan (thông qua các mạch D/A), dựa trên thông tin thu thập

₫ược, nó ₫iều khiển thiết bị máy thay ₫ổi hành vi theo sự tác ₫ộng

của bên ngoài.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 17

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

. Ứng dụng nhúng (embedded apllications) : Là các ứng dụng

₫ược cài ₫ặt vào 1 thiết bị cụ thể có trang bị máy tính số với

các tài nguyên hạn chế. Nhiệm vụ của ứng dụng nhúng là

₫iều khiển quá trình hoạt ₫ộng của thiết bị. Thí dụ chương

trình ₫iều khiển máy in laser, máy vẽ, máy photocopy, máy

giặt,...

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 18

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

II. Phần mềm – Phân loại

. Mô hình hóa & mô phỏng : Mô hình hóa ₫ược dùng ₫ể xem

xét, phân tích hoặc lên kế hoạch cho một công việc phức tạp.

Mô hình hóa thường dùng các công thức toán học ₫ể mô tả

một công việc hay một quá trình phức tạp. Ví dụ : s = 0.5 at2

với s là quảng ₫ường ₫i ₫ược, a là gia tốc và t là thời gian. Mô

phỏng dùng máy tính ₫ể mô hình hóa và xem xét hệ thống :

Kiểm tra, An toàn, Dự ₫oán, Nhanh chóng và linh hoạt.

Thường phần mềm mô hình hóa & mô phỏng ₫ược sử dụng

nhiều trong các lĩnh vực Giao thông, Xã hội học, Dự ₫oán thời

tiế, Thủy lực học, Sinh học, Giáo dục học, Mô hình 3 chiều.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Slide 19

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

III. Đời sống phần mềm

time

Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3 Cycle 4 Cycle i Cycle n

Phase

Inception

Elaboration

Construction

Transition

Prelim

Iteration

...

Arch

Iteration

...

Dev

Iteration

Dev

Iteration

...

Trans

Iteration

...

Release

Release Release Release Release

Release

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 1 : Tổng quan về phát triển phần mềm

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

Slide 20