هندسة برمجيات المحاضرة الأولى PDF

Chapter1: INTRODUCTION TO SOFTWARE ENGINEERING By: Ma’afer Mansour  ‫مقدمة في البرمجيات‬ ‫ أصبحت البرمجيات الحاسوبية تحتل أهمية بالغة في حياتنا اليومية‬ ‫وتتحكم في جميع األنشطة البسيطة والمعقدة‪.‬‬ ‫– البرمجيات تتحكم في الطائرات والمفاعالت ال...

Chapter1: INTRODUCTION TO SOFTWARE ENGINEERING By: Ma’afer Mansour  ‫مقدمة في البرمجيات‬ ‫ أصبحت البرمجيات الحاسوبية تحتل أهمية بالغة في حياتنا اليومية‬ ‫وتتحكم في جميع األنشطة البسيطة والمعقدة‪.‬‬ ‫– البرمجيات تتحكم في الطائرات والمفاعالت النووية والمركبات‬ ‫الفضائية والعمليات الجراحية والمعامالت البنكية واالتصاالت‬ ‫والنشاطات التجارية بكافة أنواعها‪.‬‬ ‫– البرمجيات تتحكم في عدد من األجهزة اإللكترونية التي يتعامل بها‬ ‫اإلنسان حتى على مستوى المنازل مثل(الفرن الكهربائي‪ ،‬المكنسة‬ ‫الكهربائية ‪...،‬الخ)‪.‬‬  ‫مقدمة في البرمجيات‬ ‫ هنالك عدد من الدول الكبرى أصبحت تعتمد في اقتصادها بشكل‬ ‫كبير على صناعة البرمجيات وتصرف مبالغ طائلة لصناعة‬ ‫برمجيات ذات جودة عالية تلبى احتياجات المستخدمين‪.‬‬ ‫ نتيجة ألهمية مشاريع البرمجيات من نجد أن أي خطأ في تلك‬ ‫المشاريع قد يؤدى إلى كوارث بشرية ومالية‪.‬‬ ‫ أكثر من ‪ %85‬من أخطاء المشاريع البرمجية يعود إلى الفهم‬ ‫الخاطئ للمتطلبات البرمجية (أي عدم معرفة االحتياجات الفعلية‬ ‫ومتطلبات األطراف المستفيدة من المشروع البرمجي)‪.‬‬  ‫مقدمة في البرمجيات‬ ‫ وقد تتسبب المتطلبات غير الجيدة وغير الواضحة في عدم تحقيق‬ ‫المشروع ألهدافه وزيادة تكلفة الصيانة وعدم االلتزام بالجدول‬ ‫الزمنى لتسليم المشروع‪.‬‬ ‫ لحل هذه المشاكل والصعوبات نتيجة المتطلبات غير الجيدة وغير‬ ‫الواضحة كان من الالزم إعادة النظر و تقويم جميع الجوانب‬ ‫المتعلقة بتصميم و تطوير البرمجيات مما أدى إلى ظهور هندسة‬ ‫البرمجيات‪.‬‬ ‫الفرق بين هندسة البرمجيات وعلوم الحاسوب‬ ‫ علوم الحاسوب‪ :‬هو العلم الذي يهتم بالنظريات واألساسيات‪.‬‬ ‫ هندسة البرمجيات‪ :‬تهتم بالوسائل التطبيقية في إنتاج وتشغيل هذه‬ ‫البرمجيات‪.‬‬ ‫ تكمن صعوبة هندسة البرمجيات في أنه‪:‬‬ ‫– علم جديد تتنوع فيه اآلراء والنظريات في كل طور من أطوار‬ ‫دورة الحياة البرمجية‪.‬‬ ‫– يحتاج إلى العديد من الفرعيات المتعلقة بفروع العلوم األخرى‬ ‫كإدارة المشاريع ودراسات الجدوى‪.‬‬  ‫هندسة البرمجيات‬ ‫ في مطلع الستينات كانت بداية هندسة البرمجيات لتفادى مشاكل‬ ‫وأخطاء المشاريع البرمجية‪.‬‬ ‫ هندسة البرمجيات‪ :‬هي فرع من المعرفة الهندسية يقوم على‬ ‫مجموعة أسس وقواعد ويختص بكل أشكال إنتاج البرمجيات بدءا ً‬ ‫من المراحل المبكرة لخصائص النظام حتى صيانة هذا النظام بعد‬ ‫استخدامه‪.‬‬ ‫ تهتم هندسة البرمجيات بدراسة دورة حياة النظام مع اعطاء اشكاالً‬ ‫متعددة لعمليات تصميمه وبنائه وتطويره واختباره‪.‬‬  ‫هندسة البرمجيات‬ ‫ البد أن يكون المنتج البرمجي النهائي‪:‬‬ ‫– على درجة عالية من الجودة والموثوقية‪.‬‬ ‫– وقليل التكاليف بقدر اإلمكان‪.‬‬ ‫– تم تسليمه للعميل في الوقت المناسب‪.‬‬ ‫– أن يعمل بكفائة على أجهزة الحاسب اآللي المختلفة‪.‬‬  ‫هندسة البرمجيات‬ ‫ وبالتدقيق في مصطلح " هندسة البرمجيات " نجده يحتوي على‬ ‫شقين‪:‬‬ ‫– الشق األول هندسي‪ :‬وفيه يطبق المهندسون النظريات و األساليب‬ ‫واألدوات المالئمة للحصول على حلول مثالية للمشاكل التي‬ ‫تواجههم مع التقيد بالقيود التنظيمية والمالية التي تحيط بالمشكلة‪.‬‬ ‫– الشق الثاني برمجي‪ :‬وفيه يتم االهتمام بجميع مظاهر انتاج‬ ‫البرمجيات‪ ،‬حيث أن هندسة البرمجيات ال تهتم فقط بتطوير‬ ‫البرمجيات ولكن تهتم أيضا ً بالنشاطات األخرى مثل‪ :‬إدارة مشروع‬ ‫البرمجيات‪ ،‬وتطوير األدوات واألساليب والنظريات لدعم انتاج‬ ‫البرمجيات‪.‬‬  ‫المهام النموذجية لهندسة البرمجيات‬ ‫‪Typical Software Engineering Tasks‬‬ ‫ هناك مجموعة من المهام النموذجية التي تتعلق بهندسة‬ ‫البرمجيات يجب أن تتبع لتطوير المشاريع البرمجية من قِبل‬ ‫فريث متكامل من مهندسي البرمجيات‪ ،‬وهذه المهام هي كالتالي‪:‬‬ ‫ هندسة البرمجيات تهتم بجميع أطوار دورة حياة تطوير‬ ‫البرمجيات )‪ )Software Life Cycle‬بدءا ً من المراحل األولى‬ ‫لتحليل النظام حتى صيانته‪.‬‬  ‫مبادئ هندسة البرمجيات‬ ‫‪Software Engineering Principles‬‬ ‫ لهندسة البرمجيات أهمية كبيرة‪ ،‬إذ أنها تساعد في زيادة المردود‬ ‫لشركات النظم البرمجية ‪ ،‬ومستخدمي البرمجيات‪ ،‬من خالل التوزيع‬ ‫السليم للموارد المتنوعة‪ ،‬والتصميم الجيد لهذه البرمجيات مما يقلل من‬ ‫تكاليف وزمن إنتاجها ‪ ،‬مع زيادة وتحسين مستوى جودتها وموثوقيتها ‪،‬‬ ‫ويتم ذلك تطبيق مجموعة من المبادئ األساسية ومن أهمها‪:‬‬ ‫– الدقة والصورية (‪ :)Rigor And Formality‬يمكن الحصول على منتج‬ ‫موثوق و مضبوط الكلفة من خالل الدقة في عملية اإلنتاج وتوجد درجات‬ ‫متنوعة للدقة أعالها الصورية‪.‬‬ ‫– فصل االهتمامات)‪ :(Separation of Concern‬حيث يتم تقسيم‬ ‫المشكلة إلى مشاكل أصغر غير مرتبطة ببعضها البعض أو يكون‬ ‫ارتباطها صغير‪ ،‬ثم التركيز على حل كل مسألة على حدة‪.‬ويتم فصل‬ ‫االهتمامات حسب الطرق التالية‪ :‬الزمن‪ ،‬جهات النظر‪ ،‬الخواص‬ ‫والمواصفات و حسب األقسام‪.‬‬  ‫أنواع المنتجات البرمجية‬ ‫‪.1‬برمجيات عامة شاملة ‪:Generic Product‬‬ ‫– وهى نظم مستقلة تنتج بواسطة شركات التطوير وتباع في السوق‬ ‫ألى عميل وأحيانا يطلق عليها البرمجيات المغلقة‪.‬‬ ‫– أمثلة‪ :‬قواعد البيانات وحزم الرسوم وأدوات إدارة المشروعات‪.‬‬ ‫‪.2‬البرمجيات الجاهزة (المخصصة)‬ ‫‪Customized or Bespoke Product:‬‬ ‫– وهى نظم مخصصة لعميل معين يطلب تجهيزها ويتم تطويرها‬ ‫بواسطة شركة أو مطور تخصيصا لهذا العميل‪.‬‬ ‫– أمثلة‪ :‬أنظمة التحكم في المعدات اإللكترونية واآلالت والنظم‬ ‫الخاصة بأعمال معينة‪.‬‬  ‫خصائص البرمجيات الجيدة‬ ‫‪.1‬قابلية الصيانة ‪:Maintainability‬‬ ‫– يجب كتابة البرمجيات بطريقة تلبى احتياجات التغيير التي يحتاجها‬ ‫المستخدم‪ ،‬وهى خاصية حرجة ألن تغيرات البرمجيات نتاج‬ ‫حتمي لتغيير بيئة العمل‪.‬‬ ‫‪.2‬الموثوقية ‪:Dependability‬‬ ‫– تتضمن قابلية اعتماد البرمجيات بنطاق خصائص تحتوى على‬ ‫االعتماد عليها والتأمين واألمان أي بمعنى أن البرمجيات التي‬ ‫يعتمد عليها ال تسبب ضررا ً أو تلفا ً فيزيائيا ً أو اقتصاديا في حالة‬ ‫حدوث انهيار النظام‪.‬‬  ‫خصائص البرمجيات الجيدة‬ ‫‪.3‬الكفاء ‪:Efficiency‬‬ ‫– ال يجب على البرمجيات إهدار موارد النظام مثل‪ :‬الذاكرة‬ ‫والمعالج‪.‬‬ ‫– تتضمن الكفاءة‪ :‬االستجابة ووقت المعالجة وأمثلة الذاكرة وغيرها‪.‬‬ ‫‪.4‬قابلية االستخدام ‪:Usability‬‬ ‫– يجب أن تكون البرمجيات قابلة لالستعمال بدون مجهود غير‬ ‫مستحق بنوع المستخدمين المصمم لهم النظام ( يعنى ضرورة‬ ‫وجود واجهة مستخدم مناسبة مع مستندات تشتمل على التوثيق‬ ‫الكافي)‪.‬‬ ‫التحديات التي تواجه ممارسات هندسة البرمجيات‬ ‫‪.1‬عدم التجانس ‪: Heterogeneity‬‬ ‫– يعني أن تعمل األنظمة كنظم موزعة عبر الشبكات التي تشمل‬ ‫أنواعا مختلفة من أجهزة الحاسوب واألجهزة المحمولة‪.‬‬ ‫– غالبا ما يتعين عليك دمج برامج جديدة مع أنظمة قديمة مكتوبة‬ ‫بلغات برمجة مختلفة‪.‬‬ ‫– التحدي هنا هو تطوير تقنيات لبناء البرمجيات مرنة يمكن االعتماد‬ ‫عليها بما فيه الكفاية للتعامل مع هذا التجانس‪.‬‬ ‫التحديات التي تواجه ممارسات هندسة البرمجيات‬ ‫‪.2‬األعمال والتغيير االجتماعي ‪:‬‬ ‫‪Business and social change‬‬ ‫– األعمال والمجتمع يتغيران بسرعة مع تطور االقتصادات الناشئة‬ ‫وتكنولوجيات جديدة‪.‬فهم بحاجة إلى أن يكونوا قادرين على تغيير‬ ‫برامجهم الحالية وتطوير البرمجيات الجديدة بسرعة‪.‬‬ ‫– العديد من تقنيات هندسة البرمجيات التقليدية تستغرق وقتا طويال‪،‬‬ ‫وغالبا ما يستغرق تسليم النظم الجديدة وقتا أطول من المخطط له‪.‬‬ ‫– فالحاجة إلى التطور بحيث يتم تقليل الوقت الالزم للبرمجيات‬ ‫لتقديم قيمة لعمالئها‪.‬‬ ‫التحديات التي تواجه ممارسات هندسة البرمجيات‬ ‫‪.3‬األمن والثقة ‪:Security and trust‬‬ ‫– نتيجة ألهمية البرمجيات و وجودها في جميع جوانب الحياة‪ ،‬فمن‬ ‫الضروري أن تتصف من بالثقة‪.‬‬ ‫– ينطبق هذا بشكل خاص على أنظمة البرمجيات البعيدة التي يتم‬ ‫الوصول إليها من خالل صفحة ويب أو واجهة خدمة ويب‪.‬‬ ‫– علينا أن نتأكد من أن المستخدمين الخبيثة ال يمكن مهاجمة برامجنا‬ ‫والحفاظ على أمن المعلومات‪.‬‬  ‫تنوع هندسة البرمجيات‬ ‫ هندسة البرمجيات‪ :‬هي نهج منتظم إلنتاج البرامج التي تأخذ في‬ ‫االعتبار تكلفة العملية‪ ،‬والجدول الزمني‪ ،‬وقضايا االعتمادية‪ ،‬فضال‬ ‫عن احتياجات العمالء البرمجيات والمنتجين‪.‬‬ ‫ هناك العديد من أنواع مختلفة من التطبيقات بما في ذلك‪:‬‬ ‫‪.1‬تطبيقات قائمة بذاتها ‪:Stand-alone Applications‬‬ ‫– هذه هي النظم والتطبيقات التي تعمل على الكمبيوتر المحلي‪ ،‬مثل‬ ‫جهاز كمبيوتر‪.‬‬ ‫– أمثلة على هذه التطبيقات‪:‬التطبيقات المكتبية على جهاز كمبيوتر‪،‬‬ ‫برامج ‪ ،CAD‬صور برنامج التالعب بالصور‪ ،‬وما إلى ذلك‪.‬‬  ‫تنوع هندسة البرمجيات‬ ‫‪.2‬تطبيقات المستندة إلى عملية تفاعلية‪:‬‬ ‫‪Interactive Transaction-Based Applications‬‬ ‫– هذه هي التطبيقات التي تنفذ على جهاز كمبيوتر عن بعد والتي يتم‬ ‫الوصول إليها من قبل المستخدمين من أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم‬ ‫أو المحطات‪.‬‬ ‫– أمثلة على هذه التطبيقات‪ :‬تطبيقات الويب ) التجارة اإللكترونية)‪.‬‬ ‫– هذه التطبيقات الويب تمكن المستخدم من التفاعل مع نظام بعيد‬ ‫لشراء السلع والخدمات‪.‬وتشمل أيضا أنظمة األعمال‪.‬‬  ‫تنوع هندسة البرمجيات‬ ‫‪.2‬تطبيقات المستندة إلى عملية تفاعلية‪:‬‬ ‫‪Interactive Transaction-Based Applications‬‬ ‫– يمكن الوصول إلى أنظمتها من خالل متصفح ويب أو برنامج عميل‬ ‫خاص الغرض والخدمات المستندة إلى السحابة‪ ،‬مثل‪ :‬البريد‬ ‫ومشاركة الصور‪.‬‬ ‫– غالبا ً ما تتضمن التطبيقات التفاعلية مخزن بيانات كبير يتم الوصول‬ ‫إليه وتحديثه في كل معاملة‪.‬‬  ‫تنوع هندسة البرمجيات‬ ‫‪.3‬نظم النمذجة والمحاكاة‪:‬‬ ‫‪Systems for Modeling and Simulation‬‬ ‫– هذه هي األنظمة التي يتم تطويرها من قبل العلماء والمهندسين‬ ‫لنموذج العمليات أو الحاالت المادية‪.‬‬ ‫– غالبا ما تكون مكثفة حسابيا وتتطلب أنظمة موازية عالية األداء‬ ‫لتنفيذها‪.‬‬ ‫‪.4‬نظم جمع البيانات ‪:Data Collection Systems‬‬ ‫– هذه النظم تجمع البيانات من بيئتها باستخدام مجموعة من أجهزة‬ ‫االستشعار وإرسال تلك البيانات إلى أنظمة أخرى للمعالجة‪.‬‬ ‫– البرنامج يتفاعل مع أجهزة االستشعار وغالبا ما يتم تثبيتها في بيئة‬ ‫معادية مثل داخل محرك أو في مكان بعيد‪.‬‬  ‫تنوع هندسة البرمجيات‬ ‫‪.5‬نظم معالجة دفعة واحدة‪:‬‬ ‫‪Batch Processing Systems‬‬ ‫– هذه هي أنظمة األعمال التي تم تصميمها لمعالجة البيانات في‬ ‫دفعات كبيرة‪.‬وهي تعالج أعدادا كبيرة من المدخالت الفردية‬ ‫إلنشاء نواتج مقابلة‪.‬‬ ‫– أمثلة أنظمة الدفعات‪ :‬أنظمة الفوترة الدورية‪ ،‬مثل‪ :‬أنظمة الفوترة‬ ‫الهاتفية‪ ،‬ونظم دفع الرواتب‪.‬‬  ‫تنوع هندسة البرمجيات‬ ‫‪.6‬أنظمة الترفيه ‪:Entertainment Systems‬‬ ‫– معظم هذه األنظمة هي ألعاب من نوع واحد أو آخر‪.‬‬ ‫– نوعية التفاعل المستخدم المقدمة هي السمة المميزة األكثر أهمية‬ ‫من أنظمة الترفيه‪.‬‬ ‫‪.7‬نظم األنظمة ‪:Systems of Systems‬‬ ‫– هذه األنظمة تتكون من عدد من أنظمة البرمجيات األخرى‪.‬‬ ‫– بعض هذه األنظمة قد تكون منتجات البرمجيات العامة‪ ،‬مثل‪:‬‬ ‫برنامج ورقة انتشار‪.‬قد تكون أنظمة أخرى في الجمعية مكتوبة‬ ‫خصيصا لهذه البيئة‪.‬‬  ‫هندسة البرمجيات والويب‬ ‫ في السنوات القليلة الماضية‪ ،‬تم تطوير مفهوم البرمجيات كخدمة‪.‬وقد‬ ‫اقترح أن البرامج ال تعمل عادة على أجهزة الكمبيوتر المحلية ولكن‬ ‫سوف تعمل على "‪ "cloud computing‬التي يتم الوصول إليها‬ ‫عبر اإلنترنت‪.‬‬ ‫ إذا كنت تستخدم خدمة مثل‪ :‬البريد المستند إلى الويب‪ ،‬فأنت تستخدم‬ ‫نظاما يستند إلى السحاب‪.‬‬