Giáo trình Kỹ nghệ phần mềm - TS. Hoàng Xuân Thảo (ĐH Kinh doanh và Công nghệ)

Tải trọn bộ giáo trình Kỹ nghệ phần mềm của TS. Hoàng Xuân Thảo. Tài liệu cung cấp kiến thức tổng quan về quy trình sản xuất phần mềm chuyên nghiệp.

• Tác giả: Trương Thị Thu Hà
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Xuân Thảo
• Trường học: Đại học Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ nghệ Phần mềm
• Đề tài: Kỹ nghệ Phần mềm
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. Chương 1: Giới thiệu chung về kỹ nghệ phần mềm
• 1.1. Giới thiệu về phần mềm
• 1.2. Giới thiệu về kỹ nghệ phần mềm
• 2. Chương 2: Quản lý dự án phần mềm
• 2.1. Giới thiệu chung về dự án và quản lý dự án
• 2.2. Tiến trình quản lý dự án
• 2.3. Các hoạt động quản lý dự án phần mềm
• 2.4. Các kế hoạch chính của dự án phần mềm
• 2.5. Quản lý cấu hình
• 3. Chương 3: Phân tích và đặc tả yêu cầu phần mềm
• 3.1. Giới thiệu chung
• 3.2. Khái niệm phân tích yêu cầu
• 3.3. Tiến trình hình thành các yêu cầu
• 3.4. Làm bản mẫu trong quá trình phân tích
• 3.5. Định dạng tài liệu đặc tả yêu cầu
• 3.6. Tài liệu yêu cầu phần mềm
• 4. Chương 4: Thiết kế phần mềm
• 4.1. Giới thiệu chung
• 4.2. Tiến trình thiết kế phần mềm
• 4.3. Chiến lược thiết kế phần mềm
• 4.4. Thiết kế kiến trúc
• 4.5. Thiết kế giao diện người dùng
• 5. Chương 5: Lập trình phần mềm
• 5.1. Ngôn ngữ lập trình
• 5.2. Phong cách lập trình
• 5.3. Lập trình tránh lỗi
• 5.4. Lập trình hướng hiệu quả
• 6. Chương 6: Kiểm thử
• 6.1. Giới thiệu chung
• 6.2. Tiến trình kiểm thử
• 6.3. Kế hoạch kiểm thử
• 6.4. Các phương pháp và kỹ thuật kiểm thử
• 6.5. Chiến lược kiểm thử
• 7. Chương 7: Bảo trì phần mềm
• 7.1. Định nghĩa bảo trì phần mềm
• 7.2. Đặc điểm của bảo trì phần mềm
• 7.3. Khả năng bảo trì
• 7.4. Các công việc bảo trì
• 7.5. Một số hiệu ứng lề của công việc bảo trì

Tóm tắt

I. Khái niệm cơ bản về Kỹ nghệ phần mềm

Kỹ nghệ phần mềm là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ thông tin, tập trung vào việc thiết kế, phát triển và bảo trì các sản phẩm phần mềm chất lượng cao. Giáo trình kỹ nghệ phần mềm cung cấp cách nhìn tổng quan về toàn bộ quy trình sản xuất phần mềm, từ khâu lập kế hoạch cho đến bảo trì. Phần mềm được định nghĩa là sự kết hợp giữa chương trình máy tính, cấu trúc dữ liệu và tài liệu liên quan. Ngày nay, phần mềm được ứng dụng phổ biến trong mọi lĩnh vực đời sống, tạo nên sự thay đổi đáng kể trong cuộc sống con người. Việc tạo ra được một phần mềm hiệu quả và đạt chất lượng là rất quan trọng, đòi hỏi phải áp dụng các phương pháp luận và kỹ thuật khoa học.

1.1. Định nghĩa phần mềm và kỹ nghệ phần mềm

Phần mềm bao gồm ba thành phần chính: chương trình máy tính thực hiện để ra kết quả mong muốn, cấu trúc dữ liệu hỗ trợ thao tác phù hợp, và các tài liệu liên quan. Kỹ nghệ phần mềm là ngành học cung cấp các phương pháp, tiến trình và công cụ để quản lý, xây dựng và bảo trì phần mềm một cách có tổ chức và khoa học.

1.2. Đặc trưng của phần mềm hiện đại

Phần mềm được phát triển thông qua kỹ nghệ hóa, chứ không chế tạo theo nghĩa cổ điển. Phần mềm không hỏng đi nhưng suy thoái theo thời gian. Phần lớn sản phẩm phần mềm được xây dựng theo đơn đặt hàng riêng lẻ, hiếm khi được lắp ráp từ các thành phần có sẵn.

II. Tiến trình và giai đoạn phát triển phần mềm

Tiến trình kỹ nghệ phần mềm trải qua nhiều giai đoạn phát triển khác nhau, từ những năm 1950 đến hiện nay. Mỗi giai đoạn đặc trưng bởi các công nghệ và phương pháp phát triển riêng. Giáo trình kỹ nghệ phần mềm được cấu trúc theo 7 chương chính, bao gồm: phân tích yêu cầu, thiết kế, lập trình, kiểm thử và bảo trì. Sự phát triển của phần mềm gắn liền với sự tiến bộ của công nghệ phần cứng và nhu cầu xã hội. Trong giai đoạn từ những năm 1950 đến 1960, phần mềm mang tính chuyên dụng với môi trường phát triển cá nhân. Đến những năm 1980-1990, phương pháp phát triển hướng cấu trúc đạt đến mức hoàn thiện.

2.1. Giai đoạn phát triển sơ kỳ 1950 1970

Giai đoạn này năng lực phần cứng còn hạn chế, phần lớn phần mềm được thiết kế theo đơn đặt hàng chuyên dụng. Môi trường phát triển mang tính cá nhân, tiến trình phần mềm không rõ ràng. Giai đoạn giữa 1960-1970 chứng kiến sự phát triển phần mềm đa chương trình, đa người dùng.

2.2. Giai đoạn phát triển hiện đại 1980 nay

Từ cuối những năm 1970 đến 1990, mạng máy tính phát triển mạnh, tăng nhu cầu quản lý dữ liệu. Phương pháp hướng đối tượng dần thay thế hướng chức năng. Các công cụ CASE giúp tăng năng suất và chất lượng phần mềm đáng kể.

III. Nội dung chính của giáo trình kỹ nghệ phần mềm

Giáo trình kỹ nghệ phần mềm bản đầy đủ được biên soạn dành cho sinh viên chuyên ngành công nghệ thông tin tại các trường đại học. Nội dung giáo trình tập trung vào các khối kiến thức cốt lõi: quản lý dự án phần mềm, phân tích yêu cầu, thiết kế phần mềm, lập trình, kiểm thử và bảo trì. Mỗi chương được thiết kế để cung cấp cách nhìn tổng quan về từng giai đoạn trong quy trình sản xuất phần mềm. Giáo trình kết hợp kinh nghiệm giảng dạy thực tiễn với các tài liệu nghiên cứu, giúp sinh viên hiểu rõ về phương pháp luận, tiến trình và kỹ thuật quản lý phần mềm một cách khoa học.

3.1. Quản lý dự án và yêu cầu phần mềm

Quản lý dự án phần mềm bao gồm các hoạt động lập kế hoạch, theo dõi và kiểm soát dự án. Phân tích yêu cầu phần mềm là bước quan trọng để xác định nhu cầu khách hàng, tạo tài liệu đặc tả yêu cầu rõ ràng. Quá trình này sử dụng kỹ thuật làm bản mẫu để xác minh yêu cầu.

3.2. Thiết kế lập trình và kiểm thử

Thiết kế phần mềm bao gồm thiết kế kiến trúc và giao diện người dùng. Lập trình phần mềm yêu cầu áp dụng phong cách lập trình tốt, tránh lỗi và hướng đến hiệu quả. Kiểm thử là giai đoạn quan trọng với kế hoạch, phương pháp và chiến lược kiểm thử khác nhau.

IV. Bảo trì phần mềm và ứng dụng thực tiễn

Bảo trì phần mềm là giai đoạn cuối nhưng rất quan trọng trong vòng đời sản phẩm phần mềm. Đây là quá trình sửa lỗi, cập nhật tính năng và cải thiện hiệu năng sau khi phần mềm đã triển khai. Khả năng bảo trì của phần mềm phụ thuộc vào chất lượng thiết kế ban đầu và tài liệu kỹ thuật. Các công việc bảo trì bao gồm: xử lý lỗi phát sinh, thêm chức năng mới, cải tiến hiệu suất. Giáo trình kỹ nghệ phần mềm cung cấp kiến thức toàn diện giúp sinh viên hiểu rõ từng khía cạnh, từ lý thuyết đến thực hành, để trở thành những chuyên gia phần mềm chất lượng cao.

4.1. Định nghĩa và đặc điểm bảo trì phần mềm

Bảo trì phần mềm là tập hợp các hoạt động thực hiện sau khi sản phẩm đã triển khai. Đặc điểm bảo trì bao gồm: phần mềm không hỏng nhưng suy thoái theo thời gian, yêu cầu liên tục cập nhật và cải thiện. Khả năng bảo trì cao giúp giảm chi phí và thời gian bảo trì lâu dài.

4.2. Công việc bảo trì và hiệu ứng lề

Các công việc bảo trì chính bao gồm: sửa lỗi, thêm chức năng mới, cải thiện hiệu suất. Hiệu ứng lề của bảo trì là những thay đổi không mong muốn có thể phát sinh. Tài liệu hoàn chỉnh và quy trình bảo trì rõ ràng là chìa khóa thành công.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Kỹ nghệ Phần mềm do TS. Hoàng Xuân Thảo chủ biên, cùng sự tham gia biên soạn của TS. Trương Thị Thu Hà và ThS. Nguyễn Hồng Vân, được phát hành năm 2018 bởi Khoa Công nghệ Thông tin – Trường Đại học Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội. Giáo trình được xây dựng làm tài liệu học tập và giảng dạy chính thức cho học phần chuyên ngành Kỹ nghệ phần mềm thuộc chương trình đào tạo trình độ đại học ngành Công nghệ thông tin.

Mục tiêu học tập của giáo trình nhằm trang bị cho người học hệ thống tri thức tổng quan và chuyên sâu về toàn bộ tiến trình sản xuất một sản phẩm phần mềm. Sau khi hoàn thành học phần, người học nắm vững các phương pháp luận, quy trình quản lý, kỹ thuật phân tích, mô hình hóa, thiết kế kiến trúc, cài đặt mã nguồn, kiểm thử và bảo trì hệ thống một cách có tổ chức, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật thực tế.

Cấu trúc giáo trình gồm 7 chương được tổ chức tuần tự theo vòng đời kỹ nghệ phần mềm. Cách tiếp cận của tài liệu đi từ các khái niệm tổng quan, quy trình quản lý dự án đến từng giai đoạn kỹ thuật cụ thể trong chu trình phát triển.

Điểm đặc sắc của giáo trình thể hiện ở tính hệ thống hóa cao, kết hợp giữa cơ sở lý thuyết chuẩn mực quốc tế (như định nghĩa của Fritz Bauer, mô hình xoắn ốc của Boehm năm 1988, tiêu chuẩn SRS theo IEEE, nghiên cứu của Heninger năm 1980 và Sommerville) với các quy trình kỹ thuật trực quan. Nội dung cung cấp các bảng phân loại, lược đồ tiến trình chi tiết, hỗ trợ người học chuyển hóa các yêu cầu bài toán thành sản phẩm công nghệ hoàn chỉnh.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 7 chương bám sát các giai đoạn phát triển phần mềm:

• Chương 1: Giới thiệu chung về kỹ nghệ phần mềm: Trình bày định nghĩa phần mềm (gồm chương trình, cấu trúc dữ liệu và tài liệu), đặc trưng, các giai đoạn tiến hóa từ thập niên 1950 đến sau 1990, tiêu chuẩn đánh giá phần mềm (tính bảo trì, độ tin cậy, tính hiệu quả, tính tiện dụng). Giới thiệu 3 yếu tố cốt lõi (phương pháp, công cụ, thủ tục) và 4 mô hình tiến trình: Thác nước (Waterfall), Bản mẫu (Prototyping), Xoắn ốc (Spiral của Boehm 1988), Công nghệ thế hệ thứ tư (4GT).
• Chương 2: Quản lý dự án phần mềm: Khái quát về dự án, vai trò quản lý dự án, phương pháp đo lường phần mềm (trực tiếp và gián tiếp); quy trình 6 bước phân tích và quản lý rủi ro; kỹ thuật lập lịch dự án bằng sơ đồ mạng PERT, CPM và bảng phân rã công việc (WBS); hệ thống 9 nhóm hoạt động quản trị dự án; cấu trúc 6 kế hoạch dự án chính và quy trình quản lý cấu hình theo cơ chế check-out/check-in.
• Chương 3: Phân tích và đặc tả yêu cầu phần mềm: Phân định hai mức độ (xác định yêu cầu và đặc tả yêu cầu); quy trình nghiên cứu khả thi trên 4 khía cạnh (kinh tế, kỹ thuật, pháp lý, hoạt động); quy trình phân tích yêu cầu 6 bước; kỹ thuật mô hình hóa luồng dữ liệu (DFD); phân loại yêu cầu chức năng và phi chức năng; so sánh phương pháp đặc tả phi hình thức và đặc tả hình thức; 4 tiêu chí thẩm định yêu cầu; quy trình làm bản mẫu và cấu trúc tài liệu đặc tả SRS theo chuẩn IEEE.
• Chương 4: Thiết kế phần mềm: Trình bày nền tảng thiết kế (trừu tượng hóa dữ liệu/thủ tục, làm mịn top-down, mô đun hóa, che giấu thông tin); các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng (7 mức kết dính từ gom góp đến chức năng, độ ghép nối, tính dễ hiểu, tính thích nghi); các giai đoạn thiết kế (sơ bộ, chi tiết) và phân nhánh kỹ thuật (dữ liệu, kiến trúc, thủ tục, giao diện); hai chiến lược thiết kế: hướng chức năng (DFD, biểu đồ cấu trúc, từ điển dữ liệu) và hướng đối tượng (lớp, tương tác, kế thừa); các mô hình kiến trúc (kho dữ liệu, Client-Server, kiến trúc phân lớp); nguyên tắc thiết kế giao diện người dùng.
• Chương 5: Lập trình phần mềm: Khái niệm chuyển đổi thiết kế thành mã nguồn; tiêu chí đánh giá và lựa chọn ngôn ngữ lập trình theo miền ứng dụng (C, C++, Java, Ada, COBOL, Smalltalk, LISP, PROLOG, ASP, JavaScript, Perl); quy chuẩn phong cách lập trình (chú thích mở đầu, chú thích chức năng, chuẩn hóa khai báo); kỹ thuật lập trình tránh lỗi (lập trình thứ lỗi với cơ chế hồi phục tiến/lùi, lập trình phòng thủ); tối ưu hóa hiệu quả thực thi chương trình, quản lý bộ nhớ phân trang và xử lý vào/ra (I/O).
• Chương 6: Kiểm thử: Trình bày tiến trình kiểm thử, kế hoạch kiểm thử, các phương pháp và chiến lược kiểm thử nhằm phát hiện lỗi logic bên trong lẫn chức năng bên ngoài, thẩm định mức độ đáp ứng yêu cầu người dùng.
• Chương 7: Bảo trì phần mềm: Định nghĩa, đặc điểm, các dạng công việc bảo trì, đánh giá khả năng bảo trì và kiểm soát các hiệu ứng lề (side effects) sau bàn giao hệ thống.

Progression logic của giáo trình đi từ nhận thức tổng quan về quy trình và mô hình quản lý, chuyển tiếp sang phân tích bài toán thực tế, mô hình hóa giải pháp thiết kế, hiện thực hóa bằng mã nguồn và khép lại ở công tác kiểm thử, chuyển giao, duy trì hệ thống.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Fundamental theories: Lý thuyết vòng đời phát triển phần mềm; định nghĩa kỹ nghệ phần mềm của Fritz Bauer; lý thuyết quản lý rủi ro trong mô hình xoắn ốc của Boehm; lý thuyết hệ thống phân rã cấu trúc và hướng đối tượng.
• Core principles: Nguyên tắc che giấu thông tin (information hiding); nguyên lý mô đun hóa "chia để trị"; nguyên tắc đo lường phần mềm trực tiếp và gián tiếp; cơ chế kiểm soát mã nguồn theo nguyên tắc phiên bản sai phân (delta storage) và check-out/check-in.
• Essential frameworks: Khung 9 lĩnh vực quản lý dự án phần mềm; khung quy trình phân tích yêu cầu 6 bước; chuẩn định dạng tài liệu đặc tả yêu cầu phần mềm IEEE; mô hình phân cấp chất lượng kết dính 7 mức (gom góp, logic, thời điểm, thủ tục, truyền thông, tuần tự, chức năng); các kiến trúc hệ thống chuẩn (Repository/Kho dữ liệu, Khách - Chủ/Client-Server, Kiến trúc phân lớp).

Kỹ năng phát triển

• Technical skills: Kỹ năng vẽ biểu đồ luồng dữ liệu (DFD), lập từ điển dữ liệu (Data Dictionary), xây dựng biểu đồ cấu trúc (Structure Chart); kỹ năng thiết kế kiến trúc và giao diện người dùng; kỹ năng áp dụng các kỹ thuật lập trình thứ lỗi (fault tolerance), xử lý ngoại lệ và tối ưu hóa I/O bộ đệm; kỹ năng vận hành công cụ quản lý cấu hình và lập lịch PERT/CPM.
• Analytical skills: Năng lực phân tích tính khả thi 4 phương diện (kinh tế, kỹ thuật, pháp lý, hoạt động); năng lực nhận diện, đánh giá trọng số và quản trị rủi ro; kỹ năng thẩm định tính đầy đủ, nhất quán của yêu cầu kỹ thuật; năng lực đánh giá độ phức tạp và độ đo kết dính - ghép nối trong mô đun phần mềm.
• Practical competencies: Khả năng lập kế hoạch dự án kỹ thuật, thiết lập tài liệu đặc tả yêu cầu chuẩn IEEE, tổ chức viết mã nguồn dễ bảo trì với tài liệu nội bộ chuẩn tắc, và xây dựng quy trình kiểm soát phiên bản phần mềm.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng phương pháp tiếp cận sư phạm theo tiến trình kỹ thuật có cấu trúc. Giảng viên sử dụng tài liệu để hướng dẫn sinh viên nắm bắt lý thuyết nền tảng gắn liền với quy chuẩn công nghiệp, đồng thời rèn luyện kỹ năng thực hành phân tích mô hình hóa.

Hệ thống bài tập và thực hành được tích hợp qua các nội dung kỹ thuật trọng tâm:

• Practical exercises: Xây dựng bảng phân rã công việc (WBS), tính toán đường găng CPM và sơ đồ mạng PERT trong quản lý tiến độ; thực hành khảo sát và vẽ biểu đồ luồng dữ liệu (DFD) với các ký hiệu quy chuẩn (tác nhân, xử lý, luồng dữ liệu, kho dữ liệu); thiết lập từ điển dữ liệu; phân tích ngữ nghĩa danh từ/động từ trong câu yêu cầu để xác định lớp và phương thức đối tượng; thực hành viết mã nguồn theo phong cách chuẩn (chú thích mở đầu, chú thích chức năng).
• Case studies & Prototyping: Thực hành quy trình làm bản mẫu (prototyping) 6 bước nhằm thu thập và tinh chỉnh các yêu cầu chưa tường minh với khách hàng; áp dụng mô hình kiến trúc Client-Server hoặc kiến trúc kho dữ liệu vào bài toán cụ thể.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập được xác lập thông qua:

• Đánh giá khả năng thẩm định tài liệu yêu cầu theo 4 tiêu chí cốt lõi: tính thỏa mãn người dùng, tính nhất quán, tính đầy đủ và tính hiện thực.
• Đánh giá độ đo phần mềm qua kiểm tra trực tiếp (dòng lệnh, tốc độ, bộ nhớ, khuyết tật) và gián tiếp (chức năng, chất lượng, độ phức tạp, độ tin cậy).
• Đánh giá thiết kế mã nguồn dựa trên các cấp độ kết dính mô đun và kỹ năng cài đặt giải pháp dung thứ lỗi.

Hướng dẫn tự học: Sinh viên cần đọc tài liệu tuần tự theo từng chương, đối chiếu các sơ đồ tiến trình với tiêu chuẩn SRS của IEEE, tự thực hiện các bài tập phân tích DFD và kiểm tra việc tuân thủ các nguyên tắc viết câu lệnh đơn giản, rõ ràng, tránh kiểm tra điều kiện phức tạp phủ định khi lập trình.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình ghi nhận và hệ thống hóa sự tiến hóa của kỹ nghệ phần mềm qua 4 giai đoạn lịch sử rõ rệt:

Giai đoạn	Đặc điểm kỹ thuật & Công nghệ	Mô hình phát triển & Ứng dụng
1950 - giữa 1960	Phần cứng hạn chế, môi trường phát triển cá nhân, không có tài liệu	Phần mềm theo đơn đặt hàng, chuyên dụng
Giữa 1960 - cuối 1970	Đa chương trình, đa người dùng, xuất hiện tương tác người - máy	Phần mềm thời gian thực, DBMS thế hệ đầu
Cuối 1970 - 1990	Mạng máy tính phát triển, máy trạm/PC bùng nổ, vi xử lý công nghiệp	Phần mềm quản lý dữ liệu, phần mềm nhúng, công cụ CASE, phương pháp hướng cấu trúc hoàn thiện
Sau 1990	Trí tuệ nhân tạo, mạng nơ-ron nhân tạo, hệ chuyên gia	Phương pháp tiếp cận hướng đối tượng (OOP) thay thế hướng chức năng, dịch vụ Web

Giáo trình cập nhật các xu hướng ứng dụng công nghệ thực tế bao gồm:

• Tích hợp công nghệ thế hệ thứ tư (4GT): Giới thiệu mô hình 4GT với khả năng sử dụng ngôn ngữ phi thủ tục truy vấn CSDL, bộ sinh báo cáo, bộ sinh chương trình tự động nhằm nâng cao năng suất lập trình.
• Phổ hệ ngôn ngữ đa miền: Cung cấp định hướng lựa chọn ngôn ngữ lập trình theo từng miền ứng dụng cụ thể: C cho phần mềm hệ thống; Ada, C, C++ và hợp ngữ cho hệ thống thời gian thực; Java, C++ cho phần mềm nhúng; Smalltalk, C++, Java cho hướng đối tượng; LISP, PROLOG, OPS5 cho trí tuệ nhân tạo; ASP, JavaScript, PERL cho lập trình web.
• Gắn kết thực tiễn công nghiệp: Áp dụng chuẩn IEEE trong cấu trúc tài liệu đặc tả yêu cầu; giới thiệu cơ chế quản lý cấu hình phần mềm hiện đại bằng lưu trữ sai phân tập trung và quy trình check-out/check-in; hệ thống hóa 9 nhóm hoạt động quản lý dự án tương thích với các khung quản trị dự án công nghiệp.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể sau:

• Sinh viên đại học ngành Công nghệ thông tin: Dành cho sinh viên các năm chuyên ngành (năm thứ 3 hoặc năm thứ 4) đang theo học môn Kỹ nghệ phần mềm. Tài liệu cung cấp toàn diện kiến thức để sinh viên thực hiện bài tập lớn, đồ án môn học và quy trình xây dựng phần mềm chuẩn tắc.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần cơ sở ngành bao gồm Cơ sở lập trình, Cấu trúc dữ liệu và giải thuật, Cơ sở dữ liệu, và có hiểu biết cơ bản về lập trình hướng đối tượng.
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính, xây dựng khung đề cương chi tiết học phần, hướng dẫn thực hành phân tích - thiết kế hệ thống và định chuẩn khung đánh giá các giai đoạn phát triển phần mềm của sinh viên.
• Kỹ sư phần mềm và người tự học: Phục vụ kỹ sư phân tích nghiệp vụ, lập trình viên, kỹ sư hệ thống làm tài liệu tham chiếu chuẩn về cấu trúc tài liệu đặc tả SRS, phương pháp quản lý rủi ro dự án, các nguyên lý kiến trúc và quy trình bảo trì hệ thống.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế trực tiếp cho sinh viên hệ đại học chuyên ngành Công nghệ thông tin, giảng viên giảng dạy môn Kỹ nghệ phần mềm và các kỹ sư phần mềm cần tài liệu tham chiếu quy trình sản xuất phần mềm chuẩn mực.

2. Cần kiến thức nền nào để học môn này?

Người học cần có kiến thức nền tảng về lập trình (như ngôn ngữ C, C++, Java hoặc Pascal), nắm vững cấu trúc dữ liệu, giải thuật và các khái niệm cơ bản về hệ quản trị cơ sở dữ liệu.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu khác là gì?

Tài liệu tích hợp cân đối giữa lý thuyết quy trình quản lý dự án (WBS, CPM, PERT, 9 nhóm hoạt động quản trị) với kỹ thuật chuyên sâu (7 mức kết dính mô đun, 4 mô hình tiến trình, phân tích DFD, lập trình thứ lỗi, lập trình phòng thủ) và trích dẫn chuẩn mực quốc tế (Fritz Bauer, Boehm 1988, IEEE, Heninger 1980, Sommerville).

4. Làm sao để tự học giáo trình đạt hiệu quả cao?

Người học nên bám sát lộ trình 7 chương, vừa học lý thuyết vừa thực hành cụ thể: vẽ biểu đồ DFD cho một bài toán thực tế, soạn thảo tài liệu đặc tả yêu cầu theo chuẩn IEEE, phân loại mô đun thiết kế theo bảng mức độ kết dính, và áp dụng các nguyên tắc chuẩn hóa mã nguồn khi lập trình.

5. Giáo trình có những tài liệu mẫu và công cụ hỗ trợ nào?

Giáo trình cung cấp các mẫu biểu cụ thể: bảng 9 hoạt động quản lý dự án, bảng 6 kế hoạch dự án, định dạng tài liệu đặc tả yêu cầu SRS theo chuẩn IEEE, hệ thống ký hiệu biểu đồ luồng dữ liệu (DFD), và cấu trúc chú thích chuẩn cho mã nguồn chương trình.

---

Kết luận

Giáo trình Kỹ nghệ Phần mềm của Khoa Công nghệ Thông tin – Trường Đại học Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội là tài liệu học thuật có cấu trúc chuẩn tắc, phản ánh đầy đủ các giai đoạn cốt lõi trong chu trình kỹ nghệ và quản lý phần mềm.

Lộ trình học tập đề xuất cho người học:

1. Giai đoạn 1 (Chương 1 - 2): Nắm vững các mô hình tiến trình phát triển và nguyên lý quản lý dự án, phân tích rủi ro, quản lý cấu hình.
2. Giai đoạn 2 (Chương 3 - 4): Làm chủ kỹ thuật khảo sát tính khả thi, phân tích yêu cầu, xây dựng tài liệu SRS theo chuẩn IEEE, thiết kế kiến trúc và mô đun hóa hệ thống.
3. Giai đoạn 3 (Chương 5 - 7): Hiện thực hóa mã nguồn với kỹ thuật tránh lỗi, tiến hành kiểm thử logic/chức năng và thực thi quy trình bảo trì, kiểm soát hiệu ứng lề.

Tài liệu là nền tảng học thuật quan trọng, cung cấp hệ thống phương pháp luận hoàn chỉnh cho công tác đào tạo và nghiên cứu kỹ thuật phần mềm ở bậc đại học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu, tổ chức thực hiện dự án, phân tích rủi ro, các yêu cầu về nguồn lực, bảng phân rã công việc, lịch trình dự án, cơ chế điều hành và báo cáo, các kế hoạch phụ trợ. Tiến trình tổng quát lập kế hoạch. Bước xác định dự án có thể xem là giai đoạn tiền kế hoạch: xác định phạm vi và xuất phẩm, tiếp cận chiến lược rủi ro. - Lập bảng phân rã công việc: đội dự án và người quản lý xác định các nhiệm vụ (gói công việc) cần thực hiện để tạo ra các sản phẩm.

- Xác định trình tự công việc: đặt các gói công việc theo một tiến trình có trình tự trước - sau. - Ước lượng các gói công việc: mỗi gói công việc có ước lượng công lao động, số trang thiết bị và thời gian cần thiết để thực hiện. - Lập lịch biểu ban đầu: tính toán thời gian thực hiện dự án, thời gian bắt đầu sớm nhất và kết thúc muộn nhất của từng công việc. - Gán nguồn lực công việc: sau khi gán nguồn lực, cần chính xác hóa lịch biểu khi tính đến các ràng buộc về nguồn lực.

Các nhiệm vụ được lập lịch sao cho tối ưu hóa việc sử dụng lao động và các nguồn lực khác. 16 Kỹ nghệ phần mềm 2. Quản lý cấu hình. Quản lý cầu hình (còn gọi là quản lý mã nguồn) là một công việc quan trọng trong sản xuất phần mềm.

Quản lý cầu hình được tự động hóa thông qua các công cụ. Nhiệm vụ chính của công cụ quản lý là: - Lưu trữ mã nguồn, dữ liệu, tài liệu. - Tạo điểm truy cập duy nhất (đảm bảo tính thống nhất của mã nguồn) cho người lập trình sửa đổi, thêm bớt mã nguồn. Do đó chúng ta có thể dễ dàng: - Kiểm soát được tính thống nhất của mã nguồn.

- Kiểm soát được sự sửa đổi, lý do của sự sửa đổi, lý lịch các lần sửa đổi. - Dễ dàng lưu trữ và truy cập tới các phiên bản khác nhau của phần mềm. - Tối ưu hóa vùng đĩa cần thiết cho lưu trữ. Phương thức hoạt động của các công cụ này là: - Quản lý tập chung (mã nguồn, tư liệu, công cụ phát triển.

- Các tệp được tạo một lần duy nhất, các phiên bản sửa đổi chỉ ghi lại sai phân đối với bản gốc. - Sử dụng phương pháp check out/check in khi sửa đổi tệp. 17 Kỹ nghệ phần mềm Chương 3: Phân tích và đặc tả yêu cầu phần mềm 3. Giới thiệu chung.

Phân tích và đặc tả yêu cầu là bước kỹ thuật đầu tiên trong tiến trình kỹ nghệ phần mềm. Công việc ở bước này là tìm hiểu xem chúng ta phải phát triển cái gì, chứ không phải là phát triển như thế nào. Đích cuối cùng của khâu phân tích là tạo ra đặc tả yêu cầu, là tài liệu ràng buộc giữa khách hàng và người phát triển và là cơ sở của hợp đồng. Hoạt động phân tích yêu cầu là hoạt động phối hợp giữa khách hàng và người phân tích.

Hoạt động phân tích và đặc tả yêu cầu yêu cầu giữ một vai trò đặc biệt quan trọng trong phát triển phần mềm, giúp cho đảm bảo chất lượng của phần mềm (phần mềm đáng tin cậy). Phần mềm đáng tin cậy có nghĩa là phải thực hiện được chính xác, đầy đủ yêu cầu của người sử dụng. Nếu phân tích và đặc tả yêu cầu không tốt dẫn đến hiểu lầm yêu cầu thì việc sửa chữa sẽ trở nên rất tốn kém. Chi phí để sửa chữa sai sót về yêu cầu sẽ tăng lên gấp bội nếu như sai sót đó được phát hiện muộn, ví dụ như ở bước thiết kế hay mã hóa.

Khái niệm phân tích yêu cầu. Thiết lập các dịch vụ mà hệ phải cung cấp và các ràng buộc hệ phải tuân theo khi hoạt động. Việc phân tích, nắm bắt yêu cầu thường gặp các khó khăn như: - Các yêu cầu thường mang tính đặc thù của tổ chức đặt hàng nó, do đó nó thường khó hiểu, khó định nghĩa và không có chuẩn biểu diễn. - Các hệ thống thông tin lớn có nhiều người sử dụng thì các yêu cầu thường rất đa dạng và có các mức ưu tiên khác nhau, thậm chí mâu thuẫn lẫn nhau.

- Người đặt hàng nhiều khi là các nhà quản lý, không phải là người dùng thực sự do đó việc phát biểu yêu cầu thường không chính xác. Các mức yêu cầu: Các yêu cầu phải thể hiện được “những cái mà hệ sẽ làm”, chứ không phải hệ sẽ làm những việc đó như thế nào. Yêu cầu thường được mô tả ở nhiều mức chi tiết khác nhau phục vụ cho các đối tượng đọc khác nhau. Các mức đó có thể là: - Xác định yêu cầu: mô tả trừu tượng mức cao của yêu cầu, hướng vào đối tượng người đọc là người sử dụng, người quản lý.

- Đặc tả yêu cầu: mô tả mức chi tiết về yêu cầu, hướng vào đối tượng người đọc là các kỹ sư phần mềm (người phát triển), kỹ sư hệ thống (sẽ làm việc bảo trì). 18 Kỹ nghệ phần mềm 3. Tiến trình hình thành các yêu cầu.1: Tiến trình hình thành các yêu cầu 3.1 Nghiên cứu khả thi. Đây là giai đoạn có tầm quan trọng đặc biệt, vì nó liên quan đến việc lựa chọn giải pháp.

Người phân tích phải làm rõ được các điểm mạnh và điểm yếu của hệ thống cũ, đánh giá được mức độ, tầm quan trọng của từng vấn đề, định ra các vấn đề cần phải giải quyết. Sau đó người phân tích phải định ra một vài giải pháp có thể (sơ bộ) và so sánh cân nhắc các điểm tốt và không tốt của các giải pháp đó (như tính năng của hệ thống, giá cả cài đặt, bảo trì, việc đào tạo người sử dụng. Mọi dự án đều khả thi khi nguồn tài nguyên vô hạn và thời gian vô hạn. Nhưng việc xây dựng hệ thống lại phải làm với sự hạn hẹp về tài nguyên và khó (nếu không phải là không hiện thực) bảo đảm đúng ngày bàn giao.

Trong giai đoạn nghiên cứu khả thi, chúng ta tập trung vào bốn lĩnh vực quan tâm chính: a. Khả thi về kinh tế. Chi phí phát triển cần phải cân xứng với lợi ích mà hệ thống được xây dựng đem lại. Tính khả thi về kinh tế thể hiện trên các nội dung sau: - Khả năng tài chính của tổ chức cho phép thực hiện dự án.

- Lợi ích mà dự án phát triển hệ thống phần mềm mang lại đủ bù đắp chi phí phải bỏ ra xây dựng nó. - Tổ chức chấp nhận được những chi phí thường xuyên khi hệ thống hoạt động. Khả thi về kỹ thuật. 19 Kỹ nghệ phần mềm Xem xét khả năng kỹ thuật hiện tại có đủ đảm bảo thực hiện giải pháp công nghệ dự định áp dụng hay không như: có sẵn các nhân viên kỹ thuật, các tài nguyên cần thiết về phần cứng, phần mềm đáp ứng cho việc phát triển dự án phần mềm không.

Khả thi về pháp lý. Nghiên cứu và đưa ra phán quyết về có hay không sự xâm phạm, vi phạm pháp luật hay khó khăn pháp lý từ việc xây dựng và vận hành hệ thống. Tính khả thi pháp lý bao gồm một phạm vi rộng các mối quan tâm kể cả hợp đồng, nghĩa vụ pháp lý, sự vi phạm và vô số các bẫy pháp lý khác mà thường là các nhân viên kỹ thuật không biết tới. Khả thi về hoạt động.

Đánh giá tính khả thi của việc vận hành hệ thống. Trong mỗi phương án cần xem xét hệ thống có thể vận hành trôi chảy hay không trong khuôn khổ tổ chức và điều kiện quản lý mà tổ chức đó (người dùng, khách hàng) có. Mức độ các phương án được xem xét tới trong nghiên cứu khả thi thường bị giới hạn bởi các ràng buộc về chi phí và thời gian.2 Phân tích yêu cầu. Sau giai đoạn nghiên cứu khả thi của pha “phân tích và nắm bắt yêu cầu” là giai đoạn “phân tích yêu cầu”.

Trong giai đoạn này, các kỹ sư phát triển phần mềm làm việc với khách hàng sử dụng hệ thống để tìm ra các vấn đề: phạm vi ứng dụng của hệ phần mềm, các dịch vụ mà hệ phải cung cấp, các ràng buộc mà hệ phải tuân theo… Quá trình phân tích yêu cầu đòi hỏi sự tham gia của nhiều người như: người sử dụng hệ thống và các cấp quản lý của họ, những người bị ảnh hưởng bởi việc cài đặt hệ, các kỹ sư phát triển hoặc bảo trì các hệ khác có liên quan,… Phân tích yêu cầu là một công việc hết sức khó khăn vì các nguyên nhân sau: - Khách hàng thường không biết rõ thực sự họ muốn gì, hoặc họ không thể trình bày một cách rõ ràng ý tưởng của họ. Họ cũng có thể đưa ra những đề nghị không thực tế vì họ không biết rõ những chi phí thực sự cho các đề nghị này. - Những người tham gia vào quá trình phân tích yêu cầu phía khách hàng thường phát biểu các yêu cầu theo ngôn ngữ của riêng họ mang tính chất nghiệp vụ. Các kỹ sư phần mềm thường không có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực của khách hàng.

- Phía khách hàng có thể phát biểu các yêu cầu theo những cách khác nhau. Các kỹ sư phải phát hiện ra những điểm chung cũng như sự mâu thuẫn giữa chúng. 20 Kỹ nghệ phần mềm a. Tiến trình phân tích yêu cầu: Hình 3.1 Tiến trình phân tích yêu cầu - Hiểu phạm vi: hiểu phạm vi ứng dụng của phần mềm.

- Thu thập yêu cầu: các nhà phân tích làm việc với những người tham gia quá trình phân tích yêu cầu phía khách hàng, nhằm tìm ra yêu cầu thực sự của họ. - Phân loại yêu cầu: các yêu cầu được thu thập ban đầu chưa có cấu trúc sẽ được tổ chức và phân chia lại sao cho phù hợp và mang tính hệ thống. - Giải quyết xung đột: nhằm dung hòa các yêu cầu khi chúng có sự xung đột. - Ưu tiên hóa: các nhà phân tích phải trao đổi với khách hàng để tìm ra nhữn yêu cầu quan trọng nhất.

- Thẩm định yêu cầu: các yêu cầu được kiểm tra đễ xem chúng đã đầy đủ, bền vững và thực sự phù hợp với điều mà khách hàng mong muốn hay chưa. Các kỹ thuật được sử dụng trong phân tích yêu cầu: phỏng vấn, bảng câu hỏi, nghiên cứu các tài liệu, quan sát thực tế, phân tích thiết kế nhóm JAD,… b. Chúng ta tạo ra các mô hình để thu được hiểu biết rõ hơn về thực thể thực tế cần xây dựng. Khi thực thể là một vật lý (như toà nhà, máy bay, máy móc) thì ta có thể xây dựng một mô hình giống hệt về hình dạng, nhưng nhỏ hơn về qui mô.