21电力系统应用软件引论

,North China Electric Power University,28,电气与电子工程学院,School,of Electrical and Electronics Engineering,North China Electric Power University,Monday, September 16, 2024,Email:,电力系统应用软件,第1章,School of Electrical and Electronics Engineering,目录,第,1,章,电力系统应用软件引论,第,2,章,电力企业应用软件,第,3,章,电力系统科研应用软件,第,4,章,电力系统应用软件上机,第5章 结束语,第,1,章,电力系统应用软件引论,1.1软件概述,1.1.1软件的发展历程,1.1.2数据结构,1.1.3算法及其评价方法,1.2软件工程,1.2.1软件工程定义,1.2.2软件危机,1.2.3软件质量,1.2.4软件体系结构,1.1软件概述 *,1.1.1,软件的发展历程,计算机：,电脑的学名为电子计算机，是由早期的电动计算器发展而来的,电子子数字计算机,晶体管电子计算机,集成电路计算机,规模集成电路和超大规模集成电路 计算机,“智能” 计算机,微型电子计算机,世界上第一台个人电脑由,IBM,于,1980,年推出,1.1软件概述 *,1.1.1,软件的发展历程,计算机分类：,从计算机的类型、运行方式、构成器件、操作原理、应用状况等划分，计算机有多种分类,从数据表示来说，计算机可分为,数字计算机,、,模拟计算机,以及,混合计算机,三类,数字计算机按构成器件划分，有,机械计算机,和,机电计算机,，现用的电子计算机，正在研究的,光计算机,、,量子计算机,、,生物计算机,、,神经计算机,等等。,电子计算机就其规模或系统功能而言，可分为,巨型,、,大型,、,中型,、,小型,、,微型计算机,和,单片机,。,1.1软件概述 *,1.1.1,软件的发展历程,计算机构成：,计算机硬件软件,把没有安装任何软件的计算机称为,裸机,硬件,计算机系统中所使用的电子线路和物理设备，是看得见、摸得着的实体，如中央处理器（,CPU,）、存储器、外部设备（输入输出设备、,I,O,设备）及总线,1.1软件概述 *,1.1.1,软件的发展历程,软件,对能使计算机硬件系统顺利和有效工作的程序集合的总称。程序总是要通过某种物理介质来存储和表示的 ，它们是磁盘、磁带、程序纸、穿孔卡等，但软件并不是指这些物理介质，而是指那些看不见、摸不着的程序本身。可靠的计算机硬件如同一个人的强壮体魄，有效的软件如同一个人的聪颖思维。,计算机软件系统分为,系统软件,和,应用软件,两部分。,系统软件：,系统软件是负责对整个计算机系统资源的管理、调度、监视和服务。,1.1软件概述 *,1.1.1,软件的发展历程,应用软件,是指各个不同领域的用户为各自的需要而开发的各种应用程序。,软件的发展史,第一代软件（,1946,1953,）：第一代软件是用,机器语言,编写的，机器语言是内置在计算机电路中的指令，由,0,和,1,组成。不同的计算机使用不同的机器语言，程序员必须记住每条及其语言指令的二进制数字组合。在这个时代的末期出现了,汇编语言,，它使用助记符（一种辅助记忆方法，采用字母的缩写来表示指令）表示每条机器语言指令，相对于机器语言，用汇编语言编写程序就容易多了。,1.1软件概述 *,1.1.1,软件的发展历程,第二代软件（,1954,1964,）：开始使用,高级程序设计语言,（简称高级语言，相应地，机器语言和汇编语言称为低级语言）编写，高级语言的指令形式类似于自然语言和数学语言不仅容易学习，方便编程，也提高了程序的可读性。,第三代软件（,1965,1970,）（,分时）操作系统,用作输入,/,输出设备的计算机终端的出现，使用户能够直接访问计算机，而不断发展的系统软件则使计算机运转得更快。,结构化程序设计理念,逐渐确立起来 。,数据库技术；,“,软件危机,” ；“,软件工程,”,1.1软件概述 *,1.1.1,软件的发展历程,第四代软件（,1971,1989,）：,结构化程序设计技术,：,Pascal,、,Modula-2,、,Basic,、,C,语言。,多媒体计算机,；,多用途的应用程序,（电子制表软件、文字处理软件和数据库管理软件 ） ；,第五代软件（,1990,）：,Microsoft,公司,、,面向对象的程序设计方法,、,万维网（,World Wide Web,）,Microsoft,公司的,Windows,操作系统占有显著优势，他的,Word,成了最常用的文字处理软件。,Word,、,Excel,、,Access,和其他应用程序绑定在一个程序包中，称为,office,软件。,1.1软件概述 *,计算机语言主要有,机器语言：,0,和,1,组成的二进制,汇编语言（以符号代表指令）,高级语言（半高级语言）：,面向对象,自然语言：,人类使用的语言,可以分为四个级别语言,一级：机器语言和汇编语言,二级：面向过程,C,和,Pascal,三级：面向对象的,C+,四级：,VB,Delphi,Power Builder,等,1.1软件概述 *,1.1.2,数据结构,数据中的一个“个体”，数据结构中讨论的基本单位,数据结点,数据结构,表结构,树结构,图结构,存储结构,存储结点（结点）,空白结点或空结点,、自由结点,数据结构运算,1.1软件概述 *,1.1.3,算法及其评价方法,算法,为了解决某类问题而规定的一个有限长的操作序列,程序形式,描述形式,算法评价,正确性,可读性,健壮性,高效率与低存储量,1.2,软件工程,*,1.2.1软件工程定义,应用较多的定义,:,专门研究有关软件的设计、生产和管理方面的规律，提出相应的理论和技术，作为软件开发的依据和规范，用来指导软件生产的科学,鲍姆（,B.W.Boehm,）,定义,:,运用现代科学技术知识来设计并构造计算机程序及为开发、运行、维护这些程序所必须的相关文件资料,1983,年,IEEE,的软件工程定义,:,软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法。其中软件的定义为：计算机程序、方法、规则、相关的文档资料以及计算机运行时所必需的数据,1.2,软件工程,*,软件生存周期：即以需求为触发点，提出软件开发 计划的那一刻开始直到软件在实际应用中完全报废为止可以认为是一个完整的软件生存周期。,软件生存期的六个阶段,制定计划：“需要做什么？要如何去做？,需求分析和定义：“用户要的是什么”,软件设计：概要设计和详细设计,程序编写：对应在详细设计里所描述的算法,软件测试：,找出“,BUG”,运行维护,：,“救火”,1.2,软件工程,*,1.2.2,软件危机,软件危机,指软件生产发展到一定阶段，因其开发方式落后而不能满足社会对软件功能和性能日益增长的需求而表现出的尖锐矛盾。,软件危机的表现形式,开发成本高、风险大,开发周期过长、效益回收晚,用户不能参与，软件的功能和性能难达需要,软件不能很好地适应需求变化而作相应的修改,软件的维护量大,软件的定制比较困难,软件的更新与升级复杂,软件的可重用性差,1.2,软件工程,*,1.2.3,软件质量,可用性,：指熟悉、操作、准备输入和解释程序输出所需工作量的大小,正确性,：指程序满足其规格说明和完成任务目标的程度；,可靠性,：指程序在要求的精度下，能够完成其规定的功能和期望程度；,效率,：指程序完成其功能所需的计算资源和程序代码的多少,完备性,：指对非授权人访问软件或者数据的行为的控制程度,1.2,软件工程,*,1.2.3,软件质量,可维护性,：指找到并改正程序中的一个错误所需付出的代价的大小,适应性,：指修改一个运行程序所需工作量的大小,可移植性,：指将一个程序从一个硬件系统环境搬移到另一个硬件系统环境所需的工作量大小,可重用性,：指程序或程序的一部分能够在另一个相关应用程序中被重用的可能性；,可互操作性,：指将一个系统耦合到另一个系统所需工作量大小,1.2,软件工程,*,软件因应用场合和作用的不同可以分为,系统软件,应用软件,事务处理软件,分析软件,实时软件,科学计算软件,固化软件,办公软件,娱乐游戏软件,智能软件,工具软件,可重用软件类型,1.2,软件工程,*,软件工程,是由方法、语言、工具和过程四个关键要素组成的庞大复杂的体系结构。,软件发展和概念,通常所指的程序,程序与说明书,程序与文档,现代软件工程意义上，软件是指完成一定功能的计算机程序、方法、规则、相应文档以及程序运行时所必需的数据的总称。,1.2,软件工程,*,软件开发模型：是指软件开发全部过程、活动和任务的结构框架。软件开发包括需求、设计、编码和测试等阶段，有时也包括维护阶段。,边做边改模型：,瀑布模型：有自上而下、相互衔接的固定次序,原型开发模型：逐步调整原型满足客户的要求,增量模型 ：逐个构件地交付产品,螺旋模型：,制定计划,/,风险分析,/,实施工程,/,客户评估,演化模型 ：分批循环开发,喷泉模型：生存期各阶段可相互重叠和多次反复,混合模型：几种不同模型组合,智能模型：需要四代语言（,4GL,）的支持,1.2,软件工程,*,软件的测试,静态测试法：不在计算机上进行测试而采用人工和计算机辅助分析的手段进行检测的方法。,动态测试法：利用计算机来运行相关软件产品进行的测试，一般而言我们说的软件测试是指动态测试，可分为白盒测试和黑盒测试。,白盒测试,(,功能测试,),：测试人员要了解程序的内部结构和处理过程，测试的主旨就是检查处理过程的细节有无出错。,黑盒测试,(,结构测试,),：是最贴近用户使用角度的测试，它把软件产品看作是一个封闭的盒子，以功能为中心，测试软件的各项功能是否达到设计时的要求。,1.2,软件工程,*,影响软件质量的因素,人员,过程（软件需求、开发环节、测试）,管理,技术,软件质量特性,功能性,(,适合性、准确性、互操作性、依从性、安全性,),可靠性（成熟性、容错性、易恢复性）,易使用性（易理解性、易学习性、易操作性）,效率（时间特性、资源特性）,可维护性（易分析性、易更改性、稳定性、易测试性）,可移植性（适应性、易安排性、一致性、易替换性）,1.2,软件工程,*,开发阶段,检查项目,需求分析,需求分析功能设计实施计划,1,开发目的,2,目标值,3,开发量（程序、文档）,4,所需资源,5,各阶段的产品、作业内容,6,开发体制,设计,结构设计,数据设计,过程设计,1,产品的量（计划量、交际量）,2,评审量,3,差错数,4,检查出差错的内容和倾向,5,评审方法和覆盖性,6,出错原因、处理结果及对该阶段的影响,7,评审结束、阶段结束的判断标准,实现,程序编制,单元测试,组装测试,确认测试,1,产品的量（计划量、交际量），目标值完成情况,2,评审量,3,检查出的差错数,4,计算机使用时间,5,出错原因、处理情况及对该阶段的影响,6,检查出差错的内容和倾向,7,评审方法和覆盖性,8,测试环境,9,测试项目设定种类、测试用例设计方法,10,评审结束、阶段结束的判断标准,验收,检查、评价,1,说明书检查：检查与被检查程序有关的用户文档等,2,程序检查：对各种测试成品进行检查,运行维护,运行、维护,掌握用户使用产品的质量情况，并反馈到开发部分,1.2,软件工程,*,提高软件质量的技术,避错技术,:,在开发过程中不让差错潜入软件中的技术,容错技术,:,对某些无法避免的差错，使其影响减至最小的技术,1.2.4,软件体系结构,软件体系结构是在,高层次上定义软件,的组织，并定义如何将系统分解为若干单元的方法，以及这些单元之间的相互作用,分层式体系结构就是按层组织软件的一种软件体系结构，,其中的每层软件都建立在低一层的软件层上,位于同一层上的软件系统或子系统，具有同等的通用度,下层的软件比上层的软件更具通用性,一个层次可视为同等通用档次的一组（子）系统,1.2,软件工程,*,在分层式体系结构,最高层为,应用系统层,，可包容诸多应用系统,次高层是,构件系统层,，可包括多个构件系统，用于建立应用系统,应用系统,建立在构件系统层之上,四层体系结构,最高层是应用系统层,次高层是业务专门化层,第三层是中间层,最底层是系统软件层，操作系统等,本章小结,计算机系统是由硬件和软件组成,软件由从属到被视为产品,现代软件的真正意义是指计算机运行所必须的各种程序，数据和相关文档。包括系统软件和应用软件,电力系统应用软件的特点,具有,专业性,，要开发出电力系统应用软件需要学习电力系统相关专业知识,数学算法，电力系统专业应用软件多以,潮流计算,为核心的,与电力系统科学,发展前沿,有关,电力企业用电力系统软件,要求可靠性很高,，事故影响大,参考文献,王庆瑞，蒋林，谭明金,.,软件技术基础,.,北京：科学出版社，,2001,万建成,卢雷,.,软件体系结构的原理、组成与应用,.,北京：科学出版社，,2002,徐仁佐,.,软件工程,.,武汉：华中科技大学出版社，,2000,年,2,月,North China Electric Power University,Thanks,Http:/,电气与电子工程学院,School of Electrical and Electronics Engineering,