Ingeniería de Sala Limpia

7/30/2019 Ingeniera de Sala Limpia

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Programa Nacional de Formacin en Informtica PNFITrayecto IV Trimestre IUnidad Curricular: Gestin de Proyectos Informticos

INGENIERA DE SOFTWAREDE SALA LIMPIA

Caracas, Febrero 2012

Integrantes:Ronald TovarDaniel GarcaEglis Ramirez

Flix Rodrguez


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CONTENIDO1- INGENIERA DE SOFTWARE DE SALA LIMPIA .................................................... 3

1.1- Concepto .................................................................................................................. 31.2- Importancia .............................................................................................................. 41.3- Diferencia respecto al desarrollo convencional del software. ................................. 4

2- EL ENFOQUE DE SALA LIMPIA ............................................................................... 52.1 Tareas del Enfoque de Sala Limpia .............................................................................. 6

Planificacin de Incrementos ......................................................................................... 6Recoleccin de Requisitos .............................................................................................. 6Especificacin de la Estructura de Cajas ........................................................................ 6Diseo Formal ................................................................................................................ 6Verificacin de Correccin ............................................................................................. 6Generacin de Cdigo, inspeccin y verificacin .......................................................... 6Planificacin de la Comprobacin Estadstica ............................................................... 7Comprobacin estadstica de utilizacin ........................................................................ 7Certificacin ................................................................................................................... 7

3- ESPECIFICACIN FUNCIONAL ................................................................................... 73.1- Objetivo ................................................................................................................... 73.2- Estructura de Cajas .................................................................................................. 73.3- Especificacin de Caja Negra .................................................................................. 83.4-

Especificacin de Caja de Estado ........................................................................... 9

3.5- Especificacin de Caja Transparente ...................................................................... 9

4- REFINAMIENTO Y VERIFICACIN DEL DISEO .................................................. 104.1- Finalidad ................................................................................................................ 10

Ejemplo de una verificacin del diseo:....................................................................... 124.2- Ventajas de la Verificacin del Diseo .................................................................. 14

5- COMPROBACIN DE SALA LIMPIA ......................................................................... 155.1- Finalidad ................................................................................................................ 155.2- Comprobacin de Estadstica de Casos Prcticos .................................................. 16

Ejemplo de comprobacin estadstica de casos prcticos: ........................................... 165.3- Certificacin ........................................................................................................... 18

ANEXOS .............................................................................................................................. 19Anexo 1. Mapa Mental Ingeniera de Sala Limpia ........................................................... 19

BIBLIOGRAFA .................................................................................................................. 20


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1-INGENIERA DE SOFTWARE DE SALA LIMPIA

1.1- Concepto

Es un mtodo o enfoque de ingeniera de software propuesto en los aos 80 por

Harlan Mills, que hace hincapi en la necesidad de incluir la correccin en el software a

medida que ste se desarrolla, es una tcnica que puede dar lugar a un software de calidad

extremadamente alta. Es un resultado de la combinacin del modelo convencional de

ingeniera de software, mtodos formales, demostraciones de correccin y estadstica de

especificaciones para el aseguramiento de calidad (SQA).

Su filosofa consiste en evitar la dependencia de costosos procesos de eliminacin

de defectos, mediante la escritura de incrementos de cdigo desde un primer momento, y

mediante la verificacin de su correccin antes de las pruebas. Su modelo de proceso

incluye la certificacin estadstica de calidad de los incrementos de cdigo, a medida que

estos se van aadiendo en el sistema.

Al igual que las tcnicas de mtodos formales, el proceso de sala limpia hace

hincapi en el rigor en la especificacin y en el diseo, y en la verificacin formal de cada

uno de los elementos del modelo de diseo resultante mediante el uso de pruebas de

correccin basadas en fundamentos matemticos. Al extender el enfoque adoptado en los

mtodos formales, el enfoque de sala limpia hace hincapi tambin en tcnicas de control

estadstico de calidad, incluyendo las comprobaciones basadas en el uso anticipado del

software por parte de los clientes.

Debido al alto nivel de exigencia que este mtodo requiere, debe ser realizado por

un ingeniero de software formado para sta especializacin


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El enfoque de sala limpia aplica la mayor parte de los principios bsicos de

ingeniera del software. Prcticas convencionales: quita importancia al papel de la

comprobacin y depuracin de unitarios y al reducir mucho las comprobaciones que son

realizadas por quien desarrolla el software.

En sala limpia, la comprobacin unitaria y la depuracin se ven sustituidas por una

verificacin de correccin y por una comprobacin basada estadsticamente.

2-EL ENFOQUE DE SALA LIMPIA

El enfoque de la sala limpia en las tcnicas de fabricacin de software es la

siguiente: se trata de una forma efectiva y eficiente en trminos de tiempo de establecer un

enfoque de fabricacin que impida la introduccin de defectos de produccin. En lugar de

fabricar un producto y dedicarse despus a eliminar defectos, este enfoque demanda la

disciplina necesaria para eliminar errores en las especificaciones y en el diseo.

En el enfoque de sala limpia se desarrolla un tubo de incrementos de software por

parte de equipos de ingeniera del software pequeos e independientes. A medida que se va

certificando cada incremento, se integra en el todo. La funcionalidad del sistema va

creciendo con el tiempo. Una vez que se ha asignado una funcionalidad al elemento de

software del sistema, el tubo de la sala limpia comienza sus incrementos, como se muestra

en la siguiente figura:


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2.1 Tareas del Enfoque de Sala Limpia

Planificacin de Incrementos

Se van estableciendo las funcionalidades de cada uno de los incrementos, su tamao

estimado, y un plan de desarrollo de sala limpia. Hay que tener cuidado de que los

incrementos se vayan integrando en forma oportuna.

Recoleccin de Requisitos

Se desarrolla una descripcin ms detallada de requisitos del nivel del usuario.

Especificacin de la Estructura de Cajas

Se utiliza para describir la especificacin funcional. La estructura de caja asla y

separa la definicin creativa del comportamiento, de los datos y de los procedimientos para

cada nivel de refinamiento.

Diseo Formal

Mediante el uso de estructura de cajas, el diseo de sala limpia es una extensin

natural y sin discontinuidades de la especificacin.las especificaciones (que se denominan

cajas negras) se refinan iterativamente (dentro de cada incremento) para transformarse en

diseos anlogos a la arquitectura y a los procedimientos (que se denominan cajas de estado

y cajas tranparentes)

Verificacin de Correccin

El equipo de sala limpia lleva a cabo una serie de rigurosas actividades de

verificacin de correccin aplicadas primero al diseo y despus al cdigo. La verificacin

comienza con la estructura de cajas del ms alto nivel y avanza hacia el detalle de diseo y

el cdigo.

Generacin de Cdigo, inspeccin y verificacin

Las especificaciones de estructura de caja, que se representan mediante un lenguaje

especializado, se traducen al lenguaje de programacin adecuado. Se utilizan tcnicas de

recorrido o de inspeccin para asegurar el cumplimiento semntico de las estructuras de


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cdigo y de cajas, y la correccin sintctica del cdigo. Se efecta una verificacin de

correccin para el cdigo fuente.

Planificacin de la Comprobacin Estadstica

La utilizacin estimada del software se analiza y se planifica y se disea un

conjunto de casos de prueba que ejerciten la distribucin de probabilidad de esa utilizacin.

Especificacin, verificacin y generacin de cdigo en paralelo.

Comprobacin estadstica de utilizacin

Resulta necesario disear un conjunto finito de casos de prueba. Las tcnicas

estadsticas de utilizacin ejecutan una coleccin de pruebas derivadas de una muestra

estadstica de todas las posibles ejecuciones del programa por parte de todos los usuarios de

una cierta poblacin blanca.

Certificacin

Despus de la verificacin, inspeccin y la comprobacin se certifica el incremento

como preparado para su integracin.

3- ESPECIFICACIN FUNCIONAL

3.1- Objetivo

Independientemente del modelo de anlisis seleccionado. Se modelan los datos, la

funcin y el comportamiento. Los modelos resultantes deben ser desglosados para

proporcionar un grado de detalle cada vez ms elevado. El objetivo global consiste en pasar

de una especificacin que captura la esencia de un problema a una especificacin que

proporciona una cantidad de detalle sustancial para su implementacin.

3.2- Estructura de Cajas

En la especificacin funcional de la ingeniera de software de sala limpia, se emplea

un mtodo llamado Estructura de Cajas. Una caja encapsula el sistema con cierto grado de

detalle. Mediante un proceso de refinamiento progresivo, se van refinando las cajas para


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formar una jerarqua en la cual cada caja tiene transferencia referencial: el contenido de

informacin de cada especificacin de caja basta para definir su refinamiento, sin depender

de la implementacin de ninguna otra caja (Ver Ilustracin 1). Esto capacita al analista para

desglosar jerrquicamente el sistema.

Ilustracin 1 Refinamiento de la Estructura de Cajas

Se utilizan tres tipos de cajas:

Caja Negra Caja de Estado Caja Transparente

3.3- Especificacin de Caja Negra

Es una abstraccin que describe la forma en que un sistema responde a unos

estmulos. Las abstracciones de datos, las operaciones que manipulan estas abstracciones,

se ven encapsuladas por la caja negra. Al igual que una jerarqua de clases, la

especificacin de caja negra puede mostrara las jerarquas de utilizacin en que las cajas de

nivel inferior heredan las propiedades de las cajas de nivel inferior dentro de la estructura

de rbol.

Ilustracin 2 Una especificacin de caja negra


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3.4- Especificacin de Caja de Estado

Es una generalizacin sencilla de una mquina de estado. Un estado es algn modo

observable de comportamiento del sistema. A medida que se produce el procesamiento, el

sistema va respondiendo a sucesos (estmulos) efectuando una transicin que parte delestado actual y llega a algn nuevo estado. A medida que se efecta la transicin, puede

producirse una accin.

Utiliza una abstraccin de datos para determinar la transicin al estado siguiente, y

la accin (respuesta) que se producir como consecuencia de la transicin.

La caja de estado contiene una caja negra (Ver Ilustracin 3).

Ilustracin 3 Una especificacin de caja de estado

3.5- Especificacin de Caja Transparente

Est ntimamente relacionada con el diseo de procedimientos y con la

programacin estructurada. Es importante tener en cuenta que la especificacin de

procedimientos descrita en la jerarqua de caja transparente se puede demostrar a efectos de

correccin.


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Ilustracin 4 Una especificacin de caja transparente

4- REFINAMIENTO Y VERIFICACIN DEL DISEO

4.1- Finalidad

El enfoque del diseo que se utiliza en la ingeniera del software de sala limpia hace

mucho uso de la filosofa de programacin estructurada. Pero dicha programacin se aplica

mucho ms rigurosa. Las funciones bsicas de procesamiento se refinan ahora utilizando

una expansin progresiva de funciones matemticas en estructuras de conectivas lgicas ysubfunciones, en donde la expansin se efecta hasta que todas las funciones identificadas

pudieran ser enunciadas directamente en el lenguaje de programacin utilizado para la

implementacin

Cada especificacin de caja transparente representa el diseo de un procedimiento

necesario para efectuar una transicin de caja de estado. Mediante la caja transparente, se

utilizan las estructuras de programacin estructurada y de refinamiento progresivo. (Ver

Ilustracin 5).


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Ilustracin 5 Refinamiento Progresivo

En cada nivel de refinamiento, el equipo de sala limpia lleva a cabo una verificacin

formal de correccin. Para lograr esto, se asocia un conjunto de condiciones genricas de

correccin a las estructuras de programacin estructurada. Si se expande una funcin f para

dar sucesin a g y h entonces la condicin de correccin para todas las entradas defes:

Es cierto que g seguido por h da lugar a f?

Si se refina una funcin p para llegar a una estructura condicional (si-entonces-

sino), la condicin de correccin para toda entrada dep es:

Siempre que sea cierta la condicin (c) es cierto que q realizap y siempre que

(c) sea falsa, es cierto quey realizap?

Si se refina una funcin m en forma de bucle, las condiciones de correcci{on para

todas las entradas de m son:

Est garantizada la finalizacin?

Siempre que (c) sea verdadera es cierto que n seguido porm, siempre que (c)

sea falso sigue realizndosem si se obvia el bucle?


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Cada vez que se refina una caja limpia hasta el siguiente nivel de detalle, se aplican

las condiciones de correccin indicadas anteriormente.

Ejemplo de una verificacin del diseo:

Nuestro objetivo es disear y verificar un pequeo programa que calcule la parte

entera, y, de una raz cuadrada de un entero dado, x, El diseo de procedimientos se

representa empleando el diagrama de flujo de la Ilustracin 6.

Ilustracin 6 Clculo de la parte entera de una raz cuadrada.

Para verificar la correccin de este diseo, es preciso definir las condiciones de

entrada y de salida que se indican en la Ilustracin 7. La condicin de entrada indica que x

debe ser mayor o igual a 0. La condicin de salida requiere quex permanezca intacta y que

adopte un valor dentro del intervalo mostrado en la figura. Para demostrar que el diseo es

correcto, es necesario demostrar que las condiciones comienzo, bucle, cont, si y salida

mostrada en la Ilustracin 7 son ciertas en todos los casos. En algunas ocasiones se

denominan sub-demostraciones.


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Ilustracin 7 Demostracin de la Correccin del Diseo (Clculo de raz cuadrada)

1.

La condicin comienzo exige que [x>=0 yy=0]. Basndose en los requisitos delproblema, se supone que la condicin de entrada es correcta.

Consiguientemente, se satisface la primera parte de la condicin comienzo,x

>=0. Consiguientemente la segunda parte de la condicin comienzo tambin se

satisface. De aqu que comienzo sea verdadero.

2. La condicin bucle se puede encontrar de dos maneras: a) directamente saliendode comienzo (en este caso, la condicin del bucle se satisface directamente) o

bien b) a travs del control de flujo que pasa la condicin cont. Dado que la

condicin cont es idntica a la condicin bucle es verdadera

independientemente de la rama de flujo que lleve a ella.

3. Se llega a la condicin contnicamente despus de haber incrementado en 1 elvalor de y. Adems, la ruta de flujo de control que lleva a cont solamente se

puede invocar si la condicin si tambin es verdadera. Consiguientemente si

(y+1)2


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condiciones (y+1) 2 =x). Consiguientemente, que (y+1) 2 >x e y2=0, el bucle

finalmente debe terminar.

Los cinco pasos anteriormente descritos son una demostracin de la

correccin del diseo del algoritmo indicado en la Ilustracin 6. Ahora se puede

estar seguro de que el diseo calcular realmente, la parte entera de una raz

cuadrada.

4.2- Ventajas de la Verificacin del Diseo

Se reduce la verificacin a un proceso finito.La forma anidada y secuencial, en que se organizan las estructuras de control en una

caja transparente, define de manera natural una jerarqua que revela las condiciones

de correccin que es preciso verificar. Un axioma de sustitucin nos permite

reemplazar las funciones objetivo por sus refinamientos de estructura de control

dentro de la jerarqua de subdemostraciones.

Permite que los equipos de sala limpia verifiquen todas las lneas de diseo ycdigo.

Los diseadores pueden efectuar la verificacin mediante un anlisis y debate en

grupo de las bases del teorema de correccin y pueden producir pruebas escritas

cuando se necesite una confianza adicional en algn sistema crtico.

Da lugar a un nivel de defectos prximo a ceroDurante una revisin en equipo, se verifica por turnos la correccin de todas y cada

una de las estructuras de control. Cada miembro del equipo debe estar de acuerdo en

que cada condicin es correcta, por tanto, un error solamente es posible si todos y

cada uno de los miembros del equipo verifican incorrectamente una condicin. El


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requisito de acuerdo unnime basado en las verificaciones individuales de

resultados da lugar a un software que posee pocos o ningn defecto antes de su

primera ejecucin.

Es escalable.Todo sistema de software, independientemente de su tamao, posee unos

procedimientos de caja transparente del ms alto nivel formados por estructuras de

secuencia, alternancias e iteraciones. Cada uno de estos invoca tpicamente a un

gran subsistema que posee miles de lneas de cdigo. Por lo tanto, las condiciones

de correccin para estas estructuras de control de alto nivel se verifican de la misma

forma en que se procede con las estructuras de bajo nivel.

Produce un cdigo mejor que la comprobacin unitaria.La comprobacin unitaria solamente comprueba los efectos de ejecutar vas de

pruebas seleccionadas entre muchas vas posibles. Al basar la verificacin en la

teora de funciones, el enfoque de sala limpia puede verificar todos y cada uno de

los posibles efectos sobre los datos, porque an cuando un programa pueda tener

mltiples vas de ejecucin, solamente posee una funcin. La verificacin tambin

es ms eficiente que la comprobacin unitaria. La mayora de las condiciones de

verificacin se pueden verificar en unos pocos minutos, pero las comprobaciones

unitarias requieren una cantidad notable de tiempo para prepararlas, ejecutarlas y

comprobarlas.

5- COMPROBACIN DE SALA LIMPIA

5.1- Finalidad

Es algo fundamentalmente distinto de los enfoques convencionales de

comprobacin. Los mtodos convencionales derivan de un conjunto de casos de prueba

para descubrir errores de diseo y de codificacin. El objetivo de comprobacin de sala

limpia es validar los requisitos de software mediante la demostracin de que una muestra

estadstica de casos prcticos se ha ejecutado con xito.


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estmulo. Para facilitar la seleccin de los casos de prueba, estas probabilidades se hacen

corresponder con intervalos numerados entre 1 y 99 (Ver Tabla 1).

Tabla 1 Ejemplo Porcentaje de Probabilidad de una determinada funcionalidad del uso de un Software

Estmulos de Programa Probabilidad Intervalo

Consultar (C) 50 % 1-49

Incluir Registro (IR) 30 % 50-78

Habilitar / Deshabilitar (HD) 15 % 79-94

Eliminar (E) 5 % 95-99

Para generar una sucesin de casos de prueba de utilizacin que se ajuste a la

distribucin de probabilidades de utilizacin, se genera una serie de nmeros aleatoriosentre 1 y 99. El nmero aleatorio corresponde al intervalo de distribucin de probabilidad

anteriormente destacado. Consiguientemente, la sucesin de casos prcticos se define

aleatoriamente pero se corresponde con la probabilidad correspondiente de aparicin de ese

estmulo. Por ejemplo, supongamos que se generan las siguientes sucesiones de nmeros

aleatorios:

13-94-22-24-45-56

81-19-31-69-45-9

38-21-52-84-86-4

Se derivan los siguientes casos prcticos mediante la seleccin de los estmulos

adecuados basados en el intervalo de distribucin que se muestra en la tabla anterior:

C-HD-C-C-C-IR

HD-C-C-IR-C-C

C-C-IR-HD-C

El equipo de prueba ejecuta los casos prcticos indicados anteriormente (y otros

ms) y verifica el comportamiento del software frente a la especificacin del sistema. Latemporizacin de las pruebas se registra, de modo que sea posible determinar los intervalos

temporales, el equipo de certificacin puede calcular el tiempo mnimo entre fallos. Si se

lleva a cabo una larga sucesin de pruebas sin fallo, se puede suponer que la fiabilidad del

software es elevada.


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5.3- Certificacin

Las tcnicas de verificacin y pruebas descritas anteriormente, dan lugar a

componentes de software y a incrementos completos que se pueden certificar. En el

contexto del enfoque de la ingeniera del software de sala limpia, la certificacin implicaque la fiabilidad (medida por el tiempo mnimo entre fallos) podr ser especificada para

cada componente.

El enfoque de certificacin implica cinco pasos:

1) es preciso crear escenarios de utilizacin

2) se especifica un perfil de utilizacin

3) se generan casos de prueba a partir del perfil

4) se ejecutan pruebas y los datos de los fallos se registran y se analizan

5) se calcula y se certifica la fiabilidad.

La Certificacin para la ingeniera de software de sala limpia requiere la creacin de

tres modelos:

Modelo de muestreo: la comprobacin de software ejecuta m casos deprueba aleatorios y queda certificada si no se produce ningn fallo o si se

produce un nmero de fallos inferior al especificado. El valor de m se derivamatemticamente para asegurar que se alcance la fiabilidad necesaria.

Modelo de componentes: es preciso certificar un sistema compuesto por ncomponentes. El modelo de componentes capacita al analista para

determinar la probabilidad de que falle el componente i antes de finalizar el

programa.

Modelo de certificacin: se estima y certifica la fiabilidad global del sistema.


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ANEXOS

Anexo 1. Mapa Mental Ingeniera de Sala Limpia


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BIBLIOGRAFA

Ingeniera del Software, Un Enfoque Prctico. Quinta Edicin. Roger S. Pressman.

Editorial McGraw Hill.

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