1. Elements of Software Development
2. Software Quality Factors
3. Software Life Cycle
4. Software Development Process
5. Software Quality and Software Development Cost
6. The Defect Effects on Software Life Cycle
7. Software Development Process for Efficient Detection and Removal of Defects

1. Elements of Software Development

2. Software Quality Factors

Product system의 성격을 갖는 소프트웨어의 개발 시 고려되어야 하는 소프트웨어 품질 요소들은 아래와 같다.

3. Software Life Cycle

소프트웨어는 다음과 같은 생명 주기의 단계를 거친다.

각 단계는 다음과 같은 요소들로 정의된다.

• 목적: goals, objectives
• 작업: activities, tasks
• 자원(resources): 기간(time), 투입인원(personnel), 비용(budget), 도구(tools)
• Inputs
• 산출물(deliverables, work products)
• Phase Testing (verification, 검증)
• 완료 기준: quality control measures, milestone

3.1 문제 정의 (Problem Statement) 단계

Objectives

• Software solution이 필요한 이유를 규명한다.
• 사용자가 갖고 있는 문제를 정확히 이해한다.
• 사용자가 자신의 문제에 대해 더 잘 이해하도록 한다.

Activities

• 문제를 사용자의 관점과 용어로 정의한다.
• 문제를 기술한다.(Formulate a problem statement.)
• 기술된 문제를 평가한다.(Evaluate a problem statement.)

Inputs

• 사용자로부터의 요구 사항
• 마케팅 담당자(marketing representatives)로부터의 요구 사항

산출물

• Problem definition statement
• 제안서(Proposal)
• 주요 제약 사항(기간, 비용, 성능, 실행 환경 등)

3.2 요구 분석 단계

Objectives

• 개발될 소프트웨어의 요구 사항에 대하여 사용자와 개발자 사이의 합의
• 개발 계획의 수립

Activities

• 요구되는 기능들과 이에 파생되는 필요 기능들을 분석한다.
• 기능들에 대한 요구 및 제약 조건(성능, 신뢰성, usability 등)들을 분석한다.
• 개발에 필요한 자원을 산정하고 개발 계획을 수립한다.
• 요구 분석 명세에 대한 검증을 한다. (Phase testing)

Inputs

• Problem statement
• 사용자로부터의 추가 정보

산출물

• 요구 명세(Requirement specification)
• 개발 계획서

3.3 설계 (Design) 단계

Objectives

• 소프트웨어의 구현을 위한 blueprint

Activities

• 소프트웨어의 구조와 구성 요소들을 결정한다.
• 구성 요소들간의 상호 관계들을 결정한다.
• 자료 구조와 알고리즘들을 결정한다.

Inputs

• 요구 명세

산출물

• 구조 설계 명세 (Architecture Design Specification)
• 상세 설계 명세 (Detailed Design Specification)

4. Software Development Process

위의 소프트웨어 프로세스 요소들을 서로 연결하여 일련의 소프트웨어 개발 프로세스를 정의할 수 있는데 이를 프로세스 모델이라고 부른다. 소프트웨어 프로세스 모델에는 다음과 같은 유형이 있다.

• 폭포수 모델(Waterfall model): 요구분석, 설계, 구현, 통합 및 시험의 각 단계를 순차적으로 수행하여 최종 단계의 산출물이 완성된 소프트웨어 제품이 되도록 하는 고전적인 프로세스 모델
  
• Rapid prototype model: 요구된 기능, 성능 등에 대한 핵심적인 사항들을 먼저 프로토타입으로 모형화하고 이를 분석한 결과를 토대로 소프트웨어를 개발하는 모델
  
• 점증적 모델(Incremental model): 소프트웨어를 두개 이상의 build, version, 또는release들로 나누어 이들을 하나씩 점차적으로 개발해 나감으로써 최종 release가 완성된 소프트웨어가 되도록 하는 모델
  
• 나선형 모델(Spiral model): 요구분석, 설계, 구현, 통합, 시험 등의 각 작업을 리스크의 분석과 해소 방안을 수립하여 수행하는 모델
  
• 혼합형 모델(Hybrid model): 두가지 이상의 프로세스 모델들을 혼합한 모델

4.1 Unstructured process model (Build and Fix Model)

• 프로그램에 요구되는 기능이나 구조에 대한 명세(specification)가 없이 구현(implementation) 작업이 행해진다.
• 프로그램의 완성도나 완료 여부를 알 수 없다.
• 유지보수 작업이 대부분을 차지한다.
• 프로그램에 요구된 기능이나 실제로 구현된 기능들의 파악이 어렵다.
• 아주 작은 규모의 프로그램에만 적용될 수 있다.

4.2 폭포수 모델(Waterfall or Linear Sequential Model)

소프트웨어의 개발 과정을 요구분석(requirements analysis), 설계(design), 구현(implementation), 통합(integration), 운영 및 유지보수(operation and maintenance)의 단계들로 구분하여 이들을 순차적으로 진행하는 프로세스 모델이다.

특징

• 다음 단계가 시작되기 전에 이전 단계가 완료되어야 한다.
• 각 단계의 산출물들은 엄격한 검증 작업을 거친다.(phase testing)
• Phase testing을 거친 산출물들은 정식의 변경 절차에 의해서만 변경 가능하다.(frozen deliverables)
• document-driven development process

장점

• 프로젝트의 관리가 용이하다.

단점

• 대부분의 실제 프로젝트들에서는 엄격한 순차적인 진행이 어렵다.
• 이전 단계를 수행 완료하여야만 후속 단계의 수행이 가능
• too late working version (user feedback을 반영하기 어렵다)

4.3 Rapid Prototyping Model (Throw-away Prototyping Model)

소프트웨어에 요구되는 핵심적인 요구 사항들을 프로토타입으로 구현하여 타당성과 구현 가능성을 확인한 후 이를 토대로 하여 분석, 설계, 구현, 시험 과정을 밟아나가는 모델

4.4 점증적 모델(Incremental Model: Multiple releases)

소프트웨어에 요구되는 기능이나 성능 조건들을 우선 순위, 난이도, 상관 관계 등을 고려하여 몇 개의 그룹으로 나누어 이들을 incremental build들로 점차적으로 구현, 추가해가는 모델이다.

5. Software Quality and Development Cost

실제 산업체에서 개발되고 있는 소프트웨어들의 라이프 사이클에서 각 프로세스 요소에 소요되는 비용의 통계적 분포는 다음과 같다.

• 유지보수에 소요되는 비용이 소프트웨어 라이프 사이클 전체 비용의 대부분을 차지한다.
• 프로젝트가 진행됨에 따라서 개발에 소요되는 비용과 기간은 분석, 설계, 구현, 및 시험 작업 순으로 증가한다.
• 분석, 설계, 구현 및 시험의 각 단계가 명확하게 구분되지 않고 서로 병행하여 진행되는 경우가 많다. 즉, 한 단계가 완료되기 이전에 다음 단계가 착수된다.

6. The Defect Effects on Software Life Cycle

소프트웨어의 결함을 유발하는 에러 행위는 분석, 설계, 구현, 시험 및 유지보수의 전 과정을 통하여 행하여질 수 있다. 각 단계에서 소프트웨어 결함을 발견, 제거하는데 소요되는 비용은 아래와 같은 분포를 갖는다.

• 결함의 발견 시점이 늦어질수록 그러한 결함을 발견하여 제거하는데 소요되는 비용이 급격하게 증대한다.
• 특히, 소프트웨어의 결함이 유지보수 단계에서 발견되어 제거할 경우 그러한 작업에 소요되는 비용은 그 이전의 개발 단계에서 발견, 제거할 경우에 비해 훨씬 많아진다.

위의 현상은 소프트웨어 개발이 진행됨에 따라 소프트웨어 결함이 아래와 같은 누적된 파급 효과를 가져오기 때문이다.

7. Software Development Process for Efficient Detection and Removal of Defects

시험(testing)을 소프트웨어 라이프사이클의 특정 단계에 국한하지 않고 모든 단계에 걸쳐서 가능한 한 조기에 수행한다.

• 개발 단계 별 시험(Phase testing)
• 점증적인 시험(Incremental testing)
• 조직적인 시험(Planned and Systematic testing)