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1、North China Electric Power UniversityThursday,March 2,2023高亚静高亚静 Email:电力系统应用软件电力系统应用软件第第1章章电气与电子工程学院电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics EngineeringNorth China Electric Power University2电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering目录目录第第1章章 电力系统应用软件引论电力系统应用软件引论 第第2章章 电力企业应用软件电力
2、企业应用软件 第第3章章 电力系统科研应用软件电力系统科研应用软件 第第4章章 电力系统应用软件上机电力系统应用软件上机 第第5章章 结束语结束语North China Electric Power University3电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering第第1章章 电力系统应用软件引论电力系统应用软件引论1.1软件概述软件概述 1.1.1软件的发展历程软件的发展历程 1.1.2数据结构数据结构 1.1.3算法及其评价方法算法及其评价方法 1.2软件工程软件工程 1.2.1软件工程定义软件工程定义 1.2.2软件危
3、机软件危机 1.2.3软件质量软件质量 1.2.4软件体系结构软件体系结构 North China Electric Power University4电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.1软件概述软件概述*1.1.1软件的发展历程软件的发展历程 v计算机：计算机：l电脑的学名为电子计算机，是由早期的电动计算器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发展而来的 电子子数字计算机电子子数字计算机 晶体管电子计算机晶体管电子计算机 集成电路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规模集成电路
4、和超大规模集成电路 计算机计算机“智能智能”计算机计算机微型电子计算机微型电子计算机 世界上第一台个人电脑由世界上第一台个人电脑由IBMIBM于于19801980年推出年推出 North China Electric Power University5电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.1软件概述软件概述*1.1.1软件的发展历程软件的发展历程 v计算机分类：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，计算机有多种分类状况等划分，计算
5、机有多种分类 从数据表示来说，计算机可分为从数据表示来说，计算机可分为数字计算机数字计算机、模拟计模拟计算机算机以及以及混合计算机混合计算机三类三类 数字计算机按构成器件划分，有数字计算机按构成器件划分，有机械计算机机械计算机和和机电机电计算机计算机，现用的电子计算机，正在研究的，现用的电子计算机，正在研究的光计算机光计算机、量子计算机量子计算机、生物计算机生物计算机、神经计算机神经计算机等等。等等。电子计算机就其规模或系统功能而言，可分为电子计算机就其规模或系统功能而言，可分为巨巨型型、大型大型、中型中型、小型小型、微型计算机微型计算机和和单片机单片机。North China Electri
6、c Power University6电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.1软件概述软件概述*1.1.1软件的发展历程软件的发展历程 v计算机构成：计算机构成：计算机硬件软件计算机硬件软件 把没有安装任何软件的计算机称为裸机把没有安装任何软件的计算机称为裸机 l硬件硬件 计算机系统中所使用的电子线路和物理设备，是看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（得见、摸得着的实体，如中央处理器（CPU CPU）、存）、存储器、外部设备（输入输出设备、储器、外部设备（输入输出设备、I
7、IO O设备）及设备）及总线总线North China Electric Power University7电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.1软件概述软件概述*1.1.1软件的发展历程软件的发展历程 l软件软件 对能使计算机硬件系统顺利和有效工作的程序集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合的总称。程序总是要通过某种物理介质来存储和表示的表示的 ，它们是磁盘、磁带、程序纸、穿孔卡等，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
8、见、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。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计算机软件系统分为系统软件系统软件和和应用软件应用软件两部分。两部分。系统软件：系统软件：系统软件是负责对整个计算机系统资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。源的管理、调度、监视和服务。North China Electric Power University8电气与电子工程学院School of Electrical and E
9、lectronics Engineering1.1软件概述软件概述*1.1.1软件的发展历程软件的发展历程 应用软件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。种应用程序。v软件的发展史软件的发展史 第一代软件（第一代软件（1946194619531953）：第一代软件是用）：第一代软件是用机器语机器语言言编写的，机器语言是内置在计算机电路中的指令，由编写的，机器语言是内置在计算机电路中的指令，由0 0和和1 1组成。不同的计算机使用不同的机器语言，程序员必须记组成。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
10、二进制数字组合。在这个时代的末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期出现了汇编语言汇编语言，它使用助记符（一种辅助记忆方法，采，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。于机器语言，用汇编语言编写程序就容易多了。North China Electric Power University9电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.1软件概述软件概述*1.1.1软件的发
11、展历程软件的发展历程 第二代软件（第二代软件（1954195419641964）：开始使用）：开始使用高级程序设计高级程序设计语言语言（简称高级语言，相应地，机器语言和汇编语言（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。了程序的可读性。第三代软件（第三代软件（1965196519701970）（）（分时）操作系统分时）操作系统用作用作输入输入/输出设备的计算机终端的出现，使用户能够直接输出设备的计算
12、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。得更快。结构化程序设计理念结构化程序设计理念逐渐确立起来逐渐确立起来 。数据数据库技术；库技术；“软件危机软件危机”；“软件工程软件工程”North China Electric Power University10电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.1软件概述软件概述*1.1.1软件的发展历程软件的发展历程 第四代软件（第四代软件（1971197119891989）：）：结构化程序设计
13、技术结构化程序设计技术：PascalPascal、Modula-2Modula-2、BasicBasic、C C语言。语言。多媒体计算机多媒体计算机 ；多多用途的应用程序用途的应用程序（电子制表软件、文字处理软件和数据（电子制表软件、文字处理软件和数据库管理软件库管理软件 ）；第五代软件（第五代软件（19901990）：）：MicrosoftMicrosoft公司公司、面向对面向对象的程序设计方法象的程序设计方法、万维网（万维网（World Wide WebWorld Wide Web）MicrosoftMicrosoft公司的公司的WindowsWindows操作系统占有显著优势，操作系统占
14、有显著优势，他的他的WordWord成了最常用的文字处理软件。成了最常用的文字处理软件。WordWord、ExcelExcel、AccessAccess和其他应用程序绑定在一个程序包和其他应用程序绑定在一个程序包中，称为中，称为officeoffice软件。软件。North China Electric Power University11电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.1软件概述软件概述*v计算机语言主要有计算机语言主要有机器语言：机器语言：0和和1组成的二进制组成的二进制 汇编语言（以符号代表指令）汇编语
15、言（以符号代表指令）高级语言（半高级语言）：高级语言（半高级语言）：面向对象面向对象自然语言：自然语言：人类使用的语言人类使用的语言 v可以分为四个级别语言可以分为四个级别语言一级：机器语言和汇编语言一级：机器语言和汇编语言二级：面向过程二级：面向过程C和和Pascal三级：面向对象的三级：面向对象的C+四级：四级：VB,Delphi,Power Builder等等North China Electric Power University12电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.1软件概述软件概述*1.1.2数据结
16、构数据结构 数据中的一个数据中的一个“个体个体”，数据结构中讨论的基本单位，数据结构中讨论的基本单位v数据结点数据结点v数据结构数据结构 表结构表结构树结构树结构图结构图结构v存储结构存储结构存储结点（结点）存储结点（结点）空白结点或空结点空白结点或空结点、自由结点、自由结点 数据结构运算数据结构运算 North China Electric Power University13电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.1软件概述软件概述*1.1.3算法及其评价方法算法及其评价方法 v算法算法 为了解决某类问题而规定的
17、一个有限长的操作序列为了解决某类问题而规定的一个有限长的操作序列 程序形式程序形式 描述形式描述形式 v算法评价算法评价正确性正确性可读性可读性健壮性健壮性高效率与低存储量高效率与低存储量North China Electric Power University14电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.2软件工程软件工程*1.2.1软件工程定义软件工程定义 v应用较多的定义应用较多的定义:专门研究有关软件的设计、生产和管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，作为软件开理方面的规律，提出
18、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发的依据和规范，用来指导软件生产的科学 v鲍姆（鲍姆（B.W.Boehm）定义）定义:运用现代科学技术知识来设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所必须的相关文件资料 v1983年年IEEE的软件工程定义的软件工程定义:软件工程是开发、运行、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机程序、方法、规则、相关的
19、文档资料以及计算机运行时所必需的数据时所必需的数据 North China Electric Power University15电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.2软件工程软件工程*软软件件生生存存周周期期：即即以以需需求求为为触触发发点点，提提出出软软件件开开发发 计计划划的的那那一一刻刻开开始始直直到到软软件件在在实实际际应应用用中中完完全全报报废废为止可以认为是一个完整的软件生存周期。为止可以认为是一个完整的软件生存周期。v软件生存期的六个阶段软件生存期的六个阶段制定计划：制定计划：“需要做什么？要如何
20、去做？需要做什么？要如何去做？需求分析和定义：需求分析和定义：“用户要的是什么用户要的是什么”软件设计：概要设计和详细设计软件设计：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程序编写：对应在详细设计里所描述的算法 软件测试：软件测试：找出找出“BUG”运行维护运行维护：“救火救火”North China Electric Power University16电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.2软件工程软件工程*1.2.2软件危机软件危机 v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
21、而不能满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。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。v软件危机的表现形式软件危机的表现形式 开发成本高、风险大开发成本高、风险大开发周期过长、效益回收晚开发周期过长、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维护量大软件的定制比较困难软件的定制比较困难软件的更新与升级复杂软件的更新与升级复杂软件的可重用性差软件的可重用性差North C
22、hina Electric Power University17电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.2软件工程软件工程*1.2.3软件质量软件质量v可可用用性性：指指熟熟悉悉、操操作作、准准备备输输入入和和解解释释程程序序输输出出所所需需工作量的大小工作量的大小v正确性正确性：指程序满足其规格说明和完成任务目标的程度；：指程序满足其规格说明和完成任务目标的程度；v可可靠靠性性：指指程程序序在在要要求求的的精精度度下下，能能够够完完成成其其规规定定的的功能和期望程度；功能和期望程度；v效效率率：指指程程序序完完成成
23、其其功功能能所所需需的的计计算算资资源源和和程程序序代代码码的多少的多少v完完备备性性：指指对对非非授授权权人人访访问问软软件件或或者者数数据据的的行行为为的的控控制程度制程度North China Electric Power University18电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.2软件工程软件工程*1.2.3软件质量软件质量v可可维维护护性性：指指找找到到并并改改正正程程序序中中的的一一个个错错误误所所需需付付出的代价的大小出的代价的大小v适应性适应性：指修改一个运行程序所需工作量的大小：指修改一个运行
24、程序所需工作量的大小v可可移移植植性性：指指将将一一个个程程序序从从一一个个硬硬件件系系统统环环境境搬搬移移到到另一个硬件系统环境所需的工作量大小另一个硬件系统环境所需的工作量大小v可可重重用用性性：指指程程序序或或程程序序的的一一部部分分能能够够在在另另一一个个相相关关应应用程序中被重用的可能性；用程序中被重用的可能性；v可可互互操操作作性性：指指将将一一个个系系统统耦耦合合到到另另一一个个系系统统所所需需工作量大小工作量大小North China Electric Power University19电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics
25、 Engineering1.2软件工程软件工程*v软件因应用场合和作用的不同可以分为软件因应用场合和作用的不同可以分为系统软件系统软件应用软件应用软件事务处理软件事务处理软件分析软件分析软件实时软件实时软件科学计算软件科学计算软件固化软件固化软件办公软件办公软件娱乐游戏软件娱乐游戏软件智能软件智能软件工具软件工具软件可重用软件类型可重用软件类型North China Electric Power University20电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.2软件工程软件工程*v软软件件工工程程是是由由方方法法、语
26、语言言、工工具具和和过过程程四四个个关关键键要要素组成的庞大复杂的体系结构。素组成的庞大复杂的体系结构。v软件发展和概念软件发展和概念 通常所指的程序通常所指的程序 程序与说明书程序与说明书 程序与文档程序与文档 现现代代软软件件工工程程意意义义上上，软软件件是是指指完完成成一一定定功功能能的的计计算算机机程程序序、方方法法、规规则则、相相应应文文档档以以及及程程序运行时所必需的数据的总称。序运行时所必需的数据的总称。North China Electric Power University21电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engi
27、neering1.2软件工程软件工程*v软件开发模型：是指软件开发全部过程、活动和任务的软件开发模型：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，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。有时也包括维护阶段。边做边改模型：边做边改模型：瀑布模型：有自上而下、相互衔接的固定次序瀑布模型：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原型开发模型：逐步调整原型满足客户的要求增量模型增量模型：逐个构件地交付产品：逐个构件地交付产品 螺旋模型：螺旋模型：制定计划制定计划/风险分析风险分析/实施工程实施工程
28、/客户评估客户评估 演化模型演化模型：分批循环开发：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：几种不同模型组合混合模型：几种不同模型组合 智能模型：需要四代语言（智能模型：需要四代语言（4GL）的支持）的支持 North China Electric Power University22电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.2软件工程软件工程*v软件的测试软件的测试静静态态测测试试法法：不不在在计计算算机机上上进进行行测测试试而而采采用用人人工工和
29、和计计算算机机辅助分析的手段进行检测的方法。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，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。试和黑盒测试。白白盒盒测测试试(功功能能测测试试)：测测试试人人员员要要了了解解程程序序的的内内部部结结构构和和处处理理过过程程，测测试试的的主主旨旨就就是是检检查查处处理理过过程程的的细细节节有无出错。有无出错。黑黑盒盒测测试试(结结构构测测试试)：是是最最贴贴近近用用户户使使用用角角度度的的测测试试，它
30、它把把软软件件产产品品看看作作是是一一个个封封闭闭的的盒盒子子，以以功功能能为为中中心心，测试软件的各项功能是否达到设计时的要求。测试软件的各项功能是否达到设计时的要求。North China Electric Power University23电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.2软件工程软件工程*v影响软件质量的因素影响软件质量的因素 人员人员过程（软件需求、开发环节、测试）过程（软件需求、开发环节、测试）管理管理技术技术 v软件质量特性软件质量特性功能性功能性(适合性、准确性、互操作性、依从性、安全性适合
31、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）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）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）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）可移植性（适应性、易安排性、一致性、易替换性）North China Electric Power University24电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics En
32、gineering1.2软件工程软件工程*开发阶段开发阶段 检查项目检查项目 需求需求分析分析需求分析功需求分析功能设计实施能设计实施计划计划1开开发发目目的的 2目目标标值值 3开开发发量量（程程序序、文文档档）4所所需需资资源源5各阶段的产品、作业内容各阶段的产品、作业内容6开发体制开发体制 设计设计结构设计结构设计数据设计数据设计过程设计过程设计 1产品的量（计划量、交际量）产品的量（计划量、交际量）2评审量评审量 3差错数差错数 4检查出检查出差错的内容和倾向差错的内容和倾向5评审方法和覆盖性评审方法和覆盖性6出错原因、处理结出错原因、处理结果及对该阶段的影响果及对该阶段的影响7评审结
33、束、阶段结束的判断标准评审结束、阶段结束的判断标准 实现实现程序编制程序编制单元测试单元测试组装测试组装测试确认测试确认测试 1产品的量（计划量、交际量），目标值完成情况产品的量（计划量、交际量），目标值完成情况 2评审评审量量3检查出的差错数检查出的差错数 4计算机使用时间计算机使用时间5出错原因、处理情出错原因、处理情况及对该阶段的影响况及对该阶段的影响6检查出差错的内容和倾向检查出差错的内容和倾向7评审方法评审方法和覆盖性和覆盖性8测试环境测试环境9测试项目设定种类、测试用例设计方测试项目设定种类、测试用例设计方法法10评审结束、阶段结束的判断标准评审结束、阶段结束的判断标准 验收验收
34、检查、评价检查、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程序检查：对各种测试成品进行检查 运行运行维护维护运行、维护运行、维护 掌握用户使用产品的质量情况，并反馈到开发部分掌握用户使用产品的质量情况，并反馈到开发部分 North China Electric Power University25电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.2软件工程软件工程*v提高软件质量的技术提高软件质量的技术避错技术避错技术:在开发过程中不让差错
35、潜入软件中的技术在开发过程中不让差错潜入软件中的技术容错技术容错技术: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v软软件件体体系系结结构构是是在在高高层层次次上上定定义义软软件件的的组组织织，并并定定义义如如何何将将系系统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解为若干单元的方法，以及这些单元之间的相互作用v分层式体系结构就是按层组织软件的一种软件体系结构，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
36、或子系统，具有同等的通用度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）系统一个层次可视为同等通用档次的一组（子）系统North China Electric Power University26电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering1.2软件工程软件工程*v在分层式体系结构在分层式体系结构最高层为最高层为应用系统层应用系统层，可包容诸多应用系统，可包容诸多应用系统次次高高层层是是构构件件系系统统层层，可可包包括括多
37、多个个构构件件系系统统，用用于于建立应用系统建立应用系统应用系统应用系统建立在构件系统层之上建立在构件系统层之上v四层体系结构四层体系结构最高层是应用系统层最高层是应用系统层次高层是业务专门化层次高层是业务专门化层第三层是中间层第三层是中间层最底层是系统软件层，操作系统等最底层是系统软件层，操作系统等 North China Electric Power University27电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering本章小结本章小结 v计算机系统是由硬件和软件组成计算机系统是由硬件和软件组成v软件由从属到被视为产品软件
38、由从属到被视为产品v现现代代软软件件的的真真正正意意义义是是指指计计算算机机运运行行所所必必须须的的各各种种程程序，数据和相关文档。包括系统软件和应用软件序，数据和相关文档。包括系统软件和应用软件v电力系统应用软件的特点电力系统应用软件的特点具具有有专专业业性性，要要开开发发出出电电力力系系统统应应用用软软件件需需要要学习电力系统相关专业知识学习电力系统相关专业知识数数学学算算法法，电电力力系系统统专专业业应应用用软软件件多多以以潮潮流流计计算算为核心的为核心的与电力系统科学与电力系统科学发展前沿发展前沿有关有关电电力力企企业业用用电电力力系系统统软软件件要要求求可可靠靠性性很很高高，事事故故
39、影影响大响大 North China Electric Power University28电气与电子工程学院School of Electrical and Electronics Engineering参考文献参考文献v王王庆庆瑞瑞，蒋蒋林林，谭谭明明金金.软软件件技技术术基基础础.北北京京：科科学学出版社，出版社，2001v万万建建成成,卢卢雷雷.软软件件体体系系结结构构的的原原理理、组组成成与与应应用用.北北京：科学出版社，京：科学出版社，2002v徐徐仁仁佐佐.软软件件工工程程.武武汉汉：华华中中科科技技大大学学出出版版社社，2000年年2月月 North China Electric Power UniversityThanks Http:/ of Electrical and Electronics Engineering