Lehrveranstaltungshandbuch SEKM
Software Engineering mit Komponenten und Mustern
PDF Lehrveranstaltungsverzeichnis English Version: SEKM
Version: 1 | Letzte Änderung: 06.10.2019 18:52 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben
| Langname | Software Engineering mit Komponenten und Mustern |
|---|---|
| Anerkennende LModule | QEKS_MaET, QEKS_MaTIN |
| Verantwortlich |
Prof. Dr. Stefan Kreiser
Professor Fakultät IME |
| Gültig ab | Wintersemester 2020/21 |
| Niveau | Master |
| Semester im Jahr | Wintersemester |
| Dauer | Semester |
| Stunden im Selbststudium | 78 |
| ECTS | 5 |
| Dozenten |
Prof. Dr. Stefan Kreiser
Professor Fakultät IME |
| Voraussetzungen | - Programmierkenntnisse in einer objektorientierten Programmiersprache, bevorzugt C++ - Kenntnisse in Software-Modellierung mit Hilfe der Unified Modeling Language (UML) oder anderen (formalen) Sprachen, die das Modellieren von Schnittstellen, Verhalten und Strukturen unterstützen - grundlegende Kenntnisse in (agilem) Projektmanagement - grundlegende Softwarearchitekturmodelle - Kommunikationsmodelle in Softwaresystemen (OSI, TCPIP, Messaging) |
| Unterrichtssprache | deutsch und englisch |
| separate Abschlussprüfung | Ja |
Literatur
| D. Schmidt et.al.: Pattern-Oriented Software Architecture. Patterns for Concurrent and Networked Objects (Wiley) |
| Gamma et.al.: Design Patterns, (Addison-Wesley) |
| Martin Fowler: Refactoring, Engl. ed. (Addison-Wesley Professional) |
| U. Hammerschall: Verteilte Systeme und Anwendungen (Pearson Studium) |
| Andreas Andresen: Komponentenbasierte Softwareentwicklung m. MDA, UML2, XML (Hanser Verlag) |
| T. Ritter et. al.: CORBA Komponenten. Effektives Software-Design u. Progr. (Springer) |
| Bernd Oestereich: Analyse und Design mit UML 2.5 (Oldenbourg) |
| OMG Unified Modeling Language Spec., www.omg.org/um |
| I. Sommerville: Software Engineering (Addison-Wesley / Pearson Studium) |
| K. Beck: eXtreme Programming (Addison-Wesley Professional) |
| Ken Schwaber: Agiles Projektmanagement mit Scrum (Microsoft Press) |
Abschlussprüfung
| Details |
Mündliche Prüfung nach schriftlicher Vorbereitung. Anhand einer realitätsnahen Aufgabenstellung angemessener Komplexität entwickeln und modellieren die Studierenden eine geeignete Softwarearchitektur für ein verteiltes Automatisierungssystem unter angemessener Anwendung von Strategien zur Wiederwendung von Modell- und/oder Softwareartefakten. Sie begründen die essenziellen Strukturen ihrer Architektur unter Bezugnahme auf die spezifische Zielsetzung und die spezifischen Umgebungsbedigungen für den Einsatz des jeweiligen Automatisierungssystems sowie unter Bezugnahme auf grundlegende Qualitätskriterien für automatisierungstechnische Softwaresysteme (System-, Entwicklungs-, Betriebs-, Service- und Wartungsanforderungen). Sie erläutern, welche besonderen organisatorischen Rahmenbedingungen sich für die Entwicklung aus der Softwarearchitektur ergeben, und bewerten die Qualität der Architektur aus technischer und betriebswirtschaftlicher Sicht. |
|---|---|
| Mindeststandard | - Studierende extrahieren die wesentlichen relevanten Informationen, Rahmenbedingungen und Lösungseinschränkúngen aus der Aufgabenspezifikation und entwerfen ein Modell der Softwarearchitektur unter Berücksichtigung grundlegende Qualitätskriterien für automatisierungstechnische Softwaresysteme. Dazu wählen Sie eine sinnvolle Strategie zur Wiederwendung von Modell- und/oder Softwareartefakten aus und begründen das Vorgehen. - Studierende erläutern die wesentlichen Strukturen ihrer Softwarearchitektur im Hinblick auf die Einpassung wiederverwendeter Modelle und Artefakte und begründen sie im Hinblick auf die gegebenen Systemanforderungen, also technische Systemanforderungen sowie weitere, ggfs. relevante, Entwicklungs-, Betriebs-, Service- und Wartungsanforderungen. |
| Prüfungstyp | mündliche Prüfung, strukturierte Befragung |
Lernziele
| Zieltyp | Beschreibung |
|---|---|
| Kenntnisse | Begriffe Wert einer technischen Software verteiltes Softwaresystem, Nebenläufigkeit Softwarequalität, Dienstgüte, Refactoring Komplexität (algorithmische, strukturelle), Emergenz Wiederverwendung (Re-Use), Symmetrie und Symmetrieoperationen, Abstraktion, Invarianten Methodische Ansätze zur qualitätsgesteuerten Wiederverwendung Varianten für White Box Reuse Black Box Reuse Grey Box Reuse (Wiederverwendungshierarchie) Re-Use in automatisierungstechnischen Softwaresystemen Determinismus Vorteile und Herausforderungen angepasste Vorgehensmodelle und Personalstrukturen vorhersagbare Zielerreichung in Entwicklungsprojekten (Produktqualität, Kosten, Zeit) arbeitsteilige Entwicklung, Wartung und Pflege von Softwaresystemen Muster (Pattern) Musterbeschreibung mit UML grundlegende Architekturmuster Erzeugungsmuster Strukturmuster Verhaltensmuster klassenbasierte (statische) vs. objektbasierte (dynamische) Muster grundlegende Muster für nebenläufige und vernetzte Echtzeitsysteme Muster zur Kapselung und zur rollenbasierten Erweiterung von Layerarchitekturen Muster für Nebenläufigkeitsstrukturen zur Durchsatzoptimierung und Latenzzeitminimierung Muster zur verteilten Ereignisprozessierung Muster zur Prozesssynchronisation Aufbau und Nutzung von Musterkatalogen, Mustersprachen musterbasierter Entwurf komplexer Softwaresysteme Komponenten und Frameworks Designprinzipien Schnittstellenarchitektur aktive und passive Systemelemente Entwurf, Programmierung und Test Qualität Konfiguration und Nutzung Middlewaresysteme in Architekturen technischer Softwaresysteme ORB-Architekturen am Beispiel CORBA und TAO integrierte Systemplattformen am Beispiel MS .NET Multiagentensysteme (MAS) Architekturmodelle für Agenten Kollaboration zwischen Agenten Agentensprachen Einsatzabwägung |
| Fertigkeiten | Muster zur Gestaltung komplexer Softwaresysteme einsetzen Verwendungszweck, Einsatzgrenzen, invariante und parametrierbare Anteile von Mustern aus Literaturquellen in englischer und deutscher Sprache ableiten und diskutieren Implementierungsskelette von Mustern nachvollziehen und auf Aufgabenstellungen mit eingeschränktem inhaltlichen Fokus transferieren Vorteile objektorientierter Programmiersprachen diskutieren wiederkehrende Aufgabenstellungen beim Entwurf komplexer SW-Systeme ableiten Muster beispielhaft implementieren und Beispielimplementierungen prüfen Muster sinnvoll kombinieren, um wiederkehrende Aufgabenstellungen mit verbreitertem inhaltlichen Fokus zu lösen UML2-Notationen nutzen Professionelles UML2-Entwurfswerkzeug für Round-Trip-Engineering nutzen Integration anhand der Beispielimplementierungen der zu kombinierenden Muster durchführen Integrationstest durchführen, Lösung bewerten und optimieren Black-Box-Komponenten musterbasiert konstruieren Komponentenbasierte Softwarearchitekturen analysieren sinnvolle Anwendungsbereiche aus den Architekturvorgaben ableiten Vorgehen zur Konstruktion von Anwendungen diskutieren (Anwendungsebene erkennen) aktive und passive Systemelemente erkennen und Laufzeitverhalten ableiten abstrakte Umgebungschnittstellen zur Vernetzung, Konfiguration und Aktivierung von Komponenten erkennen abstrakte Anwendungsschnittstellen zum Datenaustausch erkennen Systemerweiterungspunkte finden (funktionale und strukturelle Parametrierungsebene erkennen) Verteilungsarchitekturen analysieren Essenzielle Systemdienste erkennen, beschreiben, einordnen und und begründen strukturgebenden Architekturartefakten sinnvolle Lösungsmuster zuordnen sinnvolle Anwendungsbereiche aus den Architekturvorgaben ableiten Vorgehen zur Konstruktion von Anwendungen diskutieren (Anwendungsebene erkennen) Eigenschaften und Einsatzgrenzen von Kommunikationsprotokollen diskutieren vorgesehene Systemerweiterungspunkte finden Multiagentensysteme mit konventionellen Verteilungsarchitekturen vergleichen Agent vs. Komponente Architekturmodelle Aktivierungsmechanismen Verteilungsmechanismen Kommunikationsprotokolle und Kollaborationsmechanismen Einsatzgebiete und Einsatzgrenzen |
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Vorlesung | 1 |
| Übungen (ganzer Kurs) | 1 |
| Übungen (geteilter Kurs) | 0 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Voraussetzungen
| keine |
| Begleitmaterial |
Vortragsfolien zur Vorlesung, digital Übungsaufgabensammlung, digital professionelles Entwicklungswerkzeug für Unified Modeling Language (UML2) professionelles intergriertes Softwareentwicklungswerkzeug für C++ |
|---|---|
| Separate Prüfung | Nein |
Lernziele
| Zieltyp | Beschreibung |
|---|---|
| Kenntnisse | anspruchsvolle Seminarthemen können z. B. aus den folgenden oder fachlich angrenzenden Themengebieten definiert werden: - wiederverwendbare Artefakte zum Aufbau der Architektur verteilter Softwaresysteme, - professionelle Verteilungsarchitekturen, - Multiagentensysteme, - besondere betriebswirtschaftliche, haftungsrechtliche und ethische Anforderungen bei Softwaresystemen mit (verteilter) künstlicher Intelligenz und deren Auswirkungen auf die Gestaltung von Softwarearchitekturen |
| Fertigkeiten | eigene Arbeitsergebnisse und Arbeitsergebnisse des Teams schriftlich und mündlich kompakt und zielgruppengerecht präsentieren |
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Seminar | 1 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Literatur
| selbst recherchierte Fachlitertur |
Besondere Voraussetzungen
| keine |
| Begleitmaterial | Sammlung allgemeiner und ggfs. themenspezifischer automatisierungs- und softwaretechnischer Fragestellungen, nach denen die Qualität von Softwarearchitekturen für verteilte Automatisierungssysteme untersucht und bewertet werden soll. |
|---|---|
| Separate Prüfung | Ja |
Separate Prüfung
| Prüfungstyp | undefined |
|---|---|
| Details | Auswertung wissenschaftlicher Literatur und Bewertung der Qualität von Softwarearchitekturen für verteilte Automatisierungssysteme im Hinblick auf vorgegebene automatisierungstechnische Fragestellungen. Ergebnisvorstellung und wissenschaftlicher Diskurs in der Gesamtgruppe. |
| Mindeststandard | Studierende recherchieren mindestens zwei relevante, voneinander unabhängige, wissenschaftlich seriöse Quellen (Whitepaper, Normen, Fachartikel, Fachbücher, …) zum gewählten Seminarthema, werten diese Quellen wissenschaftlich aus und bewerten die recherchierten Aussagen und Ergebnisse im Hinblick auf die vorgegebenen automatisierungstechnischen und softwaretechnischen Fragestellungen. Sie berichten über die recherchierten Aussagen und Ergebnisse sowie die persönliche Bewertung und Einordnung im Hinblick auf die vorgegebenen Fragestellungen und sind im Rahmen einer Fachdiskussion in der Lage, die Ergebnisse zu erläutern und die persönliche Bewertung zu begründen. |
Lernziele
| Zieltyp | Beschreibung |
|---|---|
| Fertigkeiten | Softwareartefakt einer Verteilungsarchitektur für komplexe Softwaresysteme entwickeln Projektierung in verteilten Teams mit agilem Vorgehensmodell durchführen umfangreiche Systemanalyse hinsichtlich der Rolle des Artefakts in der Verteilungsarchitektur durchführen Anforderungen an das Softwareartefakt ermitteln Softwareartefakt basierend auf den Anforderungen spezifizieren und modellieren Designprinzipien und Muster zum Erreichen definierter Qualitätsziele auswählen und begründen Schnittstellen-, Verhaltens- und Strukturmodelle musterbasiert in UML2-Notationen iterativ herleiten Professionelles UML2-Entwurfswerkzeug zielgerichtet einsetzen Modelle verifizieren und bewerten, Modellfehler korrigieren und Modelle optimieren Softwareartefakt in C++ programmieren sinnvolle Prüfszenarien definieren und Softwareartefakt verifizieren Qualität des Softwareartefakts bewerten Arbeitsergebnisse des Teams kompakt und zielgruppengerecht präsentieren |
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Projekt | 1 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Voraussetzungen
| keine |
| Begleitmaterial |
- digital vorgegebene Projektaufgabe (Lastenheft) - Entwicklungswerkzeug für UML-Modellierung - integrierte Entwicklungsumgebung für Programmierung in C++ |
|---|---|
| Separate Prüfung | Ja |
Separate Prüfung
| Prüfungstyp | Projektaufgabe im Team bearbeiten (z.B. im Praktikum) |
|---|---|
| Details | 3 Präsenztermine je 4h je Projektgruppe, Abschlusspräsentation mit Diskussion |
| Mindeststandard | - Begründeter Entwurf einer angemessenen Softwarearchitektur unter umfassendem Einsatz von Wiederverwendungsstrategien und Nachweis, dass die wesentlichen Designanforderungen erfüllt sind oder durch Erweiterung der Architektur erfüllt werden können - Begründeter Nachweis der Implementierbarkeit der Softwarearchitektur (Machbarkeitsstudie, C++ Prototyp) - Bewertung der Qualität der Softwarearchitektur |
Bei Fehlern, bitte Mitteilung an die
Webredaktion der Fakultät IME
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