Perangkat lunak dan Pengembangannya

Perangkat lunak dan Pengembangannya
(Software and Software Engineering)
Apa yang dipelajari ???
• Mata kuliah ini memperkenalkan prinsip-prinsip ujicoba dan implementasi perangkat lunak komputer.
• Topik implementasi meliputi : bentuk-bentuk peng-kodean, prinsip-prinsip packaging, penggunaan ulang
source code (reuse), membuat sourecode yang dapat diujikan dan dipelihara (testable and maintainable
code).
• Topik-topik dalam ujicoba meliputi : peninjauan ulang kode (code reviews), Ujicoba berbasis spesifikasi
(black box testing), Ujicoba struktural (clear box testing), tes ketercukupan (adequacy test), dan tes
administrasi.
Software dan Evolusi Software
Software adalah program komputer dan dokumentasi yang terkait dengannya. Produk software yang
dikembangkan untuk customer tertentu atau untuk kebutuhan general market. Produk software terdiri dari:
1. Generic – dikembangkan untuk dijual ke berbagai customer
2. Bespoke (custom) – dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan customer yang tertentu
Software mengalami evolusi dalam beberapa dekade, terlihat dalam gambar berikut :
Software Evolution
Selama awal periode, hardware dengan fungsi umum memegang peranan penting, sedangkan software
merupakan tambahan untuk setiap aplikasi dan mempunyai distribusi yang terbatas. Selama awal periode lebih
ditekankan pada implementasi sistem berbasis komputer dari pada pengembangan sistem.
Era kedua mulai pertengahan 1960 sampai 1970-an. Sistem multiprogramming dan multi user mulai
diperkenalkan sebagai konsep baru dalam interaksi manusia-komputer. Sistem Real-time mampu
mengumpulkan, menganalisa dan memindahkan data dari berbagai sumber dengan proses pengawasan dan
menghasilkan output dalam hitungan milisecond. Karakteristik lainnya dari era kedua adalah penggunaan
produk-produk software yang disediakan oleh “software house”.
Era ketiga mulai pertengahan 1970 hingga akhir 1980-an. Sistem terdistribusi dengan multiple
komputer, dan masing-masing menjalankan fungsi secara serentak, serta berkomunikasi antar komputer,
menambah rumit sistem berbasis komputer. Era ketiga juga ditandai dengan penggunaan mikroprosesor,
komputer personal dan stasiun kerja yang handal.
Era keempat baru saja dimulai. Teknologi berorientasi objek diterapkan dalam berbagai area aplikasi.
Karakteristik Software
Penting untuk memeriksa karakteristik software, yang membedakannya dari hal lainnya yang dapat
dibangun/dibuat oleh manusia. Software merupakan elemen sistem yang bersifat logikal, karakterisktik software
diantaranya :
1950 1960 1970 1980 1990 2000
The early years :
o Batch Orientation
o Limited Distribution
o Custom Software
The second era :
o Multiuser
o Real-Time
o Database
o Product
Software
The third era :
o Distributed systems
o Embedded
“Intelligence”
o Low-cost Hardware
o Consumer Impact
The fourth era:
o Powerful desk-top
systems
o Object-oriented
technologies
o Expert Systems
o Artificial Neural
networks
o Parallel Computing
Ayuliana/Testing dan Implementasi/Feb2009 2
1. Software dibangun/direncanakan, bukan barang pabrikan dalam artian umum
Walaupun sepertinya ada kesamaan antara Pengembangan software (software development ) dan
pembuatan hardware (hardware manufacture ), tetapi kedua aktivitas ini secara mendasar sangat berbeda.
2. Software tidak lekang oleh waktu
Hardware dapat habis dimakan waktu (wear out), dan ketika terjadi kerusakan atau kesalahan pada
hardware, yang dapat dilakukan adalah dengan mengganti bagian yang rusak dengan yang baru, tetapi hal
tersebut tidak berlaku dalam software. Jika terjadi kerusakan atau kesalahan pada software maka kesalahan
tersebut dapat mengindikasikan kesalahan pada saat perancangan
3. Kebanyakan software merupakan `custom-builts` dari pada dibuat untuk suatu kepentingan tertentu
Jika dalam perancangan suatu hardware seorang perancang cukup menggambarkan rancangannya,
kemudian membangun/membuat hardware yang dimaksud, tetapi tidak demikian dengan software, tidak ada
gambar yang dapat mendeskripsikan komponen software
Aplikasi-aplikasi software
1. System Software, merupakan kumpulan program-program yang dibuat untuk menjalankan program
lainnya. Beberapa contoh system software diantaranya : compiler, editor, dan file management utilities, jenis
lainnya adalah OS, component, drivers dan telecommunications processors. Dari kesemuanya, area sistem
software dapat ditandai dengan interaksi yang kuat dengan hardware computer, penggunaan yang banyak
oleh banyak user, operasi konkuren yang memerlukan penjadwalan, penggunaan bersama sumberdaya
yang ada, manajemen proses yang baik, struktur data yang rumit, dan interface eksternal yang banyak
2. Real time software, adalah software yang mengawasi/menganalisa/ mengatur kejadian nyata. Elemen dari
real-time software termasuk komponen pengumpulan data yang mengumpulkan dan memformat informasi
dari lingkungan luar, komponen analisis merubah informasi yang dibutuhkan oleh aplikasi, komponen
input/output yang memberikan respon pada lingkungan luar dan komponen pengawasan yang
mengkoordinasikan seluruh komponen sehingga respon real-time (dengan kisaran waktu 1 milidetik s/d 1
menit)dapat dilaksanakan.
3. Business software, pemrosesan informasi bisnis merupakan area aplikasi software terbesar. Sistem
terbatas (seperti program penggajian, program inventory dsb) mengalami perubahan menjadi sistem
informasi manajemen (MIS) yang mengakses satu atau lebih database yang berisikan informasi bisnis.
Aplikasi dalam area ini merestrukturisasi data yang telah ada dengan suatu cara yang bertujuan untuk
menfasilitasi operasi bisnis dan pembuat keputusan manajemen.
4. Engineering and scientific software, lingkup aplikasinya mulai dari astronomi hingga vulkanologi, dari
biologi molekuler hingga pabrikan otomatis. Aplikasi barunya berupa sistem simulasi dan sistem interaksi
lainnya yang bersifat real-time
5. Embedded software, produk-produk pintar mulai menguasai konsumen, embedded software digunakan
untuk mengatur produk dan sistem untuk konsumen dan pasar industri, misalnya fungsi-fungsi digital pada
kendaraan seperti alat ukur tangki bensin, tampilan dashboard, sistem rem dll.
6. Personal Computer software, meliputi word processing, spreadsheet, computer graphic, entertainment,
database management, aplikasi bisnis keuangan dsb. PC software merepresentasikan rancangan interface
manusia-komputer yang paling inovatif
7. Artificial intelligence software, menggunakan algoritma nonnumerik untuk mengatasi masalah yang rumit,
contohnya adalah expert system. Juga dikenal dengan istilah knowledge based system.
Software Engineering
Software engineering adalah bidang disiplin ilmu rekayasa yang terkait dengan aktifitas produksi software.
Perekayasa software semestinya mengadopsi pendekatan yang sistematik dan terorganisir dalam
menyelesaikan pekerjaannya dengan memanfaatkan tools dan teknik yang tepat bergantung pada
permasalahan yang akan dipecahkan, batasan pengembangan dan sumberdaya yang tersedia
Software process adalah sekumpulan aktifitas yang terstruktur yang dibutuhkan untuk pengembangan
atau evolusi software. Aktifitas umum dalam software processes diantaranya :
1. Specification – Apa yang harus dikerjakan sistem dan batasan pengembangannya
2. Development – Produksi dari sistem software
3. Validation – Pemeriksaan apakah software memenuhi kebutuhan customer
4. Evolution – Perubahan software terhadap perubahan kebutuhan
Ayuliana/Testing dan Implementasi/Feb2009 3
Software process model adalah representasi sederhana dari software process, yang dipresentasikan dari
sudut pandang tertentu. Contoh dari sudut pandang proses diantaranya :
1. Workflow perspective - sequence of activities
2. Data-flow perspective - information flow
3. Role/action perspective - who does what
Model proses secara umum
1. The waterfall model, memisahkan dan membedakan tahapan-tahapan spesifikasi dan pengembangan.
2. Evolutionary development, specifikasi dan pengembangan saling berselakan
3. Formal systems development, model sistem matematika yang secara formal diubah untuk di
implementasikan
4. Reuse-based development, sistem dibangun dengan menggunakan komponen-komponen yang sudah
ada
The Waterfall Model
Dalam software lifecycle (waterfall model) terdapat beberapa tahapan utama yang menggambarkan aktivitas
pengembangan software.
Software lifecycle (Sommerville, 2001)
a. Requirements analysis and definition, merupakan layanan, batasan dan tujuan dari sistem yang dibuat
dengan mengkonsultasikannya bersama para pengguna sistem. Hal tersebut didefinisikan secara detail dan
ditampilkan sebagai spesifikasi dari sistem.
b. System and software design, proses desain sistem membagi kebutuhan sistem akan software dan
hardware. Hal tersebut membangun arsitektur sistem keseluruhan. Desain software meliputi identifikasi dan
penjabaran abstrasi sistem software dasar dan keterhubungannya.
c. Implementation and unit testing, selama tahapan ini, desain software direalisasikan sebagai sekumpulan
program atau unit program. Unit testing meliputi verifikasi bahwa setiap unit telah memenuhi spesifikasinya.
d. Integration and system testing, unit-unit program individual digabungkan (integrated) dan diujicoba (tested)
sebagai sebuah sistem lengkap untuk memastikan bahwa kebutuhan-kebutuhan software telah terpenuh.
Setelah pengujian, sistem software desampaikan pada pelanggan.
e. Operation and maintenance, biasanya tahapan ini merupakan tahapan terpanjang dalam lifecycle. Sistem
di-install dan digunakan secara praktikal. Pemeliharaan meliputi perbaikan kesalahan yang tidak diketahui
pada tahapan sebelumnya, memperbaiki implementasi unit sistem dan meningkatkan layanan sistem ketika
terdapat kebutuhan baru.
Masalah-masalah yang muncul dalam model waterfall ini diantaranya :
1. Pembagian proyek yang tidak flexibel dalam bentuk tahapan yang berbeda
2. Hal ini mengakibatkan kesulitan saat merespon perubahan kebutuhan klien.
3. Dengan demikian, model ini hanya akan sesuai apabila kebutuhan telah disepakati dan dipahami
dengan baik antara klien dan pengembang
R e qu ir em e nt s
d efi ni ti on
S y st em a nd
so ftwa re d es ig n
Im pl em e nt a t io n
a nd u ni t t e st in g
Int e gr a t io n a n d
s ys tem t e st in g
Op e r at io n a n d
m a in te n a nc e
Ayuliana/Testing dan Implementasi/Feb2009 4
Evolutionary development
Terdapat 2 macam pendekatan :
1. Exploratory development (Pengembangan dengan penyelidikan)
Bertujuan untuk bekerja sama dengan klien untuk membangun sebuah sistem dari spesifikasi awal.
Harus dimulai dengan pemahaman kebutuhan yang memadai
2. Throw-away prototyping
Bertujuan untuk mengerti akan kebutuhan sistem. Dimulai dengan pemahanan kebutuhan yang sangat
minim, karena pada umumnya konsumen mendefinisikan sekumpulan tujuan secara umum untuk
software, tetapi tidak mengidentifikasikan secara detail mengenai input, proses dan output yang
diperlukan.
Evolutionary development Model
Masalah yang mungkin muncul diantaranya :
1. Ketidakjelasan dari alur proses
2. Struktur sistem yang amat buruk
3. Dibutuhkan kemampuan khusus (misalnya : penguasaan pemrograman untuk rapid prototyping)
Model ini dapat diterapkan pada :
1. Sistem interaktif berukuran kecil atau sedang
2. Untuk bagian/subsistem dari sebuah sistem yang besar (misalnya User interface)
3. Untuk sistem dengan siklus hidup/penggunaan yang pendek
Formal systems development
1. Didasarkan pada perubahan bentuk spesifikasi matematika melalui representasi yang berbeda menjadi
program executable.
2. Perubahan bentuk bersifat ‘correctness-preserving’, sehingga secara lasung dapat menunjukkan bahwa
program telah sesuai dengan spesifikasinya.
Formal systems development
V a li d a t io n F i n a l
v e r s i o n
D e v e lo p m e n t I n t e r m e d i a t e
v e r s i o n s
S p e c i f ic a t io n I n i ti a l
v e r s i o n
O u t li n e
d e s c r ip ti o n
C o n c u r r e nt
a c ti v it ie s
Ayuliana/Testing dan Implementasi/Feb2009 5
Masalah yang mungkin muncul diantaranya :
1. Dibutuhkan ketrampilan dan pelatihan khusus untuk mengaplikasikan teknik ini
2. Kesulitan dalam menspesifikasikan beberapa aspek ke dalam sistem misalnya dalam penentuan user
interface
Model ini dapat diterapkan pada sistem-sistem kritis khususnya sistem yang mengutamakan faktor
keselamatan dan keamanan sebelum sistem utamanya dioperasikan
Reuse-based development
1. Berdasarkan pada pendekatan pakai-ulang yang sistematik dimana sistem dintegrasikan dari
komponen-komponen yang telah tersedia atau disebut COTS (Commercial-off-the-shelf) systems
2. Tahapan proses :
• Component analysis
• Requirements modification
• System design with reuse
• Development and integration
3. Pendekatan ini menjadi sangat penting namun kajian dan pengalaman masih sangat terbatas
Reuse-based development
Iterasi proses :
1. Dalam suatu project system requirements SELALU mengalami perubahan, itulah sebabnya iterasi
proses pada tahapan awal yang selalu dikerjakan berulang-ulang menjadi bagian dari proses pada
sistem yang lebih besar
2. Iterasi dapat di aplikasikan pada model proses generik manapun
3. Terdapat 2 pendekatan :
• Incremental development
• Spiral development
Requirements
specification
Component
analysis
Development
and integration
System design
with reuse
Requirements
modification
System
validation
Formal R2
specification R3 Executable
program
P2 P3 P4
T1 T2 T3 T4
Proofs of transformation correctness
Formal transformations
R1
P1
Ayuliana/Testing dan Implementasi/Feb2009 6
Incremental development
1. Bukan sekedar menghantarkan sistem sebagai “single delivery”, development dan delivery dipecah
menjadi beberapa tahapan dimana tiap tahap akan men-deliver bagian dari kebutuhan fungsionalitas
sistem
2. Kenutuhan User diberi urutan prioritas dan kebutuhan dengan prioritas tertinggi akan disertakan pada
pengembangan awal.
3. Ketika pengembangan pada suatu tahapan dimulai, maka kebutuhan akan di bekukan, walaupun
kebutuhan untuk tahapan berikutnya dapat melanjutkan untuk berubah.
Incremental development process
Keuntungan menggunakan pendekatan Incremental development :
1. Kebutuhan klien dapat dikirimkan di tiap-tiap increment sehingga sistem akan tersedia lebih awal
2. increment awal bertindak sebagai prototype untuk membantu menentukan kebutuhan untuk increment
selanjutnya
3. Resiko yang lebih rendah terjadinya kesalahan projek secara keseluruhan
4. Layanan sistem dengan prioritas tertinggi yang akan paling di uji
Spiral development
1. Proses direpresentasikan sebagai spiral bukan aktifitas berurutan dengan backtracking
2. setiap loop/perulangan dalam spiral merepresentasikan sebuah tahapan dalam suatu proses.
3. Tidak terdapat tahapan yang tetap seperti spesifikasi atau desain, perulangan-perulangan (loops) dalam
spiral dipilih bergantung pada apa yang dibutuhkan
4. Secara eksplisit resiko dikenali dan diselesaikan selama proses berlangsung
Spiral development terbagi menjadi 4 sektor :
1. Objective setting, menentukan tujuan untuk phase yang diidentifikasi
2. Risk assessment and reduction, resiko dikenali dan aktifitas dilakukan untuk mengurangi sejumlah
resiko
3. Development and validation, model pengembangan sistem ditentukan yang memungkinkan penggunaan
berbagai model secara umum
4. Planning, projek ditinjau ulang dan tahapan berikutnya dari spiral direncanakan
Valida te
increment
Develop system
increment
Design system
architecture
Integrate
increment
Valida te
system
Define outline
requirements
Assign requirements
to increments
System incomplete
Final
system
Ayuliana/Testing dan Implementasi/Feb2009 7
Spiral development process
Software Specification
Spesifikasi software adalah suatu proses yang bertujuan untuk menentukan layanan-layanan apa yang
dibutuhkan dari sebuah sistem dan batasan pada tahapan pengoperasian dan pengembangan sistem Aktivitas
ini biasa disebut perencanaan kebutuhan-kebutuhan (requirements engineering), yang merupakan tahapan kritis
dari proses pembuatan software, karena kesalahan pada tahap ini akan berpengaruh/ menjadi masalah dalam
desain dan implementasi sistem. Proses perencanaan kebutuhan-kebutuhan (requirements engineering) dibagi
menjadi empat tahap utama.
1. Feasibility study (Studi kelayakan), sebuah perkiraan/talsiran ditetapkan untuk menetapkan apakah
kebutuhan user yang diidentifikasikan telah terpenuhi oleh teknologi software dan hardware saat ini.
Studi ini akan menetapkan apakah sistem yang akan dibuat akan efektif secara biaya dan dapat
dibangun dengan batasan biaya yang ada. Studi kemungkinan ini harus relatif mirah dan cepat.
Hasilnya harus melaporkan keputusan apakah akan dilanjutkan dengan analisis yang lebih detail.
2. Requirements elicitation and analysis (Pembentukan kebutuhan dan analisis), merupakan proses untuk
mendapatkan kebutuhan-kebutuhan sistem melalui observasi dari sistem yang ada, diskusi bersama
pengguna potensial dan analisis tugas. Dapat meliputi pembentukan satu atau lebih model sistem dan
prototype yang berbeda. Hal ini membanti analis untuk mengerti sistem yang dispesifikasikan.
3. Requirements specification (Spesifikasi kebutuhan), merupakan aktifitas penerjemahan informasi yang
didapat selama aktifitas analisis kedalam dokumen yang mendefinisikan kumpulan kebutuhan. Terdapat
2 tipe kebutuhan, yaitu : (1) Kebutuhan pengguna, yang merupakan pernyataan abstrak dari kebutuhan
sistem untuk costumer dan end user, (2) Kebutuhan sistem, merupakan deskripsi yang lebih detail dari
fungsi-fungsi yang harus disediakan.
4. Requirements validation (Validasi kebutuhan), merupakan aktifitas yang memeriksa kebutuhan untuk
direalisasikan, konsisten dan lengkap. Selama proses ini kesalahan dalam dokumen kebutuhan dapat
terjadi, dan selanjutnya diubah untuk perbaikan.
Risk
analys is
R isk
analys is
R isk
analys is
Risk
analysis Prot oty
pe 1
Prot otyp e 2
Prot otyp e 3
Operati
onal
prot oyp e
C oncept o f
Operati on
Simul ati ons, m odels, b en chmarks
S/W
requi reme nt s
Re qui reme nt
valid ati on
Desi gn
V& V
Prod uct
desi gn Detail ed
desi gn
Code
Uni t t es t
Integr ati on
Accep tance test
Serv ice test Deve lop, v erify
ne xt -l eve l p rod uct
Ev aluate alt ern atives
id en tify, re sol ve risk s
De termine ob jec tiv es
alternatives and
cons tra int s
Plan next p has e
Integrati on
and t est p lan
Developme nt
pl an
Requi rement s pl an
Li fe -cycle pl an
R EVIEW
Ayuliana/Testing dan Implementasi/Feb2009 8
The Requirements engineering process(Sommerville, 2001)
Software Implementation and Design
Tahapan implementasi dari pembuatan software merupakan proses mengkonversi spesifikasi sistem
kedalam executable sistem. Meliputi proses-proses dari desain dan pemrograman software, tetapi jika
digunakan pendekatan evolutionary, menyertakan perbaikan dari spesifikasi software. Desain Software, yaitu proses mendesain struktur software yang mengacu pada dokumen spesifikasi.
Implementasi adalah menterjemahkan struktur yang telah didapat kedalam executable program. Aktifitas desain
dan implementasi sangatlah berdekatan dan kadang saling tumpang tindih
Software Design Process/Activity
Metode-metode desain :
Metode desain yaitu pendekatan sistematik dalam pengembangan desain software. Hasil desain biasanya
didokumentasikan dalam bentuk model grafikal. Model-model yang dapat digunakan diantaranya :
1. Data-flow model
2. Entity-relation-attribute model
3. Structural model
4. Object models
Architectural
design
Abstract
specification
Interface
design
Component
design
Data
structure
design
Algorithm
design
System
architecture
Software
specification
Interface
specification
Component
specification
Data
structure
specification
Algorithm
specification
Requirements
specification
Design acti vities
Design pr oducts
Feasibility
study
Requirements
elicitation and
analysis
Requir ements
specification
Requirements
validation
Feasibility
report
System
models
User and system
requirements
Requirements
document
Ayuliana/Testing dan Implementasi/Feb2009 9
Programming and Debugging
Programming and Debugging yaitu proses yang merubah desain kedalam program dan menghilangkan
errors yang ditimbulkan dari program. Programming merupakan aktivitas personal dan tidak terdapat proses
generic programming. Seorang pemrogram hanya dapat melakukan beberapa ujicoba program untuk mencari
kesalahan dan menghilangkan kesalahan ini dalam proses debugging.
Programming and Debugging Process
• Debugging terjadi sebagai konsekuensi dari keberhasilan ujicoba/testing, yaitu ketika uji kasus berhasil
menemukan kesalahan, debugging merupakan proses yang memberi hasil dalam menghilangkan
kesalahan-kesalahan tersebut.
• Debugging merupakan hasil dari ujicoba-ujicoba sebelumnya yang akan menempatkan dan memperbaiki
kesalahan yang terjadi.
• Perhatikan gambar berikut :
• Proses debugging dimulai dari eksekusi uji, hasilnya diperkirakan dan kurangnya keterhubungan antara
hasil yang diharapkan dengan hasil yang sesungguhnya akan ditemui.
• Dalam banyak kasus, data yang tidak salin gterhubung merupakan gejala yang merupakan penyebab dasar
yang masih tersembunyi
• Prose debugging berusaha untuk menyesuaikan gejala dengan sebab yang akan mengarahkan pada
perbaikan kesalahan
• Proses debugging akan selalu mempunyai salah satu dari 2 output yang mungkin :
o Sebab akan ditemukan, diperbaiki dan dihilangkan
o Sebab tidak ditemukan. Dalam kasus selanjutnya orang yang melaksanakan debugging akan
memperkirakan penyebabnya, mendesain kasus uji untuk membantu mem-validasi kecurigaannya
dan mengerjakan perbaikan secara iterative
Beberapa pendekatan untuk membantu identifikasi dan menempatkan kesalahan, termasuk :
a. Memory dumps, tampilan sederhana yang menampilkan status dari memory pada saat itu, biasanya pada
saat kesalahan(error) terdeteksi. Memory dumps memungkinkan untuk mencari data tertentu yang diproses
secara salah.
b. Execution trace, menyebabkan komputer mencetak catatan dari urutan eksekusi program. Penelusuran
pada umumnya akan mendaftar nama-nama modul yang dieksekusi. Penelusuran eksekusi disajikan
sebagai tool untuk menentukan urutan proses dari suatu program. Jika program digagalkan karena suatu
Regression tests
Test
cases
Execution of
cases
Result
Debugging
Suspected causes
Additional test
Identified causes
Corrections
Locate
error
Design
error repair
Repair
error
Re-test
program
Ayuliana/Testing dan Implementasi/Feb2009 10