طراحی نرم‌افزار
طراحی نرم‌افزار فرایند حل مسئله و برنامه‌ریزی در راستای ساختن یک نرم‌افزار است. طراحی نرم‌افزار فرایندی است که توسط آن یک عامل، مشخصه ای از نرم‌افزار را طراحی می‌کند که هدف آن، به انجام رساندن اهداف از پیش تعیین شده با استفاده از مجموعه ای از اجزای اولیه و با توجه به محدودیت‌ها است. طراحی نرم‌افزار می‌تواند به عنوان "تمام فعالیت‌های مربوط به مفهوم سازی، طراحی، اجرا، راه اندازی و در نهایت اصلاح سیستم‌های پیچیده" یا "فعالیت‌های مشخص مورد نیاز و قبل از برنامه‌نویسی و … [در] یک پروسه مهندسی نرم‌افزار. طراحی نرم‌افزار معمولاً شامل حل مسئله و برنامه‌ریزی یک راه حل نرم‌افزاری است که شامل طراحی جزئی اجزا و طراحی الگوریتم و طراحی معماری سطح بالا می‌باشد."
طراحی نرم‌افزار فرایند پیش‌بینی و تعریف راه حل‌های نرم‌افزاری به یک یا تعدادی از مشکلات است. یکی از اجزای اصلی طراحی نرم‌افزار، نرم‌افزار مورد نیاز تجزیه و تحلیل software requirements analysis]]SRA]] است. SRA بخشی از فرایند توسعه نرم‌افزار است که مشخصات مورد استفاده در مهندسی نرم‌افزار را فهرست می‌کند. اگر نرم‌افزار به‌طور «کامل اتوماتیک» (به معنی بدون کاربر یا رابط کاربری) باشد، طراحی نرم‌افزاری ممکن است به اندازه یک فلوچارت یا متن توصیفی دنباله ای از رویدادهای برنامه‌ریزی شده ساده باشد. همچنین روش‌های نیمه استاندارد مانند زبان مدل‌سازی یکسان و مفاهیم مدل‌سازی اساسی وجود دارد. در هر صورت، بعضی مستندات این طرح معمولاً محصول طراحی است. علاوه بر این، طراحی نرم‌افزار ممکن است یک پلت فرم_مستقل(platform-independent)یا پلت فرم_مشخص(platform-specific) باشد که بسته به دسترسی به تکنولوژی مورد استفاده برای طراحی دارد. تفاوت اصلی بین تجزیه و تحلیل نرم‌افزار و طراحی نرم‌افزار این است که خروجی یک تجزیه و تحلیل نرم‌افزاری از مشکلات کوچکتر برای حل مسئله تشکیل شده‌است. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل نباید با تفوت زیادی در میان اعضای تیم یا گروه‌های مختلف، طراحی شود. در مقابل، طراحی بر قابلیت‌ها متمرکز است و بنابراین طرح‌های متعددی برای یک مشکل مشابه می‌تواند وجود داشته باشد. بسته به محیط، طراحی اغلب متفاوت است، چه از طریق چارچوب (frameworks)های قابل اعتماد چه با الگوهای طراحی(design patterns) مناسب پیاده‌سازی شده باشد. نمونه‌های طراحی شامل سیستم‌های عملیاتی، صفحات وب، دستگاه‌های تلفن همراه یا حتی پارادایم ابری جدید است.
طراحی نرم‌افزار هم یک فرایند و هم یک مدل است. فرایند طراحی یک دنباله ای از مراحل است که طراح را قادر می‌سازد که تمام جنبه‌های ساخت نرم‌افزار را توصیف کند. مهارت خلاقیت، تجربیات گذشته، حس اینکه چه چیزی نرم‌افزار «خوب» را می‌سازد و تعهد کلی به کیفیت، نمونه‌هایی از عوامل موفقیت قطعی برای یک طراحی مناسب است. با این وجود مهم است که توجه داشته باشید که فرایند طراحی همیشه یک روش ساده نیست؛ مدل طراحی را می‌توان با طراحی معماری خانه مقایسه کرد. با نشان دادن کلییت چیزی که باید ساخته شود آغاز می‌شود (به عنوان مثال، ارائه سه بعدی خانه)؛ و به آرامی، این برای ساخت هر جزئی (به عنوان مثال، نصب لوله‌کشی) اراِیه شده. است به‌طور مشابه، مدل طراحی که برای نرم‌افزار ایجاد شده‌است، دیدگاه‌های مختلفی از نرم‌افزارهای کامپیوتری را فراهم می‌کند. اصول طراحی اولیه، مهندس نرم‌افزار را قادر می‌سازد تا در فرایند طراحی حرکت کند. دیویس مجموعه ای از اصول طراحی نرم‌افزار را پیشنهاد می‌کند که در لیست زیر ارائه شده و گسترش یافته‌است:
مفاهیم طراحی ارائه دهنده طراح نرم‌افزار بر اساسی است که از روش‌های پیچیده‌تر می‌توان استفاده کرد. مجموعه‌ای از مفاهیم طراحی بنیادی تکامل یافته شرح زیر هستند: گریدی بوچ در مدل شیء خود، انتزاع، کپسوله سازی، مدولارسازی و سلسله مراتب را به عنوان اصول طراحی نرم‌افزار معرفی می‌کند. مخفف PHAME (اصول سلسله مراتب، انتزاع، مدولارسازی و کپسولاسیون) گاهی برای اشاره به این چهار اصل اساسی استفاده می شود.
در طراحی یک قطعه نرم‌افزاری، جنبه‌های بسیاری وجود دارد. اهمیت هر بررسی باید نشان دهنده اهداف و انتظارات برنامه‌نویسی برای دیدار باشد. برخی از این جنبه‌ها عبارت‌ند از:
زبان مدل‌سازی یک زبان مصنوعی است که می‌تواند برای بیان اطلاعات، دانش یا سیستم‌ها در یک ساختار تعریف شده توسط مجموعه ای از قوانین ثابت استفاده شود. این قوانین برای تفسیر اجزای موجود در ساختار استفاده می‌شوند. زبان مدل‌سازی می‌تواند گرافیکی یا متنی باشد. نمونه‌هایی از زبان‌های مدل‌سازی گرافیکی برای طراحی نرم‌افزار عبارتند از: (Service-oriented modeling framework (SOMF
طراح نرم‌افزار یا معمار ممکن است به مشکلی برخورد کنند که قبلاً توسط افراد دیگری دید شده و حل شده‌استیک تمپلیت یا الگو که راه حل این مشکل مشترک شناخته را توضیح می‌دهد به عنوان طراحی الگوشناخته می‌شود. استفاده مجدد از این الگوها می‌تواند به سرعت بخشیدن به فرایند توسعه نرم‌افزار کمک کند.
سند طراحی نرم‌افزار ممکن است مورد بررسی قرارگیرد و اجازه می‌دهد محدودیت‌ها و مشخصات و حتی نیازهای قبل از برنامه‌نویسی بررسی شود. طراحی مجدد ممکن است پس از بررسی برنامه‌ریزی شبیه‌سازی یا پروتوتایپ رخ دهد. ممکن است طراحی نرم‌افزار در فرایند برنامه‌ریزی، بدون نیاز به برنامه یا تجزیه و تحلیل باشد، اما برای پروژه‌های پیچیده‌تر امکان‌پذیر نخواهد بود.