軟件與軟件開發(fā)資料講解

1、軟件與軟件開發(fā)內(nèi) 容 一、軟件二、軟件開發(fā)三、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境帶來的影響一、軟件1、什么是軟件2、軟件的發(fā)展現(xiàn)狀3、軟件的發(fā)展特點(diǎn)4、軟件的本質(zhì)特性5、軟件的發(fā)展趨勢1、什么是軟件計(jì)算機(jī)軟件一般指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的程序 及 文檔程序 是以計(jì)算機(jī)語言表達(dá)的軟件系統(tǒng)文檔 是以人類語言表達(dá)的軟件系統(tǒng)二者互相配合 共同構(gòu)成了完整的軟件系統(tǒng)人類抽象的經(jīng)驗(yàn)、知識正逐步由軟件予以精確地體現(xiàn)老 子: 道德經(jīng): 第十一章： 三十輻共一轂(g) ，當(dāng)其無，有車之用。 埏(shn)埴(zh)以為器，當(dāng)其無，有器之用。 鑿戶牖(yu )以為室，當(dāng)其無，有室之用。 故有之以為利，無之以為用。解讀的力量！ 鮮花與飼料軟件 是腦力勞動

2、的產(chǎn)物是系統(tǒng)邏輯的體現(xiàn) 必須依附于一定的載體例如：紙張、軟盤、硬盤、光盤等其它的物品呢？不需要載體？軟件到底有什么奧妙？人類自身的感官不能直接確定它的存在：分子、原子 等對于人們總有一定的神秘性：感官距離很“遙遠(yuǎn)”軟件：通常 存在于紙帶、磁帶、光盤等之中運(yùn)行起來 靠：集成電路 發(fā)揮作用顯示器 顯示狀態(tài)竟然還可以在 不同的載體 之間十分方便地跳躍！顯示出來后離我們又這么“近”！如此有用!萬物皆數(shù)?我們可以對認(rèn)識的任何一種東西進(jìn)行編碼 以產(chǎn)生它的一個具體“實(shí)例” 數(shù)據(jù)與代碼: 從歌德爾定理到圖靈不停機(jī)問題 靜態(tài)代碼分析!軟件作為邏輯產(chǎn)品的特點(diǎn)：劣勢：不易被理解容易出錯找錯、排錯困難優(yōu)勢：易于變化，

3、適應(yīng)性強(qiáng)復(fù)制成本低，適合規(guī)模經(jīng)濟(jì)給我們的生活、學(xué)習(xí)等帶來了巨大的變化 （1）已經(jīng)存在大量正在運(yùn)行的軟件 金融、電信、航空航天等 （2）軟件的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大商務(wù)、交通、家電等，“計(jì)算機(jī)軟件?” （3）軟件的規(guī)模與復(fù)雜性持續(xù)增加越來越多的知識正在由軟件進(jìn)行顯式表達(dá) （4）出現(xiàn)了大量與軟件相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)（3）的需求 （5）軟件危機(jī)仍然存在（軟件脫節(jié)）1968-2011 四十三年!2、軟件的發(fā)展現(xiàn)狀軟件工程四十年：軟件工程、構(gòu)件、中間件3、軟件的發(fā)展特點(diǎn)（1）軟件應(yīng)用范圍將繼續(xù)擴(kuò)大，成為信息社會的物理設(shè)施（2）遺留軟件將繼續(xù)發(fā)揮作用（3）軟件的可靠性與安全性日趨重要（4）網(wǎng)絡(luò)化軟件將是發(fā)展重點(diǎn)構(gòu)造性演化

4、性其它特點(diǎn)：知識密集、邏輯產(chǎn)物4、軟件的本質(zhì)特性軟件的構(gòu)造性軟件 是 典型的知識產(chǎn)品 是 客觀世界中 問題空間的具體描述 軟件 是有結(jié)構(gòu)的 構(gòu)造性 是軟件的本質(zhì)特性傳統(tǒng)的軟件開發(fā) 是 個體作坊式的只 解決功能問題未 考慮結(jié)構(gòu)問題造成 軟件 復(fù)雜度高 維護(hù)難度 大軟件 是 客觀事物的一種反映 是 知識的提煉 知識的體現(xiàn)知識的固化軟件的演化性客觀世界不斷發(fā)展不斷發(fā)生變化軟件系統(tǒng)不可能一成不變 新需求、新技術(shù)不斷出現(xiàn) 軟件系統(tǒng)要不斷升級軟件運(yùn)行平臺正在 從 單機(jī)環(huán)境 發(fā)展到 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境這 將導(dǎo)致軟件在 反映對象 開發(fā)基礎(chǔ) 關(guān)注內(nèi)容運(yùn)行方式 提交形式 開銷比重等 方面的重要發(fā)展5、軟件的發(fā)展趨勢軟件反映

5、對象的發(fā)展人們的合作過程是豐富多樣的、不斷調(diào)整的 因此，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的軟件 更加 復(fù)雜、易變 構(gòu)造性、演化性 更加突出例如： 電子商務(wù) 電子政務(wù) 電子服務(wù) 虛擬企業(yè) 從 以 個體計(jì)算過程 為反映對象向 以 群體合作過程 為反映對象的發(fā)展例如：業(yè)務(wù)流程重組（BPR：Business Process Reengineering）企業(yè)應(yīng)用集成（EAI：Enterprise Application Integration） 等都需要開發(fā)組織具有 “繼往開來” 的能力在這樣的背景下符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的軟件將更加受歡迎從 以單個軟件開發(fā)為主向 以集成式開發(fā)為主 的發(fā)展軟件關(guān)注重點(diǎn)的發(fā)展從 以正面功能為核心向 兼顧

6、側(cè)面約束 的發(fā)展近期出現(xiàn)的 面向 側(cè)面 的編程 (AOP: Aspect Oriented Programming) 特征交互（FI: Feature Interaction） 等與經(jīng)典的 問題分離（SOC: Separation Of Concerns ) 等相呼應(yīng) 有效地處理 交叉（cross cutting）特征 例如： 安全性、可靠性、 同步性 等 這一發(fā)展 將使 軟件工程師容易地開發(fā)、維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)軟件運(yùn)行方式的發(fā)展從 大型機(jī) 集中方式經(jīng) PC機(jī)的 分散方式 為主向 “云”的集中模式 + 嵌入式的“端”分散模式 為主 發(fā)展大型機(jī) 時代 計(jì)算機(jī)是少數(shù)人員的“計(jì)算”工具 軟件運(yùn)行在大型機(jī)上

7、PC機(jī) 時代 計(jì)算機(jī)是許多人的“信息處理”工具 PC 機(jī)上的軟件是主流“云”時代 計(jì)算資源有集中有分布，互相合作 軟件運(yùn)行在更多類型的計(jì)算資源上 提供服務(wù)軟件提交形式的發(fā)展從 以 產(chǎn)品 為中心向 以 服務(wù) 為中心 的發(fā)展例如：應(yīng)用服務(wù)提供商 (ASP: Application Service Provider）“Web服務(wù)”（Web Services） 等 皆體現(xiàn)了軟件向服務(wù)發(fā)展的趨勢 SAAS, Cloud Computing 這一發(fā)展 將使 軟件在 方便使用、安全可靠 等方面更加人性化從 開發(fā)為主要開銷向 開發(fā)、演化開銷并重 的發(fā)展最近一段時間延長軟件生命維護(hù)、演化軟件 等問題同時受到了

8、學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的雙重關(guān)注諸如 ASP模式、自適應(yīng)技術(shù) 等 將得到重視二、軟件開發(fā)1、軟件開發(fā)特點(diǎn)2、軟件開發(fā)模型3、開發(fā)過程新進(jìn)展4、如何理解軟件開發(fā)的困難 軟件開發(fā)是典型的知識密集型活動復(fù)雜度高開發(fā)周期長可靠性保證難 隨著 軟件應(yīng)用范圍的快速擴(kuò)大 以及軟件運(yùn)行平臺從單機(jī)向網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變軟件的規(guī)模越來越大復(fù)雜度越來越高 軟件開發(fā)的 高、 長、 難 愈益突出1、軟件開發(fā)特點(diǎn)軟件開發(fā)目標(biāo)：好、快、省最終用戶認(rèn)為“好”怎么叫“好”？正確、健壯、快速、安全、怎么才能好？編程人員開發(fā)“快”“好”前提下的“快”，二者是一對對立體怎么才能快？ 復(fù)用？開發(fā)運(yùn)行成本“省”時間成本、人力成本、硬件資源成本、能耗、瀑布

9、模型 (waterfall model)螺旋模型 (spiral model)噴泉模型 (fountain model) 演化模型 (evolutionary model)2、軟件開發(fā)模型各自特點(diǎn)回顧：畫圖說明！RUP敏捷開發(fā)方法（XP）從 CMM 到 CMMI基于構(gòu)件的軟件開發(fā)基于側(cè)面的軟件開發(fā)測試驅(qū)動的軟件開發(fā)用例驅(qū)動的軟件開發(fā)3、開發(fā)方法進(jìn)展3.2 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)3.2.1 艾級高性能計(jì)算機(jī)技術(shù) 針對普惠、綠色、兩化融合的戰(zhàn)略需求，研究高效易用的高性能計(jì)算機(jī)（尤其是數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)）的新原理和核心技術(shù)，并研制原理樣機(jī)。支持科學(xué)工程計(jì)算與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（云計(jì)算服務(wù)）兩類應(yīng)用負(fù)載，科學(xué)工程計(jì)算性

10、能達(dá)到艾級（即每秒10*18次運(yùn)算），系統(tǒng)功耗控制在10 MW之內(nèi)，系統(tǒng)軟件復(fù)雜度控制在1000萬行源碼，原理樣機(jī)實(shí)際速度達(dá)到每秒百萬億次（1014次）運(yùn)算。3.2.2 面向網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的軟件方法與技術(shù) 針對新型網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)平臺、新型泛在化與網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用模式，以及大規(guī)模和融合化的應(yīng)用系統(tǒng)對軟件方法與技術(shù)，研究軟件模型、編程語言、系統(tǒng)軟件、使用模式、開發(fā)方法、支撐工具等，實(shí)現(xiàn)核心模型基本屬性的高可信與適應(yīng)性、使用模式的服務(wù)化與自然化、基礎(chǔ)方法的主體化與協(xié)同化、開發(fā)模型的自治性與成長式、開發(fā)方式的復(fù)用化與自動化，建立一套新型的面向網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的軟件方法與技術(shù)體系，發(fā)展面向網(wǎng)絡(luò)的中文信息處理和中文數(shù)據(jù)資源建設(shè)技

11、術(shù)。3.2.3 未來互聯(lián)網(wǎng)與安全 研究：（）可信可管可擴(kuò)展的泛在未來網(wǎng)絡(luò)原理、協(xié)議、體系結(jié)構(gòu)；（）試驗(yàn)平臺、基準(zhǔn)服務(wù)、測試數(shù)據(jù)，用于研究和檢驗(yàn)功能、質(zhì)量、安全隱私保障、能耗指標(biāo)；（）能夠?yàn)閿?shù)億用戶服務(wù)的統(tǒng)一的通用計(jì)算賬號，獨(dú)立于任何客戶端設(shè)備、任何網(wǎng)絡(luò)、任何資源、任何地點(diǎn)、任何廠商；（）支持上億用戶，平均用戶實(shí)際上網(wǎng)速度超過100 Mbps；（）發(fā)展智能網(wǎng)絡(luò)與語義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的效率與易用性。不同方法的量化評估困難1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取困難 “測試”到“代碼分析”：獲取數(shù)據(jù)相對容易 “過程”、“設(shè)計(jì)”與“需求獲取”：量化難2）涉及人的因素太多 評估的客觀性（尤其是開發(fā)過程） 3）應(yīng)用領(lǐng)域過于

12、廣泛 不同的方法適用于不同的領(lǐng)域（對比困難）4）軟件開發(fā) 的特殊性 軟件開發(fā) 相當(dāng)于 傳統(tǒng)行業(yè)（例如 制造） 的設(shè)計(jì)？l寫小說？l生產(chǎn)PC？搭積木？l演節(jié)目？l拍電影/電視？！4、如何理解軟件開發(fā)的困難拍電影前期：劇本創(chuàng)作、投資拍攝：場地、演員、道具后期：剪接、音效l分析：需求、用戶l設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)：結(jié)構(gòu)、編碼l測試：減少缺陷其他共性：拷貝、版本、版權(quán)；美國、印度不同：維護(hù)、交互工程？三、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境帶來的影響共享性開放性并發(fā)性可伸縮性容錯性透明性網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的特點(diǎn)：(1) 共享性一旦授權(quán)，可以訪問環(huán)境中的任何資源：硬件、軟件、數(shù)據(jù)資源管理器控制資源的訪問 提供命名機(jī)制 并 控制并發(fā)訪問使得： 不同組織之間的軟件可以靈活的交互SOA(2) 開放性環(huán)境擴(kuò)展與改進(jìn)的需要導(dǎo)致：軟件開發(fā)社區(qū)社區(qū)開發(fā)方法開放源代碼開源軟件的開發(fā)(3) 可伸縮性利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以：為更多的用戶服務(wù)響應(yīng)更快通常通過增加 更多/更快的處理機(jī) 更可靠、更完善的服務(wù)實(shí)現(xiàn)典型例子：GOOGLE：4-5 萬臺 PCQQ：上萬臺 PC(4) 容錯性硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)發(fā)生錯誤的不可避免性網(wǎng)絡(luò)環(huán)境必須維護(hù)可用性容錯的實(shí)現(xiàn)途徑：恢復(fù)（recovery）冗余（redundancy）“911”的啟示(5) 海量數(shù)據(jù)大量 頁面大量 代碼大量 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)大量 視頻大量 推動了：搜索、挖掘、收集等技術(shù)的發(fā)展以量促質(zhì)！面臨的挑戰(zhàn)性問題：通信問題異