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第11章 开启未来之门的钥匙——软件开发(2)

各种各样的计算机软件

与硬件不同,软件开发成功之后,只需对原版软件进行复制即可。而硬件试制成功后,批量生产需要建生产线,投入大量的人力、物力和资金。生产过程中要进行产品的质量控制,对每件产品进行严格的检验。但是,软件在使用过程中的维护工作却比硬件复杂得多。首先,软件在运行期间可能会暴露潜伏的错误,这就要进行“纠错性维护”。其次,用户有时需要提高和完善软件的性能,必须对软件产品进行修改,进行“完善性维护”。最后,由于支撑软件产品运行的硬件或软件环境的变化,也需要对软件产品进行修改,进行“适应性维护”。 软件产品在使用过程中的维护工作远比硬件产品的维护复杂,因为软件内部的逻辑关系复杂,软件在维护过程中还可能产生新的错误。

计算机软件产品

由于软件软件不会磨损和老化,因为它是逻辑的而不是物理的。一个久经考验的优质软件可以长期使用下去,这一点硬件是做不到的。今天,没有一个用户在使用第一代的电子管计算机,但却有相当多的用户在使用汇编语言。软件的特征构成了一种特殊的文化现象:很多计算机用户在选择新机型时,提出的一个重要的条件往往是,原有的应用程序必须能在新机型的支撑环境下运行并有较高的性能/价格比。

知识卡片:

软件危机

20 世纪60年代以前,计算机刚刚投入实际使用,软件设计往往只是为了一个特定的应用而在指定的计算机上设计和编制,采用密切依赖于计算机的机器代码或汇编语言,软件的规模比较小,文档资料通常也不存在,很少使用系统化的开发方法,设计软件往往等同于编制程序,基本上是个人设计、个人使用、个人操作、自给自足的私人化的软件生产方式。

60年代中期,大容量、高速度计算机的出现,使计算机的应用范围迅速扩大,软件开发急剧增长。高级语言开始出现;操作系统的发展引起了计算机应用方式的变化;大量数据处理导致第一代数据库管理系统的诞生。软件系统的规模越来越大,复杂程度越来越高,软件可靠性问题也越来越突出。原来的个人设计、个人使用的方式不再能满足要求,迫切需要改变软件生产方式,提高软件生产率,软件危机开始爆发 。

1968 年北大西洋公约 组织 的计算机 科学家在联邦德国召开国际会议,第一次讨论软件危机问题,并正式提出“软件工程”一词,从此一门新兴的工程学科——软件工程学——为研究和克服软件危机应运而生。

4.错综复杂的计算机网络

有人认为,计算机网络是造纸和印刷术发明以来,人类又一个信息存储与传播的伟大创造。人类的信息传播最早是模仿学习,到龟壳石刻低效率办法,到现在的计算机网络快速高容量的记载及高速传播。

在计算机出现以前,“网络”仅仅是指用一个巨大的虚拟画面,把所有东西连接起来。后来随着计算机技术的发展,计算机网络的形成,“网络”就成了用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起,组成数据链路,从而达到资源共享和通信的目的。凡将地理位置不同,并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路而连接起来,且以功能完善的网络软件(网络协议、信息交换方式及网络操作系统等)实现网络资源共享的系统,都可称为计算机网络。

连结世界的计算机网络

随着1946年世界上第一台电子计算机问世后的十多年时间内,由于价格很昂贵,电脑数量极少。早期所谓的计算机网络主要是为了解决这一矛盾而产生的,它的形式是将一台计算机经过通信线路与若干台终端直接连接,我们也可以把这种方式看做为最简单的局域网雏形。

ARPAnet主创成员

最早的网络,是由美国国防部高级研究计划局(ARPA)建立的。现代计算机网络的许多概念和方法,如分组交换技术都来自ARPAnet。 ARPAnet不仅进行了租用线互联的分组交换技术研究,而且做了无线、卫星网的分组交换技术研究-它的结果导致了TCP/IP问世。

TCP/IP协议栈

1977—1979年,ARPAnet推出了目前形式的TCP/IP体系结构和协议。1980年前后,ARPAnet上的所有计算机开始了TCP/IP协议的转换工作,并以ARPAnet为主干网建立了初期的网络。1983年,ARPAnet的全部计算机完成了向TCP/IP的转换,并在 UNIX(BSD4。1)上实现了TCP/IP。ARPAnet在技术上最大的贡献就是TCP/IP协议的开发和应用。2个著名的科学教育网CSNET和BITNET先后建立。1984年,美国国家科学基金会NSF规划建立了13个国家超级计算中心及国家教育科技网。随后替代了ARPAnet的骨干地位。1988年Internet开始对外开放。1991年6月,在连通因特网t的计算机中,商业用户首次超过了学术界用户,这是因特网发展史上的一个里程碑,从此因特网成长速度一发不可收拾。

信息高速公路

信息高速公路就是把信息的快速传输比喻为“高速公路”。所谓“信息高速公路”,就是一个高速度、大容量、多媒体的信息传输网络。它的速度之快,比目前网络的传输速度高1万倍;它的容量之大,一条信道就能传输大约500个电视频道或50万路电话。此外,信息来源、内容和形式也是多种多样的。网络用户可以在任何时间、任何地点以声音、数据、图像或影像等多媒体方式相互传递信息。

TCP/IP协议

TCP/IP协议(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/网际协议,又叫网络通讯协议,它包括上百个各种功能的协议,如:远程登录、文件传输和电子邮件等,而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP 是Internet协议族,而不单单是TCP和IP。

TCP/IP协议的基本传输单位是数据包 (datagram)。TCP协议负责把数据分成若干个数据包,并给每个数据包加上包头;IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址,这样数据找到自己要去的地方。如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况,TCP协议会自动要求数据重新传输,并重新组包。总之,IP协议保证数据的传输,TCP协议保证数据传输的质量。

TCP/IP协议数据的传输基于TCP/IP协议的四层结构:应用层、传输层、网络层、接口层,数据在传输时每通过一层就要在数据上加个包头,其中的数据供接收端同一层协议使用,而在接收端,每经过一层要把用过的包头去掉,这样来保证传输数据的格式完全一致。

因特网

因特网(Internet)是一组全球信息资源的总汇。有一种粗略的说法,认为INTERNET是由于许多小的网络(子网)互联而成的一个逻辑网,每个子网中连接着若干台计算机(主机)。Internet以相互交流信息资源为目的,以一些共同的协议为基础,并通过许多路由器和公共互联网而成,它是一个信息资源和资源共享的集合。

5.信息技术(IT)

信息技术或资讯科技,简称IT,是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术。

IT产业园

信息技术的研究包括科学,技术,工程以及管理等学科,这些学科在信息的管理,传递和处理中的应用,相关的软件和设备及相互作用。信息技术的应用包括计算机硬件和软件,应用软件开发工具,网络和通讯技术等。计算机和互联网的普及以来,人们日益普遍的使用计算机来生产、处理、交换和传播各种形式的信息。

在企业,学校和其它组织中,信息技术体系结构是一个为达成战略目标而采用和发展信息技术的综合结构。它包括管理和技术的成分。其管理成分包括使命、职能与信息需求、系统配置、和信息流程;技术成分包括用于实现管理体系结构的信息技术标准、规则等。由于计算机是信息管理的中心,计算机部门通常被称为“信息技术部门”。有些公司称这个部门为“信息服务”(IS)或“管理信息服务”(MIS)。另一些企业选择外包信息技术部门,以获得更好的效益。

IT工作办公室

信息技术实际上有三个层次:

第一层是硬件,主要指数据存储、处理和传输的主机和网络通信设备;

第二层是指软件,包括可用来搜集、存储、检索、分析、应用、评估信息的各种软件,它包括我们通常所指的ERP(企业资源计划)、CRM(客户关系管理)、SCM(供应链管理)等商用管理软件,也包括用来加强流程管理的WF(工作流)管理软件、辅助分析的DW/DM(数据仓库和数据挖掘)软件等;

第三层是指应用,指搜集、存储、检索、分析、应用、评估使用各种信息,包括应用ERP、CRM、SCM等软件直接辅助决策,也包括利用其它决策分析模型或借助DW/DM等技术手段来进一步提高分析的质量,辅助决策者作决策(强调一点,只是辅助而不是替代人决策)。

工作中的IT从业者

有些人理解的IT把前二层合二为一,统指信息的存储、处理和传输,后者是为信息的应用;也有人把后二层合二为一,划分为前硬后软。通常第三层还没有得到足够的重视,但事实上却是唯有当信息得到有效应用时IT的价值才能得到充分发挥,也才真正实现了信息化的目标。信息化本身不是目标,它只是在当前时代背景下一种实现目标比较好的一种手段。

知识卡片:

摩尔定律

摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出来的。它的内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

光纤

光纤是光导纤维的简写,是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和George A. Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想,高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。