計(jì)算機(jī)軟件與軟件工程

摘 要：計(jì)算機(jī)從誕生至今，就一直與社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步密切相關(guān)，到今天其重要性也愈發(fā)突出。從PC到筆記本式計(jì)算機(jī)，從Internet到移動電話，從先進(jìn)的武器到家電，計(jì)算機(jī)應(yīng)用和計(jì)算機(jī)軟件幾乎無處不在。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用以及軟件產(chǎn)業(yè)也逐漸成為社會的支柱產(chǎn)業(yè)，軟件工程師也成為最受青睞的一種職業(yè)。因此有了計(jì)算機(jī)軟件的研究和開發(fā)，以至于發(fā)展軟件工程的編程調(diào)試及應(yīng)用管理。本文主要針對計(jì)算機(jī)軟件與軟件工程做相關(guān)論述。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)軟件；軟件工程；開發(fā)軟件；軟件發(fā)展

中圖分類號：TP311.5

隨著軟件產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用逐步滲透到社會的各個角落，使各行各業(yè)都發(fā)生了很大的變化。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)學(xué)科逐步上升到計(jì)算科學(xué)。這同時也促使人們對軟件的品種、數(shù)量、功能和質(zhì)量等提出了越來越高的要求。軟件的規(guī)模越大、越復(fù)雜，軟件開發(fā)越顯得力不從心。于是，業(yè)績開始重視軟件開發(fā)過程、方法、工具和環(huán)境的研究，軟件工程應(yīng)用而生。20世紀(jì)90年代以來，軟件重用和軟件構(gòu)件技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，面向?qū)ο蠓椒ê图夹g(shù)成為軟件開發(fā)的主流技術(shù)。軟件工程知識為開發(fā)高品質(zhì)的產(chǎn)品提供了理論和科學(xué)支撐，強(qiáng)調(diào)采用工程化的方式開發(fā)軟件。這些知識支持以精確地方式描述軟件工程產(chǎn)品，為產(chǎn)品及其相互關(guān)系的建模和推理提供了基礎(chǔ)，并為可預(yù)測的設(shè)計(jì)過程提供了依據(jù)。

1 計(jì)算機(jī)軟件

“軟件”這個詞匯于20世紀(jì)60年代被首次提出。一個完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由軟件和硬件組成。它們相互依存，缺一不可。IEEE給軟件定義為是計(jì)算機(jī)程序、規(guī)劃以及運(yùn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可能需要的相關(guān)文檔和數(shù)據(jù)。其概念是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而得出進(jìn)一步完善的，最先人們認(rèn)為軟件就是程序，到了20世紀(jì)70年代，人們認(rèn)為軟件不僅包括程序，還包括開發(fā)、使用、維護(hù)這些程序所需要的文檔。到了80年代，較為全面的軟件的定義才出現(xiàn)，包括計(jì)算機(jī)程序、實(shí)現(xiàn)程序所使用的方法、規(guī)則、相關(guān)聯(lián)的文檔、運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)等都是程序。

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和功能的正常使用離不開硬件和軟件，只有硬件和軟件得到很好的組合，計(jì)算機(jī)才能正常工作，完成相應(yīng)的任務(wù)。在計(jì)算機(jī)的資源配置上，既要考慮硬件資源又要考慮軟件資源。就軟件資源來看，它包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件的主要目的是實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)的管理、監(jiān)控和維護(hù)，包括自檢程序、操作系統(tǒng)等等。而應(yīng)用軟件的主要目的是解決計(jì)算機(jī)當(dāng)中的某些具體問題，實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)的管理等功能，包括學(xué)習(xí)管理軟件、人事管理軟件等等。從軟件功能的角度來看，我們可以認(rèn)為，軟件就是通過利用計(jì)算機(jī)本身提供的邏輯功能，合理組織計(jì)算機(jī)的工作，簡化或者替代人們在使用計(jì)算機(jī)過程中的工作環(huán)境。因此，對于計(jì)算機(jī)的各種程序來說，不管是支持計(jì)算機(jī)工作的程序，還是支持用戶使用的程序，它們都是軟件，如職場生存攻略提高工作效率的一些必備軟件：Photoshop、word、Excel、Dreamweaver等。

軟件特點(diǎn)有：（1）復(fù)雜性；（2）一致性；（3）可變性；（4）不可見性。軟件類型一是通用軟件，另一是定制軟件，是根據(jù)軟件服務(wù)對象的范圍，將其劃分為兩個類型。軟件危機(jī)是：（1）軟件維護(hù)費(fèi)用急劇上升，直接威脅計(jì)算機(jī)應(yīng)用的擴(kuò)大；（2）軟件生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步緩慢，是加劇軟件危機(jī)的重要原因。軟件生存周期是指一個軟件從提出需求開始直到該軟件報廢為止的整個時期，通常包括可行性分析和項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃、需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測試、維護(hù)等活動，它們將以適當(dāng)?shù)胤绞椒峙涞讲煌A段去完成。

軟件開發(fā)是一個過程，是指軟件工程人員未獲得軟件產(chǎn)品在軟件工具支持下實(shí)施的一系列軟件工程活動。其開發(fā)過程包括獲取過程、供應(yīng)過程、開發(fā)過程、操作過程、維護(hù)過程、管理過程和支持過程。其開發(fā)模型有：（1）瀑布模型；（2）快速原型模型；（3）噴泉模型；（4）增量模型；（5）螺旋模型；（6）形式化方法模型；（7）基于構(gòu)件的開發(fā)模型。其開發(fā)方式是一種使用定義好的技術(shù)集及符號表示組織軟件生產(chǎn)的過程，包括：（1）結(jié)構(gòu)化方式；（2）Jackson方法；（3）維也納開發(fā)方法；（4）面向?qū)ο箝_發(fā)方法。其開發(fā)工具一般指為了支持軟件人員開發(fā)和維護(hù)活動而使用的軟件。有RUP、RequisitepRro、Rose及Robot。

2 軟件工程

“軟件工程”自1968年首次提出軟件工程概念以來，已經(jīng)40多年了。編程范型已經(jīng)經(jīng)歷了三次演變，軟件工程也從第一代發(fā)展到第三代。其概念提出那個年代就開發(fā)大型系統(tǒng)軟件用手工方式進(jìn)行，其生產(chǎn)效率低、出錯率高。這種狀態(tài)不能滿足日益增長的軟件生產(chǎn)的需要，產(chǎn)生以下四個方面的問題：（1）軟件復(fù)雜性飛速增長；（2）軟件成本高；（3）開發(fā)周期長；（4）維護(hù)工作量大。即出現(xiàn)了“軟件危機(jī)”現(xiàn)象。軟件工程定義為將系統(tǒng)性的、規(guī)范化的、可定量的方法應(yīng)用于軟件得開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)，即將工程化應(yīng)用到軟件上。

其有一個相似的概念，出現(xiàn)上個世紀(jì)70年代，是開發(fā)和維護(hù)軟件的規(guī)范化方法，其指導(dǎo)思想是以處理工程問題的方法處理軟件生產(chǎn)的全過程。其發(fā)展大致經(jīng)過三個階段，包括程序設(shè)計(jì)時代、軟件時代、軟件工程時代。而軟件開發(fā)也大體經(jīng)過三個階段，定義、開發(fā)、維護(hù)三個階段。隨著軟件工程的發(fā)展，軟件工程學(xué)出現(xiàn)，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等等，既是邊緣學(xué)科，又是綜合性學(xué)科。

軟件工程目標(biāo)有：（1）支付較低的開發(fā)成本；（2）達(dá)到要求的軟件功能；（3）取較好的軟件性能；（4）開發(fā)的軟件易于移植；（5）需要較低的維護(hù)費(fèi)用；（6）能按時完成開發(fā)任務(wù)，及時交付使用；（7）開發(fā)的軟件可靠性高。其標(biāo)準(zhǔn)主要有三：一是FIPS 135是美國國家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布的《軟件文檔管理指針》；二是NSAC--39是美國核子安全分析中心發(fā)布的《安全參數(shù)顯示系統(tǒng)的驗(yàn)證與確認(rèn)》；三是ISO 5807是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布（現(xiàn)在已經(jīng)成為中國國家標(biāo)準(zhǔn)）的《信息處理--數(shù)據(jù)流程圖、程序流程圖、程序網(wǎng)絡(luò)圖和系統(tǒng)資源圖的文件編制符號及約定》。

其標(biāo)準(zhǔn)層次有五個，從頂層到低層依次是國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)規(guī)范及項(xiàng)目（課題）規(guī)范。其標(biāo)準(zhǔn)級別也是五個，即國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)（機(jī)構(gòu)）標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目（課題）標(biāo)準(zhǔn)。這是根據(jù)軟件工程，其標(biāo)準(zhǔn)制定的機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)適用的范圍有所不同分出的級別。軟件工程包括軟件開發(fā)技術(shù)和軟件工程項(xiàng)目管理兩大部分。第三代軟件工程：基于構(gòu)件的軟件工程是以軟件服用為目標(biāo)、領(lǐng)域工程為基礎(chǔ)，其開發(fā)過程一般包括四個階段，依次是領(lǐng)域分析和測試計(jì)劃定制、領(lǐng)域設(shè)計(jì)、建立可復(fù)用構(gòu)件庫、按“構(gòu)件集成模型”查找與集成構(gòu)件。

今后，計(jì)算機(jī)軟件工程的不斷發(fā)展，給克服軟件危機(jī)帶來了希望。隨著面向?qū)ο缶幊塘Χ鹊脑龃?，軟件工程師技術(shù)再不斷進(jìn)步，特別是構(gòu)件開發(fā)的規(guī)范化與市場化，已經(jīng)把軟件開發(fā)推進(jìn)到一個新的階段，出現(xiàn)了“開發(fā)伴隨軟件復(fù)用，開發(fā)為了軟件復(fù)用”以及“軟件就是服務(wù)”等新思想。這些突出的成績，讓我們對計(jì)算機(jī)軟件方向的發(fā)展拭目以待。

參考文獻(xiàn)：

[1]史濟(jì)民，顧春華，鄭紅.軟件工程--原理?方法與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社出版社，2009.

[2]劉冰，賴涵，瞿中，等.軟件工程實(shí)踐教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[3]麥中凡.計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1999.

[4]錢樂秋，趙文耘.軟件工程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

作者簡介：張宇（1992-），女，黑龍江哈爾濱人，在讀學(xué)生，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。

作者單位：齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾 161005