计算思维驱动软件工程发展

1.世界上第一个计算机程序员

第一个写软件的人是Ada（Augusta Ada Lovelace），在1860年她尝试为Babbage（Charles Babbage）的机械式计算机写软件。尽管最终他们的努力失败了，但他们的名字永远载入了计算机发展的史册。

2.现代计算机软件的出现

20世纪50年代，软件伴随着第一台电子计算机的问世诞生了。以写软件为职业的人也开始出现，他们多是经过训练的数学家和电子工程师。1960年美国大学里开始出现授予计算机专业的学位，教人们写软件。

在计算机系统发展的初期，硬件通常用来执行一个单一的程序，而这个程序又是为一个特定的目的而编制的。早期当通用硬件成为平常事情的时候，软件的通用性却是很有限的。大多数软件是由使用该软件的个人或机构研制的，软件往往带有强烈的个人色彩。早期的软件开发也没有什么系统的方法可以遵循，软件设计是在某个人的头脑中完成的一个隐藏的过程。而且，除了源代码往往没有软件说明书等文档。

3.软件危机

从20世纪60年代中期到70年代中期是计算机系统发展的第二个时期，在这一时期软件开始作为一种产品被广泛使用，出现了“软件作坊”专职应别人的需求写软件。这一软件开发的方法基本上仍然沿用早期的个体化软件开发方式，但软件的数量急剧膨胀，软件需求日趋复杂，维护的难度越来越大，开发成本令人吃惊地高，而失败的软件开发项目却屡见不鲜。“软件危机”就这样开始了！

软件危机有以下典型的表现：

（1）对软件开发成本和进度的估计不准确；

（2）用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生；

（3）软件产品的质量不可靠；

（4）软件常常是不可维护的；

（5）软件通常没有适当的文档资料；

（6）软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升。

（7）软件开发生产率提高的速度远远跟不上计算机应用迅速普及深入的趋势。

“软件危机”使得人们开始对软件及其特性进行更深一步的研究，人们改变了早期对软件的不正确看法。早期那些被认为是优秀的程序常常很难被别人看懂，通篇充满了程序技巧。现在人们普遍认为优秀的程序除了功能正确，性能优良之外，还应该容易看懂、容易使用、容易修改和扩充。

1968年，北大西洋公约组织的计算机科学家在联邦德国召开的国际学术会议上第一次提出了“软件危机”（software crisis）这个名词。概括来说，软件危机包含两方面问题：①如何开发软件，以满足不断增长，日趋复杂的需求；②如何维护数量不断膨胀的软件产品。

4.软件工程的提出

1968年秋季，NATO（北约）的科技委员会召集了近50名一流的编程人员、计算机科学家和工业界巨头，讨论和制定摆脱“软件危机”的对策。在那次会议上第一次提出了软件工程（software engineering）这个概念。

软件工程是指导计算机软件开发和维护的一门工程学科。采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维护软件，把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来，以经济地开发出高质量的软件并有效地维护它。

软件工程的七条基本原理：(www.xing528.com)

（1）用分阶段的生存周期计划进行严格的管理；

（2）坚持进行阶段评审；

（3）实行严格的产品控制；

（4）采用现代程序设计技术；

（5）软件工程结果应能清楚地审查；

（6）开发小组的人员应该少而精；

（7）承认不断改进软件工程实践的必要性。

5.传统软件工程

为迎接软件危机的挑战，人们进行了不懈的努力。这些努力大致上是沿着两个方向同时进行的。

一是从管理的角度，希望实现软件开发过程的工程化。这方面最为著名的成果就是提出了大家都很熟悉的“瀑布式”生命周期模型。它是在20世纪60年代末“软件危机”后出现的第一个生命周期模型。如下所示：

分析→设计→编码→测试→维护

后来，又有人针对该模型的不足，提出了快速原型法、螺旋模型、喷泉模型等对“瀑布式”生命周期模型进行补充。现在，它们在软件开发的实践中被广泛采用。

这方面的努力，还使人们认识到了文档的标准以及开发者之间、开发者与用户之间的交流方式的重要性。一些重要文档格式的标准被确定下来，包括变量、符号的命名规则以及原代码的规范式。

软件工程发展的第二个方向，侧重与对软件开发过程中分析、设计的方法的研究。这方面的重要成果就是在20世纪70年代风靡一时的结构化开发方法，即PO（面向过程的开发或结构化方法）以及结构化的分析、设计和相应的测试方法。

软件工程的目标是研制开发与生产出具有良好的软件质量和费用合算的产品。费用合算是指软件开发运行的整个开销能满足用户要求的程度，软件质量是指该软件能满足明确的和隐含的需求能力有关特征和特性的总和。软件质量可用六个特性来作评价，即功能性、可靠性、易使用性、效率、维护性、易移植性。

6.现代软件工程

软件不是纯物化的东西，其中包含着人的因素，于是就有很多变动的东西，不可能像理想的物质生产过程，基于物理学等的原理来做。早期的软件开发仅考虑人的因素，传统的软件工程强调物性的规律，现代软件工程最根本的就是人跟物的关系，就是人和机器（工具、自动化）在不同层次的不断循环发展的关系。

面向对象的分析、设计方法（OOA和OOD）的出现使传统的开发方法发生了翻天覆地的变化。随之而来的是面向对象建模语言（以UML为代表）、软件复用、基于组件的软件开发等新的方法和领域。

与之相应的是从企业管理的角度提出的软件过程管理。即关注于软件生存周期中所实施的一系列活动并通过过程度量、过程评价和过程改进等涉及对所建立的软件过程及其实例进行不断优化的活动使得软件过程循环往复、螺旋上升式地发展。其中最著名的软件过程成熟度模型是美国卡内基梅隆大学软件工程研究所（SEI）建立的CMM（Capability Maturity Model），即能力成熟度模型。此模型在建立和发展之初，主要目的是为大型软件项目的招投标活动提供一种全面而客观的评审依据，而发展到后来，又同时被应用于许多软件机构内部的过程改进活动中。