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第10章 开启未来之门的钥匙——软件开发(1)

1.电子计算机软件软件

硬件有形,有色,有味,看得见,摸得着,闻得到。而软件无形,无色,无味,看不见,摸不着,闻不到。

软件,台湾地区称作作软体,英文是Software,是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。一般来讲软件被划分为编程语言、系统软件、应用软件和介于这两者之间的中间件。软件并不只是包括可以在计算机(这里的计算机是指广义的计算机)上运行的电脑程序,与这些电脑程序相关的文档一般也被认为是软件的一部分。软件的载体是光盘VCD DVD U盘软盘。光盘是通过激光雕刻在VCD或者DVD上的。

软件是用户与硬件之间的接口界面。用户主要是通过软件与计算机进行交流。软件是计算机系统设计的重要依据。为了方便用户,为了使计算机系统具有较高的总体效用,在设计计算机系统时,必须全局考虑软件与硬件的结合,以及用户的要求和软件的要求。一是运行时,能够提供所要求功能和性能的指令或计算机程序集合。二是程序能够满意地处理信息的数据结构。三是描述程序功能需求以及程序如何操作和使用所要求的文档。以开发语言作为描述语言,可以认为:软件=程序+数据+文档。

计算机软件概念图

一般来讲软件被划分为系统软件、应用软件,其中系统软件包括操作系统和支撑软件(包括微软发布的嵌入式系统,即硬件级的软件,使电脑及其它设备运算速度更快更节能)

系统软件为计算机使用提供最基本的功能,可分为操作系统和支撑软件,其中操作系统是最基本的软件。系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬件,使得它们可以协调工作。系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机当作一个整体而不需要顾及到底层每个硬件是如何工作的。

微软公司生产的操作系统软件

操作系统是一管理计算机硬件与软件资源的程序,同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让使用者与系统交互的操作接口。支撑软件是支撑各种软件的开发与维护的软件,又称为软件开发环境(SDE)。它主要包括环境数据库、各种接口软件和工具组。著名的软件开发环境有IBM公司的Web Sphere,微软公司的等。包括一系列基本的工具(比如编译器,数据库管理,存储器格式化,文件系统管理,用户身份验证,驱动管理,网络连接等方面的工具)。

各种各样的应用软件图标

但是系统软件并不针对某一特定应用领域。应用软件与系统软件相反,不同的应用软件根据用户和所服务的领域提供不同的功能。应用软件是为了某种特定的用途而被开发的软件。它可以是一个特定的程序,比如一个图像浏览器。也可以是一组功能联系紧密,可以互相协作的程序的集合,比如微软的Office软件。也可以是一个由众多独立程序组成的庞大的软件系统,比如数据库管理系统。

知识卡片:

微软

微软公司是一家总部位于美国的跨国电脑科技公司。以研发、制造、授权和提供广泛的电脑软件服务业务为主。总部位于美国华盛顿州的雷德蒙德,最为著名和畅销的产品为Microsoft Windows操作系统和Microsoft Office系列软件。

公司于1975年由比尔·盖茨和保罗·艾伦创立。初期主要为艾尔塔8800发展和销售BASIC解釋器,在1980年代中期凭借MS-DOS在家用电脑操作系统市场上取得长足进步,后来出现的Windows使得微软逐渐统治了家用桌面电脑操作系统市场。同时微软也开始扩张业务,进军其他行业和市场:与NBC合资创建MSNBC,拓展有线电视新闻业务;创建MSN门户网站以及英卡特多媒体百科全书;计算机硬件市场上,微软鼠标及Xbox、Xbox 360、Zune和MSN TV家庭娱乐设备也在不同的年份出现在市场上。

2.神奇的电子计算机语言

计算机语言指用于人与计算机之间通讯的语言。计算机语言是人与计算机之间传递信息的媒介。计算机系统最大特征是指令通过一种语言传达给机器。为了使电子计算机进行各种工作,就需要有一套用以编写计算机程序的数字、字符和语法规划,由这些字符和语法规则组成计算机各种指令(或各种语句)。这些就是计算机能接受的语言。

计算机语言

计算机语言的种类非常的多,总的来说可以分成机器语言,汇编语言,高级语言三大类。

电脑每做的一次动作,一个步骤,都是按照已经用计算机语言编好的程序来执行,程序是计算机要执行的指令的集合,而程序全部都是用我们所掌握的语言来编写的。所以人们要控制计算机一定要通过计算机语言向计算机发出命令。

目前通用的编程语言有两种形式:汇编语言和高级语言。汇编语言的实质和机器语言是相同的,都是直接对硬件操作,只不过指令采用了英文缩写的标识符,更容易识别和记忆。它同样需要编程者将每一步具体的操作用命令的形式写出来。汇编程序的每一句指令只能对应实际操作过程中的一个很细微的动作,例如移动、自增,因此汇编源程序一般比较冗长、复杂、容易出错,而且使用汇编语言编程需要有更多的计算机专业知识,但汇编语言的优点也是显而易见的,用汇编语言所能完成的操作不是一般高级语言所能实现的,而且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小,而且执行速度很快。

编程语言

高级语言是目前绝大多数编程者的选择。和汇编语言相比,它不但将许多相关的机器指令合成为单条指令并且去掉了与具体操作有关但与完成工作无关的细节,例如使用堆栈、寄存器等,这样就大大简化了程序中的指令。由于省略了很多细节,所以编程者也不需要具备太多的专业知识。

高级语言主要是相对于汇编语言来说的,它并不是特指某一种具体的语言,而是包括了很多编程语言,如目前流行的VB、VC、FoxPro、Delphi等,这些语言的语法、命令格式各有不同。

计算机语言之父尼盖德

克里斯汀·尼盖德于1926年在奥斯陆出生,1956年毕业于奥斯陆大学并取得数学硕士学位,此后致力于计算机计算与编程研究。因为尼盖德帮助因特网奠下了基础,为计算机业做出了巨大贡献。所以被誉为“计算机语言之父”。他发展了simula编程语言,为ms-dos和因特网打下了基础。1961年~1967年,尼盖德在挪威计算机中心工作,参与开发了面向对象的编程语言。因为表现出色,2001年,尼盖德和同事奥尔·约安·达尔获得了2001年a.m.图灵机奖及其它多个奖项。当时为尼盖德颁奖的计算机协会认为他们的工作为java,c++等编程语言在个人电脑和家庭娱乐装置的广泛应用扫清了道路,“他们的工作使软件系统的设计和编程发生了基本改变,可循环使用的、可靠的、可升级的软件也因此得以面世。”

尼盖德因他卓越的贡献,而被誉为“计算机语言之父”,他对计算机语言发展趋势的掌握和认识,以及投身于计算机语言事业发展的精神都将激励我们向着计算机语言无比灿烂的明天前进。

知识卡片:

C语言

如果说FORTRAN和COBOL是第一代高级编译语言,那么C语言就是它们的孙子辈。C语言是Dennis Ritchie在七十年代创建的,它功能更强大且与ALGOL保持更连续的继承性,而ALGOL则是COBOL和FORTRAN的结构化继承者。C语言被设 计算机语言计成一个比它的前辈更精巧、更简单的版本,它适于编写系统级的程序,比如操作系统。在此之前,操作系统是使用汇编语言编写的,而且不可移植。C语言是第一个使得系统级代码移植成为可能的编程语言。

C++

C++语言是具有面向对象特性的C语言的继承者。面向对象编程,或称OOP是结构化编程的下一步。OO程序由对象组成,其中的对象是数据和函数离散集合。有许多可用的对象库存在,这使得编程简单得只需要将一些程序“建筑材料”堆在一起(至少理论上是这样)。比如说,有很多的GUI和数据库的库实现为对象的集合。

Java

Java是由Sun最初设计用于嵌入程序的可移植性“小C++”。在网页上运行小程序的想法着实吸引了不少人的目光,于是,这门语言迅速崛起。事实证明,Java不仅仅适于在网页上内嵌动画—它是一门极好的完全的软件编程的小语言。“虚拟机”机制、垃圾回收以及没有指针等使它很容易实现不易崩溃且不会泄漏资源的可靠程序。 计算机语言虽然不是C++的正式续篇,Java从C++中借用了大量的语法。它丢弃了很多C++的复杂功能,从而形成一门紧凑而易学的语言。不像C++,Java强制面向对象编程,要在Java里写非面向对象的程序就像要在Pascal里写“空心粉式代码”一样困难。

3.电子计算机软件的特点

软件是逻辑产品而不是物理产品。因此,与硬件相比具有完全不同的特点。

在大多数场合,软件的开发、设计几乎都是从头开始的,开发的成本和进度很难估计。软件在提交使用以前,尽管经过了严格的测试和试用,但仍不能保证软件没有潜伏的错误。而硬件生产可以从市场上买到几乎所有的材料、元器件,然后可以到工厂进行组装。经过严格测试、试验、试用以后,设计过程中的错误一般是能够排出的。因此,硬件的设计和实现相对来说是比较容易的。

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