计算机导论课程总结4

走进软件

软件的定义

软件是一系列按照特定顺序组织的电脑数据和指令，是电脑中的非有形部分。电脑中的有形部分称为硬件，由电脑的外壳及各零件及电路所组成。电脑软件需有硬件才能运作，反之亦然，软件和硬件都无法在不互相配合的情形下进行实际的运作。

一般来说，计算机软件划分为编程语言、系统软件、应用软件和介于这两者之间的中间件。其中系统软件为计算机使用提供最基本的功能，但是并不针对某一特定应用领域。而应用软件则恰好相反，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。

软件包括所有在电脑运行的程序，和其架构无关，例如可执行文件、库及脚本语言都属于软件。软件不分架构，有其共通的特性，在运行后可以让硬件运行依设计时要求的机能。软件存储在存储器中，软件不是可以碰触到的实体，可以碰触到的都只是存储软件的零件（存储器）或是介质（光盘或磁片等）。

软件并不一定只包括可以在计算机上运行的计算机程序，有些定义中，与计算机程序相关的文档，一般也被认为是软件的一部分。简单的说软件就是程序加文档的集合体。软件被应用于世界的各个领域，对人们的生活和工作都产生了深远的影响。

软件的分类系统软件

按功能分类

系统软件

一般来说，系统软件包括操作系统（例如BSD、DOS、Linux、macOS、iOS、OS/2、QNX、Unix、Windows等）和一系列基本的工具（比如编译器，数据库管理，存储器格式化，文件系统管理，操作系统管理，用户身份验证，驱动管理，网络连接等方面的工具）。

应用软件

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。

按规模分类

软件架构

软件架构的定义

软件体系结构是构建计算机软件实践的基础。与建筑师设定建筑项目的设计原则和目标，作为绘图员画图的基础一样，软件架构师或者系统架构师陈述软件架构以作为满足不同客户需求的实际系统设计方案的基础。从和目的、主题、材料和结构的联系上来说，软件架构可以和建筑物的架构相比拟。一个软件架构师需要有广泛的软件理论知识和相应的经验来实施和管理软件产品的高级设计。软件架构师定义和设计软件的模块化，模块之间的交互，用户界面风格，对外接口方法，创新的设计特性，以及高层事物的对象操作、逻辑和流程。

软件架构师与客户商谈概念上的事情，与经理商谈广泛的设计问题，与软件工程师商谈创新的结构特性，与程序员商谈实现技巧，外观和风格。

软件架构是一个系统的草图。软件架构描述的对象是直接构成系统的抽象组件。各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通讯。在实现阶段，这些抽象组件被细化为实际的组件，比如具体某个类或者对象。在面向对象领域中，组件之间的连接通常用接口来实现。

软件架构的分层

分层架构是常见的软件架构，也是事实上的标准架构，如果说你不知道用什么架构，那么最简单的就是使用这种架构方式。
这种架构将软件分成若干个水平层，每一层都有清晰的角色和分工，不需要知道其他层的具体细节，层和层之间通过接口通信。
虽然没有明确约定，软件一定要分成多少层，但是四层的结构是最常见的了。
四层架构

表现层(Presentation Layer):用户界面，负责和用户互动
业务层(Bussiness):实现业务逻辑
持久层(Persistence):提供数据，SQL语句就放在这一层
数据层(Database):保存数据
有的软件在逻辑层和持久层之间，增加了一个服务层(Service)，提供不同业务逻辑需要的一些通用接口。
用户的请求将以此通过这四层的处理，不能跳过其中的任何一层。

操作系统

定义

操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、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用户与系统交互的操作界面。

DOS

dos，是磁盘操作系统的缩写，是个人计算机上的一类操作系统。从1981年直到1995年的15年间，磁盘操作系统在IBM PC 兼容机市场中占有举足轻重的地位。而且，若是把部分以DOS为基础的Microsoft Windows版本，如Windows 95、Windows 98和Windows Me等都算进去的话，那么其商业寿命至少可以算到2000年。微软的所有后续版本中，磁盘操作系统仍然被保留着。

UNIX

UNIX是一个强大的多用户、多任务操作系统，支持多种处理器架构，按照操作系统的分类，属于分时操作系统。UNIX 最早由Ken Thompson Dennis Ritchie于1969年在美国AT&T的贝尔实验室开发。
类Unix（Unix-like）操作系统指各种传统的Unix以及各种与传统Unix类似的系统。它们虽然有的是自由软件，有的是商业软件，但都相当程度地继承了原始UNIX的特性，有许多相似处，并且都在一定程度上遵守POSIX规范。类Unix系统可在非常多的处理器架构下运行，在服务器系统上有很高的使用率，例如大专院校或工程应用的工作站。

Linux

基于Linux的操作系统是20世纪1991年推出的一个多用户、多任务的操作系统。它与UNIX完全兼容。Linux最初是由芬兰赫尔辛基大学计算机系学生Linus Torvalds在基于UNIX的基础上开发的一个操作系统的内核程序,Linux的设计是为了在Intel微处理器上更有效的运用。其后在理查德·斯托曼的建议下以GNU通用公共许可证发布，成为自由软件Unix变种。它的最大的特点在于他是一个源代码公开的自由及开放源码的操作系统，其内核源代码可以自由传播。

经历数年的披荆斩棘，自由开源的Linux系统逐渐蚕食以往专利软件的专业领域，例如以往计算机动画运算巨擘──SGI的IRIX系统已被Linux家族及贝尔实验室研发小组设计的九号计划与Inferno系统取代，皆用于分散表达式环境。它们并不像其他Unix系统，而是选择自带图形用户界面。九号计划原先并不普及，因为它刚推出时并非自由软件。Linux有各类发行版，通常为GNU/Linux，如Debian（及其衍生系统Ubuntu、Linux Mint）、Fedora、openSUSE等。Linux发行版作为个人计算机操作系统或服务器操作系统，在服务器上已成为主流的操作系统。

MacOSX

MacOS是一套运行于苹果Macintosh系列电脑上的操作系统。Mac OS是首个在商用领域成功的图形用户界面。Macintosh组包括比尔·阿特金森（Bill Atkinson）、杰夫·拉斯金（Jef Raskin）和安迪·赫茨菲尔德（Andy Hertzfeld）。Mac OS X于2001年首次在商场上推出。它包含两个主要的部分：Darwin，是以BSD原始代码和Mach微核心为基础，类似Unix的开放原始码环境。

Windows

Windows是由微软公司成功开发的操作系统.Windows是一个多任务的操作系统，他采用图形窗口界面，用户对计算机的各种复杂操作只需通过点击鼠标就可以实现。
MicrosoftWindows系列操作系统是在微软给IBM机器设计的MS-DOS的基础上设计的图形操作系统。Windows系统，如Windows 2000、Windows XP皆是创建于现代的Windows NT内核。NT内核是由OS/2和OpenVMS等系统上借用来的。Windows可以在32位和64位的Intel和AMD的处理器上运行，但是早期的版本也可以在DEC Alpha、MIPS与PowerPC架构上运行。虽然由于人们对于开放源代码作业系统兴趣的提升，Windows的市场占有率有所下降，但是到2004年据库服务等一些功能。

WindowsXP在2001年10月25日发布，2004年8月24日发布服务包2，2008年4月21日发布最新的服务包3。微软上一款操作系统Windows Vista（开发代码为Longhorn）于2007年1月30日发售。Windows Vista增加了许多功能，尤其是系统的安全性和网络管理功能，并且其拥有界面华丽的Aero Glass。但是整体而言，其在全球市场上的口碑却并不是很好。Windows 8微软在2012年10月正式推出，系统有着独特的metro开始界面和触控式交互系统，2013年10月17日晚上7点，Windows 8.1在全球范围内，通过Windows上的应用商店进行更新推送。2014年1月22日，微软在美国旧金山举行发布会，正式发布了Windows 10消费者预览版。

iOS

iOS操作系统是由苹果公司开发的手持设备操作系统。iOS与苹果的Mac OS X操作系统一样，它也是以Darwin为基础的，因此同样属于类Unix的商业操作系统。原本这个系统名为iPhone OS，直到2010年6月7日WWDC大会上宣布改名为iOS。截止至2011年11月，根据Canalys的数据显示，iOS已经占据了全球智能手机系统市场份额的30%，在美国的市场占有率为43%。

Android

Android是一种以Linux为基础的开放源代码操作系统，主要使用于便携设备。Android操作系统最初由Andy Rubin开发，最初主要支持手机。2005年由Google收购注资，并组建开放手机联盟开发改良，逐渐扩展到平板电脑及其他领域上。2011年第一季度，Android在全球的市场份额首次超过塞班系统，跃居全球第一。2012年11月数据显示，Android占据全球智能手机操作系统市场76%的份额，中国市场占有率为90%。

软件开发

软件工程

软件工程是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它涉及程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面。
在现代社会中，软件应用于多个方面。典型的软件有电子邮件、嵌入式系统、人机界面、办公套件、操作系统、编译器、数据库、游戏等。同时，各个行业几乎都有计算机软件的应用，如工业、农业、银行、航空、政府部门等。这些应用促进了经济和社会的发展，也提高了工作效率和生活效率 。

软件开发流程

问题定义

要解决的问题是什么

可行性研究

对上一步的问题确定是否有行得通的解决办法

需求分析

1.相关系统分析员向用户初步了解需求，然后用相关的工具软件列出要开发的系统的大功能模块，每个大功能模块有哪些小功能模块，对于有些需求比较明确相关的界面时，在这一步里面可以初步定义好少量的界面。
2.系统分析员深入了解和分析需求，根据自己的经验和需求用WORD或相关的工具再做出一份文档系统的功能需求文档。这次的文档会清楚列出系统大致的大功能模块，大功能模块有哪些小功能模块，并且还列出相关的界面和界面功能。
3.系统分析员向用户再次确认需求。

概要设计

首先，开发者需要对软件系统进行概要设计，即系统设计。概要设计需要对软件系统的设计进行考虑，包括系统的基本处理流程、系统的组织结构、模块划分、功能分配、接口设计、运行设计、数据结构设计和出错处理设计等，为软件的详细设计提供基础。

详细设计

在概要设计的基础上，开发者需要进行软件系统的详细设计。在详细设计中，描述实现具体模块所涉及到的主要算法、数据结构、类的层次结构及调用关系，需要说明软件系统各个层次中的每一个程序(每个模块或子程序)的设计考虑，以便进行编码和测试。应当保证软件的需求完全分配给整个软件。详细设计应当足够详细，能够根据详细设计报告进行编码。

编码

在软件编码阶段，开发者根据《软件系统详细设计报告》中对数据结构、算法分析和模块实现等方面的设计要求，开始具体的编写程序工作，分别实现各模块的功能，从而实现对目标系统的功能、性能、接口、界面等方面的要求。在规范化的研发流程中，编码工作在整个项目流程里最多不会超过1/2，通常在1/3的时间，所谓磨刀不误砍柴功，设计过程完成的好，编码效率就会极大提高，编码时不同模块之间的进度协调和协作是最需要小心的，也许一个小模块的问题就可能影响了整体进度，让很多程序员因此被迫停下工作等待，这种问题在很多研发过程中都出现过。编码时的相互沟通和应急的解决手段都是相当重要的，对于程序员而言，bug永远存在，你必须永远面对这个问题！

测试

测试编写好的系统。交给用户使用，用户使用后一个一个的确认每个功能。软件测试有很多种：按照测试执行方，可以分为内部测试和外部测试；按照测试范围，可以分为模块测试和整体联调；按照测试条件，可以分为正常操作情况测试和异常情况测试；按照测试的输入范围，可以分为全覆盖测试和抽样测试。以上都很好理解，不再解释。总之，测试同样是项目研发中一个相当重要的步骤，对于一个大型软件，3个月到1年的外部测试都是正常的，因为永远都会有不可预料的问题存在。完成测试后，完成验收并完成最后的一些帮助文档，整体项目才算告一段落，当然日后少不了升级，修补等等工作，只要不是想通过一锤子买卖骗钱，就要不停的跟踪软件的运营状况并持续修补升级，直到这个软件被彻底淘汰为止。

软件交付

在软件测试证明软件达到要求后，软件开发者应向用户提交开发的目标安装程序、数据库的数据字典、《用户安装手册》、《用户使用指南》、需求报告、设计报告、测试报告等双方合同约定的产物。
《用户安装手册》应详细介绍安装软件对运行环境的要求、安装软件的定义和内容、在客户端、服务器端及中间件的具体安装步骤、安装后的系统配置。
《用户使用指南》应包括软件各项功能的使用流程、操作步骤、相应业务介绍、特殊提示和注意事项等方面的内容，在需要时还应举例说明。

验收

用户验收。

维护

根据用户需求的变化或环境的变化，对应用程序进行全部或部分的修改。

引用链接

1. https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BD%AF%E4%BB%B6
2. https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E6%9E%B6%E6%9E%84
3. https://www.kancloud.cn/kinghs/architecture/237437
4. https://baike.baidu.com/item/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/192
5. https://baike.baidu.com/item/DOS/32025
6. https://www.cnblogs.com/zsh-blogs/p/10029199.html
7. https://baike.baidu.com/item/%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%BC%80%E5%8F%91%E6%B5%81%E7%A8%8B/3430246