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探討計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件開(kāi)發(fā)論文
計(jì)算機(jī)技術(shù)自出現(xiàn)以來(lái)，對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，在人類社會(huì)的進(jìn)步中做出了巨大貢獻(xiàn)。計(jì)算機(jī)在我們的日常生活中最主要的應(yīng)用就是軟件應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理兩方面。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)應(yīng)用已涵蓋了人們的吃、穿、住、用、行等各方面，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚慕M成部分。因此，程序員需要對(duì)軟件的架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行更進(jìn)一步研究，以提供更優(yōu)質(zhì)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用服務(wù)。
隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于社會(huì)的各方面。人們對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的需求越來(lái)越大，質(zhì)量要求越來(lái)越高，這推動(dòng)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用往大型化、復(fù)雜化發(fā)展。計(jì)算機(jī)應(yīng)用的大型化、復(fù)雜化，對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件也趨于大型化、復(fù)雜化，這就造成了軟件開(kāi)發(fā)難度的增加，特別是作為軟件核心的軟件架構(gòu)。因此，要開(kāi)發(fā)出優(yōu)質(zhì)的軟件，其架構(gòu)的實(shí)用性、安全性、穩(wěn)定性等都要考慮到并且兼顧好。
1. 計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展歷程
五十年前，計(jì)算機(jī)只能應(yīng)用在科學(xué)研究中，使用者是高素質(zhì)的專家，而今天，計(jì)算機(jī)應(yīng)用已深入到社會(huì)的每一個(gè)角落;四十年前，文件不能方便地在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行傳輸，如今，即使相隔遙遠(yuǎn)的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)也可以利用互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)文件的無(wú)損傳輸;三十年前，數(shù)據(jù)共享還只是一個(gè)設(shè)想，在不同的應(yīng)用軟件之間能共用相同數(shù)據(jù)的設(shè)想，如今，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展使得不同的用戶能在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)共享的使用相同的數(shù)據(jù);計(jì)算機(jī)給我們的日常生活帶來(lái)的巨大改變使我們擁有想要進(jìn)一步去了解的渴望，讓它在我們的生活中帶來(lái)更多的方便，要想更好的發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)，先了解它的發(fā)展歷史以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是非常有必要的，只有深入的了解它我們才能更好的掌握它。
1.1 機(jī)器語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言
最初的計(jì)算機(jī)軟件是用一種低級(jí)的編程語(yǔ)言攜程，這種編程語(yǔ)言是基于二進(jìn)制編碼來(lái)進(jìn)行編程的，編出的程序全是由0、1組成，直觀性差，容易出錯(cuò)，而且不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)使用不同的機(jī)器語(yǔ)言，某一型號(hào)計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言編制的軟件，不能在另一型號(hào)的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。因此，程序員必須記住各種不同型號(hào)計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言指令的二進(jìn)制數(shù)字組合，這種編程語(yǔ)言對(duì)于程序員的要求很高，沒(méi)有一定的專業(yè)能力根本不能進(jìn)行這項(xiàng)工作，高起點(diǎn)對(duì)于計(jì)算機(jī)的發(fā)展起到了很大的限制作用，只有很少的專業(yè)人員能對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，因此推廣和應(yīng)用并不廣發(fā)。為了便于學(xué)習(xí)和編程，技術(shù)人員使用助記符來(lái)表示每條機(jī)器語(yǔ)言指令，這就是匯編語(yǔ)言。助記符的使用，使匯編語(yǔ)言相對(duì)于機(jī)器語(yǔ)言來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)潔了很多，編寫軟件也容易了許多。
1.2 高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言
匯編語(yǔ)言雖然在易用性上進(jìn)步了很多，但仍需程序員記住大量的匯編指令，而且匯編語(yǔ)言的指令形式依舊是偏向于機(jī)器形式，與人們?nèi)粘Ｊ褂玫淖匀徽Z(yǔ)言仍有較大的差距。為了能更容易的學(xué)習(xí)和編程，提高程序的可閱讀性，高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言被研發(fā)出來(lái)。高級(jí)語(yǔ)言的指令形式更類似于人們?nèi)粘Ｊ褂米匀徽Z(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)言。
在這兩個(gè)時(shí)期，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)并不發(fā)達(dá)，能利用的資源較少，人們對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的認(rèn)識(shí)也不夠，導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)軟件的編寫者編寫開(kāi)發(fā)了這個(gè)程序之后使用者就是自己的這種尷尬狀況。另外由于軟件的使用規(guī)模小，在編寫開(kāi)發(fā)的過(guò)程也不需要投入太多的人力、財(cái)力和物力，通常憑一己之力也能完成這項(xiàng)工作，因此也就沒(méi)有形成一套規(guī)范系統(tǒng)來(lái)指導(dǎo)這項(xiàng)工作的操作，對(duì)于這個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程就更加沒(méi)有人來(lái)進(jìn)行監(jiān)督管理。這個(gè)能僅憑一己之力就完成的開(kāi)發(fā)工作的編程環(huán)境只需要在開(kāi)發(fā)者的腦海中有一個(gè)大概的結(jié)構(gòu)框架就夠，編程者沒(méi)有必要將其全都記錄下來(lái)，歸檔供以后翻閱查詢，因此除了編程者留下的程序清單外，并沒(méi)有其他的可供查詢的資料。
1.3 軟件工程和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)
隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，人們對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的要求也日益提高，其規(guī)模、復(fù)雜程度逐漸增加，導(dǎo)致了對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件的規(guī)模、復(fù)雜程度也隨之增加。由于軟件的規(guī)模和復(fù)雜度的增加，其開(kāi)發(fā)和維護(hù)出現(xiàn)了一系列嚴(yán)重問(wèn)題，不僅是工作量的增加，更嚴(yán)重的是，因?yàn)闆](méi)有規(guī)范的流程，程序員在開(kāi)發(fā)軟件時(shí)讓軟件具有個(gè)體化特性，應(yīng)用軟件在開(kāi)發(fā)出來(lái)并正式投入使用之后，軟件出現(xiàn)問(wèn)題后的維護(hù)問(wèn)題日益凸顯，由此衍生出了“軟件危機(jī)”。為了解決這個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，國(guó)際上頂尖的計(jì)算機(jī)科學(xué)家在聯(lián)邦德國(guó)召開(kāi)了異常國(guó)際會(huì)議，會(huì)議上討論了軟件維護(hù)困難的問(wèn)題，同時(shí)，在這次會(huì)議上“軟件工程”這個(gè)詞語(yǔ)正式被提出來(lái)，它獲得了重視并被投入研究。將軟件開(kāi)發(fā)工程化，開(kāi)發(fā)人員按照規(guī)范的流程開(kāi)發(fā)軟件，不僅有效避免主觀失誤，更重要的是使軟件規(guī)范化、通用化，可維護(hù)性大大提高。
到了20世紀(jì)70年代，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)，這是軟件發(fā)展的一個(gè)重要的里程碑。結(jié)構(gòu)化程序是一種面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法，它主要是以處理過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)以及對(duì)模塊化功能進(jìn)行加強(qiáng)的原則進(jìn)行編程的原則。其中，模塊化是把軟件要解決的總目標(biāo)分解為若干子目標(biāo)，然后，再進(jìn)一步分解為具體的小目標(biāo)，把每一個(gè)小目標(biāo)稱為一個(gè)模塊。
基于模塊之間的獨(dú)立性，在設(shè)計(jì)出總體的結(jié)構(gòu)之后，將每個(gè)模塊進(jìn)行分開(kāi)設(shè)計(jì)，這樣就算將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，將原來(lái)復(fù)雜的系統(tǒng)分開(kāi)成為簡(jiǎn)單的模塊來(lái)進(jìn)行編程開(kāi)發(fā)對(duì)于模塊功能的維護(hù)、拓展和開(kāi)發(fā)都有很大的幫助，不至于在解決一個(gè)小問(wèn)題的時(shí)候帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)都發(fā)生變化，我們還可以利用這個(gè)現(xiàn)有的模塊進(jìn)行積木式的新功能的開(kāi)拓。
1.4 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)
面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)解決了前面的計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的一系列問(wèn)題，追溯這個(gè)概念的來(lái)源，最早應(yīng)該要追溯到麻省理工學(xué)院，這是一個(gè)基于容量架構(gòu)的實(shí)際系統(tǒng)里出現(xiàn)的對(duì)象以及實(shí)例的最早的時(shí)期。自從對(duì)這些進(jìn)行深一步的研究之后，計(jì)算機(jī)專家就意識(shí)到了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)出現(xiàn)之前結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是軟件開(kāi)發(fā)界的寵兒，基于它是面向過(guò)程進(jìn)行編程這一特點(diǎn)它為計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)歷程做出了很大的貢獻(xiàn)。而面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的出現(xiàn)解決了面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)過(guò)程中的函數(shù)的不穩(wěn)定性，函數(shù)在程序中很容易被改變?cè)斐上到y(tǒng)的不穩(wěn)定的性。
面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)改變了面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)中的一些不好的方面，為此引進(jìn)了不少的新概念以及方法，形成了它自身的獨(dú)特性，面向?qū)ο蟮奶卣髦痪褪欠庋b性，也就是說(shuō)內(nèi)部的狀態(tài)以及算法對(duì)用戶是隱蔽的，只有開(kāi)發(fā)者利用特定的接口才能使用該對(duì)象;面向?qū)ο筮�有一個(gè)特點(diǎn)是繼承性，繼承性是指在一個(gè)公共類中，各自是封閉的，避免了數(shù)據(jù)和方法的大量重復(fù);面向?qū)ο筮�有一個(gè)特點(diǎn)是多態(tài)性，也就是說(shuō)同一個(gè)消息被不同的對(duì)象接受可以產(chǎn)生不同的結(jié)果，所有的細(xì)節(jié)由接收消息的對(duì)象來(lái)處理。
2. 計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想
首先，根據(jù)系統(tǒng)分析的要求以及可以利用的資源對(duì)軟件的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行大致的功能設(shè)計(jì)。這是宏觀的、全局的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，要充分考慮各方面情況。接著，將功能復(fù)雜、繁多的總體結(jié)構(gòu)按功能分解為子結(jié)構(gòu)，各子結(jié)構(gòu)功能總和為上層結(jié)構(gòu)的總的功能。如果分解得到的子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，功能較多，可將子結(jié)構(gòu)再分解為結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，功能更單一的子結(jié)構(gòu)，以此類推，直至分解出的子結(jié)構(gòu)功能比較容易實(shí)現(xiàn)，分解的子結(jié)構(gòu)也容易實(shí)現(xiàn)。
2.2 模塊化設(shè)計(jì)思想
將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成由若干模塊組成的方法稱為模塊化。各模塊之間相對(duì)獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)功能單一，彼此間通過(guò)接口進(jìn)行相互調(diào)用。每個(gè)模塊可以單獨(dú)的被理解、編寫、 調(diào)試、查錯(cuò)與修改。這樣一來(lái)，可以簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)、維護(hù)工作，防止錯(cuò)誤蔓延，提高軟件的可靠性。
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