第9章 软件进化

软件的发展演变如同硬件一样,计算机软件也是在不断发展的。

下面以系统程序为例,简要说明软件的发展演变过程。

1. 目的程序早期计算机中,人们直接用机器语言编写程序,这种编写程序的方式称为手编程序。

这种用机器语言书写的程序,计算机完全可以“识别”并能执行,所以又叫做目的程序。

但是,用机器语言编写程序很繁琐,又耗费大量的人力和时间,容易出错,出错后寻找错误也相当费事,这就大大限制了计算机的使用。

2. 汇编程序为了编写程序方便翻译和提高机器的使用效率,人们用一些约定的文字、符号和数字按规定的格式来表示各种不同的指令,然后再用这些特殊符号表示的指令来编写程序,这就是所谓的汇编语言。

借助于汇编程序,计算机本身自动地把符号语言表示的程序(称为汇编源程序)翻译成用机器语言表示的目的程序。

3. 源程序为了进一步实现程序自动化和便于程序交流,使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机,人们又创造了各种接近于数学语言的算法语言。

算法语言是指按实际需要规定好的一套基本符号以及由这套基本符号构成程序的规则。

比较接近数学语言,直观通用,与具体机器无关,只要稍加学习就能掌握,便于推广使用计算机。

用算法语言编写的程序称为源程序，这种源程序是不能由机器直接识别和执行的,必须给计算机配备一个即懂算法语言又懂机器语言的“翻译”,才能把源程序翻译为机器语言。

通常采用下面两种方法：1.计算机配置一套用机器语言写的编译程序,它把源程序翻译成目的程序,然后机器执行目的程序,得出计算结果。

但由于目的程序一般不能独立运行,还需要一种叫做运行系统的辅助软件来帮助。

通常,把编译程序和运行系统和称为编译系统。

2.使源程序通过所谓的解释系统进行解释执行,即逐个解释并立即执行源程序的语句,它不是编出目的程序后再执行,而是直接逐一解释语句并得出计算结果。

4. 操作系统为了摆脱用户直接使用机器并独占机器这种情况,依靠计算机来管理自己和管理用户,于是人们又创造出一类程序,叫做操作系统。

软件发展的演变过程软件发展的演变过程可以追溯到计算机发明的早期。

从最早的人工编程到自动化编程，软件发展经历了多个重要的阶段。

1. 机器代码和低级语言：在计算机出现之初，人们需要直接使用机器代码来编程。

机器代码是计算机能够理解的二进制指令，编写程序需要手动输入指令的二进制形式。

这种编程方式效率低下且容易出错，因此很快就出现了低级语言如汇编语言。

低级语言可以使用助记符和符号来代替机器指令中的二进制码，提高了编程的可读性和易用性。

2. 高级语言和编译器：为了简化编程，提高效率，高级编程语言开始出现。

高级编程语言使用人类能理解的语法和结构，可以用简洁的方式表达复杂的逻辑。

最早的高级编程语言包括FORTRAN和COBOL等。

为了将高级语言转化为机器代码，发明了编译器。

编译器可以将高级语言程序转化为机器代码，使计算机能够直接执行。

3. 集成开发环境（IDE）：随着编程语言的发展和复杂度的提升，程序员需要更加便捷的工具来编写和调试代码。

为了提高效率，集成开发环境（IDE）开始出现。

IDE集成了代码编辑、调试、编译、版本控制等多个功能，为程序员提供了一个统一的开发环境。

著名的IDE有微软的Visual Studio和Eclipse等。

4. 面向对象编程和模块化：为了更好地组织和管理代码，面向对象编程（OOP）开始流行起来。

OOP将数据和操作数据的方法封装成对象，对象之间可以进行交互和继承，增加了代码的重用性和可维护性。

另外，模块化编程也成为一种趋势。

模块化将大型程序拆分成多个独立的模块，每个模块负责特定的功能，降低了复杂度，提高了可维护性。

5. 开源和社区参与：开源软件的兴起为软件发展带来了革命性的影响。

开源软件是指源代码对公众免费开放，可以自由使用、修改和分发。

开源软件的出现促进了知识共享和创新，为软件开发者提供了更多学习和合作的机会。

开源软件的代表有Linux操作系统、Apache服务器等。

同时，也兴起了众多开源社区，大量的开发者共同参与开源项目的开发和维护，形成了强大的创造和支持网络。

今天我们来学习一下第九章生态系统管理人类社会的可持续发展归根结底是一个生态系统管理的问题，也就是如何运用生态学、经济学、社会学和管理学的有关原理，对各种资源进行合理管理的问题，这样既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成损害。

所以我们就先先来学习第一节生态系统管理的内涵。

生态系统管理是随着生态学的发展逐渐形成的。

它的定义就是指一、定义在充分认识生态系统整体性与复杂性的前提下，以持续地获得期望的物质产品、生态及社会效益为目标，并依据对关键生态过程和重要生态因子长期监测的结果而进行的管理活动。

二、生态系统管理的内涵主要包括以下几方面：1.生态系统管理要求将生态学和社会科学的知识和技术，以及人类自身和社会的价值整合到生态系统的管理活动中；2.生态系统管理的对象主要是受自然和人类干扰的系统；3.生态系统管理的效果可用生物多样性和生产力潜力来衡量；4.生态系统管理要求科学家与管理者确定生态系统退化的阈值及退化根源，并在退化前采取措施；5.生态系统管理要求利用科学知识做出最小损害生态系统整体性的管理选择；6.生态系统管理的时间和空间尺度应与管理目标相适应。

所以，生态系统管理是人类以科学理智的态度利用、保护生存环境和自然资源的行为体现，也是实现可持续发展的手段和重要途径。

我们来看第三个大问题生态系统管理的基本原则：生态系统管理是以人为主体的管理行为，因为人既是生态系统的重要组分（被管理者），又是管理的实施者，管理是靠人来执行和实现的。

所以只有加强规范人的行为的法规、政策和制度的建设，提高全人类的环境保护意识，树立可持续发展观念，才能真正实现可持续的生态系统管理。

另外，生态系统管理应遵循的原则还有几个方面，它们是1.整体性原则。

整体性是生态系统的基本特性，各种自然生态系统都有其自身的整体运动规律，人为的随意地分割就会给整个系统带来灾难。

我们建拦河大坝，就会造成枯水期的延长。

因此在管理中我们要遵循系统的整体性原则，切忌人为切割。

软件过程模型的演化与发展软件过程模型是一种软件开发过程的框架和方法，它通常涵盖项目计划、需求分析、设计、编码、测试等过程，并且有明确的阶段和相应的文档。

随着软件开发的不断发展，软件过程模型也发生了各种改变和演化。

本文将从历史上软件过程模型的发展、目前主流的软件过程模型以及未来软件过程模型的趋势等方面进行讨论。

历史上软件过程模型的发展软件过程模型最早可以追溯到20世纪70年代的瀑布模型。

瀑布模型是一种基于阶段划分的步骤性软件开发方法，它的特点是各个阶段之间严格顺序不可逆。

但是瀑布模型的缺陷也逐渐显露出来，比如它不能应对变化频繁的需求以及对客户需求的不敏感，无法应对灵活的软件开发环境。

为了解决瀑布模型的问题，20世纪80年代出现了许多新的软件过程模型，如快速原型法、融合模型、增量模型等。

具体而言，快速原型法用于快速制作模型以进行交互式需求分析和确认；融合模型结合不同的软件过程模型来达到平衡；增量模型则通过分阶段交付，每个阶段都可以进行前一阶段已经完成的悄然和证明，从而改进了瀑布模型。

到了90年代，软件工程领域出现了更加灵活的敏捷软件开发模型。

敏捷模型的特点是强调响应变化、需求频繁演化以及迭代反馈等。

它的发展激励了更多的软件开发模型的探索，如极限编程、Scrum等。

这些敏捷模型的出现不仅让软件开发过程更灵活，还提高了开发质量。

主流的软件过程模型目前，主流的软件过程模型主要是瀑布模型和敏捷模型。

瀑布模型是适合于需求比较稳定、开发周期较长以及需求可以明确的软件项目。

敏捷模型则更适合于需求不确定、周期短、迭代反馈频繁等软件项目。

瀑布模型通常具有以下几个阶段：需求分析、设计、编码、测试和维护。

这些阶段通常需要在开发生命周期内严格按照顺序进行。

每个阶段会产生相应的文档并进行相关的验证和测试。

瀑布模型的优点是流程可控，开发过程分明，有很好的任务计划，每个阶段可以进行流程、质量、进度和成果的控制与管理。

缺点则是无法适应需求变更大和客户需求不明确的情况，调整难度非常大。

系统进化树的构建1. 引言在计算机科学领域，系统进化树是一种用于描述和分析软件系统演化历史的工具。

它可以帮助我们理解软件系统是如何随着时间发展和演变的，以及不同版本之间的关系。

通过构建系统进化树，我们可以更好地了解软件系统的演化规律，为软件维护、升级和迭代提供有效的指导。

本文将详细介绍系统进化树的构建方法，并提供相关示例和实践经验。

2. 构建方法2.1 数据收集构建系统进化树的第一步是收集相关数据。

这些数据可以来自于版本控制系统、缺陷跟踪系统、代码仓库等多个来源。

主要包括以下几个方面：•版本信息：记录每个版本的发布日期、版本号等基本信息。

•变更集：记录每个版本中进行了哪些变更，包括新增功能、修改bug等。

•缺陷报告：记录每个版本中出现的缺陷报告，包括缺陷编号、严重程度等。

•代码仓库：记录每个版本中所使用的代码库快照。

2.2 数据预处理在进行数据分析之前，需要对收集到的数据进行预处理。

主要包括以下几个方面：•数据清洗：去除重复、无效或不完整的数据。

•数据整合：将不同来源的数据进行整合，建立关联关系。

•数据格式化：将数据转换为统一的格式，方便后续分析和处理。

2.3 构建演化关系构建系统进化树的核心是建立不同版本之间的演化关系。

可以使用以下两种方法来实现：2.3.1 基于变更集通过分析每个版本中的变更集，可以识别出新增、修改和删除的功能模块或代码文件。

根据这些变更信息，可以构建出一个版本间的差异图，从而揭示出系统演化的路径。

2.3.2 基于缺陷报告通过分析每个版本中出现的缺陷报告，可以识别出哪些缺陷被修复，并确定修复缺陷所涉及到的代码文件或功能模块。

根据这些信息，可以构建出一个修复路径图，从而揭示系统演化过程中缺陷修复的路径。

2.4 可视化展示构建完成系统进化树后，需要将其以可视化形式展示出来。

常用的可视化工具有网络图、树状图等。

通过可视化展示，可以更直观地了解系统的演化历史和各个版本之间的关系。

3. 示例与实践经验3.1 示例以一个开源软件项目为例，假设我们收集到了该项目的版本控制记录、缺陷报告和代码仓库快照。

软件发展的演变过程软件发展的演变过程可以概括为以下几个阶段：1. 手工编写阶段：在计算机问世之前，人们需要手工编写代码来执行各种计算任务。

这个阶段的软件还不具备可重复使用性和可移植性。

2. 第一代机器语言阶段：随着计算机的发展，第一代机器语言出现了，程序员可以直接使用机器语言编写程序，计算机可以直接执行这些代码。

但是，机器语言编写程序非常复杂和低效。

3. 汇编语言阶段：为了简化编程过程，汇编语言被引入。

汇编语言使用助记符代替了机器语言的二进制代码，使得程序员可以更方便地编写和阅读代码。

然而，汇编语言同样也需要针对每种不同的计算机体系结构编写不同的代码。

4. 高级语言阶段：高级语言的引入是软件发展的一个重要里程碑。

高级语言比汇编语言更加易于理解和编写，使得程序设计师可以更便捷地开发复杂的软件。

高级语言将人类语言和机器语言进行了中间层的抽象，比如Fortran、C和Pascal等。

5. 集成开发环境（IDE）阶段：为了提高开发效率，集成开发环境开始被广泛使用。

IDE提供了集成的开发工具，如代码编辑器、编译器、调试器等。

开发人员可以在一个统一的界面中进行软件开发和调试。

6. 开源软件和开源社区阶段：开源软件的出现为软件开发带来了革命性的变化。

开源软件是指源代码对公众开放的软件，任何人都可以查看、修改和共享代码。

开源社区通过合作和共享，促进了软件开发的迅速发展，并推动了许多重要的开源项目的兴起，如Linux和Apache。

7. 云计算和移动应用阶段：随着云计算和移动互联网的兴起，软件开发的重心逐渐转移到了云端和移动平台。

云计算技术使得软件可以通过网络进行交付和使用，移动应用的发展使得用户可以在手机和平板电脑上轻松使用各种应用程序。

总的来说，软件发展的演变过程从手工编写到高级语言、集成开发环境、开源软件和云计算，不断推动着软件的增长和创新。

随着技术的不断进步，软件发展的未来将继续面临新的挑战和机遇。

软件的发展历程
软件的发展历程可以追溯到计算机的发明和应用起初。

在计算机的早期阶段，只能通过物理方式为计算机编程，这种方式非常繁琐且容易出错。

随着计算机技术的发展，人们开始寻找更方便和高效的编程方式。

在1950年代，第一个高级程序设计语言诞生，使得编程
变得更加简单和直观。

这些语言包括FORTRAN、COBOL和ALGOL等。

在1960年代，随着计算机硬件的进步，操作系统开始出现。

这些操作系统是用来管理计算机的资源，提供一些基本的功能，并为其他软件程序提供支持。

1970年代和1980年代是软件发展的关键时期。

图形用户界面（GUI）技术的引入，使得用户可以通过图形化界面来操作计
算机，而不再依赖于复杂的命令行界面。

随着计算机网络的普及，互联网的出现进一步推动了软件的发展。

人们可以通过互联网下载和安装软件，实现更加高效的资源共享和信息交流。

21世纪以来，移动互联网的兴起对软件发展产生了重大影响。

智能手机的普及和移动应用的快速发展，改变了人们的生活方式，为软件行业带来了巨大机遇。

如今，软件已经渗透到了人们的日常生活的方方面面。

从个人
使用的办公软件到企业级的管理系统，从智能家居的控制软件到智能城市的运营系统，软件已经成为现代社会不可或缺的一部分。

未来，随着人工智能、大数据和物联网的不断发展，软件将继续演化和创新。

我们可以期待更加智能化、便捷和高效的软件应用，为人们的生活带来更多的便利和可能性。

说明软件发展的演变过程
软件的发展大致经历了以下五个阶段：
1. 第一阶段（1946—1953）：这一阶段是机器语言和汇编语言时期，
只有少数专业人员能够编写程序，主要用于科学研究计算。

2. 第二阶段（1954—1964）：这一阶段是高级程序设计语言时期，如FORTRAN和ALGOL等。

这些语言容易学习，方便编程，提高了程序的可读性。

这一时期的程序规模较小，因此编写比较容易，但还没有形成
系统化的方法，对软件的开发过程更没有进行任何管理。

3. 第三阶段（1965—1970）：这一阶段是结构化程序设计时期。

随着
计算机技术的发展，出现了操作系统，结构化程序设计理念逐渐确立。

数据规模更庞大，用户对共享数据的需求增加，出现了数据库技术及
数据库管理系统。

4. 第四阶段（1971—1989）：这一阶段是面向对象程序设计时期。

随
着计算机技术的进一步发展，出现了面向对象的程序设计语言，如C++和Java等。

这些语言采用了类、对象等概念，支持封装和继承等特性，使得软件的开发更加高效、灵活和可维护。

5. 第五阶段（1990年至今）：这一阶段是软件工程时期。

随着计算机技术的飞速发展，软件系统的规模和复杂性不断增加，软件开发过程
中的管理、质量、维护等方面的问题也日益突出。

因此，软件工程逐
渐发展成为一门独立的学科，研究如何有效地开发、管理和维护软件
系统。

同时，随着互联网和移动设备的普及，软件开发逐渐转向Web
和移动应用开发，出现了许多新兴的技术和工具，如云计算、大数据、人工智能等。

软件演化过程模型的通用模型随着软件行业的发展，各种软件演化过程模型都在不断涌现，人们越来越重视软件开发的整个过程，以及这个过程中所采用的和发展的技术。

软件演化过程模型不仅是软件开发活动所指导的重要理论，而且是软件工程领域技术实现的重要基础。

现代软件演化过程模型应对现有的软件开发环境具有广泛的适用性。

软件演化过程模型一般按照其模式的性质可以分为轻量级和重量级模型。

轻量级模型是软件系统开发过程中涉及最少元素和步骤的模型，被认为包含比较少的复杂性和技术，能够快速构建和实现软件系统。

重量级模型涵盖了复杂的技术，包括软件质量评估、建模与分析、软件复用等，具有强大的实力和可扩展性，但也要求开发者具备更高的专业水平。

现代软件开发环境的发展，使得软件演化过程模型的研究发挥了重要作用。

许多软件开发活动都涉及到复杂的技术，因此，把软件演化过程模型当成一个统一的框架，以有效地衡量软件开发过程，是非常重要的。

在这种情况下，需要开发一个通用的软件演化过程模型，以满足当今软件开发环境的要求。

通用软件演化过程模型是一种综合性的模型，它把软件开发过程中所涉及的所有元素和步骤综合起来，以有效地分析和识别软件系统的功能和框架。

这种模型可以通过收集所有可能的变量以及与其他过程的相互关系，来形成完整的模型，从而能够较好地评估软件系统的性能和可靠性。

此外，通用软件演化过程模型提供了一个系统性和可维护性的平台，使软件开发人员能够更清楚地把握软件开发过程中所涉及的步骤，同时帮助他们发现软件开发过程中可能出现的问题，以确保开发的软件的质量。

同时，通用软件演化过程模型也可以帮助开发者更好地了解并实现他们的设计方案。

软件演化过程模型的通用性对于提高软件开发过程的效率和可靠性至关重要。

随着软件开发技术的快速发展，软件演化过程模型的研究也得到了长足的进展；而设计出一种通用、可靠、可持续的软件演化过程模型也是当今软件开发技术所面临的一项基本任务。

总之，软件演化过程模型的通用模型对于软件开发的整个过程起着至关重要的作用，它能够有效地测量和评估软件开发过程，以确保开发的软件有较好的可靠性和可维护性。

(完整word版)计算机软件的发展过程计算机软件的发展过程计算机软件的发展受到硬件和应用发展的推动和制约。

反之，软件的发展也推动了应用和硬件的发展。

软件的发展大致经历了如下三个阶段：⑴第一阶段（20世纪40年代中期到50年代中期)。

从第一台计算机上的第一个程序开始到实用的高级程序设计语言出现以前是计算机软件发展初期.这个阶段计算机应用领域的比较窄，主要是科学与工程计算，处理对象为数值数据,以个体方式使用机器(或汇编）语言编制程序。

第一阶段只要研究科学计算程序与工程计算程序、服务性程序和程序库，人们对与程序有关的文档的重要性认识不足，重点考虑程序本身。

⑵第二阶段（20世纪50年代中期到60年代后期）。

从高级程序设计语言出现到软件工程提出以前是软件发展的第二阶段。

1956年J。

Backus等IBM704机器上研制出第一个实用的高级程序语言FORTRAN及其翻译程序.此后,相继又有很多高级语言问世，著称者有ALGOL-60、COBOL等语言，从而使设计和编制程序的功能显著提高。

为了充分利用系统资源，产生操作系统.针对大量数据处理问题的需要，研制出数据库及其管理系统。

1957年美国管理学家John Wilder Tukey首先使用软件一词。

这个阶段软件的复杂程序迅速提高，研制周期变长，正确性难以保证，可靠性问题相当突出。

到了60年代中期,出现了人们难以控制的局面，即所谓的软件危机。

为了解决这一危机，人们进行了一下三个方面的工作：①提出结构程序设计方法.②提出用工程方法开发软件。

③从理论上探讨程序正确性和软件的可靠性问题。

这个阶段研究对象增加了并发程序，并着重研究高级程序设计语言、编译程序、操作系统以及各种支撑软件和应用软件。

随着计算机系统的处理能力得到加强，设计和编制程序的工作方式逐渐走向合作方式。

⑶第三阶段(20世纪60年代后期软件工程提出以来）。

由于大型软件的开发是一项工程性的任务，采用个体或合作方式不仅效率低、可靠性差、而且很难完成任务，只有采用工程方法才能适应高效率高质量编制软件的需求，因而在1968年的大西洋公约组织的学术会议上提出的软件工程的概念.近40年来，软件领域的工作呈现出了许多新的特点，主要反映在一下6个方面：①随着应用领域的不断托广，出现了嵌入式应用及其软件、工程网络及分布式应用软件。