工业软件技术趋势研究论文

关于软件工程的历史与发展趋势

在学习、工作生活中，许多人都写过论文吧，论文可以推广经验，交流认识。相信很多朋友都对写论文感到非常苦恼吧，以下是我整理的关于软件工程的历史与发展趋势论文，希望能够帮助到大家。在学习、工作生活中，许多人都写过论文吧，论文可以推广经验，交流认识。相信很多朋友都对写论文感到非常苦恼吧，以下是我整理的关于软件工程的历史与发展趋势论文，希望能够帮助到大家。

摘要： 软件是一种特殊的产品，随着其规模和复杂性的提高、使用范围的扩大，需要从技术和管理两方面对软件的开发过程进行控制。从软件工程这门学科和技术出现的背景出发，回顾了软件工程在近40年来理论、方法和实践中的成果。最后结合Internet技术和平台的挑战，初步讨论了软件工程需要面对的新挑战。

关键词： 软件危机;构件;体系结构;软件项目管理;中间件

1、软件工程的出现

1.1软件危机

20世纪中期，计算机刚被从军用领域转向民用领域使用，那时编写程序的工作被视同为艺术家的创作。当时的计算机硬件非常昂贵，编程人员追求的是如何在有限的处理器能力和存储器空间约束下，编写出执行速度快、体积小的程序。程序中充满了各种各样让人迷惑的技巧。这时的软件生产非常依赖于开发人员的聪明才智。

到了20世纪60年代，计算机的应用范围得到较大扩展，对软件系统的需求和软件自身的复杂度急剧上升，传统的开发方法无法适应用户在质量、效率等方面对软件的需求。这就是所谓的“软件危机”。

为解决这个问题，1968年NATO会议上首次提出“软件工程”(SotfwraeEngineeirng)的概念，提出把软件开发从“艺术”和“个体行为”向“工程”和“群体协同工作”转化。其基本思想是应用计算机科学理论和技术以及工程管理原则和方法，按照预算和进度，实现满用户要求的软件产品的定义、开发、发布和维护的工程。从此也诞生了一门新的学科——软件工程。

迄今为之，为了达到最初设定的目标，软件工程界已经提出了一系列的理论、方法、语言和工具，解决了软件开发过程中的若干问题。但是，由于软件固有的复杂性、易变性和不可见性，软件开发周期长、代价高和质量低的问题依然存在。IEEE在 2002年发表的报告指出，即使是IT产业最发达的美国，在2001年美国本土公司开发的软件产品中平均每1000行代码中有0.37个错误，对于美国之外的其他国家，这个比例更高。

1.2软件与其他产品的差异

软件是一种特殊的产品，人们通常看到的是它的载体，而真正具有意义的是载体上的计算机或信息。

软件既不同于通常的精神产品，也不同于常见的物质产品。作家的作品是一种精神产品，它没有使用价值却可以供人阅读欣赏。若把软件也看成是一种作品，却发现其价值在于供人们使用，无人喜欢读它的源代码。

软件也与传统的工业产品不同。工业产品在设计好之后，主要的成本是原材料成本、生产过程的开销等，但生产任何软件的主要成本是设计、实现软件时的成本，以及软件投入使用后的维护成本，在生产线上制造软件的成本非常低。用户购买某种商品后，就拥有了该商品的所有权和使用权。可是用户买来的软件却只拥有它的有限“使用权”。工业产品会随着使用而磨损、报废，但软件在使用过程不会有任何磨损，在相同的硬件条件下用户1年前使用的软件和5年后使用该软件无任何差别。传统的工业产品在车间里生产，生产过程可见、可触摸，也容易衡量生产过程中的消耗和进展。可是软件的开发过程在人的大脑里，很难度量其进度。

所谓的“软件工程”就是要这种过程“可视化”、“定量化”，把看不见的思维活动变成看得见的“文档”或者其他看得见的东西。

2、软件工程方法和技术

30多年来，软件工程的研究和实践取得了长足的进展，尽管目前离彻底解决“软件危机”还有相当的差距(对是否能彻底解决目前也存在争议)，但软件工程的方法对软件产业的发展还是起到了很大的推动作用。从20世纪60年代以来，陆续出现了结构化程序设计技术、计算机辅助软件工程(CASE)、面向对象语言和方法、软件过程及软件过程改善研究等一系列成果，并应用到实践中。目前软件工程中主要使用的方法和技术可以分成技术和管理两类。

2.1技术的角度

主要包括：软件开发范型、软件设计方法。软件开发范型关注软件工程的方向，即如何才是正确的编写满足需求的软件;软件设计方法关注软件工程的“途径”，即研究怎样完成从高层概念模型到低层概念模型的映射。

软件工程理论在实践中应用时重点放在软件复用上。参考目前成熟的工业产品的开发模式，软件复用可以在软件开发中避免重复劳动，它以已有的成果为基础，充分利用过去开发应用系统中积累的知识和经验，将开发的重点集中于新应用的特有构成成分上。通过使用软件复用技术，开发应用系统时可以充分利用已有的开发成果，消除软件生命周期中的许多重复劳动，提高软件开发的效率。同时，复用高质量的已有成果，可以避免重新开发时引入的错误，从而提高软件质量。

实现软件复用的关键技术包括软件构件技术(softwarecomponenttechnology)、领域工程(domainen—gineering)、软件体系结构(softwarearchitecture)等。

软件构件是指应用系统中可以明确辨识的构成成分，可复用构件是指具有相对独立功能和可复用价值的构件。目前，构件的概念即包括源代码，也包括需求、需求规约、系统和软件的体系结构、文档、测试计划、测试用例和数据以及其他对开发活动有用的信息，这些信息都可以称为可复用软件构件。软件构件技术是支持软件复用的核心技术，其主要研究内容包括：如何有目的的进行构件生产和从已有系统中挖掘提取构件;构件的本质特征及构件间的关系是什么样的;如何描述构件;如何对构件进行分类、组织及检索等。

研究实践表明，由于某个特定领域需要的软件具有相似的需求，因此软件复用在特定领域内更容易获得成功，由此出现了领域工程。领域工程是为一组相似或相近系统的应用工程建立基本能力和必备基础的过程，它涵盖了建立可复用软件构件的所有活动。包括美国卡内基·梅隆大学软件工程研究所(CMU/SEI)在内的许多研究机构已经提出了一些领域分析方法。

如果软件复用仅停留在代码阶段，开发人员得到的好处是有限的。软件体系结构技术使软件复用从代码复用发展到设计复用和过程复用。在建筑工程领域人们用体系结构表达建筑的整体结构，软件工程研究中引人体系结构这个术语，其核心内容是软件系统的结构，它包括如下一些实体：构件、构件之间的交互关系、限制、构件和连接件构成的拓扑结构、设计原则与指导方针。

一、“软件技术”发展历史第一是软件技术发展早期（20世纪50和60年代）；第二是结构化程序和对象技术发展时期（70和80年代）；第三是从90年代到现在，软件工程技术发展新时期。1、软件技术发展早期在计算机发展早期，应用领域较窄，主要是科学与工程计算，处理对象是数值数据。1956年在J.Backus领导下为IBM机器研制出第一个实用高级语言Fortran及其翻译程序。此后，相继又有多种高级语言问世，从而使设计和编制程序的功效大为提高。这个时期计算机软件的巨大成就之一，就是在当时的水平上成功地解决了两个问题：一方面从Fortran及Algol60开始设计出了具有高级数据结构和控制结构的高级程序语言，另一方面又发明了将高级语言程序翻译成机器语言程序的自动转换技术，即编译技术。然而，随着计算机应用领域的逐步扩大，除了科学计算继续发展以外，出现了大量的数据处理和非数值计算问题。为了充分利用系统资源，出现了操作系统；为了适应大量数据处理问题的需要，开始出现数据库及其管理系统。软件规模与复杂性迅速增大。当程序复杂性增加到一定程度以后，软件研制周期难以控制，正确性难以保证，可靠性问题相当突出。为此，人们提出用结构化程序设计和软件工程方法来克服这一危机。软件技术发展进入一个新的阶段。2、结构化程序和对象技术发展时期从70年代初开始，大型软件系统的出现给软件开发带来了新问题。大型软件系统的研制需要花费大量的资金和人力，可是研制出来的产品却是可靠性差、错误多、维护和修改也很困难。一个大型操作系统有时需要几千人年的工作量，而所获得的系统又常常会隐藏着几百甚至几千个错误。程序可靠性很难保证，程序设计工具的严重缺乏也使软件开发陷入困境。结构程序设计的讨论导致产生了由Pascal到Ada这一系列的结构化语言。这些语言具有较为清晰的控制结构，与原来常见的高级程序语言相比有一定的改进，但在数据类型抽象方面仍显不足。面向对象技术的兴起是这一时期软件技术发展的主要标志。“面向对象”这一名词在80年代初由Smalltalk语言的设计者开始提出，而后逐渐流行起来。面向对象的程序结构将数据及其上作用的操作一起封装，组成抽象数据或者叫做对象。具有相同结构属性和操作的一组对象构成对象类。对象系统就是由一组相关的对象类组成，能够以更加自然的方式模拟外部世界现实系统的结构和行为。对象的两大基本特征是信息封装和继承。通过信息封装，在对象数据的外围好像构筑了一堵“围墙”，外部只能通过围墙的“窗口”去观察和操作围墙内的数据，这就保证了在复杂的环境条件下对象数据操作的安全性和一致性。通过对象继承可实现对象类代码的可重用性和可扩充性。可重用性使能处理父、子类之间具有相似结构的对象共同部分，避免代码一遍又一遍的重复。可扩充性使能处理对象类在不同情况下的多样性，在原有代码的基础上进行扩充和具体化，以求适应不同的需要。传统的面向过程的软件系统以过程为中心。过程是一种系统功能的实现，而面向对象的软件系统是以数据为中心。与系统功能相比，数据结构是软件系统中相对稳定的部分。对象类及其属性和服务的定义在时间上保持相对稳定，还能提供一定的扩充能力，这是十分重要的事情，这样就可大为节省软件生命周期内系统开发和维护的开销。就像建筑物的地基对于建筑物的寿命十分重要一样，信息系统以数据对象为基础构筑，其系统稳定性就会十分牢固。到20世纪80年代中期以后，软件的蓬勃发展更来源于当时两大技术进步的推动力：一是微机工作站的普及应用，另一是高速网络的出现。其导致的直接结果是：一个大规模的应用软件，可以由分布在网络上不同站点机的软件协同工作去完成。由于软件本身的特殊性和多样性，在大规模软件开发时，人们几乎总是面临困难处境。软件工程面临许多新问题和新挑战，而进入一个新的发展时期。3、软件工程技术发展新时期自从软件工程名词诞生，历经三十余年的研究和开发，人们深刻认识到，软件开发必须按照工程化的原理和方法来组织和实施。软件工程技术在软件开发方法和软件开发工具方面，在软件工程发展的早期，特别是20世纪70、80年代软件蓬勃发展时期，已经取得了非常重要的进步。软件工程作为一个学科方向，愈来愈受到人们的重视。但是，随着大规模网络应用软件的出现所带来的新问题，使得软件工程中，在如何协调合理预算、控制开发进度和保证软件质量等方面，软件人员面临更加困难的境地。进入20世纪90年代，Internet和WWW技术的蓬勃发展使软件工程进入一个新的技术发展时期。以软件组件复用为代表，基于组件的软件工程技术正在使软件开发方式发生巨大改变。早年软件危机中提出的严重问题，有望从此开始找到切实可行的解决途径。在这个时期软件工程技术发展代表性标志在三个方面，即：①基于组件的软件工程和开发方法成为主流。组件是自包含的，具有相对独立的功能特性和具体实现，并为应用提供预定义好的服务接口。组件化软件工程是通过使用可复用组件来开发、运行和维护软件系统的方法、技术和过程。②软件过程管理进入软件工程的核心进程和操作规范。软件工程管理应以软件过程管理为中心去实施，贯穿于软件开发过程的始终。在软件过程管理得到保证的前提下，软件开发进度和产品质量也就随之得到保证。③网络应用软件规模愈来愈大，复杂性愈来愈高，使得软件体系结构从两层向三层或者多层结构转移，使应用的基础架构和业务逻辑相分离。应用的基础架构由提供各种中间件系统服务组合而成的软件平台来支持，软件平台化成为软件工程技术发展的新趋势。软件平台为各种应用软件提供一体化的开放平台，既可保证应用软件所要求基础系统架构的可靠性、可伸缩性和安全性的要求；又可使应用软件开发人员和用户只要集中关注应用软件的具体业务逻辑实现，而不必关注其底层的技术细节。当应用需求发生变化时，只要变更软件平台之上的业务逻辑和相应的组件实施就行了。以上这些标志象征软件工程技术已经发展上升到一个新阶段。这个阶段尚远未结束。软件技术发展日新月异，Internet的进步促使计算机技术和通信技术相结合，更使软件技术发展呈五彩缤纷局面。软件工程技术的发展也永无止境。二、“软件技术”发展中的问题（一） 人才结构失衡。随着总量供不应求这一矛盾的缓和，我国软件人才结构不尽合理的问题进一步凸现，成为我国软件人才体系的突出特点，主要体现在如下方面：1、高端软件人才缺乏。从经济规律来看，一种工业化时代的产业结构，要求是一个金字塔型的人才梯队，软件业需要的不仅仅需要从事基础开发的程序设计员作为智力基础，更需要塔尖的高级人才。目前高级软件人才仍是中国软件企业最紧缺的软件人才类型，在这种背景下，中国软件人才的“金字塔”形的合理结构并未实现。我国软件技术人员约有19万人左右，此外，还有30万人在从事计算机应用、科研与教育工作。但是，我国软件技术人员中70％是从事程序开发、技术支持和服务的人员，软件产业发展所急需的系统分析师、架构设计师、高级工程师、项目经理和技术工人的数量非常匮乏，无法满足软件产业发展对高层次人才的需求。2、复合型软件人才缺乏。高素质的复合型软件人才正逐渐成为软件人才中的新宠。复合型软件人才有两种类型：一种是既精通软件又精通硬件的基础理论和设计技能的人才；另一种是既精通软件基础理论和设计技能，同时又精通其他专业业务和应用知识的复合型人才，这类人才是软件领域与其他应用领域交叉的复合型人才。目前我国软件产业正处于产业化的进程中，产业化的一个要求就是资本的介入，在一个产业链中，资本是不可缺少的一个环节，这就需要我国培养出大批软件类资本运作人才，为软件企业的发展赢得资金。而产业链的下游是产品的销售环节，又需要大批渠道及销售、公关、宣传人才以及软件售后技术支持人才。另外，由于我国的软件产业主要是发展采取外包模式，这就要求既懂得软件知识，又能娴熟地运用外语的复合型人才。（二）自主知识产权的主流软件产品较少，产品多为低端产品。我国的软件产品，主要集中在产业链的低端、辅助型和外挂式的产品阶段；在核心技术上有创新、自主设计的“重量级”软件产品还比较缺乏；许多基础性、关键性软件还处于空白状态。中国的软件产业从上世纪八十年代开始发展，到今天虽然取得了长足的进步，但是国内很少有企业能够达到承揽国际项目所需的严格的内部流程及质量控制。虽然有众多优秀的软件工程师，但多数外包企业尚未建立起正确的流程，也未能培养出准确掌握这些流程的开发人员。在中国软件市场，国外品牌的产品仍然占据高端系统软件、数据库软件的绝大部分市场份额，占据中间件、行业应用软件、ERP软件的大部分市场份额；国内品牌产品则在ERP和财务管理软件、防杀毒软件、中文信息处理软件及部分行业应用领域占据优势。（三）核心技术缺乏，创新能力不足。我国大部分软件生产企业在较低层面上进行着大量重复性的工作，是一种小作坊式的生产，这种生产方式为了眼前的生存，根本无力开展软件技术创新，再加上盗版泛滥成灾，企业缺乏技术创新的动力，很多企业几乎没有研发投入。软件产业中发展较快的产品领域主要是游戏、财务及商务管理、教育领域，而技术含量较高的大型数据库系统、管理信息系统的开发及发展较为缓慢。软件企业创新能力不足，软件产品的生命周期很短、产品更新升级频繁、换代速度很快，软件产品高利润、高回报的主要源泉，应该来自于持续不断的创新。而目前中国软件企业的创新能力不足，特别是对软件产业链上游产品的原始创新力不足。三、“软件技术”发展中问题的解决办法及措施1、改进教育模式培养人才，面向市场吸引人才。调查发现，教育体制的落后导致了软件专业毕业生缺乏实际编程能力，无法适应企业的实际需要。而软件企业自身又不愿提供相应的培训，这样一来编程人员的数量几乎是处在一种“净减”状态。所以，我们要从教育抓起，多为学生提供实践机会，不断加强学生的实际编程能力。同时，也应该提供专业的培训，不断提高员工的理论水平和实际操作水平，有助于满足企业各层次的人才需求。由于我国的软件外包发展模式，在人才培训方面，要积极扩大国内软件高级人才与国际软件市场的联系和交流，扩大面向出口的专业化二次培训规模，重在加强项目经理和程序员的外语能力和过程管理能力，为软件出口提供更广泛的人才基础。要将引进面向国际市场的人才作为我国引进人才的重点领域，使我国成为软件国际化人才的高地。在吸引海外留学人员回国发展的工作中，重点吸引一批优秀的项目经理、系统分析师和软件工程师。2、不断研发拥有自主知识产权的关键技术与核心技术。软件产业必须强调自主知识技术，强调知识产权，这是因为它在很大程度上决定着一个国家信息安全和综合国力。要发展具有自主知识产权的软件产品，应该在软件研究与开发上加大投入，注重跟踪和模仿，独立从事软件自主核心技术的研发，逐步在操作系统、数据库管理系统和关键应用软件方面形成完整、系统的自主版权软件产品。同时加快核心软件技术和产品制度创新及产业化。集中支持核心技术软件，基础软件工具和嵌入式软件的开发和自主的软件创新信息产业化。3、推行软件园建设。作为加快发展软件技术、有效推进软件产业发展而兴起的软件园，在研发与引进软件新技术、创新开发软件新产品、加速软件成果转化等方面，具有典型的示范与带动作用。软件园区集中提供了理想的软件研发场地、良好的成果孵化环境、相当规模的软件流通市场、完善的人才培训场所、便利的交通与生活设施、良好的休闲娱乐场所，能充分发挥软件园区的群体优势和规模效应。总之，软件是信息产业的灵魂。我们应该加强人才培养，提高自主研发能力，不断掌握核心技术，继续做大软件产业规模，使我国立足于世界信息强国之列。