软件技术的发展和创新
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
“模型驱动”的意思是软件开发 用模型指导系统的理解、设计、实现、 部署、操作、维护和修改，改变了长 期以来软件开发的道路。
19
三．方法论的创新
MDA把软件和系统的模型以所选 择的平台来分类。因为在所有的软件 和系统的开发中，都存在对基础设施、 语言、硬件、网络拓扑、通信协议等 “平台元素”的选择问题。
强化了Windows浏览器，通过用户账号 控制，限制浏览器除了浏览Web以外，不能 修改用户的文件，或者加入某些默认的设 置。
33
四．操作系统和中间件的新发展
数据保护。集成的权力管理客户软件， 允许一个组织可以执行文档使用策略，用 户可以对文件和目录加密，在智能卡上存 储密钥。使用BitLocker驱动器加密，提供 机器级的数据保护。利用可信平台模块 （TPM）芯片存储硬盘加密密钥。
用户账号控制。 内置口令和智能卡的认证功能。 能够清除病毒、蠕虫、间谍软件等的 入侵。 网络接入保护。 内置个人防火墙。
32
四．操作系统和中间件的新发展
强化了Windows服务，在文件系统、 注册处、网络、以及其他容易被恶意攻击 所利用的资源中，限制关键性服务的不正 常活动。
14
二．软件技术的发展和创新
2．操作系统的新发展，中间件被 认定是一类系统软件。
3．虚拟计算及其应用的创新。 4．数据集成、安全、管理和联网 存储的发展。 5．肯定了软件安全性是必要的软 件需求。
15
二．软件技术的发展和创新
6．多核处理器适用软件的发展。 7．软件即服务观念的树立及其巨 大影响。 这些发展与创新，开辟了新的软件 发展的道路，大大地改变了软件工程 的面貌。
“方面”（Aspect）就是把多个穿插关 注点加以分离，实现关注点的功能所得到 的模块。
29
三．方法论的创新
面向方面程序设计（AOP）能够把穿插 关注点局部化，成为分离的、封装的模块， 对穿插关注点的模块化实现能够提供显式 的抽象，可以通过代码库提供自动组合模 块（方面）的机制。
30
四．操作系统和中间件的新发展
操作系统近几年来有许多新的改进，以 Windows Vista为例，重大的改变有：
（1）提高了安全性 Microsoft在开发Vista时，使用安全性开 发生命周期，开发更安全的软件，通过平 台技术的革新来提供层次化的防御，增加 了许多安全属性以保护客户的计算机。
31
四．操作系统和中间件的新发展
Windows Vista现在能够提供的安全功能 包括：
44
六．数据集成、安全、存储和管理的发展
使用中间件集成是主要的集成模式。中 间件有以下几种形式：
远程过程调用（RPC） 交易处理（TP）监控器 面向消息的中间件（MOM） 对象请求中介（ORB） 数据请求中介（DRB） 包装集成
软件技术的发展与创新
蔡希尧
2009.05
1
内容
一．认识软件 二．软件技术的发展和创新 三．方法论的创新 四．操作系统和中间件的新发展 五．虚拟计算及其应用的创新 六．数据集成、安全、存储和管理的发展 七．软件安全性 八．多核处理器适用软件的发展 九．软件即服务的冲击
2
一．认识软件
软件的重要性和巨大的影响力并 没有得到应有的认识，妨碍了它的作 用的发挥。软件能够起什么作用？重 要性表现在哪里？以下的事实可以很 好地说明。
7
一．认识软件
密码算法要编成程序才能够在计算机上 执行，可见利用密码保护信息系统的安全 性要依靠软件的正确性。密码算法不能消 除病毒和木马，而软件能够，例如各种反 病毒软件。
所以，信息系统的安全性，既有信息的 安全性，也有软件的安全性，自身安全的 软件，能够保护信息的安全。
软件的安全性更加重要。
8
20
三．方法论的创新
MDA把工作的重点从程序设计转移到 建立模型，有三个核心模型：
计算无关模型，描述系统的问题域及 需求。
平台无关模型，描述与平台无关的系 统功能和操作。
平台专用模型，描述系统使用一个或 多个特定平台的操作。
21
三．方法论的创新
MDA的软件开发使用传统的瀑布模型， 它的生命周期如下图所示。
3
一．认识软件
1．软件存在于信息系统的各个层次，从 基础设施到高层应用，都有软件。信息系 统是软件密集的系统。
2．系统是由实体组成的，实体具有某种 功能，功能的执行表现为系统的行为。计 算机信息系统中功能的实现可以用硬件， 也可以用软件，而以软件为主。
4
一．认识软件
3. 环境和应用的需求经常变更，硬 件对需求变更的适应性差，变更硬件 的代价高，软件可以灵活地适应各种 变更，而且可以反复重用，可以移植， 变更的成本低。
26
三．方法论的创新 利用搜索算法，可以达到自动计算 的目的，把软件工程从基于人的智力 转移到基于机器的搜索。
27
三．方法论的创新
5．面向方面软件开发 “面向方面软件开发”（Aspect-
oriented software development，AOSD）与 “面向方面程序设计”（AOP）的概念是 在软件模块化的研究中逐步形成的。
42
五．虚拟计算及其应用的创新
典型的应用领域： 信息资源优化。 存储虚拟化。 应用虚拟化。 业务的连续性和灾难恢复。 测试和开发。
43
六．数据集成、安全、存储和管理的发展
1．数据集成 数据集成是把不同来源的数据聚集在一 起，以便于数据共享，支持一个组织全局 的信息管理。 对于合作的信息系统，必须对应用加以 集成，应用集成的重点是业务过程的集成， 业务过程的集成的主要工作是数据集成， 没有数据集成，就没有过程集成，也没有 应用集成。
基于分布对象计算（DOC）的中间 件是使用最多的中间件，它的体系结 构由具有一定自治能力的软件对象组 成，对象可以在大范围互联的网络上 分布配置，客户可以调用施加于目标 对象的操作以实现互动，或者调用需 要完成应用目标的功能。
37
四．操作系统和中间件的新发展
DOC中间件可以分成多个层次，包括特 定域中间件、通用中间件、分布中间件和 主机基础设施中间件。
AOSD能够在软件开发的需求、体系结 构、分析、设计、实现、测试、维护的整 个生命周期中，支持软件系统的“穿插关 注点”（Crosscutting Concerns）的模块化。
28
三．方法论的创新
一个关注点（Concerns）就是一个特定 的目标，一个需要关心的问题或区域。在 多个模块中出现的关注点，叫做“穿插关 注点”。穿插关注点使软件的理解、设计、 实现和演化变得困难。
34
四．操作系统和中间件的新发展
（2）加强了搜索功能，便于文件的定位 和组织。
（3）有32位和64位两种版本，可以选择 使用。
35
四．操作系统和中间件的新发展 中间件的地位得到提高，成为新的 一类系统软件，是操作系统、程序设 计语言、和数据库管理系统等系统软 件的重要补充。
36
四．操作系统和中间件的新发展
6
一．认识软件
5．信息系统的安全性是关键的性能， 传统的解决方案是采用密码加密，保护信 息的安全，使存储的信息或传输中的信息 不会被未经授权者使用、篡改或删除。
但是，信息系统不仅仅只是存储信息或 传输信息，更加重要的是执行功能，以达 到应用的目的，而功能的执行依靠的是软 件，软件必须安全可靠，功能才能得到正 确的执行。
5
一．认识软件
4．每一个应用都有自己的特殊要求， 传统的解决办法是生产专用设备来实现这 些特定的应用要求，例如电话交换机是专 门用于电话系统的设备。
可以利用计算机硬件的通用性，根据应 用需求，用软件在通用的计算机硬件上实 现各种应用，使执行特定应用软件的通用 计算机成为一种专用机。更换软件而保持 硬件不变，就成为另外一种专用机。
10
一．认识软件
8百度文库软件是绿色环境的重要支柱，创建 绿色环境需要节能减排。依靠软件的虚拟 化技术，可以大幅度地减少信息基础设施 的设备数量，降低能耗，提高利用率，改 善能源分配和调度，提高管理能力和效率。
11
一．认识软件
9．软件是各种管理工作所依靠的基本 技术，是提高各级领导治理能力的技术， 是科学研究必备的工作手段，是促进经济 发展和社会进步的技术力量。
17
三．方法论的创新
功能抽取技术以函数理论作为基础，把 程序看作是数学函数或关系的规则，以实 现功能行为的自动化计算。
它主要关注通用控制结构所产生的数据 的净效果，与计算的过程无关。
通用的控制结构有三种：组合（序列） 控制结构、选择控制结构和迭代（循环） 控制结构。
18
三．方法论的创新
2．模型驱动体系结构 模型驱动体系结构（Model-driven architecture，MDA）是对象管理集团 （OMG）于2019年发布的一种新的软 件开发方法。
22
三．方法论的创新
图中，域和环境用圆表示，圆中的方框 表示问题和目标系统。求解过程由实线表 示，从问题指向系统。虚线表示行动或结 果。
CIM：计算无关模型。 PIM：平台无关模型。 PSM：平台专用模型。 ISM：实现专用模型，可有可无。
23
三．方法论的创新
3．基于模型的软件工程 基于模型的软件工程（Model Based
40
五．虚拟计算及其应用的创新
虚拟化具有很强的通用性，是赋予能力 的技术，不论机构大小，都能适用，而得 益巨大。
据IBM公布的数据，基础设施的虚拟化， 可以节省80％的能量和85％的机房空间， 大幅度地提高了服务器的利用率。
41
五．虚拟计算及其应用的创新
企业面临的许多问题，如服务器的 低利用率，扩充基础设施但缺乏场地， 缺乏资金购买新的硬件，缺乏备份和 恢复能力，控制能耗和冷却费用等等， 虚拟化都可以解决或者缓解这些问题。
16
三．方法论的创新
1．功能抽取技术 卡内基－梅隆大学软件工程研究院所倡导
的“功能抽取”（Function Extraction）技 术，具有自动计算全部程序行为的能力， 是一项具有革命性的新技术，能够用更快 和更正确的方法取代传统检查编码的人工 方法，将大幅度地改变软件开发的过程和 方法，增强软件系统的可信度。
25
三．方法论的创新
4．基于搜索的软件工程 基于搜索的软件工程（Search-based
software engineering，SBSE）把软件工程 的问题当做搜索问题处理，所使用的搜索 技术取自元启发式（Metaheuristic）搜索、 运筹学和进化计算等领域的通用算法，如 遗传算法、模拟退火算法等。
12
一．认识软件
10．软件是信息技术今后发展的主要依 靠力量。正在进行中的电信和计算的大融 合，以软件为主导，引领这一潮流的是软 件产业及其大企业。
13
二．软件技术的发展和创新
近几年，软件技术发展迅速，有许 多创新。
1．工程方法论的创新，包括：功 能抽取技术、模型驱动体系结构、基 于模型的软件工程、基于搜索的软件 工程、面向方面的软件开发等。
一．认识软件
6．软件正在不断地扩充它的应用领域， 兴起新的革命浪潮。以各种价值链联系在 一起的信息系统，如电子商务系统，支持 的基础是工作流技术，工作流的核心是服 务引擎，服务引擎之间的互动形成价值链 的运行，而服务引擎是一组软件。
9
一．认识软件
7．软件正在进入人们的日常社会生活， “社会软件”（Social software，或称“社 交软件”）在兴起。社会软件是基于Web的 软件，用户可以用来进行互动、建立关系、 组织团体、共享数据，人际间的交往方式 和社会的组织结构因此正在发生深刻的变 化。
“主机基础设施中间件”和操作系统及 通信协议紧密关联，其主要功能是为更高 层次及应用生成一个网络环境。
38
四．操作系统和中间件的新发展
39
五．虚拟计算及其应用的创新
虚拟化是为真实资源创建替代品的过程， 这些替代品与真实资源具有等效的功能和 外部接口，但它们的属性（例如尺寸、性 能和成本）不同。这些替代品被称为虚拟 资源，而它们的用户通常不会察觉到替代 过程。
Software Engineering，MBSE）使用建模 技术，把软件的生产过程分成两个平行的 工程过程，即域工程和应用工程，通过对 产品族的属性和结构的形式理解，简化新 产品族开发的可重用软件资源的开发，达 到码的重用，改善产品质量和产品可维护 性，缩短产品开发时间。
24
三．方法论的创新
一个MBSE系统的主要组成成分是软件 资产、域工程和应用工程，它们的关系如 下图所示：
19
三．方法论的创新
MDA把软件和系统的模型以所选 择的平台来分类。因为在所有的软件 和系统的开发中，都存在对基础设施、 语言、硬件、网络拓扑、通信协议等 “平台元素”的选择问题。
强化了Windows浏览器，通过用户账号 控制，限制浏览器除了浏览Web以外，不能 修改用户的文件，或者加入某些默认的设 置。
33
四．操作系统和中间件的新发展
数据保护。集成的权力管理客户软件， 允许一个组织可以执行文档使用策略，用 户可以对文件和目录加密，在智能卡上存 储密钥。使用BitLocker驱动器加密，提供 机器级的数据保护。利用可信平台模块 （TPM）芯片存储硬盘加密密钥。
用户账号控制。 内置口令和智能卡的认证功能。 能够清除病毒、蠕虫、间谍软件等的 入侵。 网络接入保护。 内置个人防火墙。
32
四．操作系统和中间件的新发展
强化了Windows服务，在文件系统、 注册处、网络、以及其他容易被恶意攻击 所利用的资源中，限制关键性服务的不正 常活动。
14
二．软件技术的发展和创新
2．操作系统的新发展，中间件被 认定是一类系统软件。
3．虚拟计算及其应用的创新。 4．数据集成、安全、管理和联网 存储的发展。 5．肯定了软件安全性是必要的软 件需求。
15
二．软件技术的发展和创新
6．多核处理器适用软件的发展。 7．软件即服务观念的树立及其巨 大影响。 这些发展与创新，开辟了新的软件 发展的道路，大大地改变了软件工程 的面貌。
“方面”（Aspect）就是把多个穿插关 注点加以分离，实现关注点的功能所得到 的模块。
29
三．方法论的创新
面向方面程序设计（AOP）能够把穿插 关注点局部化，成为分离的、封装的模块， 对穿插关注点的模块化实现能够提供显式 的抽象，可以通过代码库提供自动组合模 块（方面）的机制。
30
四．操作系统和中间件的新发展
操作系统近几年来有许多新的改进，以 Windows Vista为例，重大的改变有：
（1）提高了安全性 Microsoft在开发Vista时，使用安全性开 发生命周期，开发更安全的软件，通过平 台技术的革新来提供层次化的防御，增加 了许多安全属性以保护客户的计算机。
31
四．操作系统和中间件的新发展
Windows Vista现在能够提供的安全功能 包括：
44
六．数据集成、安全、存储和管理的发展
使用中间件集成是主要的集成模式。中 间件有以下几种形式：
远程过程调用（RPC） 交易处理（TP）监控器 面向消息的中间件（MOM） 对象请求中介（ORB） 数据请求中介（DRB） 包装集成
软件技术的发展与创新
蔡希尧
2009.05
1
内容
一．认识软件 二．软件技术的发展和创新 三．方法论的创新 四．操作系统和中间件的新发展 五．虚拟计算及其应用的创新 六．数据集成、安全、存储和管理的发展 七．软件安全性 八．多核处理器适用软件的发展 九．软件即服务的冲击
2
一．认识软件
软件的重要性和巨大的影响力并 没有得到应有的认识，妨碍了它的作 用的发挥。软件能够起什么作用？重 要性表现在哪里？以下的事实可以很 好地说明。
7
一．认识软件
密码算法要编成程序才能够在计算机上 执行，可见利用密码保护信息系统的安全 性要依靠软件的正确性。密码算法不能消 除病毒和木马，而软件能够，例如各种反 病毒软件。
所以，信息系统的安全性，既有信息的 安全性，也有软件的安全性，自身安全的 软件，能够保护信息的安全。
软件的安全性更加重要。
8
20
三．方法论的创新
MDA把工作的重点从程序设计转移到 建立模型，有三个核心模型：
计算无关模型，描述系统的问题域及 需求。
平台无关模型，描述与平台无关的系 统功能和操作。
平台专用模型，描述系统使用一个或 多个特定平台的操作。
21
三．方法论的创新
MDA的软件开发使用传统的瀑布模型， 它的生命周期如下图所示。
3
一．认识软件
1．软件存在于信息系统的各个层次，从 基础设施到高层应用，都有软件。信息系 统是软件密集的系统。
2．系统是由实体组成的，实体具有某种 功能，功能的执行表现为系统的行为。计 算机信息系统中功能的实现可以用硬件， 也可以用软件，而以软件为主。
4
一．认识软件
3. 环境和应用的需求经常变更，硬 件对需求变更的适应性差，变更硬件 的代价高，软件可以灵活地适应各种 变更，而且可以反复重用，可以移植， 变更的成本低。
26
三．方法论的创新 利用搜索算法，可以达到自动计算 的目的，把软件工程从基于人的智力 转移到基于机器的搜索。
27
三．方法论的创新
5．面向方面软件开发 “面向方面软件开发”（Aspect-
oriented software development，AOSD）与 “面向方面程序设计”（AOP）的概念是 在软件模块化的研究中逐步形成的。
42
五．虚拟计算及其应用的创新
典型的应用领域： 信息资源优化。 存储虚拟化。 应用虚拟化。 业务的连续性和灾难恢复。 测试和开发。
43
六．数据集成、安全、存储和管理的发展
1．数据集成 数据集成是把不同来源的数据聚集在一 起，以便于数据共享，支持一个组织全局 的信息管理。 对于合作的信息系统，必须对应用加以 集成，应用集成的重点是业务过程的集成， 业务过程的集成的主要工作是数据集成， 没有数据集成，就没有过程集成，也没有 应用集成。
基于分布对象计算（DOC）的中间 件是使用最多的中间件，它的体系结 构由具有一定自治能力的软件对象组 成，对象可以在大范围互联的网络上 分布配置，客户可以调用施加于目标 对象的操作以实现互动，或者调用需 要完成应用目标的功能。
37
四．操作系统和中间件的新发展
DOC中间件可以分成多个层次，包括特 定域中间件、通用中间件、分布中间件和 主机基础设施中间件。
AOSD能够在软件开发的需求、体系结 构、分析、设计、实现、测试、维护的整 个生命周期中，支持软件系统的“穿插关 注点”（Crosscutting Concerns）的模块化。
28
三．方法论的创新
一个关注点（Concerns）就是一个特定 的目标，一个需要关心的问题或区域。在 多个模块中出现的关注点，叫做“穿插关 注点”。穿插关注点使软件的理解、设计、 实现和演化变得困难。
34
四．操作系统和中间件的新发展
（2）加强了搜索功能，便于文件的定位 和组织。
（3）有32位和64位两种版本，可以选择 使用。
35
四．操作系统和中间件的新发展 中间件的地位得到提高，成为新的 一类系统软件，是操作系统、程序设 计语言、和数据库管理系统等系统软 件的重要补充。
36
四．操作系统和中间件的新发展
6
一．认识软件
5．信息系统的安全性是关键的性能， 传统的解决方案是采用密码加密，保护信 息的安全，使存储的信息或传输中的信息 不会被未经授权者使用、篡改或删除。
但是，信息系统不仅仅只是存储信息或 传输信息，更加重要的是执行功能，以达 到应用的目的，而功能的执行依靠的是软 件，软件必须安全可靠，功能才能得到正 确的执行。
5
一．认识软件
4．每一个应用都有自己的特殊要求， 传统的解决办法是生产专用设备来实现这 些特定的应用要求，例如电话交换机是专 门用于电话系统的设备。
可以利用计算机硬件的通用性，根据应 用需求，用软件在通用的计算机硬件上实 现各种应用，使执行特定应用软件的通用 计算机成为一种专用机。更换软件而保持 硬件不变，就成为另外一种专用机。
10
一．认识软件
8百度文库软件是绿色环境的重要支柱，创建 绿色环境需要节能减排。依靠软件的虚拟 化技术，可以大幅度地减少信息基础设施 的设备数量，降低能耗，提高利用率，改 善能源分配和调度，提高管理能力和效率。
11
一．认识软件
9．软件是各种管理工作所依靠的基本 技术，是提高各级领导治理能力的技术， 是科学研究必备的工作手段，是促进经济 发展和社会进步的技术力量。
17
三．方法论的创新
功能抽取技术以函数理论作为基础，把 程序看作是数学函数或关系的规则，以实 现功能行为的自动化计算。
它主要关注通用控制结构所产生的数据 的净效果，与计算的过程无关。
通用的控制结构有三种：组合（序列） 控制结构、选择控制结构和迭代（循环） 控制结构。
18
三．方法论的创新
2．模型驱动体系结构 模型驱动体系结构（Model-driven architecture，MDA）是对象管理集团 （OMG）于2019年发布的一种新的软 件开发方法。
22
三．方法论的创新
图中，域和环境用圆表示，圆中的方框 表示问题和目标系统。求解过程由实线表 示，从问题指向系统。虚线表示行动或结 果。
CIM：计算无关模型。 PIM：平台无关模型。 PSM：平台专用模型。 ISM：实现专用模型，可有可无。
23
三．方法论的创新
3．基于模型的软件工程 基于模型的软件工程（Model Based
40
五．虚拟计算及其应用的创新
虚拟化具有很强的通用性，是赋予能力 的技术，不论机构大小，都能适用，而得 益巨大。
据IBM公布的数据，基础设施的虚拟化， 可以节省80％的能量和85％的机房空间， 大幅度地提高了服务器的利用率。
41
五．虚拟计算及其应用的创新
企业面临的许多问题，如服务器的 低利用率，扩充基础设施但缺乏场地， 缺乏资金购买新的硬件，缺乏备份和 恢复能力，控制能耗和冷却费用等等， 虚拟化都可以解决或者缓解这些问题。
16
三．方法论的创新
1．功能抽取技术 卡内基－梅隆大学软件工程研究院所倡导
的“功能抽取”（Function Extraction）技 术，具有自动计算全部程序行为的能力， 是一项具有革命性的新技术，能够用更快 和更正确的方法取代传统检查编码的人工 方法，将大幅度地改变软件开发的过程和 方法，增强软件系统的可信度。
25
三．方法论的创新
4．基于搜索的软件工程 基于搜索的软件工程（Search-based
software engineering，SBSE）把软件工程 的问题当做搜索问题处理，所使用的搜索 技术取自元启发式（Metaheuristic）搜索、 运筹学和进化计算等领域的通用算法，如 遗传算法、模拟退火算法等。
12
一．认识软件
10．软件是信息技术今后发展的主要依 靠力量。正在进行中的电信和计算的大融 合，以软件为主导，引领这一潮流的是软 件产业及其大企业。
13
二．软件技术的发展和创新
近几年，软件技术发展迅速，有许 多创新。
1．工程方法论的创新，包括：功 能抽取技术、模型驱动体系结构、基 于模型的软件工程、基于搜索的软件 工程、面向方面的软件开发等。
一．认识软件
6．软件正在不断地扩充它的应用领域， 兴起新的革命浪潮。以各种价值链联系在 一起的信息系统，如电子商务系统，支持 的基础是工作流技术，工作流的核心是服 务引擎，服务引擎之间的互动形成价值链 的运行，而服务引擎是一组软件。
9
一．认识软件
7．软件正在进入人们的日常社会生活， “社会软件”（Social software，或称“社 交软件”）在兴起。社会软件是基于Web的 软件，用户可以用来进行互动、建立关系、 组织团体、共享数据，人际间的交往方式 和社会的组织结构因此正在发生深刻的变 化。
“主机基础设施中间件”和操作系统及 通信协议紧密关联，其主要功能是为更高 层次及应用生成一个网络环境。
38
四．操作系统和中间件的新发展
39
五．虚拟计算及其应用的创新
虚拟化是为真实资源创建替代品的过程， 这些替代品与真实资源具有等效的功能和 外部接口，但它们的属性（例如尺寸、性 能和成本）不同。这些替代品被称为虚拟 资源，而它们的用户通常不会察觉到替代 过程。
Software Engineering，MBSE）使用建模 技术，把软件的生产过程分成两个平行的 工程过程，即域工程和应用工程，通过对 产品族的属性和结构的形式理解，简化新 产品族开发的可重用软件资源的开发，达 到码的重用，改善产品质量和产品可维护 性，缩短产品开发时间。
24
三．方法论的创新
一个MBSE系统的主要组成成分是软件 资产、域工程和应用工程，它们的关系如 下图所示：