【正文】 論文資料 計(jì)算機(jī)軟件外文翻譯資料 1984 年 2 月 23 日， Business Week(商業(yè)周刊）頭版醒目地排印了通欄大標(biāo)題 “軟件：新動(dòng)力 ”。許多專家看到題目，禁不住笑了，評(píng)論說(shuō)這話說(shuō)得大約晚了 10 年。但是另外一些專家意識(shí)到這一標(biāo)題預(yù)示著對(duì)計(jì)算機(jī)軟件重要性的新的理解。今天，在計(jì)算機(jī)的歷史上，軟件首次超越了硬件，成為許多企業(yè)、產(chǎn)品以及系統(tǒng)成功的關(guān)鍵要素。 其實(shí)，軟件常常是區(qū)別彼此的主要因素。軟件（以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)）提供的信息，因其完整與適時(shí)，才使得公司與其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手有所區(qū)別。嵌入式軟件提供的智能和功能常常使兩 種相似的工業(yè)品或消費(fèi)品有所區(qū)別。正是軟件造成這種區(qū)別。 在計(jì)算機(jī)時(shí)代的前 30 年內(nèi)，首要的挑戰(zhàn)是開(kāi)發(fā)能降低數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)費(fèi)用的硬件。整個(gè) 80 年代，微電子技術(shù)的發(fā)展致使在不斷降低成本的情況下，得到更強(qiáng)的計(jì)算能力。 今天，情況變化了。首要的挑戰(zhàn)是降低基于計(jì)算機(jī)的解決方案（用軟件實(shí)現(xiàn)的解決方案）的成本以及改進(jìn)這種解決方案的質(zhì)量。 昨天一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)上的功能，今天可以在單片集成電路上獲得?，F(xiàn)代硬件令人敬畏的處理和存儲(chǔ)能力代表著計(jì)算機(jī)的潛能。軟件就是能夠使我們開(kāi)發(fā)和利用這種潛能的工具。 開(kāi)發(fā)軟件的環(huán)境，一直與計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)發(fā)展的四個(gè)時(shí)代緊密耦合。較好的硬件性能、體積小以及低價(jià)位已經(jīng)促使許多復(fù)雜的基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)趨于完善。真空管處理器已經(jīng)發(fā)展到了微電子設(shè)備。在關(guān)于 “計(jì)算機(jī)革命 ”的暢銷書(shū)中， Osborne[OSB79]將其稱為 “新的工業(yè)革命， ’； Toffler [TOF80 ]將微電子技術(shù)的到來(lái)稱為人類歷史上 “第三次變革浪潮 ”的一部分；而 Naisbitt [NA182 ]則預(yù)示從工業(yè)社會(huì)到 “信息社會(huì) ”的轉(zhuǎn)變將對(duì)我們的生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 圖 1 描述了軟件在基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展初期，硬件經(jīng)歷著不斷地變 化，而軟件則是許多人事后才思考的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)就像褲子臀部尺寸變化的藝術(shù)，沒(méi)有什么系統(tǒng)的方法。軟件開(kāi)發(fā)事實(shí)上是不受控制的，除非出現(xiàn)程序丟失或價(jià)格開(kāi)始猛漲的情況。在這一過(guò)程中，大多數(shù)系統(tǒng)均使用面向批處理的方法。值得注意的例外是交互系統(tǒng)，如早期的美國(guó)航空公司的機(jī)票預(yù)定系統(tǒng)以及實(shí) 時(shí)的面向防護(hù)的系統(tǒng)，如 SAGE（半自動(dòng)地面環(huán)境）。然而，就絕大部分而言，硬件用于執(zhí)行單一程序，反過(guò)來(lái)，早期，通用的硬件很常見(jiàn)。而另一方面，軟件則是專為某項(xiàng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的，因此其應(yīng)用面相對(duì)有限。 圖 1 產(chǎn)品軟件（為出售給一個(gè)或多個(gè)顧客 而開(kāi)發(fā)的程序）還在發(fā)展初期。大多數(shù)軟件都是由同一個(gè)人或組織開(kāi)發(fā)并最后使用的。同一個(gè)人寫軟件，運(yùn)行軟件，如果失敗，就對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。由于那時(shí)工作變動(dòng)少，經(jīng)理可以放心，即使軟件出了問(wèn)題，此人也會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)。由于這種具有個(gè)人化特點(diǎn)的軟件環(huán)境，設(shè)計(jì)是在個(gè)人頭腦中進(jìn)行的一個(gè)不可見(jiàn)過(guò)程，文檔常常是不存在的。 早期，我們學(xué)會(huì)了很多關(guān)于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的知識(shí)，但相對(duì)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程知之甚少。然而，公正地說(shuō)，我們必須承認(rèn)在這一時(shí)期開(kāi)發(fā)的許多優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其中的一些今天仍被人們使用，而且提供了一些為后人所不斷欽佩的驚人成就。 計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的第二個(gè)時(shí)代是從 60 年代中期到 70 年代末這 10 年，見(jiàn)圖 1。多道程序設(shè)計(jì)，多用戶系統(tǒng)引人了人機(jī)交互的新概念。交互技術(shù)開(kāi)辟了應(yīng)用的新世界以及硬件和軟件技巧的新水平。實(shí)時(shí)系統(tǒng)能夠從多信息源收集、分析并傳送數(shù)據(jù)，從而用毫秒級(jí)而不是用分鐘級(jí)控制過(guò)程和生產(chǎn)輸出。聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備的進(jìn)步導(dǎo)致了第一代數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的出現(xiàn)。 隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)目的增長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)軟件程序庫(kù)開(kāi)始膨脹。公司內(nèi)部的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目設(shè)計(jì)了幾萬(wàn)條源程序語(yǔ)句。從外部購(gòu)買的軟件產(chǎn)品又增加了幾十，萬(wàn)條新語(yǔ)句。麻煩出現(xiàn)了：所有這些程序 ——所有這些源語(yǔ)句 ——若發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤 ，便不得不改正；若用戶要求有變化，就不得不修改；或改寫以適應(yīng)所購(gòu)的新硬件。這些工作統(tǒng)稱為軟件維護(hù)。花費(fèi)在軟件維護(hù)方面的精力，要以其報(bào)警率的頻度排除故障源。然而更糟的是，許多程序的個(gè)人化特點(diǎn)使得它們事實(shí)上是無(wú)法維護(hù)的。這就出現(xiàn)了軟件危機(jī)。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的第三個(gè)時(shí)代從 70 年代中期開(kāi)始一直延續(xù)到現(xiàn)在：分布系統(tǒng) —多計(jì)算機(jī)，各臺(tái)計(jì)算機(jī)并發(fā)運(yùn)行并相互通信 —極大地增加了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜程度。全球網(wǎng)和局域網(wǎng)、寬頻帶數(shù)字通信以及日益增長(zhǎng)著的對(duì) “即時(shí) ”數(shù)據(jù)訪問(wèn)的要求，向軟件開(kāi)發(fā)人員提出了很高的要求。 個(gè)人計(jì)算機(jī)一直都是許多軟 件公司的發(fā)展動(dòng)力。盡管第二個(gè)時(shí)代的軟件公司只賣出了幾百、幾千套，第三個(gè)時(shí)代的軟件公司卻賣出幾萬(wàn)、甚至幾十萬(wàn)套。個(gè)人計(jì)算機(jī)硬件很快成為一種日用品，而軟件則使計(jì)算機(jī)的特性有所區(qū)別。事實(shí)上，在 80 年代中期，當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)銷售增長(zhǎng)速度趨于平緩時(shí)，軟件產(chǎn)品銷售仍繼續(xù)增長(zhǎng)。許多人花在工業(yè)用的和家用軟件上的錢要比購(gòu)買軟件運(yùn)行所需的計(jì)算機(jī)的錢要多。 計(jì)算機(jī)軟件的第四個(gè)時(shí)代剛剛開(kāi)始。 Feigenbaum 和 McCorduck [FEI83]這些作者預(yù)言： “第五代 ”計(jì)算機(jī)及其相關(guān)的軟件將在全世界對(duì)政治權(quán)力和工業(yè)權(quán)力的平衡產(chǎn)生深遠(yuǎn)的 影響。軟件開(kāi)發(fā)的第四代技術(shù) (4GT）正在改變著軟件共同體中的某些部門設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序的方法。專家系統(tǒng)和人工智能軟件已經(jīng)最終從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)人了現(xiàn)實(shí)中各種問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用。 隨著第四個(gè)時(shí)代的來(lái)到，軟件危機(jī)繼續(xù)加深?，F(xiàn)在我們可用下列方式描述軟件危機(jī)： 1．硬件復(fù)雜程序已經(jīng)超出了我們?cè)O(shè)計(jì)能開(kāi)發(fā)硬件潛能的軟件的能力。 2．設(shè)計(jì)新程序的能力跟不上對(duì)新程序的要求。 3．維護(hù)已有程序的能力受到低劣的設(shè)計(jì)和匱乏的資源的威脅。 作為對(duì)軟件危機(jī)的反應(yīng)，軟件工程實(shí)踐正應(yīng)用于整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。 20 年前，能夠明智地描繪出 “計(jì)算機(jī)軟件 ”是什么的人 不足 1％。今天，多數(shù)專業(yè)人員和公眾中不少人在很大程度上都感到他們懂軟件，是這樣嗎？ 一本講軟件的教科書(shū)可能會(huì)這樣描述 軟件： (1)運(yùn)行后提供指定功能和性能的指令（計(jì)算機(jī)程序）； (2)能夠使程序恰當(dāng)?shù)靥幚硇畔⒌臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；(3)描述程序操作和使用的文檔。 勿容置疑，可以給出更完整的定義，但我們需要的不僅只是一個(gè)正式的定義。 軟件特點(diǎn) 理解軟件（主要是軟件工程），首要的是檢查軟件區(qū)別于其他人工物質(zhì)的特點(diǎn)。造硬件時(shí)，人的創(chuàng)造過(guò)程（分析、設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)）最終轉(zhuǎn)化成物質(zhì)形式。如果制造一臺(tái)新計(jì)算機(jī)，起初的草圖、正式設(shè)計(jì) 圖和模擬板上的原型演化成為具有超大規(guī)模集成電路芯片、電路板和電源等物質(zhì)產(chǎn)品。 軟件是邏輯的而不是物質(zhì)的系統(tǒng)部件。因此軟件具有和硬件完全不同的特點(diǎn)： 在過(guò)去的五年里， “軟件工廠 ”的概念一直在文獻(xiàn)中得以討論（例如： [MAN84 ] ,[ TAJ84]。 “軟件工廠 ”這一術(shù)語(yǔ)并不意味硬件生產(chǎn)和軟件開(kāi)發(fā)是等值的。注意到這一點(diǎn)是很重要的。而且， “軟件工廠 ”這一概念建議為開(kāi)發(fā)軟件而使用自動(dòng)化工具。 軟件不會(huì)磨損。 “浴缸曲線 ”表明在硬件壽命的早期，它的故障率相對(duì)較高。這些故障往往是由設(shè)計(jì)或加工制造中的缺欠所致。缺欠排除后， 在某一段時(shí)間內(nèi)，故障率降至一個(gè)較低的穩(wěn)定的水平?？墒?，隨著時(shí)間的推移，由于硬部件受到灰塵、振動(dòng)、誤用、溫度極限的長(zhǎng)期作用和許多其他惡劣環(huán)境的影響，其故障率再度上升。簡(jiǎn)言之，硬件開(kāi)始磨損。 軟件不像硬件那樣容易受到惡劣環(huán)境的影響而損耗。但是在程序運(yùn)作初期，未發(fā)現(xiàn)的缺陷會(huì)引發(fā)較高的故障率。然而，一旦得以更正，如果沒(méi)有其他錯(cuò)誤，曲線就會(huì)變平。很明顯，軟件不會(huì)損耗，但確實(shí)會(huì)惡化。 在使用期間，軟件會(huì)發(fā)生變化（維修）。修改軟件時(shí)，有可能引發(fā)一些新的缺陷，使故障率增大，在故障率曲線恢復(fù)到起初的穩(wěn)態(tài)故障率以前，又需作另一 次修改，致使曲線再次上升。漸漸地最低故障率開(kāi)始上升，軟件由于多次修改而惡化。 磨損的另一方面表明軟件與硬件的區(qū)別。當(dāng)硬部件磨損時(shí)，可用備件代替。軟件卻沒(méi)有備件。每個(gè)軟件故障都說(shuō)明設(shè)計(jì)中有錯(cuò)誤或在設(shè)計(jì)翻譯成機(jī)器可執(zhí)行碼的過(guò)程中有錯(cuò)誤。因此軟件維護(hù)比硬件維護(hù)復(fù)雜得多。 多數(shù)軟件是定制的，而不是用現(xiàn)存的組件組裝的。試設(shè)想一下微處理產(chǎn)品的控制硬件的設(shè)計(jì)和制造方法。設(shè)計(jì)工程師畫(huà)一張數(shù)字電路的簡(jiǎn)單草圖，做一些基本分析以便確信其功能能夠?qū)崿F(xiàn)，然后查閱數(shù)字器件手冊(cè)。每一集成電路（ IC 或芯片）有一部件編號(hào)，一個(gè)確定而有效的功 能，一個(gè)定義完善的接口，和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的集成原則組。挑選好每一組件后，就可取用。 令人悲哀的是，軟件設(shè)計(jì)者承擔(dān)不起上述的豪華。幾乎無(wú)一例外，根本就沒(méi)有軟組件目錄?？梢灶A(yù)定某一現(xiàn)成軟件，但只能是一個(gè)完整體，而不能是可組裝成新程序的部件。雖然有關(guān) “軟件可重用性 ”的論述不少（例如［ BIG84] )，但是到目前真正成功的卻不多。 軟件成分 計(jì)算機(jī)軟件是以兩種基本形式存在的信息：一個(gè)是非機(jī)器可執(zhí)行成分，另一個(gè)是機(jī)器可執(zhí)行成分。鑒于本單元討論的目的，這里只介紹能直接與機(jī)器可執(zhí)行指令相關(guān)的軟件成分。 軟件設(shè)計(jì)翻譯成語(yǔ)言形式， 該語(yǔ)言形式規(guī)定了軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、過(guò)程屬性和相關(guān)要求。語(yǔ)言形式由能把語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成機(jī)器可執(zhí)行指令的翻譯程序來(lái)處理。 人類若能通過(guò)自然語(yǔ)言（如英語(yǔ)、西班牙語(yǔ)或俄語(yǔ)）與計(jì)算機(jī)交流是最理想不過(guò)了。遺憾的是，大量的詞匯、復(fù)雜的文法和在語(yǔ)境（上下文）基礎(chǔ)上進(jìn)行的理解妨礙了人機(jī)用自然語(yǔ)言進(jìn)行交流。語(yǔ)義信息處理和自然語(yǔ)言識(shí)別領(lǐng)域的研究（例如 [WIN83])為人機(jī)以自然語(yǔ)作為交流的媒介奠定了基礎(chǔ)。但是，至少在未來(lái)的幾年里，寫程序用的語(yǔ)言形式僅限于人工語(yǔ)言。 所有的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都是人工語(yǔ)言。每種人工語(yǔ)言都有有限的詞匯量、定義明確的語(yǔ) 法和完善的句法和語(yǔ)義規(guī)則。這些屬性對(duì)機(jī)器翻譯來(lái)說(shuō)是必要的。作為軟件成分之一的語(yǔ)言形式按特征分為機(jī)器級(jí)語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言和非過(guò)程語(yǔ)言。 機(jī)器級(jí)語(yǔ)言是 CPU 指令集的符號(hào)表示。當(dāng)一個(gè)好的軟件開(kāi)發(fā)者研制出可維護(hù)、有良好文檔的程序時(shí)，機(jī)器語(yǔ)言就能有效地利用存儲(chǔ)器并優(yōu)化程序執(zhí)行速度。而一個(gè)設(shè)計(jì)拙劣、連文檔都沒(méi)有的程序，機(jī)器語(yǔ)言有可能加重將要出現(xiàn)的問(wèn)題。 即使機(jī)器語(yǔ)言確實(shí)提供吸引人的運(yùn)行速度和存儲(chǔ)特性，它還是有許多嚴(yán)重缺陷： 1．語(yǔ)言形式的復(fù)雜性和表達(dá)信息的低水平抽象能力延長(zhǎng)了實(shí)現(xiàn)時(shí)間（指編程時(shí)間）； 2．最終的程序難以讀懂 ； 3．難以測(cè)試； 4．維護(hù)特別難； 5．不同處理器間無(wú)移植性。 應(yīng)用機(jī)器語(yǔ)言時(shí)，軟件 “生產(chǎn)效率 ”極其低下。由于其使用方面的缺點(diǎn)，在未來(lái)的 10 年里，這種語(yǔ)言形式的應(yīng)用范圍可能是有限的。 高級(jí)語(yǔ)言使軟件開(kāi)發(fā)人員和程序獨(dú)立于機(jī)器。當(dāng)使用較復(fù)雜的翻譯程序時(shí)，高級(jí)語(yǔ)言的詞匯、文法、句法和語(yǔ)義要比機(jī)器語(yǔ)言復(fù)雜得多。實(shí)際上，高級(jí)語(yǔ)言的編譯程序和解釋程序生成機(jī)器語(yǔ)言作為輸出。 雖然目前有數(shù)百種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言在應(yīng)用，但是工業(yè)中廣泛應(yīng)用的高級(jí)程序語(yǔ)言不足 10 個(gè)。 COBOL 和FORTRAN 語(yǔ)言引人后，廣泛應(yīng)用了近 30 年?，F(xiàn)代程序 設(shè)計(jì)語(yǔ)言（為過(guò)程和數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)而直接支持現(xiàn)代設(shè)計(jì)實(shí)踐的語(yǔ)言）如 Pascal,C 和 Ada 正得以廣泛應(yīng)用。專用語(yǔ)言（為特殊應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計(jì)的）如 Smalltalk,APL,LISP和 Prolog，作為新的應(yīng)用方法從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)向?qū)嶋H使用，正得到廣泛的認(rèn)可。 我們已經(jīng)談到了程序語(yǔ)言翻譯程序的功能，即把語(yǔ)言形式轉(zhuǎn)換成機(jī)器可運(yùn)行指令。匯編程序是機(jī)器級(jí)代碼的翻譯程序，它完成把符號(hào)性機(jī)器指令轉(zhuǎn)換成機(jī)器可執(zhí)行指令的相對(duì)簡(jiǎn)單的任務(wù)。解釋程序是逐句變換高級(jí)語(yǔ)言的翻譯程序。每遇到一條語(yǔ)句，該語(yǔ)句就被轉(zhuǎn)換成機(jī)器可執(zhí)行代碼并加以執(zhí)行。 APL和 BASIC 就是通常用解釋程序加以運(yùn)行的語(yǔ)言。最常見(jiàn)的高級(jí)語(yǔ)言翻譯程序便是編譯程序。通過(guò)全面評(píng)價(jià)一個(gè)程序，編譯程序能優(yōu)化存儲(chǔ)容量和／或它所生成的機(jī)器可執(zhí)行指令的執(zhí)行速度。 機(jī)器可執(zhí)行指令是軟件最底層的形式。十六進(jìn)制或其他專用代碼可用來(lái)代表能引起特定的 CPU 處理步驟的二進(jìn)制位模式。 機(jī)器代碼、匯編語(yǔ)言（機(jī)器級(jí)語(yǔ)言）和高級(jí)編程語(yǔ)言常被稱作計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的頭三代。用其中任一種語(yǔ)言，程序員都必須既考慮到信息結(jié)構(gòu)的規(guī)定還要考慮程序本身的控制。因此，頭三代語(yǔ)言稱作過(guò)程語(yǔ)言。 在過(guò)去的 10 年里，出現(xiàn)了一組第四代語(yǔ)言或非過(guò)程語(yǔ)言。 非過(guò)程語(yǔ)言不需要軟件開(kāi)發(fā)人員規(guī)定過(guò)程細(xì)節(jié)，它所指的程序是 “規(guī)定指定的結(jié)果而不是規(guī)定達(dá)到其結(jié)果的行為 ”[COB85]。支持軟件把結(jié)果說(shuō)明翻譯成機(jī)器可執(zhí)行程序。到目前為止，第四代語(yǔ)言 (4GLs )已用于數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序和其他商業(yè)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。 軟件應(yīng)用 軟件可應(yīng)用在事先規(guī)定的過(guò)程步驟（即算法）已被定義的任何情況下（顯然不符合本規(guī)則的例子是專家系統(tǒng)軟件）。信息內(nèi)容和確定性是確定軟件應(yīng)用性質(zhì)的重要因素。內(nèi)容指的是輸人、輸出的信息的意義和形式。例如，許多商業(yè)應(yīng)用程序使用高度結(jié)構(gòu)化的輸人數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)庫(kù)）并生成格式化 “報(bào)表 ”。控制自動(dòng)化機(jī)器（例如數(shù)控）的軟件接受結(jié)構(gòu)形式有限的離散數(shù)據(jù)項(xiàng)并連續(xù)快速地生成出各條機(jī)器命令。 信息確定性指輸人數(shù)據(jù)時(shí)間和順序的可預(yù)見(jiàn)性。工程分析程序接受預(yù)先定義為順序的數(shù)據(jù)，連續(xù)執(zhí)行分析算法，并以報(bào)表或圖表形式給出結(jié)果數(shù)據(jù)。這種應(yīng)用程序就是確定性的。另一方面，多用戶操作系統(tǒng)接受具有變化的內(nèi)容和任意時(shí)序的輸人，執(zhí)行可能被外部情況中斷的算法并生成隨環(huán)境和時(shí)間作函數(shù)變化的輸出。具有這些特點(diǎn)的應(yīng)用程序是不確定的。 很難找到一種有意義的軟件應(yīng)用的通用分類（法）。隨著軟件復(fù)雜性的增加，完全徹底的分類就不存在了。下面的 軟件領(lǐng)域說(shuō)明了軟件潛在應(yīng)用的廣度。 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是為其他程序服務(wù)的程序集。某些系統(tǒng)軟件（例如，編譯程序、編輯程序和文件管理實(shí)用程序）處理復(fù)雜的但確定的信息結(jié)構(gòu)。其他系統(tǒng)應(yīng)用（如操作系統(tǒng)部件、驅(qū)動(dòng)程序和遠(yuǎn)程通訊處理器）大量地處理非確定性數(shù)據(jù)