1.1 软件开发工具的由来

1. 软件开发工具的界定

   • 软件开发工具的范围大致可以描述为：在高级程序设计语言的基础上，为提高软件开发的质量和效率，从规划、分析、设计、测试、文档和管理等各方面，对软件开发者提供各种不同程度的帮助的一类新型的软件。
   • 首先，它是开发软件用的软件；其次，它是在第三代语言的基础上发展起来的，但是并不包含第三代语言

2. 软件开发工具的产生与演变过程

   • 第一代计算机语言（机器语言阶段）

     • 特点：把处理问题的逻辑表达为机器指令，即机器能够识别的二进制字符串。是一种十分机械、烦琐的事情

   • 第二代计算机语言（汇编语言阶段）

     • 特点：增加助记忆码（汇编码）

   • 第三代计算机语言（高级程序设计语言阶段）

     • 产生时间：20 世纪 60 年代初
     • 特点：1.突破了与机器指令一一对应的限制；2.实现了对机器的独立性
     • 瓶颈：处理过程的描述

   • 第四代计算机语言（非过程化语言）

     • 20 世纪 60 年代末期，人们在认识到软件工作重要性的同时，也认识到了软件工作的困难性。这就是所谓的“软件危机”问题。
     • 硬件是计算机的躯体，软件是计算机的灵魂。
     • 以 1980 年为分界线，前一阶段属于结构化语言或者称为面向过程的语言，后一阶段属于面向对象的语言。
     • 计算机语言发展的三个阶段：机器语言、汇编语言与高级语言

3. 软件开发工具的发展阶段

   • 通用软件：20 世纪 70 年代末到 20 世纪 80 年代初，很多软件开发人员已经想到了用软件来进一步支持软件开发工作。这个阶段称为利用通用软件作为辅助工具的阶段。

     • 优点：可以减少很多工作量
     • 弱点：1. 许多工作通用软件无法完成；2. 用通用软件完成某些工作，只能做到“形似”不能做到“神似”；3. 难以保持一致性。

   • 专用软件：20 世纪 80 年代以来，一些专门用于支持软件开发的软件开发工具陆续问世，从而进入了专用的软件开发工具的阶段。

     • 例如：代码生产器、数据字典管理系统、数据流程图、E-R 图

   • 集成软件：1989 年，IBM 公司发布的 AD/Cycle，可以看做进入集成的软件开发工具阶段的标志。

     • 例如：Rational 公司推出了 Objectory，Rose 等集成的软件开发工具。

   • 新的阶段：21 世纪以来，随着互联网的兴起，软件开发工具的发展也进入了新的阶段。

     • 两个鲜明的特点：1. 面向网络，不仅基于网络而且用于网络；2. 开源软件的兴起和运用。

1.2 软件开发工具的概念

1. 软件开发工具的概念要点

   • 1）它是在高级程序设计语言之后，软件技术进一步发展的产物；
   • 2）它的目的是在人们开发软件中给予各种不同方面、不同程度的支持或帮助；
   • 3）它支持软件开发的全过程，而不是仅限于编码或其他稳定的工作阶段。

2. 软件开发工作发展的五个阶段

   • 最初阶段（机器语言）
   • 第二阶段（汇编语言）
   • 第三阶段（将汇编语言变成了高级程序设计语言）
   • 第四阶段（20 世纪 90 年代，大量应用软件开发工具的阶段，进一步扩大了软件开发的范围）
   • 第五阶段（进入 21 世纪，软件开发进入了规模更大、应用更广的阶段。）

1.3 软件开发工具的功能与性能

1. 软件开发的过程

   • 1）需求分析
     • 输出——软件功能说明书
   • 2）总体设计
     • 输出——系统的总体设计文件（包括结构图、模块清单、公用数据结构）及各个模块的设计任务书
   • 3）实现阶段
     • 程序的编写与文档的编写
   • 4）测试或调试阶段
     • 包括模块的调试与整个软件的联调两个部分

2. 软件开发工具的功能要求

   • 1）认识和描述客观系统
   • 2）存储及管理开发过程中的信息
   • 3）代码的编写或生成
   • 4）文档的编制或生成
   • 5）软件项目的管理
     • 包括：进度管理、资源与费用管理、质量管理

3. 软件开发工具的性能

   • 1）表达能力或描述能力
   • 2）保持信息一致性的能力
   • 3）使用的方便程度
   • 4）工具的可靠程度
   • 5）对硬件和软件环境的要求

1.4 软件开发工具的类别

1. 按工作阶段划分

   • 计划工具
     • 概念：从更宏观的角度去看待软件开发，它不仅从项目管理的角度，还把进度、版本更新等等都考虑进来，实现了“跨生命周期”的信息管理与共享，为信息以至软件的重用创造了条件。
     • 作用：为项目主管人员服务的
   • 分析工具
     • 概念： 主要指用于支持需求分析的工具
     • 作用：支持需求分析
   • 设计工具（Coding 阶段使用）
     • 概念： 是指在实现阶段对人们提供帮助的工具。
     • 作用：在实际中，设计工具出现得最早，数量最多。它们直接为软件开发工作中的编程、调试、文档编写工作提供帮助。

2. 按集成程度划分

   • 专用工具
   • 集成化工具

3. 按与硬件、软件的关系划分

   • 有的软件开发工具依赖于特定的计算机或特定的软件（如某种数据库管理系统）
     • 设计工具多是依赖于特定的软件
     • 集成化的软件开发工具又常常是依赖于机器与软件
   • 有的软件开发工具则时独立于硬件与其他软件
   • 分析工具与计划工具玩玩是独立与机器与软件

1.5 软件开发工具的研究与应用

• 学习软件开发工具的目的在于，了解软件开发工具的概念、理论基础、基本功能、发展现状与前景，以便能够在实际工作中正确地选择与使用软件开发工具，在必要时能够参与或组织软件开发工具的自行研制，从而达到提高软件工作水平与效率的目标。

复习题

1. 简要说明软件发展的几个主要阶段

   • 最初阶段（机器语言）
   • 第二阶段（汇编语言）
   • 第三阶段（将汇编语言变成了高级程序设计语言）
   • 第四阶段（大量应用软件开发工具的阶段，进一步扩大了软件开发的范围）
   • 第五阶段（进入 21 世纪，软件开发进入了规模更大、应用更广的阶段。）

2. 作为软件开发工作的新阶段，21 世纪的软件开发与以往有什么区别？

   • 两个鲜明的特点：1. 面向网络，不仅基于网络而且用于网络；2. 开源软件的兴起和运用。

3. 软件开发工具与第三代语言的关系是什么？

   • 软件开发工具是在第三代语言的基础上发展起来的

4. 软件开发工具与第四代语言的关系是什么？

   • 4GL 是应用较为广泛的一个名词，它的原义是非过程化的程序设计语言。第四代语言希望通过某些标准处理过程的自动生成，使得用户可以只说明要求做什么，而把具体的执行步骤的安排交由软件自动处理。
   • 第四代语言的思路与软件开发工具是一致的，离硬件更远，离用户更近。但是。第四代语言没有设计需求分析、项目管理、文档生成等问题，可以被看做软件开发工具中的一类，而不是全部。

5. 软件开发工具的功能有哪些？

   • 1）认识和描述客观系统
   • 2）存储及管理开发过程中的信息
   • 3）代码的编写或生成
   • 4）文档的编制或生成
   • 5）软件项目的管理

6. 软件开发工具的主要性能指标有哪些？

   • 1）表达能力或描述能力
   • 2）保持信息一致性的能力
   • 3）使用的方便程度
   • 4）工具的可靠程度
   • 5）对硬件和软件环境的要求

7. 从支持的工作阶段来看，软件开发工具可以分为几类，它们的作用是什么？

   • 计划工具
     • 作用：为项目主管人员服务的
   • 分析工具
     • 作用：支持需求分析
   • 设计工具（Coding 阶段）
     • 作用：在实际中，设计工具出现得最早，数量最多。它们直接为软件开发工作中的编程、调试、文档编写工作提供帮助。

8. 什么叫做集成的软件开发工具？

   • 对软件的开发有全面的、统一的支持环境。将零散的、分散的支持各个阶段、各项具体工作的专用工具之前有机的联系起来。

9. 软件开发工具与计算机硬件、系统软件的关系如何？

   • 有的软件开发工具依赖于特定的计算机或特定的软件（如某种数据库管理系统）
     • 设计工具多是依赖于特定的软件
     • 集成化的软件开发工具又常常是依赖于机器与软件
   • 有的软件开发工具则时独立于硬件与其他软件
   • 分析工具与计划工具玩玩是独立与机器与软件

10. 软件开发人员为什么需要学习和了解软件开发工具？

    • 了解软件开发工具的概念、理论基础、基本功能、发展现状与前景，以便能够在实际工作中正确地选择与使用软件开发工具，在必要时能够参与或组织软件开发工具的自行研制，从而达到提高软件工作水平与效率

百日题库-主观题

1. 【2015 年 04 月】进入二十一世纪以来，软件开发工具的发展有什么特点？

   • 使软件开发基于网络；并在网络环境下使用；开源软件的兴起和运用；提高软件开发的工作效率。

2. 【2015 年 04 月】试论软件开发工具的提出与使用，是软件技术发展的一个新的阶段。

   • 区别于以往阶段的特点，它的发展主要表现在四个方面。
     （1）自动化程度的提高。编程中的部分工作已由工具代替执行。
     （2）将需求分析和架构设计包括在软件工作的范围之内，从而使软件开发过程进一步向用户方面延伸。顺应大量开源软件出现的客观环境，进一步显示出软件开发的继承性和开放性，进一步证明了软件是人类知识积累和传承的新的、有力的手段。
     （3）将软件开发工作延伸到项目及版本管理，从而超出了一次编程的局限，而扩展到了作为一个不断发展的客体生长完善的全过程。这也是软件研制从个体的、手工作坊的方式向科学的、有组织、有计划的方式转变的一个重要表现。
     （4）吸收了许多管理科学的内容与方法，将组织、管理等项目负责人的思想与方法放到了更重要的位置。人们越来越深刻地认识到，软件生产的成败更多地依赖于合理地组织与协调，而不是领导者或程序员个人的编程能力。

3. 【2015 年 10 月】试论软件开发工作发展变化的五个阶段及其特点。

   • 最初阶段，用机器语言写成一系列机器指令，供硬件执行；
     第二阶段，用汇编语言开发软件，由汇编程序完成转换；
     第三阶段，用高级语言开发软件，由编译程序完成转换；
     第四阶段，在各种软件开发工具帮助下开发软件由编译程序完成转换； 新阶段，由软件构架师完成构架设计，程序员用软件开发工具完成程序开发，由编译程序完成转换。

4. 【2016 年 04 月】简述汇编语言相对于机器语言的突破和不足。

   • 英语单词代替 01 字符串。汇编语言未能突破与机器指令一一对应的限制。

5. 【2016 年 10 月】简述高级程序设计语言相对于低级语言有哪些突破。

   • 高级程序设计语言突破了与机器指令一一对应的限制，用尽可能接近自然语言的表达方式描述人们设想的处理过程，而把这种表达方式向机器指令的转化工作，交给专门的“工具”——编译系统去完成。高级设计语言实现了对机器的独立性，提高了程序的可移植性。

6. 【2017 年 10 月】软件开发工具按工作阶段可划分成哪几类？它们提供什么帮助？

   • 可以分为三类：设计工具，帮助人们在实现阶段编写和调试软件；分析工具，主要是支持需求分析；计划工具，从更宏观的角度支持软件开发

7. 【2018 年 04 月】简述软件开发工具与计算机硬件、系统软件的关系。

   • 有的软件开发工具依赖于特定的计算机或特定的软件（如某种数据库管理系统），有的软件开发工具是独立硬件与其他软件的，这当然与工具自身的情况有关。一般来说，设计工具多是依赖于特定软件的，因为它生成的代码，或测试数据不是抽象的，而是具体的某一种语言的代码或该语言所要求的格式的数据。分析工具与计划工具往往是独立于机器与软件的。而集成化的软件开发工具又常常是依赖于机器与软件的。

8. 【2018 年 04 月】试论软件开发过程的阶段划分及各阶段的主要任务。

   • （1）需求分析，也可以称之为企业模型建立阶段，其任务是了解企业的结构与功能，掌握组织及管理者的信息需求，弄清信息流通的实际情况。
     （2）分析与设计阶段，其任务是进行功能分解及数据分析，完成处理过程及数据库的逻辑设计。
     （3）编程阶段，其任务是完成具体的程序编写工作。
     （4）测试阶段，其任务是对已有的代码进行认真的检测与试用。
     （5）使用及维护阶段，其任务是组织使用者有效地使用，并及时检查与修正发现的错误。

9. 【2018 年 10 月】为什么说软件开发工具的提出和使用，是软件技术发展的一个新阶段？

   • （1）提高了自动化程度； （2）明确地把需求分析和架构设计包括在软件工作的范围之内； （3）把软件开发工作延伸到项目管理及版本管理； （4）吸收了许多管理科学的内容与方法。

10. 【2019 年 04 月】针对软件开发过程的各个工作阶段，软件开发工具应在哪些方面提供帮助和支持？

    • （1）认识与描述客观系统； （2）存储及管理开发过程中的信息； （3）代码的编写或生成； （4）文档的编写或生成； （5）软件项目管理。