【教學(xué)】第1章 歷史回顧與語言分類

1、整理課件第1頁第1章 歷史回顧與語言分類 PL簡史 三個計算時代 語言分類 重要語言18種整理課件第2頁1.1 PL簡史 50年代高級語言出現(xiàn) 60年代奠基性研究 70年代完善的軟件工程工具 80年代面向?qū)ο蟀l(fā)展 90年代多范型、持久化、多媒體、平臺無關(guān)整理課件第3頁數(shù)學(xué)表示法單元記錄設(shè)施符號名稱1950數(shù)據(jù)規(guī)格說明結(jié)構(gòu)化控制COBOL（1958）1960非算法規(guī)格說明交互使用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)面向?qū)ο缶幊?970并發(fā)數(shù)據(jù)抽象19801985符 號 匯編 （ 1950年代中期 ）FORTRAN（1956）ALGOL-58APL （1962）ALGOL-60MAD（1959）RPG（1964）BASIC

2、（1964）CPL（1963）ALGOL-68 BCPL（1967）PL/1 （1966）Simula （1967）Pascal(1973)B(1970)C (1972)并發(fā)Pascal(1975)ModulaCLU(1977)SmalltalkAda(1982)True BASIC(1980s)C+1995Ada(95)多范式型java1996平臺無關(guān)整理課件第4頁1.2 程序語言的計算背景 55 85 單主機計算 85 95 C/S計算 96 網(wǎng)絡(luò)計算整理課件5信息社會與計算機信息社會與計算機什么是信息 人們對客觀事物的感知，客觀事物理解所作的再現(xiàn)和應(yīng)用 處理，信息的本質(zhì)是傳遞 信息表示（

3、再現(xiàn)）/信息處理/信息傳遞信息社會 信息經(jīng)濟 知識經(jīng)濟 特征：知識經(jīng)濟是社會的主導(dǎo) 處理、生產(chǎn)、應(yīng)用信息為 主要的活動 高數(shù)/農(nóng)業(yè)/工業(yè)/信息 第一產(chǎn)業(yè) 第二產(chǎn)業(yè) 第三產(chǎn)業(yè)（服務(wù)） 第四產(chǎn)業(yè)（IT）計算機數(shù)字化、信息化對社會的作用 社會快速發(fā)展的原動力 摩爾定理：18目芯片集成度增加一倍成本下降一半，10年性能 提高100倍 10Intel4004,95IBMPC,DC-AT286,386,486 586(Pentum),pII,pIII（350MHZ，S：600mps,RAM 64M, D 8G) 從計算工具到信息工具 傳統(tǒng)應(yīng)用 科學(xué)計算/數(shù)據(jù)處理/工程控制 計算機模擬 虛擬現(xiàn)實 多媒體 出

4、版業(yè)、娛樂業(yè) 信息管理 一體化制造，一體化運輸，無庫存零售，完善的服務(wù)業(yè)整理課件6 信息服務(wù) 改變我們的傳統(tǒng)生活 Internet 網(wǎng) 教育新概念 全球貿(mào)易 信息戰(zhàn)爭 全球信息服務(wù) 改變?nèi)说纳a(chǎn)、生活、交往的方式 進一步節(jié)省人類勞力和資金、優(yōu)化活動過程 數(shù)字化改變?nèi)藢κ澜绲恼J識，沖擊傳統(tǒng)的生產(chǎn)、交往 模式，傳統(tǒng)的道德和結(jié)果。 計算機科學(xué)與工程計算機科學(xué)與工程 計算機1945年第一臺ENIAC它是電子、自動、實現(xiàn)計算 過程（計算）的機器。 原理馮諾依曼 Von Neumann運算器 控制器CPU數(shù)據(jù)指令寄存器逐條取出指令，加工數(shù)據(jù)，實現(xiàn)算法整理課件7計算機科學(xué)圍繞算法的六個方面發(fā)展。算法限制執(zhí)行

5、通信分析發(fā)現(xiàn)表示探求規(guī)律性的東西過程的元件構(gòu)造符合需求的產(chǎn)品，且費用不超過隨著元件的革新 工程技術(shù)面貌快速改變系統(tǒng)工程硬件工程軟件工程信息工程工程的構(gòu)造（即創(chuàng)造）性導(dǎo)致了計算機科學(xué)落后計算技術(shù)的發(fā)展計算技術(shù)的發(fā)展單主機計算 55-85客戶/服務(wù)器計算 85-95網(wǎng)絡(luò)計算 95整理課件第8頁 30年大致可分為以下三個時代。1 單主機計算 程序設(shè)計時代 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計時代 軟件工程時代整理課件第9頁程序設(shè)計時代 55-65頭十年是單主機計算形成期。此時的硬件是CPU、內(nèi)、外存儲器、各種外設(shè)。軟件的操作系統(tǒng)成熟、并有少量的庫函數(shù)和系統(tǒng)支持程序。應(yīng)用方式是編程計算。應(yīng)用領(lǐng)域是大型科學(xué)計算和大量數(shù)據(jù)處理

6、。 編譯理論、技術(shù)成熟、大量高級語言涌現(xiàn)。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法、可計算理論完善。 高級程序設(shè)計語言的出現(xiàn)實現(xiàn)了系統(tǒng)程序員和應(yīng)用程序員的第一次分工。 計算機是科學(xué)家的工具，開始人工智能研究。整理課件第10頁結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計時代 65-75年是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計時代。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計使程序開發(fā)的速度、開發(fā)出程序的規(guī)模都有大幅度提高。 結(jié)構(gòu)化設(shè)計天然支持自頂向下逐步細化設(shè)計方法。 計算機的商業(yè)應(yīng)用奠定了計算機工業(yè)的基石。 60年代中期開始了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研究。數(shù)據(jù)庫的成功被認為是計算機界70年代一大成就。 計算機是各種專業(yè)人員的工具。整理課件11程序文件文件數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)整理課件第12頁軟件工程時代 75

7、-85年，是軟件工程時代。軟件工程實則是將系統(tǒng)工程用于計算機軟件。軟件也是工業(yè)產(chǎn)品。 為設(shè)計制造這個產(chǎn)品要定出規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。有了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)就可以作出設(shè)計、制造、管理的工具和驗證測試工具。工程活動必然涉及人力組織，進度、調(diào)配，投資和效益。 文檔開發(fā)也成為軟件開發(fā)的一部分，所以: 軟件=程序+文檔 計算機系統(tǒng)自成產(chǎn)業(yè)整理課件13系統(tǒng)分析設(shè)計實現(xiàn)交付測試維護整理課件第14頁 應(yīng)用開發(fā)者又一次分工：程序員(按設(shè)計編碼測試)，高級程序員(按規(guī)格說明做設(shè)計)，系統(tǒng)分析員(按用戶需要寫需求規(guī)格說明書)。 軟件開發(fā)有了工程規(guī)范。人們自然想到利用軟件工具使本階段工作做得更快更好。于是，大量涌現(xiàn)計算機輔助軟件

8、工程(CASE)工具。 軟件工程使軟件制作從手工業(yè)進入現(xiàn)代化大生產(chǎn)，軟件規(guī)模和開發(fā)效率隨之大增。1974年出現(xiàn)了4000萬句規(guī)模的軟件（美國航天飛機系統(tǒng)）。 70年代終端普及。要求在統(tǒng)一工作界面上操縱所有的工具。數(shù)據(jù)，出現(xiàn)了系統(tǒng)集成的概念。續(xù)整理課件第15頁面向?qū)ο蠹夹g(shù) 1980年出現(xiàn)了Smalltalk系統(tǒng)為代表的面向?qū)ο蠹夹g(shù)。 結(jié)構(gòu)化程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+數(shù)據(jù) 面向?qū)ο蟪绦?對象+消息算法數(shù)據(jù)整理課件16面向?qū)ο蟮姆庋b、抽象(類對象是實例對象的制造工廠)，繼承、多態(tài) 和動態(tài)束定的良好性能，它天然地符合軟件工程要求軟件的局部性、概括性、易維護、可重用、易擴充等性能。加上對象實體易于和客觀世界實體對

9、應(yīng)(易設(shè)計，修改)，它成為過程塊程序模型之后最理想的軟件結(jié)構(gòu)模型。 對象通信模型還天生來和分布式計算的各節(jié)點通信機制對應(yīng)。面向?qū)ο笥殖蔀榧绍浖崿F(xiàn)互操作(Interoperation)理想模型。整理課件第17頁2 分布式客戶/服務(wù)器計算 微機應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 客戶/服務(wù)器應(yīng)用整理課件第18頁微機應(yīng)用 70年代末個人計算機開辟了個人應(yīng)用的新領(lǐng)域。微機軟件制造商按傳統(tǒng)的模式發(fā)展了大量微機軟件。這些微機CASE工具一直沿著“用戶友好”、“所見即所得”的方向發(fā)展。 最終用戶的出現(xiàn)標(biāo)志著人人使用計算機的全社會信息化的時代到來。然而，早期微機上的應(yīng)用開發(fā)者和傳統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)者的所需知識結(jié)構(gòu)沒什么兩樣：熟悉一門

10、高級程序設(shè)計語言、懂得開發(fā)方法，會建立應(yīng)用程序框架，利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法實現(xiàn)各計算模塊；作局部和總體測試；編制各種文檔。整理課件第19頁網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 計算機聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本質(zhì)上是通過電路聯(lián)接將各處理單元的信息傳輸變換以達到整體信息處理和資源共享的目的。 70年代中期出現(xiàn)了一批局域網(wǎng)LAN(Local Area Network)。以后十年，以太網(wǎng)、3+網(wǎng)、Novell網(wǎng)得到充分發(fā)展?？梢员ＷC多種不同機型、不同操作系統(tǒng)、不同通信方式的機器作信息交換。 局域網(wǎng)特別適合一般企事業(yè)單位的信息管理。廠長、經(jīng)理可以隨時知道產(chǎn)品進度和雇員情況。企業(yè)管理信息系統(tǒng)(MIS)一時成為一個非常有生命力的應(yīng)用方向。 80年代，在局

11、域網(wǎng)成熟的基礎(chǔ)上廣域網(wǎng)（WAN）出現(xiàn)即在不同協(xié)議的局域網(wǎng)之間加上網(wǎng)關(guān)（Gateway）和網(wǎng)橋（Bridge）,路由器（Router）使網(wǎng)間信息通暢無阻，并實現(xiàn)點到點的通信。整理課件20DomainDomain整理課件第21頁 局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)應(yīng)用屬于分布式應(yīng)用。所謂分布式計算是多個用戶以獨立的計算機互連，共同完成某個任務(wù)。借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)資源共享，且地域不受限制，計算是高度并行的。 分布式計算首先要共享數(shù)據(jù)資源。某一站點上設(shè)一數(shù)據(jù)庫為其它站點的應(yīng)用服務(wù)開始了客戶（Client）和服務(wù)器（Server）應(yīng)用概念 局域網(wǎng)時代和第四代語言(4GL)成熟，在程序自動生成器幫助下，用戶可以不編程序，以點菜

12、單，填表格，甚至觸摸上機。只提要求不設(shè)計實現(xiàn)要求的程序，計算機使用大大簡化。續(xù)整理課件第22頁客戶/服務(wù)器應(yīng)用 既然數(shù)據(jù)庫服務(wù)器能簡化客戶端的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。其它功能軟件（如排版，通郵，有限元計算，甚至整個圖書館管理系統(tǒng)）都可以放在單獨的服務(wù)器上由網(wǎng)絡(luò)上所有客戶共享。于是，大量服務(wù)器涌現(xiàn)。 85年開始了分布式客戶/服務(wù)器計算時代，計算資源高度共享，用戶使用極其簡單。又一次分工：系統(tǒng)開發(fā)者，應(yīng)用開發(fā)者，最終用戶。 服務(wù)器站點上的服務(wù)器程序，一般由軟件、設(shè)備制售商提供開發(fā)工具并帶有大量實用程序，由專業(yè)人員開發(fā)，客戶端的應(yīng)用程序一般是二次開發(fā)。 分布式客戶服務(wù)器計算模型與人類生產(chǎn)、交流、生活中各種群體協(xié)

13、作活動模型天然一致。整理課件第23頁多媒體技術(shù)的實用 85-95年又是多媒體技術(shù)滲入計算機的時代，基于信息表示和收集(電視、攝像、傳真、鍵盤，打印機、音響等)、信息的傳輸（衛(wèi)星電視、電話，無線、光纜通信網(wǎng)絡(luò))、信息處理（計算機)三位一體的信息系統(tǒng)成為這個時代應(yīng)用的主流。 分布式客戶服務(wù)器計算時代的這些系統(tǒng)，使計算機的應(yīng)用能力進一步擴大：信息檢索可以達到聯(lián)網(wǎng)的任何地方；視頻會議；電子出版物；可視電話；遠程教學(xué)；辦公室自動化；旅游服務(wù)系統(tǒng)；銀行儲蓄業(yè)務(wù)；各種信用卡。 出現(xiàn)聲控計算、觸摸計算、手寫輸入、數(shù)字照相、彩色打印、程控電話、VCD、DVD、漢顯傳呼等全新技術(shù)的產(chǎn)品和個人數(shù)字助理（PDA）、電

14、子排版、廣告制作、動畫制作等新興行業(yè)。整理課件第24頁 多媒體與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)結(jié)合為新興領(lǐng)域發(fā)展提供可能，為基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的城市交通控制、汽車駕駛自動化；停機坪調(diào)度；交通安全；軍事偵察。 多媒體與計算機模擬的綜合應(yīng)用是虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術(shù)。它使人與虛擬事物交互。虛擬大學(xué)、虛擬商場、虛擬銀行、虛擬將從根本上改變?nèi)藗兊纳罟ぷ鞣绞健＠m(xù)整理課件第25頁3 網(wǎng)絡(luò)計算 局域網(wǎng)時代應(yīng)用以單機計算為主，協(xié)作計算為輔。分布式客戶/服務(wù)器時代，以協(xié)作計算為主，一個客戶程序?qū)懖涣税偈洌渲写蟛糠钟嬎闶窃诟鞣N服務(wù)器中完成，只把結(jié)果傳回該客戶。應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)是廣域網(wǎng)(WAN，

15、若干局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)即為廣域網(wǎng))。 若干廣域網(wǎng)連成地區(qū)網(wǎng)(省、市)，由地區(qū)網(wǎng)再聯(lián)成主干網(wǎng)(按業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如交通部、教育部)，然后，全中國的主干網(wǎng)聯(lián)到一起再上國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)。 網(wǎng)絡(luò)就是計算機。 大量復(fù)雜計算，看似在自己的客戶機上做的，實際上都是在Internet網(wǎng)上的服務(wù)器上完成的。整理課件第26頁 Internet上有幾十萬個各種各樣的服務(wù)器。有些服務(wù)器只提供專用的計算，另一些服務(wù)器在全網(wǎng)上提供用戶使用網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。 萬維網(wǎng)WWW是在Internet網(wǎng)上裝上了Web服務(wù)器，使每個站點都認識、傳遞標(biāo)準(zhǔn)化的主頁，使信息暢通無阻。 客戶與服務(wù)器之間遵照超文本傳輸協(xié)議（HTTP)傳遞信息。用戶要

16、查詢某個信息或作計算，他向本機的瀏覽器（Browser）指定主頁（Homepage）的URL地址，向相應(yīng)的Web服務(wù)器提出請求。HTTP把URL換成所在服務(wù)器上的文件路徑名，并按名找到服務(wù)器的主頁。如果查出該名是所在服務(wù)器上為客戶提供的HTML主頁，則Web服務(wù)器把該主頁傳回客戶機。用戶即可在自己的屏幕上看到結(jié)果。如果按文件路徑名查出的是通用網(wǎng)關(guān)接口(CGI)文件。則該文件由Web服務(wù)器“執(zhí)行”。Web服務(wù)器將執(zhí)行結(jié)果（以HTML格式）傳回請求的客戶。續(xù)整理課件第27頁InternetInternetWeb服務(wù)器Web服務(wù)器HTMLFileCGICGI程序程序數(shù)據(jù)庫服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器JavaJ

17、avaappletapplet其它服務(wù)器其它服務(wù)器CGICGI程序程序客戶計算機客戶計算機Web BrowserNetscape NavigatorSun HotJavaMicrosoft ExplorerNCSA Mosaic.用戶用戶URLURLHTMLHTML文件文件1 12 23 34 4續(xù)整理課件第28頁 主頁格式目前統(tǒng)一在超文本置標(biāo)語言(HTML)之下。HTML規(guī)定了主頁上何處放圖，何處放聲、象。何處放與此主頁相關(guān)的程序。 平臺無關(guān)語言Java誕生（1995.5）使HTML主頁不僅能傳遞多媒體數(shù)據(jù)還能傳遞程序，使動畫也能傳遞。 網(wǎng)絡(luò)計算時代以WWW網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)、主頁文檔標(biāo)準(zhǔn)化和Java

18、語言三大技術(shù)的成熟為標(biāo)志。 網(wǎng)絡(luò)上公開發(fā)布各種不同操作系統(tǒng)的Netscape和其它瀏覽器，各站點機按自己的操作系統(tǒng)下載瀏覽器就可以加入Internet用戶行列。 幾乎所有軟件工具，應(yīng)用軟件都能找到，下載（DownLoad)到本機直接應(yīng)用，或作二次開發(fā)。續(xù)整理課件第29頁 96年網(wǎng)絡(luò)計算機NC(Network Computer)問世，NC機只有一個簡單的操作系統(tǒng)有接各種多媒體的接口，快CPU，大內(nèi)存，好顯示器。不設(shè)硬盤，不用維護、升級個人擁有的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，可節(jié)省大量維護費。 客戶端的客戶程序越來越簡單。除了寫一個程序頭和程序尾之外，中間嵌入若干對各種服務(wù)器的請求，程序就編寫完了。善于將各

19、服務(wù)器的各種功能組織到本專業(yè)的應(yīng)用(即目標(biāo)系統(tǒng))上，提出合理解決方案(Solution)是網(wǎng)絡(luò)計算時代應(yīng)用者的基本素質(zhì)。續(xù)整理課件第30頁Intranet與瘦PC 信息共享導(dǎo)致各企業(yè)機關(guān)信息無隱私。Intranet在Internet上圍上防火墻（Firewall）只讓認定的信息輸入/輸出，防止黑客入侵。對使用者無任何影響。 沒有硬盤難于存放有個人隱私的個人數(shù)據(jù)庫。再者對于日常使用頻度較大的軟件人們習(xí)慣是私人有一套。97年瘦PC之說大為風(fēng)行。它是對NC機的補充。即公眾業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，如教學(xué)系統(tǒng)，銀行系統(tǒng)，用NC，而私人PC（近年發(fā)展的HPC）用瘦PC。 由于近年P(guān)C快速降價，瘦PC呼聲并不高。低價

20、位掌上型電腦（HPC）和高性能PDA快速發(fā)展。整理課件第31頁IBM PCIBM PCNT ServerNT ServerMacMacOS/2OS/2Laptop computerLaptop computerUnix ServerUnix ServerIBM AIXIBM AIXInternetInternetHTML + Java appletJava語言的平臺無關(guān)性整理課件第32頁Java向各行各業(yè)滲透 Java以編程語言出現(xiàn)，但它的平臺無關(guān)性使其成為通用的網(wǎng)絡(luò)平臺。它使網(wǎng)絡(luò)真正成為開放的，可伸縮的，動態(tài)的。這對于企業(yè)適應(yīng)千變?nèi)f化的市場。調(diào)整本企業(yè)的軟件，帶來極大方便。 目前Java應(yīng)用

21、正突飛猛進發(fā)展學(xué)術(shù)研究：能即時得到最新技術(shù)成就；各種項目申請、評審快速批復(fù)。金融業(yè)：虛擬證券交易所，動態(tài)股市行情服務(wù)；銀行全球業(yè)務(wù)運作合理化。電信業(yè)：交互電視點播系統(tǒng)；以零管理的JavaStation代替PC。政府行政：聯(lián)合國全球貿(mào)易節(jié)點中心（CTPNET）。將180多個國家買賣雙方聯(lián)系，使海關(guān)，保險，信貸，支付等50多個批文從3個多月縮短到一天，全球貿(mào)易基本設(shè)施。整理課件第33頁 制造業(yè)：為定時供貨制造商節(jié)約成本，無倉儲準(zhǔn)時供貨。 運輸業(yè)：提供航空，公路，鐵路，海運，旅店一體化服務(wù)。借助交叉平臺靈活布置的優(yōu)點。 保健業(yè)：保健業(yè)全球每年2.3億美元。節(jié)約成本意義重大。合理化管理、臨床支持和決策。遠程醫(yī)療、會診。完善的醫(yī)療檔案系統(tǒng)。擴大醫(yī)師能力。 零售業(yè)：在競爭面前要頻繁改進管理