计算机软件的开发与发展分析
刘旌扬
摘 要：自从1946年第一台电子计算机问世以来，我们的世界经历了革命性的变化。从大型军用计算机，到80年代的个人计算机浪潮，再到如今的移动智能手机。现如今，计算机的硬件和软件都开始以极快的速度发展，我们也在跟着时代进步的同时，思考这其中的客观规律。
关键词：计算机；硬件发展；软件发展
中图分类号：TP32 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0032-02
随着2016年9月16日第七代苹果手机的问世，我们的生活再一次被更加先进的通话技术，更加便捷的移动支付和照相功能推动。短短几年，苹果手机带来了一股科技风暴，让所有热爱新技术，新产品的群众走上了浪潮之巅。我们很难想象，在短短70年间，从ENIAC到苹果七代手机，计算机经历了怎么样翻天覆地的变化。
1 计算机产业发展概述
计算机发展至今天，显然不是一蹴而就的，期间经历了漫长的探索和弯路，才形成了最后稳定的体系。计算机发展的雏形最早要追溯到世界大战期间，盟军为了破获德国的军事密码，邀请了大量学者进行研究，可结果令人失望。破译密码并不是单纯依靠人力可以解决的问题，其原因是破译密码需要海量的重复实验和计算，这个计算量远远大于科学家的能力范围。当时作为盟军智囊团的阿兰-图灵第一个意识到这个问题的可解决性。也就是说，人类是否可以制造出一台有计算能力的机器，从而帮助自己完成无休止的加减乘除，一旦这个目标可以达成，我们便有望在有限的时间里完成足够多的计算，从而破译密码，完成战争的目的。
盟军依靠图灵的智慧击败了德国，但计算机的发展才刚刚开始。计算机之父冯·诺依曼研究了图灵的理论之后，意识到这个想法可能会永远改变人类的生活方式。诺依曼提出了一个可行的计算机模型，计算机由五个部分组成：输入设备，输出设备，运算器，控制器，存储器。这五个部分相互协调，便可以完成理论上人类需要的所有计算任务。原理是，输入和输出设备通过和外界的接触，能够获取外界的需求，在完成计算后返回结果，让外界知悉。运算器由逻辑电路组成，负责进行逻辑运算，存储器有堆栈结构组成，负责存储外部输入的数据，控制器是计算机最核心的部件，负责调配整个计算机的资源，并且根据不同任务的重要性分配资源。我们不妨通过一个实例来了解计算机的工作原理，我们的计算机原本处于待机状态，消耗比较少的能量来维护基本功能的进行。这时我们需要计算机运行一个“1+1”的任务，首先，控制器让计算机进入工作状态，分配给这个任务一定的资源帮助其完成任务。其次，输入设备向用户开放，获取用户读到的数据，接着存储器将用户输入的信息变成计算机可读的代码，保留在存储器中，然后运算器进行运算，最后输出设备，例如显示屏和打印机完成输出功能，用户可以获得想要的结果。
然而，我们现在的设想仍然建立在一个没有生命的机器上，如何使得有金属和硅制成的计算机能够按照我们的意愿工作，是我们的下一个目标。
因而，计算机软件的发展才是解决问题的核心，我们不妨将硬件看作一个工厂，将软件看作在工厂工作的工人。如何设计优质的软件帮助人们解决问题，便是计算机发展第二阶段最为关键的问题。我们知道，计算机软件同样有着自己的结构。在一台计算机上，首先我们应该拥有一个操作系统，操作系统是一切软件的根。我们在操作系统这个“操场”里才能进行各种软件的开发和使用。在操作系统之上，自然而然有着应用软件，应用软件的功能是多样的，我们现在看来，有太多的功能需要我们开发去实现。目前的电子银行，电子消费，模式识别等等，都是我们需要探索的新空间。
那么，计算机硬件和软件的发展，究竟有着什么样的联系呢？
2 硬件和软件的相互推动
说起计算机产业的发展，有一个人的名字不得不提，那就是比尔-盖茨，一个缔造了计算机罗马帝国的传奇人物。
在盖茨上大学期间，世面上还流行了笨拙的DOS系统。那个年代，只有极少数人拥有驾驭计算机的能力，冗长的操作程序的枯燥的界面使得大部分人对这个机器没有兴趣。可盖茨却发现了里面的商机，如果让大众喜欢上计算机并且每个人都拥有一台，豈不是可以一本万利，坐享其成？于是伟大的盖茨便在自家后院的车库中埋头苦干，终于研制除了windows1.0版本。Windows这个词最后改变了世界，因为其提出的“视窗”概念带来了一个革命。伟大的人就是可以抓住机会名垂千史，普通的程序员是无论如何也无法发现将计算机的操作变得简化可以给自己带来无限的利润，他们在意的仅仅是如何写出更加难得程序使得自己得到认可。于是，在微软操作系统windows3.0诞生之后，它如同一阵旋风席卷世界，群众发现原来计算机的使用并没有想象中那么复杂，于是，购买计算机的概念便在这个时候成型了。
然而，计算机诞生初期是为美国军方服务的，早在1946年，第一台计算机ENIAC的价格边高达数十万美元，这是普通民众万万不能承受的价格。要使得计算机走入普通人的生活，必不可少的一个步骤是硬件的发展和价格的降低。
在计算机诞生的初期，人类利用电子管形成逻辑电路，利用高低电压来判断逻辑的是非，这个概念随着晶体管的发展而得到革新，在60年代，以肖克力为首的材料物理学家极大地推动了计算机的发展。计算机的计算能力和物理尺寸主要参数是电路的数量和规模，在计算机功能不断扩大的今天，计算机的电路数量正在以几何的数量增加，唯一的解决方法便是通过材料和工艺的发展，使计算机的电路规模变得越来越小。于是，半导体工艺，集成电路工艺在那个年代得到了极大的发展，科学家已经足够将计算机做成普通人可以接受的大小了。
还有一个问题值得深思，计算机的硬件要比软件更难形成微软“一家独大”的局面。本质上的原因我们在前文已经分析过了，计算机的硬件需要由五个部分组成，每个部分的发展都需要极大的人力，金钱和时间。一个公司不可能在大力研究显示屏的同时研制最新的芯片。于是，计算机硬件领域的分工便在这时开始了，以英特尔为首的公司开始研究芯片的制造，以高通公司为首的一部分开始研究数据传输的方法，以惠普公司为首的其余开始研究显示屏，打印机，等人机交互设备。这样，我们只需要将这些公司的产品进行整合，一台计算机便有了自己的硬件结构，配以软件的支撑，便可以为普通人所用了。
3 计算机发展的黄金模式
从上世纪80年代开始，计算机发展进入了前所未有的黄金模式，以微软为首的软件公司独霸操作系统，形成了在所有计算机上安装微软系统的格局，每一台计算机一旦安装微软系统，就必须向微软缴纳一定量的版权和使用费用，这样微软每复制一份软件，就可以得到一份可观的收入，这个商业模式一直持续到今天，也没有人可以撼动。可以说，微软靠着版权和软件业的垄断，建立了计算机世界的罗马帝国。而相应的硬件生产商，也随着微软的步伐不断获得利益。现在的计算机已经形成了高度的集成化，没有一家公司可以独立完成计算机硬件的所有工艺。我们需要来自英特尔的芯片，来自高通的网卡，来自其他公司的显示屏，驱动装置。一旦这些公司各司其职，各取所需，一个庞大的产业链就开始形成，这个时候，用户面对的是一台高度集成的计算机，各家公司已经为用户完成了一切前期的配置安装，用户需要做的仅仅是完成自己需要的任务。例如，有的用户利用计算机进行办公，有的利用计算机进行娱乐，有的利用计算机进行日常的生活购物，记录，存储等功能。这些功能在计算机高度发展的今天已经是家常便饭，随时可以获得了。
4 结语
计算机在人类发展历史上绝对是浓墨重彩的一笔，没有计算机，便没有我们的今天。我们在使用计算机的同时，也要开始思考，究竟是什么人造就了计算机，是什么人开发了计算机的功能，是什么人提出了个人计算机的概念，是什么趋势推动了计算机分结构，分功能地高速发展，最后形成了若干家公司占有了计算机领域不可撼动的地位，获得了大量的利益。只有知道了这些事实，我们才能对手里的手机，更加确切说是小型移动计算机有更加深入的了解，并且预测未来计算机发展的趋势和方向。
