架构漫谈(五):什么是软件

前面通过四篇文章,把什么是架构,如何做好架构等必要的概念澄清了一下。这些概念对于在各种不同的领域都应该也是有用的,需要读者自行思考,并应用到自己所在的领域中。在这篇文章开始,我们用同样的思考,来看看软件是怎么回事,以及如何运用架构思维,更好的设计和实现软件。

冯诺依曼结构,图灵机,以模拟人为目标

  软件的历史,实际上可以说是用机器模拟人的历史。不管大家(包括在这个历史过程中的参与者)有没有意识到,我们都有意无意的在计算机上模仿人类的行为。从冯诺依曼结构开始,程序逻辑开始脱离硬件,采用二进制编码。加上存储,配合输入输出,一个简化的大脑就出现了。图灵机则是模拟大脑的计算,用数学的方式把计算的过程定义了出来,著名的邱奇-图灵论题:一切直觉上能行可计算的函数都可用图灵机计算,反之亦然。软硬件两者一结合,一个可编程的大脑出现了,这也是现在为什么我们把计算机叫做电脑。在硬件上编写出的程序,就是软件,是用来控制硬件的行为的。

成本为王

  在初期,软件使用二进制编写的,从硬件到软件,成本都非常的高。随着半导体技术的进步,硬件的成本越来越低,性能越来越高,甚至出现了摩尔定律:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件数目,约每隔18-24个月增加一倍,性能提升一倍。软件方面,为了简化难度,开始采用汇编,进一步出现了类似于人类的语言的高级语言,比如C/C++/Java等,这使得人类可以用类似于人的语言来和计算机沟通。软件工程师慢慢越来越多,开发软件的成本也越来越低。计算机就好像是一个只需要电,不需要休息的人,可以无休无止的工作。

  人们越来越愿意把原来只有人才能做的事情,交给计算机来做。结果就导致软件越来越丰富,能够做的事情也越来越多,成本也越来越低。可以这么说,成本是我们为什么采用软件的主要动力,可以节省大量的人员培训,减少雇员的数目。随着互联网的发展,人类社会也开始软件化了。原来必须实体店来进行售卖的,搬到互联网上,开店成本更低,并且能够接触到更多的人。想象一下,一个门店每天的人流达到百万级别是很恐怖的,由实体空间大小来决定。但是在互联网上,访问量千万级别都不算什么。最终的结果就变成,每个人能够负担的工作越来越多,成本越来越低。这也是为什么软件这么热的原因。

软件扮演的角色

  随着软件的规模的变大,做好一个软件也变得越来越难了。早期的程序员写程序,主要是为了帮助自己研究课题。这些程序员熟练了之后,提高了自己的生产力,并发现还可以帮助别人写程序,慢慢软件就变成了一个独立的行业。程序从早期由一个人完成,也逐渐变成了由很多不同角色的人共同合作来完成。以下讨论的前提,都是基于帮助别人写程序,多人合作的基础上的。结论对于单人为自己写程序也适用。

  在没有软件之前,每个人干自己的工作,自行保存自己的工作结果。人们面对面或者通过电话等沟通,如下图所示。

  有了软件之后,实际上,我们是把我们日常生活中所做的事情,包括我们自己本人都一起虚拟化到了计算机中。而人则演化成了,通过计算机的输入输出设备,控制计算机中的自己,来完成日常的工作,以及与其他人的沟通。也就是说,软件一直以来的动力,始终都是来模拟人和这个社会的。比如模拟大气运动(天气预报),模拟人类社会(互联网社交),模拟交易,包括现在正在流行的VR,人工智能等等。模拟的对象越来越高级,难度越来越大。

  不管如何发展,模拟人的所有行为都是一个大的趋势。也就是说,软件的主要目的,还是把人类的生活模拟化,提供更低成本,高效率的新的生活。从这个角度来看,软件主要依赖的还是人类的生活知识。软件更多的是扮演一个cost center,这也是为什么会出现很多的软件代工。

软件开发的架构演变

  软件工程师是实现这个模拟过程的关键人物,他必须先理解人是怎么在日常生活中完成工作的,才能够很好的把这些工作在计算机中模拟出来。可是软件工程师需要学习大量的计算机语言和计算机知识,还需要学习各行各业的专业知识。软件工程师本身的培养就比较难,同时行业知识也要靠时间的积累,这样就远远超出了软件工程师的能力了。所以软件开发就开始有分工了,行业知识和业务的识别,会交给BA,系统的设计会交给架构师,设计的实现交给架构师,实现的检验交给测试,还有很多其他角色的配合。为了组织这些角色的工作,还有项目经理。这就把原来一个人的连续工作,拆分成了不同角色的人的连续配合,演化成了不同的软件开发的模式。然后慢慢演变出专门为别人开发软件的软件公司。

软件架构的出现

  如同前面描述的架构的定义,软件架构的出现也是同样的。一开始是懵懵懂懂的去写软件,后来慢慢的就有意识的去切分,演变成了不同的架构。这个背后的动力也是一样的,就是提升参与的人的利益,降低成本。导火索也是软件工程师的任务太重,我们需要把很多工作拆分出来。拆分的原则也是一样的,如何让权责一致。同样,这个拆分也是需要组织架构的调整,来保证架构的落地。具体如何分拆,如何调整,我们将在另外一篇中着重讨论。

  以上通过简单的描述计算机和软件的发展历史,阐明软件的本质,其实就是通过把人类的日常工作生活虚拟化,减少成本,提升单个人员的生产力,提升人类自己的利益。软件工程师的职责在这个浪潮中,不堪重负,自然而然就分拆为不同的角色,形成了一个独特的架构体系。这一切的背后,仍然是为了提升人类自己的利益,解决人类自己的问题。

原文发布于微信公众号 - 我为Net狂(dotNetCrazy)

原文发表时间:2016-04-28

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