世界上最完美的两个软件，太厉害了！

Posted 2023-03-09 码农翻身

今天给大家介绍两个软件，一个体现了人类在软件开发流程上的极致，另外一个则体现了程序员个体能力的巅峰。

01

航天飞机飞控软件

先来说第一个，航天飞机飞行控制软件，就是下图这个大家伙。

航天飞机重达120吨，还携带着2000吨的燃料。

它有四台硬件相同，软件也相同的计算机对发射过程进行精准控制，从几千个传感器中提取信息，每秒做出几百个决定，并且对每个决定进行投票。

第五台计算机，则运行着不同的软件，随时待命，准备替换其他发生故障的计算机。

这些计算机要确定什么时候对主发动机点火，什么时候下令固体火箭助推器点火，火箭姿态控制....

每次发射，软件都控制着价值40亿美元的设备，六名航天员的生命，以及国家的梦想。

这个软件不能崩溃，不能重启，最小的误差都不允许：一个三分之二秒的计时错误就会使航天飞机偏离航线近5公里。

洛克希德马丁公司的航天飞机小组实现了目标：软件几乎没有错误，接近完美。

软件的最后三个版本，每个版本(42万行代码)只有一个Bug。

最后的11个版本一共有17个错误，同等复杂度的商业程序有5000个。

这样的软件是如何炼成的呢？

答案是极为苛刻软件流程。

洛克希德马丁公司的航天飞机软件小组有260名员工，这些人创造了一种完全不同的开发文化。

没有超级明星程序员，开发软件的整个流程都是有意设计的，不依赖任何特定的人。

这个流程使得他们过上正常的生活，满足最后期限，交付完全符合其承诺的软件。

这个流程包含几个要点：

1. 软件的质量取决于软件的计划

在航天飞机软件开发小组，软件开发周期中有三分之一的时间不写代码，而是和NASA一起用来讨论需求：软件应该做什么事情。

即使是最微小的细节也要达成一致。不是口头达成一致，而是写下来，文档化，形成规范，非常专业和精确。

未经双方的同意，规范中的任何内容都不会更改。

没有良好定义的规范，程序员不会改任何一行代码。

例如让航天飞机使用GPS导航，这一变化仅涉及6366行代码，占程序总量的1.5%， 但是相关的文档长达2500页，涵盖了各种各样的条件，分支，几乎就是伪代码了。

而航天飞机系统的软件，总文档足足有30卷，40000页！

2. 两个百科全书式的数据库

一个是代码历史的数据库，每一行代码都有注释，显示每次的更改时间，更改原因，更改目的，有哪些文档详细说明了更改。

对于代码发生的一切都记录在这里，每一行代码的“祖谱”都可以立刻提供给每个人。

第二个是错误数据库，记录了软件在编写和运行时发生的每一个错误，可以追溯到近20年前。

每个错误都会记录下它被发现的时间，是谁发现了它，当时正在发生什么活动（测试，训练，飞行），错误是如何引入的，为什么逃过了设计阶段，开发阶段，测试阶段的严格审查.....

由于积累了如此多的数据，以至于他们开发了一个代码模型，能预测某个版本中可能有多少错误。

如果开发人员和测试人员发现的Bug太少，大家会重复流程，努力使得现实和预测相匹配。

3.不止要修复错误，要修复任何引入错误的东西

如果软件存在缺陷，那么编写它的方式一定存在问题。

在计划阶段没有发现的Bug，是如何逃过检查的？检查流程是否出了问题，是不是要在checklist上增加一项检查？

重要的是，不要将错误归咎于个人。流程要承担责任---启动一个分析的流程来发现Bug的原因。

航天飞机软件开发小组的流程是如此强大，不仅仅通过了SEI CMM5的认证，而且SEI的不少标准就来自于这个小组的各种实践。

洛克希德马丁开发了近乎完美的软件，大家肯定会想到一个问题：这种开发方式会不会扼杀创造力？

他们的回答是：会，因为大家必须按照手册上规定的流程去做，并且时时刻刻都有人在背后监督。

人们必须将创造力用于改变流程，而不是改变软件。

02

排版软件TEX

经典巨著《计算机程序设计的艺术》在程序员界可谓是无人不知，无人不晓了。

1973年，这部刚出到第三卷的书（计划写七卷）已被计算机界视为“神作”, 1974年美国计算机学会就“迫不及待”的把计算机界的最高奖图灵奖授予高德纳。

此时高德纳仅仅36岁 ！只靠一套还没有完成的书就获得ACM图灵奖，不但是前无古人，估计也后无来者了。

然而令人大跌眼镜的是， 拿到图灵奖以后， 高德纳宣布暂停写作， 理由竟然是现有的计算机排版系统太差，破坏了书的美感 ！然后单枪匹马开发出了革命性的排版系统TEX , TEX至今仍是全球学术排版的不二之选。

TEX功能强大，几乎无懈可击，其版本号也很有意思，不是数字(3.0， 3.1, 3.2....) 也不是年份(Windows 95, 98, 2000...),而是不断逼近的圆周率 （3.1415926...) ,这从侧面反映了软件几近完美，不需要做改进了。

高德纳曾表示“最后一次升级是（于我过世后）将版本数改为 π，那时任何余下的漏洞将被看作程序的功能！

有趣的是高纳德为此还设置了奖金，谁能从TEX 发现第一个Bug ，奖励2.56美元，然后每年翻一倍，5.12，10.24......

作为算法的大师，不可能不知道指数增长的可怕性，但高德纳对自己的代码质量非常有信心，事实上，当奖金达到327.68美元以后，基本上就没什么Bug报出来了。 

那些找到Bug 的人收到高德纳签名的支票以后也不去兑换， 而是作为珍品收藏了 :-)

高德纳编程能力之强可以说是碾压硅谷的所有程序员，面向对象的发明人Alan Kay（2003年图灵奖）这么说过：

60年代末，当我在斯坦福从事AI项目时，每个感恩节我们都会和硅谷的编程高手们举行编程竞赛，McCarthy（人工智能之父，1971年获图灵奖）出题， 奖品是好像是一只火鸡。

高德纳参与的那一年，把我们都给虐了， 他的代码无论是程序执行和算法执行都是最快的，并且他用的是一台最慢的批处理机器！

我们问高德纳：“你是怎么做到的？”

他说：“当我学习编程时，如果每天有五分钟的时间使用机器，就高兴得不得了， 所以必须要让程序一次运行成功，没有错误，算法设计达到最佳。”

（完）