软件体系结构的形式化描述
与分析
-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
西安交通大学
软件形式化方法
论文题目软件体系结构的形式化描述与分析学院软件学院
班级硕4098班
学号 06
学生姓名冯伯阳
指导老师侯迪
完成时间
一．软件体系结构定义
在这个计算机技术高速发展的时代，人们对计算机的需求也愈发迫切，需要更多的软件来实现种种功能，对软件的集合与加工也更加重要。因此，作为从软件设计抽象出来的一门新兴学科，软件体系结构已经成为软件工程一个重要研究领域。
所谓的软件体系结构，是指一种数据与构件的集合。事实上，随着软件系统规模与复杂性的不断提升，软件系统对于全局结构的摄于与规范开始受到重视，甚至慢慢比算法的选择乃至数据结构的设计更加重要。这种全局结构的设计与规划，就是软件体系结构所要讨论的问题。
抽象而言，软件体系结构包括对构成系统的设计元素的描述，交互，组合等等。一般而言，一个具体的软件，就是由其各个构件以及各个构件之间的关系组成的，这样的系统，又有可能成为一个更大系统的组成元素。
时至今日，人们已经普遍意识到一点：为软件系统设计一个合适的体系结构，是一件极其重要的事情，直接关系到这个项目是否能取得长远的成功。但是，当前的大多数体系结构描述，都是非形式化的，这对于我们系统项目的成功，造成了非常大的阻碍。
二．软件发展所面临的问题
目前，在计算机软件的开发与维护过程中，遇到了一系列严重的问题。实际上，自从计算机诞生开始，就出现了“软件危机”。具体表现如下:
1.软件的开发成本日益增加。
2.软件的开发进度难以掌控。
3.开发完成的软件质量差。
4.软件的日后维护十分困难。
而这些问题的造成是有许多方面的原因的，比如不明确的用户需求，没有正确的指导理论，软件规模越来越大，软件的复杂度越来越高等。因此，为了克服这些软件危机，人们采取了优化软件体系结构的方法，也为此开始了软件体系结构的研究。
三．软件体系结构的研究领域
事实上，一个软件无论如何设计，哪怕制作的再有问题，也总是有体系结构的，世界上不存在没有体系结构的软件。
从整体上讲，任何一款软件，都是由基础、主体和装饰这些组成的，即，在操作系统上存在的基础设施软件。而从细节上来看，任意一个子程序也是有其各自的结构。因此，以前很少有人特别研究软件体系结构。
但现在，随着系统的愈发复杂，软件体系结构的研究已经迫在眉睫。于一个体系系统而言，拥有一个优秀的体系结构，是其取得成功的重要因素。目前，人们将其划分为4个领域：
1.通过提供一种全新的体系结构描述语言来解决体系结构的描述问题。
2.对体系结构领域进行总结性的研究。
3.研究针对特定的领域框架。
4.研究软件体系结构形式化所支持的方面。
四．软件体系结构的现状
时至今日，关于软件体系结构的研究工作，依旧主要在国外展开，到目前为止，我们国家对于软件体系结构的研究，依旧尚处在起步阶段。由于与国外相比，我们国内对大型和超大型复杂软件系统的开发次数要少得多。
在目前通用的软件开发方法中，一般的描述，通常是用非形式化的图和文本。但这些图和文本，并不能描述系统期望的存在于构件之间的接口，也不能描述组成系统不同部分间组合关系的意义，因此很难被开发人员理解。
现在，当一个软件系统中的各个构件之间，几乎没有一种形式化的方法来描述，因此，系统的重用性也会受到了极大的影响。一个系统结构的设计，很难移植到另一个不同的系统中去。因为没有形式化的描述时，把这样的系统移植是不可能的。
第一章：1、软件体系结构的定义 国内普遍看法： 体系结构=构件+连接件+约束 2、软件体系结构涉及哪几种结构： 1、模块结构（Module） 系统如何被构造为一组代码或数据单元的决策 2、构件和连接件结构（Component-And-Connector，C&C） 系统如何被设计为一组具有运行时行为（构件）和交互（连接件）的元素 3、分配结构（Allocation） 展示如何将来自于模块结构或C&C结构的单元映射到非软件结构（硬件、开发组和文件系统） 3、视图视点模型 视点（View point） ISO/IEC 42010:2007 (IEEE-Std-1471-2000)中规定：视点是一个有关单个视图的规格说明。 视图是基于某一视点对整个系统的一种表达。一个视图可由一个或多个架构模型组成 架构模型 架构意义上的图及其文字描述（如软件架构结构图） 视图模型 一个视图是关于整个系统某一方面的表达，一个视图模型则是指一组用来构建 4、软件体系结构核心原模型 1、构件是具有某种功能的可复用的软件结构单元，表示了系统中主要的计算元素和数据存储。 2.连接件(Connector)：表示构件之间的交互并实现构件
之间的连接 特性：1)方向性2)角色3)激发性4)响应特征 第二章 1、软件功能需求、质量属性需求、约束分别对软件架构产生的影响 功能性需求：系统必须实现的功能，以及系统在运行时接收外部激励时所做出的行为或响应。 质量属性需求：这些需求对功能或整个产品的质量描述。 约束：一种零度自由的设计决策，如使用特定的编程语言。 质量原意是指好的程度，与目标吻合的程度，在软件工程领域，目标自然就是需求。 对任何系统而言，能按照功能需求正确执行应是对其最基本的要求。 正确性是指软件按照需求正确执行任务的能力，这无疑是第一重要的软件质量属性。质量属性的优劣程度反映了设计是否成功以及软件系统的整体质量。 系统或软件架构的相关视图的集合，这样一组从不同视角表达系统的视图组合在一起构成对系统比较完整的表达
学习中心 姓名学号 西安电子科技大学网络教育 2012学年上学期 《软件形式化方法》期末考试试题 （综合大作业） 考试说明： 1．大作业于2012年06月09日下发，2012年06月23日交回。 2．试题必须独立完成，如发现抄袭、雷同均按零分计。 3．试题须手写完成，卷面字迹工整，不能提交打印稿。 一填空题（每空2分，合计30分） 1. 现代软件工程的软件定义包括、和。 2. 软件危机是指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重的问题，其产生的原因主要包括：、、、；其本质特征是软件的和。 3. 模式是Z语言规格中一个重要的元素，模式是由、和 组成。 4. 形式化方法研究如何把（具有清晰数学基础的）严格性（描述形式、技术和过程等）融入软件开发的各个阶段；包括形式化规格、和三种活动，在软件开发的形式化规格中包含的三种规格为、和。 二有限状态机（10分） 对于图中所示有限状态机的状态转移图，给出其关系矩阵和状态转移表。
三Petri网（10分） 对图中所示Petri网进行化简。 四进程代数（10分） （1）计算进程PHONE的迹 PHONE = ring → answer → hungup→ STOP （2）给出迹投影结果
第一章： 1.根据自己的经验，谈谈对软件危机的看法。 软件危机是指软件生产方式无法满足迅速增长的计算机需求，开发和维护过程出现的一系列问题。 以下几个原因导致：（1）软件自身特点 （2）开发人员的弱点 （3）用户需求不明 （4）缺乏正确理论指导 （5）开发规模越来越大 （6）开发复杂度越来越高 可以通过软件生命周期的模型和软件工具的使用来缓解危机，通过程序自动化和软件工业化生产的方法实现软件标准化的目标，进一步缓解软件危机带来的影响。 软件危机有利有弊，除了带来许多麻烦，也给我们带来许多挑战，克服危机的过程，我们在技术上和创新上都有了一个提升，也算是间接为软件产业的发展做了贡献。 2.什么是软件重用，软件重用的层次可以分为哪几个级别？ 软件重用:是指在两次或多次不同的软件开发过程中重复使用相同或相似软件元素的过程。可以分为三个层次： （1）代码重用（2）设计结果重用（3）分析结果重用 3.什么是可重用构件？相对于普通的软件产品，对可重用构件有何特殊要求？ 可充用构件表示软件重用过程中，可重用的软件构件元素。 可重用构件的特殊要求： （1）可重用构件应该具有功能上的独立性与完整性； （2）可重用构件应该具有较高的通用性； （3）可重用构件应该具有较高的灵活； （4）可重用构件应该具有严格的质量保证； （5）可重用构件应该具有较高的标准化程。 4.基于构件的软件开发的优势是什么？基于构件的软件开发面临哪些挑战和困难？ 优势：基于构件的软件将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装，更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降低了软件开发的费 用 困难和挑战：没有可依据的参考，可用资源和环境缺乏，开发难度高，而各方面需求增长速度与日剧增，更新和升级的跟进是一个不小的挑战.此外，在同一系统采用多个开 发商提供的构件，它们之间的兼容性可能是开发过程中所要面对的一个严峻的问题挑战和困难：
软件体系结构风格研究分析 软件体系结构风格研究，分析了各种风格的特点、优缺点，最后重点介绍了三层C/S软件体系结构。 20世纪60年代中期的软件危机使得人们开始重视软件工程的研究。起初，人们把软件设计的重点放在数据结构和算法的选择上。随着软件系统规模越来越大、越来越复杂，整个系统的结构显得越来越重要。 软件体系结构风格分析 最初的软件体系结构是Mainframe结构——客户、数据和程序都被集中在主机上，通常只有少量的GUI界面，对远程数据库的访问比较困难。随着PC的广泛应用，该结构逐渐被淘汰。在20世纪80年代中期出现了Client/Server分布式计算结构，应用程序的处理在客户机和服务器之间分担。随着大型软件系统的开发，这种结构在系统的部署和扩展性方面暴漏出不足。随着Inter的发展，一个更灵活的体系结构“三层/多层计算”体系结构应运而生。 Garlan和Shaw将通用软件体系结构风格总结为以下几类：
1.数据流风格：批处理序列;管道/过滤器。 2.调用/返回风格：主程序/子程序;面向对象风格;层次结构。 3.独立构件风格：进程通讯;事件系统。 4.虚拟机风格：解释器;基于规则的系统。 5.仓库风格：数据库系统;超文本系统;黑板系统。C2风格是最常用的一种软件体系结构风格。从C2风格的组织规则和结构图中，我们可以得出，C2风格具有以下特点： (1)系统中的构件可实现应用需求，并能将任意复杂度的功能封装在一起;(2)所有构件之间的通讯是通过以连接件为中介的异步消 息交换机制来实现的;(3)构件相对独立，构件之间依赖性较少。系统中不存在某些构件将在同一地址空间内执行，或某些构件共享特定控制线程之类的相关性假设。 2.数据抽象和面向对象风格。目前软件界已普遍转向使用面向对象系统，抽象数据类型概念对软件系统有着重要作用。这种风格的构件是对象，或者说是抽象数据类型的实例。对象是一种被称作管理者的构件，因为它负责保持资源的完整性。对象是通过函数和过程的调用来交互的。图2是数据抽象和面向对象风格的示意图。面向对象的系统有许多的优点： (1)因为对象对其他对象隐藏它的表示，所以可以改变一个对象的表示，而不影响其他的对象。(2)设计者可将一些数据存取操作的
1、就项目管理方面而言，软件重用项目与非重用项目有哪些不同之处。 答：使用软件重用技术可减少重复工作,提高软件生产率, 缩短开发周期。同时，由于软构建大多经过严格的质量认证，因此有助于改善软件质量，大量使用构建，软件的灵活性和标准化程度可得到提高。 2、实际参与/组织一个软件重用项目的开发，然后总结你是如何组织该项目的开发的 答：参加了一个网页管理系统的开发，该项目重复使用已有的软件产品用于开发新的软件系统，以达到提高软件系统的开发质量与效率，降低开发成本的目的。在过程中使用了代码的复用、设计结果的复用、分析结果的复用、测试信息的复用等。 3、为什么要研究软件体系结构？ 答：1.软件体系结构是系统开发中不同参与者进行交流和信息传播的媒介。 2．软件体系结构代表了早期的设计决策成果。 3．软件体系结构可以作为一种可变换的模型。 4、根据软件体系结构的定义，你认为软件体系结构的模型应该由哪些部分组成？ 答：构件(component)可以是一组代码，如程序的模块;也可以是一个独立的程序(如数据库的SQL服务器)； 连接件(connector)是关系的抽象，用以表示构件之间的相互作用。如过程调用、管道、远程过程调用等； 限制(constrain)：用于对构件和连接件的语义说明。 5、在软件体系结构的研究和应用中，你认为还有哪些不足之处？ 答：（1）缺乏同意的软件体系结构的概念，导致体系结构的研究范畴模糊。 （2）ADL繁多，缺乏同意的ADL的支持。 （3）软件体系结构研究缺乏统一的理论模型支持。 （4）在体系结构描述方便，尽管出现了多种标准规范或建议标准，但仍很难操作。 （5）有关软件体系结构性质的研究尚不充分，不能明确给出一个良体系结构的属性或判定标准，没有给出良体系结构的设计指导原则，因而对于软件开发实践缺乏有力的促进作用。 （6）缺乏有效的支持环境软件体系结构理论研究与环境支持不同步，缺乏有效的体系结构分析、设计、方针和验证工具支持，导致体系结构应用上的困难。 （7）缺乏有效的体系结构复用方案。 （8）体系结构发现方法研究相对欠缺。 1、选择一个规模合适的系统，为其建立“4+1”模型。 逻辑视图（Logical View），设计的对象模型（使用面向对象的设计方法时）。 过程视图（Process View），捕捉设计的并发和同步特征。 物理视图（Physical View），描述了软件到硬件的映射，反映了分布式特性。 开发视图（Development View），描述了在开发环境中软件的静态组织结构。 架构的描述，即所做的各种决定，可以围绕着这四个视图来组织，然后由一些用例（use cases）或场景(scenarios)来说明，从而形成了第五个视图。
软件工程中的形式化方法研究论文 早期软件系统规模较小,20世纪60年代之前,对软件系统的开发一直通过“手工”方式,具有个人化及技艺化的开发特点60年代中期,计算机的容量和速度有了显著提升,软件系统规模越来越大,软件开发生产率不再能满足现状,软件危机开始爆发60年代后期,针对“软件危机”提出两类解决办法:一是将工程化应用于软件的开发过程,即“软件工程”的出现和发展;二是建立严格的理论基础,采用形式化方法来指导软件开发过程经过近半个世纪的探索和应用,形式化方法这一领域已经取得了大量的研究成果 1形式化方法 1.1形式化方法 软件工程中的形式化方法就是通过严格的符号系统和数学模型来描述和验证一个目标软件系统的行为和特性,包括需求规格、设计和实现等形式化方法所使用的是严格的数学语言,其语法和语义都是无二义的、精确的 1.2主要研究内容 形式化方法的研究主要集中在形式规约(FormalSpecification)和建立在形式规约基础上的形式验证(FormalVerification)两个方 面形式规约是指通过具有精确语义的形式语言对程序功能进行描述 描述结果将作为程序设计和验证的重要依据形式验证是对现有的程 序系统进行验证,检查其是否符合规约的要求传统的验证方式是通过实验对系统进行查错,包括模拟(simulation)和测试(testing)
1.3形式化方法的分类 根据描述方式,可将形式化方法归为两类: (1)模型描述的形式化方法通过构造一个数学模型来直接描述系统或程序 (2)性质描述的形式化方法通过对目标软件系统中不同性质的描述来间接描述系统或程序根据表达能力,可将形式化方法大概分为五类[Barroca*1992]: (1)模型方法——对系统状态和改变系统状态的动作直接给出抽象定义,并进行显式描述该方法的缺陷是不能显式地表示并发 (2)代数方法——通过定义不同操作的关系,隐式地描述操作与模型方法相同,代数方法也不能显式地表示并发 (3)进程代数方法——通过一个显式模型来描述并发过程将并发性归结为非确定性,通过交错语义(interleavingsemantics)来表示系统行为如:CCS,CSP,ACP等 (4)逻辑方法——通过描述程序状态规范和时间状态规范的逻辑方法来描述系统特性,如:CTL,LTL (5)网络模型方法——通过独立描述网络中的每一个节点,显式地给出系统的并发模型如:Petri网 2软件方法学 2.1软件危机 60年代后期,软件系统的规模逐步增大,程序实现地复杂度也越来越高,可靠性问题成为越来越多人关注的焦点由于软件开发生产率
1.面向对象的方法优势体现在（ABD ） A．简化软件开发过程 B．支持软件复用 C．提高软件运行效率 D．改善软件结构 2.用户界面设计中的三条“黄金规则”是（ABC ） A．使系统处于用户控制之中 B．减少用户的记忆负担 C．保持界面的一致性 D．保证用户的易学性 3.用户界面的分析和设计过程是迭代的，其中包括的活动是 （ABCD ） A．用户、任务以及环境的分析和建模 B．界面设计 C．界面实现 D．界面确认 4.界面确认需要注意三个方面（ABC ） A．界面正确完成了用户的任务，适应用户的任务变化 B．易学性和易用程度 C．用户的接受程度 D．用户的习惯 5.用户界面分析时通常采用的信息获取方式包括（ABCD ） A．用户会谈 B．销售人员信息采集 C．市场分析 D．用户支持人员信息收集 6.（C ）把完成一个特定功能的动作序列抽象为一个过程名和参数表 A．数据抽象 B．动作抽象 C．过程抽象 D．类型抽象 7.（A）把一个数据对象的定义抽象为一个数据类型名 A．数据抽象 B．动作抽象 C．过程抽象 D．类型抽象 8.软件体系结构设计需要考虑以下（ABCD ）
A．适用性 B．结构稳定性 C．可扩展性 D．可复用性 9.模块设计时应该考虑（AB ） A．模块功能独立 B．模块信息的隐藏 C．模块接口的简单 D．模块实现简单 10.一个完整的软件设计的主要活动包括有（ABCD ） A．体系结构设计 B．界面设计 C．模块/子系统设计、 D．数据模型、过程/算法设计等 11.模块化是指把一个复杂的问题分割成若干个可管理的小问题后，更易 于理解，模块化正是以此为依据的，在划分模块的过程中应该考虑到（ABC ） A．模块的可分解性、可组装型 B．模块的可理解性、连续性、 C．模块保护 D．尽可能低分割模块，使得问题的难度降到最 1.什么是软件工程？构成软件工程的要素是什么？ 软件工程是将系统化的、规范的、可度量的方法应用于软件的开发、运行和维护过程，即将工程化应用于软件开发和管理之中，对所选方法的研究。软件工程的要素由方法、工具和过程组成。方法支撑过程和工具，而过程和工具促进方法学的研究。 2.什么是软件生存周期？软件开发过程模型与软件生存周期之间是何关 系？ 软件产品从形成概念开始，经过开发、使用和维护，直到最后退役的全过程叫软件生存周期。软件开发过程模型表示软件开发中各个活动的安排方式，出来软件开发各个活动之间关系，是软件开发过程的概括，是软件工程的重要内容，其为软件管理提供里程碑和进度表，为
学习中心_________ 姓名_____________ 学号 西安电子科技大学网络教育学院 模拟试题三 《软件形式化方法》期末考试试题 （120分钟） 题号一二三四五六七总分 题分 得分 一、填空题。（20分） 1. 软件危机是指在计算机软件的过程中所遇到的一系列严重的问题，应对软件危机的方式分为两种方法：和。对于软件开发组织和管理的规范化方法中，主要研究、和三个要素。 2. 形式化方法研究如何把（具有清晰数学基础的）（描述形式、技术和过程等）融入软件开发的各个阶段；包括、形式化验证和程序精化三种活动。形式化验证主要技术包含和；程序精化是将与相结合，研究从抽象的推演出具体的面向计算机的。 3. 模式是Z语言规格中一个重要的元素，模式是由、和 组成。 4. Larch方法是软件系统规格的一种；Larch方法的程序规格包括和与目标语言相关的两个部分。 二、利用有限状态机描述“AB协议”。（15分） AB协议包含发送端和接收端两个实体。发送端协议实体从发送方用户获取一个报文，将序号寄存器值赋给报文，然后向接收端协议实体发出报文，发送方发出报文之后启动超时时钟，等待认可报文。如果在给定的时间内未收到认可报文，则重发报文；如果收到认可报文，其序号与发出报文序号相同，则发送端实体从发送方用户获取下个报文。接收端协议实体在收到报文之后，如果报文无错误，则想发送端实体发送认可报文，然后将报文递交给接收方用户；如果接收的报文有错误或者序号不正确，则丢失报文。假定所用通道不会中断；报文重复n次后最终能够被接收；认可报文只要发出就能正确收到；报文不会损坏；序号寄存器初始化为0 。 三、构造下图所示Petri网的覆盖树。（10分） 四、利用CSP对“生产者-消费者”系统进行规格。（10分） 五、逻辑演算证明。（15分） （1）?(Q∨R) ∧(P?Q)├?P （2）(P?(Q?S)) ∧ (?R∨P) ∧Q├ R→S （3）($x)P(x)?("x)(P(x)úQ(x)?R(x)), ($x)P(x), ($x)Q(x)├ R(a)ùR(c) 六、如图中所示的Kripke结构，利用标号算法对公式进行模型检验。（15） （1）E((p ∧r) ?p) （2）A(p?q) = ?E(?(p?q))
商业案例分析的常见框架与工具 1. Strategy 1.1 市场进入类 ?公司宏观环境：PEST（政治、经济、社会、技术） ?公司微观环境：SWOT分析、波特五力模型 ?市场情况分析：市场趋势、市场规模、市场份额、市场壁垒等 ?利益相关方分析：公司、供应商、经销商、顾客、竞争对手、大众 ?3C战略三角 ?市场细分（定位目标客户群；Niche Market） - 地理细分：国家、地区、城市、农村、气候、地形 - 人口细分：年龄、性别、职业、收入、教育、家庭人口、家庭类型、家庭生命周期、国籍、民族、宗教、社会阶层 - 心理细分：社会阶层、生活方式、个性 - 行为细分：时机、追求利益、使用者地位、产品使用率、忠诚程度、购买准备阶段、态度 ?风险预测与防范 1.2 行业分析类 ?市场：市场规模、市场细分、产品需求/趋势分析、客户需求；BCG Matrix ?竞争：竞争对手的经济情况、产品差异化、市场整合度、产业集中度 ?顾客/供应商关系：谈判能力、替代者、评估垂直整合 ?进入/离开的障碍：对新加入者的反应、经济规模、预测学习曲线、研究政府调控 ?资金：主要资金来源、产业风险因素、成本变化趋势 1.3 新产品引入类 ?营销调研数据分析 ?收入预测：时间推导、可比公司推导 ?产品生命周期 ?产品战略：4P, 4C, STP, 安索夫矩阵 ?市场营销战略：以消费者为核心的整合营销，关注各触点，并有所创新 ?物流条件：存储、运输 2. Operation 2.1 市场容量扩张类：竞争对手、消费者、自身（广义3C理论） 2.2 利润改善类：利润减少的两种可能 ?成本上升：固定成本/可变成本 - 固定成本过高：更新设备？削减产能？降低管理者/一般员工工资？ - 可变成本过高：降低原材料价格？更换供应商？降低工资？裁员？ - 成本结构是否合理？ - 产能利用是否合理（闲置率）？ ?销售额下降：4P（价格过高？产品品质？分销渠道？促销效果？） 2.3 产品营销类（接近于“新产品引入类”） 2.4 产品定价类 ?以成本为基础的定价：成本加成定价、以目标利润（盈亏平衡）定价 ?以价值为基础定价
三层C/S结构应用实例 ——连锁超市管理系统1.系统背景介绍 1.1任务概述 该连锁超市是具有一定规模的大型私有企业，其通用的管理系统是针对超市的运营特点以及对信息的存储方式而特别设计的，该系统的基本信息如下： ①信息量大，须存储类别众多的货物信息，人事管理信息等。其分布在十几个城市的各个分店的所有信息都需要进行统一管理。 ②单位众多，分布广，系统涵盖的单位达100多个，分布在各个中小型城市。 1.2用户特点 用户类型多，数量大，各类信息管理涉及行政管理（一级）、人事管理（二级）、基础管理（三级）等三级层次，各层次的业务职责不同，各层次的管理者对系统的查询功能和权限也不同。 1.3硬件条件 网络发展的环境各不相同，由于各地区的条件以及操作能力有限，某些中小型地区只有单机，需要陆续加入广域网。 1.4 设计目标 项目要求系统应具备较强的适应能力和演化能力，无论单机还是网络环境均能运行，并能保证数据的一致性，且能随着网络环境的改善和管理水平的提高，平稳的从单机向广域网过渡，从集中式数据库向分布式数据库方式，从独立的应用程序方式向适应Intranet环境演变。 1.5 需求规定
1.5.1 数据管理能力要求 系统的输入由程序设计而提示用户输入功能选择命令，当需要对系统中的数据库进行更新时，必须以完整的格式化的文件化的形式进行输入。以此保证数据库中的数据的一致性和完整性。同时系统支持不同地区的用户通过服务器同时对数据库中的数据进行访问。该系统为一个典型的分布式软件体系结构。 1.5.2 故障处理要求 系统在出现故障时，原始未出现错误的数据，任可以提供给用户访问，当用户要求访问的数据为故障数据时，提示用户系统正处于维护状态。为避免故障的产生对数据的影响，将数据备份在磁盘或者或者硬盘中，通过日志文件，将数据的操作更新至备份数据中。同时，要求系统具有极强的可维护性，和容错与纠错能力。在系统发生故障时，能对故障进行及时的处理。恢复之后的系统，较之于以前，更坚强与牢固。 2.系统分析与设计 三层C/S体系结构运用事务分离的原则将系统应用分为表示层、功能层、数据层三个层次，每一层次都有自己的特点，如表示层是图形化的、事务驱动的，功能层是过程化的，数据层则是结构化和非过程化的，难以用传统的结构化分析与设计技术统一表达这三个层次。面向对象的分析与设计技术则可以将这三个层次统一利用对象的概念进行表达。当前有很多面向对象的分析和设计方法，我们采用Coad和Yourdon的OOA（object-oriented analyzing，面向对象的分析）与OOD（object-oriented design，面向对象的设计）技术进行三层结构的分析与设计。 在该系统的三层结构中，中间的功能层是关键。运用该系统的应用程序的最基本的就是执行数千条定义业务如何运转的业务逻辑。一个业务处理过程就是一组业务处理规则的集合。中间层反应的是应用域模型，是该系统的核心内容。 Coad和Yourdon的OOA用于理解和掌握该系统应用域的业务运行框架，也就是应用域建模。OOA模型描述应用域中的对象，以及对象间
软件体系结构期末 复习题
《软件体系结构》期末复习题 简答题： 1、软件体系结构建模的种类有： 结构模型、框架模型、动态模型、过程模型、功能模型。 2、“4+1”视图模型从5个不同的视角包括： 逻辑视图、进程视图、物理视图、开发视图和场景视图来描述软件体系结构。 3、构件：是具有某种功能的可重用的软件模板单元，表示了系统中主要的计算元素和数据存储。 连接件：表示构件之间的交互。 配置：表示构件和连接件的拓扑逻辑和约束。 端口：表示构件和外部环境的交互点。 角色：定义了该连接交互的参与者。 4、画出“4+1”视图模型图，分析各部分的原理和功能。 5、软件体系结构风格： 是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。
6、软件体系结构 （Software Architecture） 软件体系结构以组件和组件交互的方式定义系统，说明需求与成品系统之间的对应关系，描述系统级别的可伸缩性、能力、吞吐量、一致性和兼容性等属性。软件体系结构由组件、连接件和属性组成。 7、分层系统的优点有： 1）支持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者能够把一个复杂系统按递增的步骤进行分解； 2）支持功能增强，因为每一层至多和相邻的上下层交互，因此功能的改变最多影响相邻的上下层； 3）支持重用。只要提供的服务接口定义不变，同一层的不同实现能够交换使用。这样，就能够定义一组标准的接口，而允许各种不同的实现方法。 8、分层系统的缺点有： 1）并不是每个系统都能够很容易地划分为分层的模式，甚至即使一个系统的逻辑结构是层次化的，出于对系统性能的考虑，系统设计师不得不把一些低级或高级的功能综合起来； 2）很难找到一个合适的、正确的层次抽象方法。 9、 B/S体系结构的优点有什么？ 答：1）基于B/S体系结构的软件，系统安装、修改和维护全在服务器端解决。用户在使用系统时，仅仅需要一个浏览器就可运行全部的模块，真正达到了“零客户端”的功能，很容易在运行时自动升级。
深圳大学实验报告软件体系结构 一、实验目的 1．了解基于用例的软件体系结构设计/重构过程； 2．了解和运用软件体系结构风格/模式来提高应用的可扩展性、可伸缩性和可用性； 3．掌握在设计文档支持下进行应用系统重构的开发技术。 二、实验内容 1．根据“网上相册”系统的用例说明文档、架构设计文档（设计指南）和源代码，对该应用的体 系结构进行分析； 2．对“网上相册”系统进行重构设计，改善其性能、可扩展性和可伸缩性，并使该应用可以部署 于Web Farm（即由多台Web服务器组成的机群，将访问负载平衡分配到各台机器）上； 3．使用Microsoft Application Center Test工具对重构前和重构后的“网上相册”系统进行测试，验 证你的体系结构重构效果； 4．增加“好友管理”、“查看好友共享的相片”和“相片查询Web服务”功能，并依此分析“网上 相册”系统在重构前和重构后的可维护性的变化。 三、实验方法和步骤 1．网上相册系统的体系结构特点分析如下： 1) 应用了3层结构与MVC模式，表示层、业务逻辑层与持久层的分离较清晰。其优点是：便于
组织协作开发；可测试性较好；如果该系统的功能扩展不引入更多的逻辑概念（分析类），则 系统中各组件之间耦合较低，可扩展性和可维护性较好。缺点是：如果该系统的功能扩展不引 入更多的逻辑概念（分析类），则系统中各组件的内聚性较低，为可扩展性和可维护性带来影 响。 2) 组件之间的交互通过工厂方法和接口完成，数据传递依靠Hash表、无类型DataSet，以解决组 件之间交互的对象模型一致问题。其优点是简化了接口的设计和适应性；其缺点是：缺少编译 时类型检查；降低了效率。 3) 由于使用Session对象，简化了跨HTTP的状态保持问题，但会对系统在Web集群中部署、运 行带来不利结果，影响了系统的可伸缩性。 综合以上分析，可得出原系统在体系结构设计上的不足。具体表现如下： (1) 原系统的页面处理流程如图1所示。 收到HTTP请 求 进行用户验证 重新装载用于 显示的数据 响应用户动作，
第一章 1.根据自己的经验，谈谈对软件危机的看法 答：软件危机是指软件生产方式无法满足迅速增长的计算机需求，开发和维护过程出现的一系列问题。 它主要由以下几个原因导致：（1）软件自身特点 （2）开发人员的弱点 （3）用户需求不明 （4）缺乏正确理论指导 （5）开发规模越来越大 （6）开发复杂度越来越高 可以通过软件生命周期的模型和软件工具的使用来缓解危机，通过程序自动化和 软件工业化生产的方法实现软件标准化的目标，进一步缓解软件危机带来的影 响。 软件危机有利有弊，除了带来许多麻烦，也给我们带来许多挑战，克服危机的过 程，我们在技术上和创新上都有了一个提升，也算是间接为软件产业的发展做了 贡献。 2.什么是软件重用，软件重用的层次可以分为哪几个级别 答：软件重用，是指在两次或多次不同的软件开发过程中重复使用相同或相似软件元素的过程。可以分为三个层次： （1）代码重用（2）设计结果重用（3）分析结果重用 3. 什么是可重用构件相对于普通的软件产品，对可重用构件有何特殊要求 答：可充用构件表示软件重用过程中，可重用的软件构件元素。 可重用构件的特殊要求： （1）可重用构件应该具有功能上的独立性与完整性； （2）可重用构件应该具有较高的通用性； （3）可重用构件应该具有较高的灵活； （4）可重用构件应该具有严格的质量保证； （5）可重用构件应该具有较高的标准化程。 4.基于构件的软件开发的优势是什么面临哪些困难和挑战 答：优势：基于构件的软件将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装，以更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降 低了软件开发的费用 困难和挑战：没有可依据的参考，可用资源和环境缺乏，开发难度高，而各方面需求 增长速度与日剧增，更新和升级的跟进是一个不小的挑战.此外，在同一系统采用多 个开发商提供的构件，它们之间的兼容性可能是开发过程中所要面对的一个严峻的问 题 5.描述三种应用最为广泛的构件技术规范COM、CORBA和EJB各自的特点 答：COM：COM无需重新编译，对象就可以增添新的功能，还能够透明地向另一个过程或另一台机器上的对发送RPC调用； CORBA：CORBA用IDL来描述对象接口，可以满足异种语言间的通信问题。
软件体系结构知识点： 第一章： 1.什么是软件体系结构 答：软件体系结构=构件+连接件+约束软件体系结构是具有一定形式的结构化元素，即构件的集合，包括处理构件、数据构件和连接构件。处理构件负责对数据进行加工，数据构件是被加工的信息，连接构件把体系结构的不同部分组组合连接起来。这一定义注重区分处理构件、数据构件和连接构件，这一方法在其他的定义和方法中基本上得到保持。 2.软件体系结构形式化方法 答：1.根据对目标软件系统进行说明的方式： （1）面向模型的方法。在这个方法中，对目标软件系统的说明是为其构造一个模型，该模型的构成成分是一些具有特性的数据抽象，如域， 元组等 （2）面向性质的方法。这种方法是直接给出目标软件系统的一组特性来描述目标软件系统。通常是目标软件系统必须满足的形式公理，其形式 化说明仅描述目标软件系统的性质，而不涉及实现方法。 2.根据表达能力的形式方法可分为以下五大类 （1）基于模型的方法 （2）代数方法 （3）过程代数方法 （4）基于逻辑的方法 （5）基于网络的方法 3.软件质量定义、软件质量模型 答：，软件质量是软件符合明确叙述的功能和性能需求、文档中明确描述的开发标准、以及所有专业开发的软件都应具有的隐含特征的程度。影响软件质量的主要因素，这些因素是从管理角度对软件质量的度量。可划分为三组，分别反应用户在使用软件产品时的三种观点。正确性、健壮性、效率、完整性、可用性、风险（产品运行）；可理解性、可维修性、灵活性、可测试性（产品修改）；可移植性、可再用性、互运行性（产品转移）。 第二章： 4.Kruchten 4+1模型描述软件体系结构 Kruchten 4+1模型建立在体系结构的Perry&Wolf定义和Berry Boehm定义的基础上，采用多视图模型的方法描述软件体系结构。该模型由5个视图构成，每个视图只关心系统的一个侧面，5个视图结合在一起才能反映系统的软件体系结构的全部内容。 程序员软件管理 集成者信 性能可扩展性
全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试2016年下半年软件评测师下午试卷 试题一 阅读下列C程序，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。 【C程序】 int count(int x,int z){ inty=0； while(x>0){ //l if(x==1) //2 y=7; //3 else{ //4 y=x+z+4； if（y=7||y=21） //5，6 x=1; //7 } x--； //8 } return y； //9 } 【问题1】（3分） 请针对上述C程序给出满足100%DC（判定覆盖）所需的逻辑条件。 【问题2】（7分） 请画出上述程序的控制流图，并计算其控制流图的环路复杂度V(G)。 【问题3】（5分） 请给出问题2中控制流图的线性无关路径。
试题二 阅读下列说明，回答问题1和问题2，将解答填入答题纸的对应栏内。 【说明】 某航空公司的会员卡分为普卡、银卡、金卡和白金卡4个级别，会员每次搭乘该航空公司航班均可能获得积分，积分规则如表2-1所示。此外，银卡及以上级别会员有额外积分奖励，奖励规则如表2-2所示。 公司开发了一个程序来计算会员每次搭乘航班历累积的积分，程序的输入包括会员级别
B、舱位代码C和飞行公里数K，程序的输出为本次积分S 。其中，B和C三字母且大小写不敏感，K为正整数，S为整数（小数部分四舍五入）。 【问题1】（7分） 采用等价类型划分法对该程序进行测试，等价类表如2-3所示，请补充空（1）-（7） 【问题2】（13分） 根据以上等价类表设计的测试用例如表24所示，请补充空(1)～(13)。
课程设计(综合实验)报告 ( 2015 2016 年度第二学期) 名称: 课程设计 题目: 软件体系结构设计与分析院系: 计算机系 班级: 学号: 学生姓名: (您得签名) 指导教师: 王晓辉廖尔崇 设计周数: (1周) 成绩: 日期:2016年6月19 日
一、课程设计(综合实验)得目得与要求 软件体系结构就是软件工程专业得专业必修课。软件体系结构就是软件工程方法学得一个分支,开设本课程得目得就是使学生在了解了软件工程基础原理、方法、过程得基础上进一步掌握软件结构设计得基本理论与方法,培养设计软件结构得基本能力。本课程得基本内容包括软件体系结构得基本概念、发展现状、软件体系结构风格、传统得软件体系结构、现代软件体系结构等。 本课程实验得目标就是培养学生得基础编程能力,其培养目标就是程序员;软件工程课程使学生上升到软件系统得认识,其培养目标就是软件工程师。本课程教学内容属于软件工程得概要设计阶段得方法学,其培养目标就是软件架构师。 要求完成实验指导书得实验一~实验五(验证性实验),实验九~实验十一(设计综合性实验)。 二、设计(实验)正文 实验一经典软件体系结构风格(一) 1、管道过滤器风格 (1)概念:管道过滤器模式得体系结构就是面向数据流得软件体系结构。它最典型得应用就是在编译系统。一个普通得编译系统包括词法分析器,语法分析器,语义分析与中间代码生成器,优化器,目标代码生成器等一系列对源程序进行处理得过程。人们可以将编译系统瞧作一系列过滤器得连接体,按照管道过滤器得体系结构进行设计。此外,这种体系结构在其它一些领域也有广泛得应用。因此它成为软件工程与软件开发中得一个突出得研究领域。
软件体系结构-期末大题
1.基于构件的软件开发的优势是什么？ 基于构件的软件将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装，更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降低了软件开发的费用2.尝试用自己的语言介绍Kruchten的“4+1”模型。Kruchten 提出了一个"4+1"视图模型，从5个不同的视角包括包括逻辑试图、进程视图、物理视图、开发视图、场景视图来描述软件体系结构。每一个视图只关心系统的一个侧面，5个试图结合在一起才能反映系统的软件体系结构的全部内容。
3.在希赛公司的一个财务管理系统，财务部要客户提供………… 4.不同的体系结构风格具有各自的特点、优劣和用途。试对管道-过滤器风格、事件驱动风格、分层系统、C2风格和基于消息总线的风格进行分析比较。P52-56 (1)管道和过滤器 特点： @使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点； @允许设计者将整个系统的输入输出行为看成是多个过滤器的行为的简单合成；
@支持软件重用。只要提供适合在两个过滤器之间传送的数据，任何两个过滤器都可被连接起来； @系统维护和增强系统性能简单。新的过滤器可以添加到现有系统中来；旧的可以被改进的过滤器替换掉； @允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析； @支持并行执行。每个过滤器是作为一个单独的任务完成，因此可与其它任务并行执行 缺点：①通常导致进程成为批处理的结构。 ②不适合处理交互的应用。 ③因为在数据传输上没有通用的标准，每个过滤器都增加了解析和合成数据的工作，这样就导致了系统性能下降，并增加了编写过滤器的复杂性。
1、软件重用是指重复使用已有的软件产品用于开发新的软件系统，以达到提高软件系统的开发质量与效率，降低开发成本的目的。答案：√ 依据页码：P4 2、可重用技术对构件库组织方法要求不仅要支持精确匹配，还要支持相似构件的查找。答案：√依据页码：P7 3、超文本组织方法与基于数据库系统的构件库组织方法不同，它基于全文检索技术。 4、答案：√依据页码：p8 5、软件体系结构充当一个理解系统构件和它们之间关系的框架，特别是那些始终跨越时间和实现的属性。 答案：√ 依据页码：P28 5、构件可以由其他复合构建和原子构件通过连接而成。（） 答案：√ 依据页码：P37 6、体系的核心模型由5种元素组成：构建、连接体、配置、端口和角色（） 答案：√ 依据页码：P37 7、软件体系结构的核心由5种元素组成：构件、连接件、配置端口和角色。其中，构件、连接件和配置是最基本的元素（） 答案：√ 依据页码：P37 8、开发视图主要支持系统的功能需求，即系统提供给最终用户的服务（） 答案：X 依据页码：P32、33 9、构件、连接件以及配置是体系结构的核心模型最基本的元素（） 答案：√ 根据页码：P37 10、HMB风格不支持系统系统自顶向下的层次化分解，因为它的构件比较简单。 答案：× 依据页码：P81 11、正交软件体系结构由组织层和线索的构件构成。 答案：√ 依据页码：P70 12、基于事件的隐式调用风格的思想是构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。 答案：√ 依据页码：P53 13、线索是子系统的特例，它由完成不同层次功能的构建组成，每一条线索完成整个系统中相对独立的一部分功能。（） 答案：√ 依据页码：P70 14、层次系统中支持抽象程度递增的系统设计是设计师可以把一个复杂系统按照递增的步骤进行分解，同时支持功能增强，但是不支持重用。
软件生命周期案例分析[编辑] 案例一:利用软件生命周期创建B2C电子商务网站[1] 一、软件生命周期 任何事物都有产生、发展、成熟、消亡或更新几个阶段，电子商务网站也不例外。 [2]任何一个电子商务系统在使用过程中随着其生存环境的变化，都需要不断维护、修改，当它不再适应的时候就要被淘汰，就要由新系统代替旧系统，这种周期循环称为生命周期。 根据软件生命周期的原理，电子商务网站可以划分为系统规划、系统分析、系统设
计、系统实施、系统测试、系统运行和维护等几个阶段。 二、B2C电子商务网站建设的一般过程 (一)系统规划阶段 系统规划阶段的任务是对企业的环境、目标、现行系统的状况等进行初步调查，根据企业目标和发展战略，确定信息系统的发展战略，研究新系统的必要性和可能性。在这个阶段给出备选方案，并进行可行性分析，写出可行性分析报告。待可行性分析报告审议通过后，编制系统设计任务书。 1、需求分析
为了进行可行性研究分析，首先对电子商务系统的需求进行分析。通过对企业的需求进行调查，明确电子商务网站需要做什么，做到什么程度。在此，通过查阅资料、实地观察、业务专题报告等方法将该电子商务网站的需求归纳为功能需求和性能需求。 功能需求：B2C电子商务网站就是Business To Consumer，也就是企业借助于Internet建立网点进行交易的一个系统。流程上，店家发布产品信息，消费者在线选购、在线支付，通过物流最后达成交易。所以从购买方看，需满足消费者在线选购、在线支付等；从销售方看，要能让店家整理网上商品、管理订单等。
性能需求：系统运行要稳定，在不同的系统中能正常运行，具有较强的适应性，可移植性。系统要有可扩展性，当出现新的需求时，能将其纳入系统，而不必改变原有的基本结构。 2、可行性分析 在电子商务网站需求已确定的情况下，对系统的进行判定，决定有无必要、有误可能完成系统的建设。在此，包括如下几个方面：运行可行性分析：考查方案在企业中合适程度，避免一个可以工作的方案由于最终用户和管理层的抵制而落选。 经济可行性分析：建立电子商务网站需要经费支出，所以在建站前要评估该开发项
软件体系结构试题库试题和答案 1、判断题 1、软件重用是指重复使用已有的软件产品用于开发新的软件系统，以达到提高软件系统的开发质量与效率，降低开发成本的目的。答案：√依据页码：P 42、可重用技术对构件库组织方法要求不仅要支持精确匹配，还要支持相似构件的查找。答案：√ 依据页码：P 73、超文本组织方法与基于数据库系统的构件库组织方法不同，它基于全文检索技术。答案：√ 依据页码：p 84、软件体系结构充当一个理解系统构件和它们之间关系的框架，特别是那些始终跨越时间和实现的属性。答案：√依据页码：P2 85、构件可以由其他复合构建和原子构件通过连接而成。 （）答案：√ 依据页码：P3 76、体系的核心模型由5种元素组成：构建、连接体、配置、端口和角色（）答案：√依据页码：P3 77、软件体系结构的核心由5种元素组成：构件、连接件、配置端口和角色。其中，构件、连接件和配置是最基本的元素（）答案：√依据页码：P3 78、开发视图主要支持系统的功能需求，即系统提供给最终用户的服务（）答案：X依据页码：P
32、3 39、构件、连接件以及配置是体系结构的核心模型最基本的元素（）答案：√根据页码：P37 10、HMB风格不支持系统系统自顶向下的层次化分解，因为它的构件比较简单。 答案：×依据页码：P81 11、正交软件体系结构由组织层和线索的构件构成。 答案：√依据页码：P70 12、基于事件的隐式调用风格的思想是构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。答案：√依据页码：P53 13、线索是子系统的特例，它由完成不同层次功能的构建组成，每一条线索完成整个系统中相对独立的一部分功能。（）答案：√依据页码：P70 14、层次系统中支持抽象程度递增的系统设计是设计师可以把一个复杂系统按照递增的步骤进行分解，同时支持功能增强，但是不支持重用。答案：×参考页码:P55 15、相交关系R是一个等价关系。 答案：√ 16、在软件设计中占据着主导地位的软件体系结构描述方法是图形表达工具。答案：√依据页码：104