软件工程讲义-06
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软件工程讲义第六章
hour:=hour+1;
ENDWHILE; 2.1、2.2、2.4已能用程序语言表达，只需对2.3进一步精细化。 为了处理60个数据，又需一循环结构。
引入分钟值变量：minutes，每分钟要做的工作是： 累计：求每小时的平均值 检查违章情况 为了累计，引入变量sum： 在每小时处理前设初值为0。 每小时处理后求平均值。
3、自顶向下的程序验证。
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
结构化程序设计的核心内容
二、使用三种基本控制结构来构造程序 1、任何程序都由顺序、选择和重复三种基本控制结构构造。 顺序实现了任何算法规约中的核心处理步骤； 条件允许根据逻辑情况选择处理方式； 重复提供了循环。 这些逻辑元素是结构化程序设计的基础。
BEGIN
1. 设置初值；
2. 处理24小时数据；
END
求精步骤1：设置初值。开始时一般不明确为哪些变量赋初值。
求精步骤2：计算结果是以小时为统计单位输出，它是重复执行24次的
循环结构。
局部数据结构设计：数据输入的方案选择：
1、处理前读入所有24小时数据，共1440个，需要大一个大的数组。
2、每次计算输入一个数据，这要保证对先前输入的数据不再使用。
ENDWHILE;
Mean:=sum/60.0; 一次违章出现是指连续5次污染值超过10.00。如果违章分布在两个相间的时 间段上，则把这次违章算在下一小时上。 首先测试当前值是否超过10.00，若是，还将进一步检查是否连续出现5次。 为了实现第二个测试，需要两个计数器： Voilation：计数本小时出现的违章次数。 Infraction:计数连续出现超过正常值的次数。 每次超正常值出现时，Infraction增1。为了保证Infraction表示连续出现超正 常值，必须保证在第一次出现超正常值时其初值为0。为了保证相继两个小时的 Infraction的值能连续被使用，在每小时处理前不能为Infraction置0值，只能在 第一小时处理前置0。另外，在发现一次未超正常值时，也应置它为0，即连续 出现超正常值中断。
ENDWHILE; 2.1、2.2、2.4已能用程序语言表达，只需对2.3进一步精细化。 为了处理60个数据，又需一循环结构。
引入分钟值变量：minutes，每分钟要做的工作是： 累计：求每小时的平均值 检查违章情况 为了累计，引入变量sum： 在每小时处理前设初值为0。 每小时处理后求平均值。
3、自顶向下的程序验证。
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
结构化程序设计的核心内容
二、使用三种基本控制结构来构造程序 1、任何程序都由顺序、选择和重复三种基本控制结构构造。 顺序实现了任何算法规约中的核心处理步骤； 条件允许根据逻辑情况选择处理方式； 重复提供了循环。 这些逻辑元素是结构化程序设计的基础。
BEGIN
1. 设置初值；
2. 处理24小时数据；
END
求精步骤1：设置初值。开始时一般不明确为哪些变量赋初值。
求精步骤2：计算结果是以小时为统计单位输出，它是重复执行24次的
循环结构。
局部数据结构设计：数据输入的方案选择：
1、处理前读入所有24小时数据，共1440个，需要大一个大的数组。
2、每次计算输入一个数据，这要保证对先前输入的数据不再使用。
ENDWHILE;
Mean:=sum/60.0; 一次违章出现是指连续5次污染值超过10.00。如果违章分布在两个相间的时 间段上，则把这次违章算在下一小时上。 首先测试当前值是否超过10.00，若是，还将进一步检查是否连续出现5次。 为了实现第二个测试，需要两个计数器： Voilation：计数本小时出现的违章次数。 Infraction:计数连续出现超过正常值的次数。 每次超正常值出现时，Infraction增1。为了保证Infraction表示连续出现超正 常值，必须保证在第一次出现超正常值时其初值为0。为了保证相继两个小时的 Infraction的值能连续被使用，在每小时处理前不能为Infraction置0值，只能在 第一小时处理前置0。另外，在发现一次未超正常值时，也应置它为0，即连续 出现超正常值中断。
软件工程课件(全)
03
识别项目中的关键路径，确保项目按计划进 行
04
及时调整项目计划，应对项目变更和不确定 性
风险管理策略制定
识别项目中的潜在风险， 包括技术风险、市场风险、 资源风险等
制定相应的风险应对策略 和措施，如风险规避、减 轻、转移和接受等
评估风险的概率和影响程 度，制定风险优先级列表
监控风险状态，及时调整 风险管理计划
质量改进
根据质量评估结果，制定相应的改进措施， 如优化性能、增强安全性等。
经验教训总结
对测试过程中遇到的问题进行总结，形成经 验教训，为后续项目提供参考。
06
项目管理与团队协作
项目计划制定与监控
01 制定详细的项目计划，包括项目目标、范围 、时间表、资源需求、成本估算等
02 设立项目里程碑，对项目进度进行阶段性监 控
开发方向。
持续集成和测试
03
迭代增量模型强调持续集成和测试的重要性，以确保每个迭代
周期都能交付高质量的软件产品。
03
需求分析与管理
需求获取与整理
确定需求来源
与客户、利益相关者、业务领 域专家等进行沟通，收集原始
需求。
需求分类
将收集到的需求按照功能、性 能、安全、易用性等方面进行 分类。
需求筛选
去除重复、模糊、不切实际的 需求，确保需求的准确性和可 行性。
处理变更请求
根据实际情况，决定是否接受变更请求，并 制定相应的实施计划。
跟踪和验证变更
对实施的变更进行跟踪和验证，确保变更的 正确性和完整性。
04
系统设计与实现
系统架构设计
分层架构
将系统划分为表示层、业务逻辑层和数据访问层，实现高内聚、 低耦合的设计。
软件工程全讲义
哈
举例：关于开发CAD系统的软件开发成本及效益分析
尔
滨
工
业
成本-效益(万元)
大 学
60
盈亏平衡点
40 该系统成本
20
该系统节省经费
韩
静
0
萍
12 3 4 5 年
投资回收期
---------成本及效益分析图
2019/11/11
哈
尔
滨
工
2、技术可行性: 对系统的性能、可靠性、可维护性以及生产率
业
等方面的信息进行评价。
2019/11/11
哈
2、 软件工程学
尔
滨
工
业
软件开发方法学
大 学
软件开发技术 软件工具
软件工程环境
软件工程学
韩 静 萍
软件工程管理
软件工程管理学 软件经济学
---- 软件工程学的范畴
2019/11/11
哈 尔
滨
工
业
微软企业文化宗旨部分内容
大
学
Wake up every day with a feeling of passion
尔
滨
工
设某城市招干考试成绩统计系统。
业
考生分三个专业，不同专业考试科目不同：
大
法律专业---考政治、语文、法律
学
行政专业---考政治、语文、行政
财经专业---考政治、语文、财经学
每个考生在报名时登记姓名、地址、年龄和报考专业。报
名后招干办公室根据专业考生专业及地址在市区或郊区来编排
韩
准考证号码和考场。考生参加考试后，输入每个考生的各门课
特点：
工 业
计划 时期
软件工程ppt课件完整版
修改与测试
对软件进行修改，并进行测试以确保 修改的正确性。
版本管理与发布
对修改后的软件进行版本管理，并发 布新版本。
软件演化策略与方法
增量式演化
逐步增加新功能或修改现有功能。
迭代式演化
通过不断迭代改进软件质量。
软件演化策略与方法
组件化演化
将软件拆分为独立组件进行演化。
重构
改进软件内部结构而不改变其外部行为。
处理团队冲突，化解矛盾，促进团队合作
版本控制与文档管理
使用版本控制工具（如Git） 管理项目代码和文档
建立完善的文档管理体系， 包括需求文档、设计文档、 测试文档等
制定版本控制规范，包括 分支管理、代码提交和合 并流程等
定期评审和更新文档，确 保文档与项目实际进展保 持一致
07 软件维护与演化
软件维护类型及流程
版本迁移与数据迁移
将旧版本的数据迁移到新版本，确保数据的 完整性和一致性。
持续集成与持续交付
持续集成
频繁地将代码集成到主干， 并进行自动化测试以快速发 现问题。
持续交付
在持续集成的基础上，将软 件以可发布的状态交付给用 户，以便用户能够快速获得 新功能或修复问题。
自动化测试与部署
监控与反馈
利用自动化工具进行测试和 部署，提高开发效率和质量。
软件工程的发展
软件工程经历了从程序设计、软件 工程方法、软件工程过程到软件工 程学科的逐步成熟过程。
软件工程目标与原则
软件工程的目标
在给定成本、进度的前提下，开发出具有有效性、可靠性、可理解性、可维护 性、可重用性、可适应性、可移植性、可追踪性和可互操作性且满足用户需求 的软件产品。
软件工程的原则
软件工程讲义,软件工程电子书
– 艺术 vs. 标准化 – 错误的发现 – 软件需求获取 – 软件支持和维护 – 开发速度 vs. 市场需求 – 开发周期过长、开发成本过高 – 研发风险 – 软件Trouble – 软件开发中的复杂的协作(人员,问题,过程) – 不同角色的软件神话(管理者,用户,开发者,大众) 6/360
1.1 软件工程的产生
38/360
2.2 需求分析的任务
– 功能性需求和非功能性需求
• 功能性需求：描述了系统应该做什么，即具备 的功能或服务。（输入、输出和计算等）
• 非功能性需求：描述了系统必须遵守的约束条 件。（响应时间、吞吐量 、可靠性、可移植性、 可扩展性、易用性、安全性、资源要求、可复 用性、技术要求、文化和政策需求、法律需求、 道德要求、隐私要求，等等）
– 粗糙
9/360
1.2 软件工程学
• Definition
– 软件工程是软件开发、运行、维护和引退的 系统方法。
– 因而软件工程是指导计算机软件开发和维护 的工程学科。软件工程采用工程的概念、原 理、技术和方法来开发与维护软件。
– 软件工程的目标是实现软件的优质高产，软 件工程的目的是在规定的时间、规定的开发 费用内，开发出满足用户需求的、高质量的 软件产品。
• Who
– 系统分析师、出资方领导、出资方技术人员、 开发方领导和项目经理
• Where
– 客户现场
32/360
2.1 软件问题定义及可行性研究
• How
33/360
2.1 软件问题定义及可行性研究
2.1.2 可行性研究 • What
– 可行性研究是以相对短的时间和相对低的成 本来确定给定的问题在其约束条件内是否有 解、有几种解以及哪个是最佳解。
1.1 软件工程的产生
38/360
2.2 需求分析的任务
– 功能性需求和非功能性需求
• 功能性需求：描述了系统应该做什么，即具备 的功能或服务。（输入、输出和计算等）
• 非功能性需求：描述了系统必须遵守的约束条 件。（响应时间、吞吐量 、可靠性、可移植性、 可扩展性、易用性、安全性、资源要求、可复 用性、技术要求、文化和政策需求、法律需求、 道德要求、隐私要求，等等）
– 粗糙
9/360
1.2 软件工程学
• Definition
– 软件工程是软件开发、运行、维护和引退的 系统方法。
– 因而软件工程是指导计算机软件开发和维护 的工程学科。软件工程采用工程的概念、原 理、技术和方法来开发与维护软件。
– 软件工程的目标是实现软件的优质高产，软 件工程的目的是在规定的时间、规定的开发 费用内，开发出满足用户需求的、高质量的 软件产品。
• Who
– 系统分析师、出资方领导、出资方技术人员、 开发方领导和项目经理
• Where
– 客户现场
32/360
2.1 软件问题定义及可行性研究
• How
33/360
2.1 软件问题定义及可行性研究
2.1.2 可行性研究 • What
– 可行性研究是以相对短的时间和相对低的成 本来确定给定的问题在其约束条件内是否有 解、有几种解以及哪个是最佳解。
软件工程精品讲义
24/26
• • • • •
瀑布模型
问题定义 可行性研究
软件定义时期
需求分析 总体设计 详细设计
软件开发时期 编码与单元测试
综合测试
软件维护时期
软件维护
25/26
快速原型模型
26/26
系统分析
系统开发
系统维护
17/26
问题定义及可行性分析
• 确定要开发软件的总目标 • 给出功能、性能、可靠性以及接口等方 面的要求 • 完成该软件任务的可行性研究 • 估计可利用的资源（硬件、软件、人力 等）成本、效益、开发进度 • 制定出完成开发任务的实施计划，连同 可行性研究报告，提交管理部门审查
5/26
软件的分类
按软件的功能划分：
系统软件 操作系统 数据库管理系统 设备驱动程序 通信处理程序等
6/26
应用软件
• • • • • • • • 商业数据处理软件 工程与科学计算软件 CAD/CAM 系统仿真软件 智能产品嵌入软件 医疗、制药软件 事务管理、办公自动化软件 计算机辅助教学软件
15/26
•
软件工程项目的基本目标
• • • • • • 付出较低的开发成本 达到要求的软件功能 取得较好的软件性能 开发的软件易于移植 需要较低的维护费用 能按时完成开发工作，及时交付使用
16/26ຫໍສະໝຸດ . 软件生存期• • • • • • • • 问题定义 可行性研究 需求分析 总体设计 详细设计 编码 测试 软件维护
22/26
运行和维护
• 改正性维护：运行中发现了软件中的错误 需要修正 • 适应性维护：为了适应变化了的软件工作 环境，需要做适当变更 • 完善性维护：为了增强软件的功能需要做 变更
• • • • •
瀑布模型
问题定义 可行性研究
软件定义时期
需求分析 总体设计 详细设计
软件开发时期 编码与单元测试
综合测试
软件维护时期
软件维护
25/26
快速原型模型
26/26
系统分析
系统开发
系统维护
17/26
问题定义及可行性分析
• 确定要开发软件的总目标 • 给出功能、性能、可靠性以及接口等方 面的要求 • 完成该软件任务的可行性研究 • 估计可利用的资源（硬件、软件、人力 等）成本、效益、开发进度 • 制定出完成开发任务的实施计划，连同 可行性研究报告，提交管理部门审查
5/26
软件的分类
按软件的功能划分：
系统软件 操作系统 数据库管理系统 设备驱动程序 通信处理程序等
6/26
应用软件
• • • • • • • • 商业数据处理软件 工程与科学计算软件 CAD/CAM 系统仿真软件 智能产品嵌入软件 医疗、制药软件 事务管理、办公自动化软件 计算机辅助教学软件
15/26
•
软件工程项目的基本目标
• • • • • • 付出较低的开发成本 达到要求的软件功能 取得较好的软件性能 开发的软件易于移植 需要较低的维护费用 能按时完成开发工作，及时交付使用
16/26ຫໍສະໝຸດ . 软件生存期• • • • • • • • 问题定义 可行性研究 需求分析 总体设计 详细设计 编码 测试 软件维护
22/26
运行和维护
• 改正性维护：运行中发现了软件中的错误 需要修正 • 适应性维护：为了适应变化了的软件工作 环境，需要做适当变更 • 完善性维护：为了增强软件的功能需要做 变更
软件工程基础知识讲解
护工作量大等问题。
软件优化
优化目标
提升软件性能
算法优化
优化算法以提高软 件效率
软件性能优化
通过代码、算法等 手段提高软件性能
软件更新
软件版本更新
定期发布新版本 修复bug 增加新功能
更新策略
增量更新 全量更新 强制更新
定期更新的必要性
提高软件安全性 改进用户体验 跟进技术发展
软件文档管理
软件文档种类
需求文档、设计文档、用户手册等
文档管理工具
JIRA、Confluence、Git等
文档编写规范
格式统一、内容清晰、易于查找
●07
第7章 结语
持续学习的必要性
不断更新知识
学习新技术、新方 法
提升个人竞争力
增加就业机会、提 高薪资水平
适应行业变化
面对技术更新、需 求变化
发展前景展望
未来，随着科技的不断发展，软件工程领域将会迎来更 多的机遇和挑战。人工智能、大数据、云计算等技术的 发展，将为软件工程师提供更广阔的发展空间，同时也
立运行
对象结构
将系统抽象为对象， 对象之间通过消息
传递进行通信
●04
第四章 软件开发
编码与调试
编码是软件开发中至关重要的环节，通过编写代码实现 软件功能。调试技术是在编码过程中检测和修复程序错 误的方法。单元测试与集成测试是确保软件质量的重要
手段。
版本控制与配置管理
版本控制的意义
版本控制可以跟踪 代码变更，并有利
软件项目管理
软件项目管理的目标
项目风险管理
确保项目按时交付、 满足客户需求，并
控制成本
识别项目风险并采 取措施，降低风险
软件优化
优化目标
提升软件性能
算法优化
优化算法以提高软 件效率
软件性能优化
通过代码、算法等 手段提高软件性能
软件更新
软件版本更新
定期发布新版本 修复bug 增加新功能
更新策略
增量更新 全量更新 强制更新
定期更新的必要性
提高软件安全性 改进用户体验 跟进技术发展
软件文档管理
软件文档种类
需求文档、设计文档、用户手册等
文档管理工具
JIRA、Confluence、Git等
文档编写规范
格式统一、内容清晰、易于查找
●07
第7章 结语
持续学习的必要性
不断更新知识
学习新技术、新方 法
提升个人竞争力
增加就业机会、提 高薪资水平
适应行业变化
面对技术更新、需 求变化
发展前景展望
未来，随着科技的不断发展，软件工程领域将会迎来更 多的机遇和挑战。人工智能、大数据、云计算等技术的 发展，将为软件工程师提供更广阔的发展空间，同时也
立运行
对象结构
将系统抽象为对象， 对象之间通过消息
传递进行通信
●04
第四章 软件开发
编码与调试
编码是软件开发中至关重要的环节，通过编写代码实现 软件功能。调试技术是在编码过程中检测和修复程序错 误的方法。单元测试与集成测试是确保软件质量的重要
手段。
版本控制与配置管理
版本控制的意义
版本控制可以跟踪 代码变更，并有利
软件项目管理
软件项目管理的目标
项目风险管理
确保项目按时交付、 满足客户需求，并
控制成本
识别项目风险并采 取措施，降低风险
软件工程讲义
软件工程讲义（师大讲课提纲__Y ang XS）1．软件工程基础（1）为什么要有软件工程（2）软件工程概念（3）软件生命周期（4）软件计划、需求分析（5）软件设计（概要设计、详细设计）（6）程序编码（7）软件测试（8）软件维护（9）软件开发管理技术2．面向对象的软件工程新技术——UML（1）UML简介（2）用例图与需求分析（3）组织结构图（概要设计）（4）类图与顺序图（详细设计）（5）关系型数据库表的设计3．VC++2005/2008程序调试（1）从C、C++到VC++语句精简、递归、结构钵、指针；类、对象；可视化、基础类库（2）C++两个标准：IS0/ANSI标准C++、C++/CLI(Microsoft专为而.net开发) （3）VC++中的类（4）VC++文档类型（5）VC++项目/工程的创建与打开（6）Win32控制台程序的创建与调试（7）MFC程序的创建与调试（8）使用VS2005/2008编辑图像和程序1．软件工程基础程序是为完成一定功能和性能而设计的计算机可执行的指令序列；数据是程序能操作的数字信息；文档是程序开发、维护和使用有关的图文资料。
软件是计算机系统中程序、数据和相关文档的完整集合。
软件分为系统软件、支撑软件和应用软件。
计算机程序的功能越来越强，综合性越来越强，就成了软件。
程序设计阶段、程序系统阶段、软件工程阶段。
（1）为什么要有软件工程开发一个中、大型软件不是一人能做到，需要很多人参与。
如何组织好多人软件开发，需要有一套科学的管理流程，有一套软件开发各阶段工程技术人员都能看懂并且遵守的描述与约束规则。
为使软件达到预期目的，需要软件工程。
为使软件维护性好、可升级，需要软件工程。
（2）软件工程的概念Boehm：运用现代科学技术知识来设计并构造计算机程序及为开发、运行和维护这些程序所必需的相关文件资料。
IEEE：软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法。
Fritz Bauer：建立并使用完善的工程化原则，以较经济的手段获得能在实际机器上有效运行的可靠软件的一系列方法。
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4) 家族特性：描述相同和相关构件之间的关系。
软件工程 5
6.1.4 软件构件分类
1) 纯计算构件: 具有简单输入输出关系，没有运 行状态变化如数值计算、过滤器、转换器等。
2) 存储构件: 存放共享的、永久性的、结构化的 数据。如数据库、文件、符号表、超文本等。
3) 管理构件: 执行操作与运行状态紧密相关。如 抽象数据类型、面向对象系统中的对象、服务 器等。 4) 控制构件: 管理其它构件运行的时间、时机及 次序。例如，调度器、同步器等。
软件工程
3
6.1.2 软件体系结构的不同形式
1) 概念结构：从主要设计元素（构件）及其相互 关联、设计原则和性能角度考虑的结构。 2) 模块结构：根据功能分解建立模块的层次结构 包括模块接口、模块管理、模块控制和一致性 等问题。 3) 代码结构：描述源程序，二进制程序，库文件。 在开发环境下的组织包括系统资源配臵管理， 系统构造和对象嵌入机制 OEM 等。 4) 执行结构：描述系统的动态结构包括性能、调 度、动态配臵和不同系统间的接口等。
为了确保分层式系统可管理，规定在一个系统 内，不能从低层复用高层的构件。
软件工程
32
6.2.2 控制模型 (Control model)
系统构造模型涉及到一个系统如何分解为子系统 作为一个整体，必须对各子系统加以控制，使得 它们的服务能够在正确的时刻被导向到正确的地 方。 系统构造模型没有涉及，也不应涉及控制信息， 必须按照控制模型组织各子系统，并满足系统构 造模型的要求。 在体系结构层次上的控制模型应考虑子系统之间 的控制流。
若一个层次的接口发生变更，仅相邻层次受到影 响。
层次系统将机器依赖性局部化到它的内部层次上。
软件工程
27
基于复用的层次式体系结构
层次式结构中，每一层向其上层提供服务，并 利用下层的服务。
在层次系统中，内部层次全部被隐藏起来，只 有外部层次或某些功能可以为外部可见。
层次之间交互的通信协议构成层次间的连接； 对层次之间交互的限制构成其拓扑约束。
输入事件给出要发送给模型的消息。一旦模型 改变了它的状态，就立即通过关联机制通知视 图，让视图刷新显示。这个关联机制定义了在 模型与各个视图之间的关系。类似地，控制器 在输入事件发生时将对视图及模型进行控制与 调度。
软件工程 10
对于MVC，可通过开发模型的一个派生类，履 行与应用相关联的处理。如用户界面通过定义 视图和控制器的派生类来建立，这些派生类中 许多是可复用的类，像按钮和对话框等，这样 可以直接建立新的子系统。 设计过程的主要活动 1. 系统构造：将系统分解为一系列基本的子系 统，每一子系统是独立的软件成分。 2. 控制建模：建立系统各部分之间的控制关系 的一般模型。 3. 模块分解：将子系统进一步分解为模块。
软件工程
8
6.2 软件体系结构的设计
软件体系结构的设计过程是为系统建立一个基 本架构。它包括识别系统的主要构件和这些构 件之间的通信。 经典的软件体系结构框架是模型／视图／控制 器（MVC，Model／View／Controller）。
视图 模型 控制器 软件工程 9
在MVC结构中，模型是软件应用领域中的各 种对象，它们的操作独立于用户界面；视图则 管理用户界面的输出；而控制器处理软件的输 入。
有一个网络, 使得客户机能够访问服务器。
软件工程 19
film & picture library系统的体系结构
Client 1 Client 2 Client 3 Client 4
Wide - bandwidth network
Catalogue server Catalogue
Vodio server Film clip files
根据各子系统如何共享数据、如何分布、如何 相互交互，可开发更加特定的模型。 1) 数据仓库模型 2) 客户机/ 服务器模型 3) 抽象机模型
软件工程
14
1) 数据仓库模型 (repository model)
所有共享数据都存放于数据库中, 这些数据可为 所有子系统存取。
每个子系统保有各自的数据库，通过传送消息， 可在子系统之间交换数据。
软件工程
18
2) 客户机/服务器模型 (client/server model)
这是一种分布式系统模型, 表明各种数据和处理 如何分布到各个处理器上。
有一组功能各自独立的服务器，为其他子系统提 供服务，如打印服务器、文件服务器、编译服务 器等。 有一组客户机, 它们调用服务器提供的服务，也 可能存在一些客户机，可并发执行客户机程序。
Picture server Digitised photographs
Hypertext server Hypertext web
20
软件工程
在多用户超文本系统中存在若干服务器，它们管 理和显示不同媒体的数据。
Vidio服务器要求高传输率和同步，但对分辨率 要求相对较低。Picture要求高分辨率。 Catalogue要求能处理大量查询并提供对超文本 信息系统的链接。 客户机程序较为简单，是对以上服务器的集成化 的用户界面。
22
软件工程
3) 抽象机模型 (abstract machine model)
一个体系结构的抽象机模型也称为层次模型。
此模型可以建立各个子系统的接口，它把系统组 织成一系列的层次，每一层次提供一组服务，定 义一个抽象机。 每一个抽象机由其下一层的抽象机的代码构成。
例如，网络协议的参考模型 OSI 即为典型的层 次模型，而TCP/IP 通信协议则为四层的层次模 型。
软件工程 23
TCP/IP 通信的层次模型
FTP
FTP协议
TCP协议 IP协议
FTP
应用层
TCP
IP 以太网
TCP
IP 以太网4
版本管理系统的例子
版本管理系统用于管理对象的版本。 为支持配臵管理，它使用一个对象管理系统来 操作对象的信息存储和服务。 对象管理系统又使用数据库系统操作基本数据 存储和服务，如事务管理、滚回、恢复和控制 存取。 数据库管理系统在其实现时又使用操作系统工 具和文件堆。
软件工程
第六章 软件体系结构
6.1 软件体系结构的概念 6.2 软件体系结构的设计 6.3 特定领域的体系结构 6.4 分布式软件体系结构 6.5 设计模式
软件工程 1
6.1 软件体系结构的概念 6.1.1 软件体系结构的定义
一个程序或计算机系统的软件体系结构包括一个 或一组软件构件、软件构件的外部可见特性及其 相互关系。 软件构件的外部可见特性是指软件构件提供的服 务、性能、特性、错误处理、共享资源使用等。
软件工程
28
过程调用
应用系统
基本工具
内核 不同元素组合
用户
常见的层次结构
软件工程 29
四层式软件体系结构
各个应用的各种变型 应用软件层 各个应用系统 各个构件库系统 (针对特定领域、特定业务) 不依赖平台的低层构件等 特定的平台软件：操作系统等
特定业务层
中间件层 系统软件层
软件工程
30
最高层是应用系统层，此层包含多个应用系统； 应用系统可以通过其接口与其他系统操作，还可 以通过低层软件提供的服务或对象（如操作系统、 特定业务服务）间接地与其他系统交互操作。
软件工程 11
6.2.1 系统构造 (System Structuring)
体系结构设计的第一步是将系统分解为一系列相 互作用的子系统。
在最抽象层次，系统可视为一个方框图，图中每 个方框表示一个子系统。 每个方框内的方框表明子系统本身还可分解为子 系统。 箭头表示一个子系统向另一子系统传送数据或控 制。
大量的数据围绕一个共享数据库或数据仓库来组 织。 这种系统主要适用于控制系统，信息管理系统， CAD系统，CASE工具集。
软件工程
15
集成的CASE工具集的体系结构 以数据仓库为核心
设计编辑器 代码生成器
设计翻译器
项目数据仓库
程序编辑器
设计分析器
报告生成器
软件工程
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这种体系结构包括数据库、超文本系统及数据黑 板系统等。它包含两种成分：一是共享的结构化 数据；二是所有访问这些数据的操作。 如果是因为输入数据而引起对共享数据的操作， 那么这种控制策略下的体系结构就叫做数据库。
如果是由共享数据的当前状态触发相应的处理， 那么这种体系结构就叫做数据黑板。为此，需要 存储特定知识。
数据仓库模型可共享大量数据，在子系统之间无 须进行数据转换。
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子系统的数据模型必须与数据仓库的数据模型保 持一致。如果一个新子系统的数据模型与数据仓 库的数据模型冲突，很难将它集成到系统中来。 不同的子系统对保密性、恢复和备份有不同的要 求，而数据仓库模型将迫使所有子系统采用相同 的策略。
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6.1.3 在软件构件设计中应保持的性质
1) 计算功能：描述构件所实现的整体功能。
2) 结构特性：描述特定构件定义、构件打包的方 式和相互交互的方式，构件如何组织以构成整 个系统。 3) 附属功能：描述构件的执行效率、处理能力、 环境假设、全局特性等，包括时间要求、空间 要求、精确度、安全性、保密性、带宽、吞吐 率、最低硬软件要求等。
客户机 / 服务器方法可用来实现基于数据仓库的 系统，由数据仓库作为服务器提供系统服务。
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6.1.4 软件构件分类
1) 纯计算构件: 具有简单输入输出关系，没有运 行状态变化如数值计算、过滤器、转换器等。
2) 存储构件: 存放共享的、永久性的、结构化的 数据。如数据库、文件、符号表、超文本等。
3) 管理构件: 执行操作与运行状态紧密相关。如 抽象数据类型、面向对象系统中的对象、服务 器等。 4) 控制构件: 管理其它构件运行的时间、时机及 次序。例如，调度器、同步器等。
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6.1.2 软件体系结构的不同形式
1) 概念结构：从主要设计元素（构件）及其相互 关联、设计原则和性能角度考虑的结构。 2) 模块结构：根据功能分解建立模块的层次结构 包括模块接口、模块管理、模块控制和一致性 等问题。 3) 代码结构：描述源程序，二进制程序，库文件。 在开发环境下的组织包括系统资源配臵管理， 系统构造和对象嵌入机制 OEM 等。 4) 执行结构：描述系统的动态结构包括性能、调 度、动态配臵和不同系统间的接口等。
为了确保分层式系统可管理，规定在一个系统 内，不能从低层复用高层的构件。
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6.2.2 控制模型 (Control model)
系统构造模型涉及到一个系统如何分解为子系统 作为一个整体，必须对各子系统加以控制，使得 它们的服务能够在正确的时刻被导向到正确的地 方。 系统构造模型没有涉及，也不应涉及控制信息， 必须按照控制模型组织各子系统，并满足系统构 造模型的要求。 在体系结构层次上的控制模型应考虑子系统之间 的控制流。
若一个层次的接口发生变更，仅相邻层次受到影 响。
层次系统将机器依赖性局部化到它的内部层次上。
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基于复用的层次式体系结构
层次式结构中，每一层向其上层提供服务，并 利用下层的服务。
在层次系统中，内部层次全部被隐藏起来，只 有外部层次或某些功能可以为外部可见。
层次之间交互的通信协议构成层次间的连接； 对层次之间交互的限制构成其拓扑约束。
输入事件给出要发送给模型的消息。一旦模型 改变了它的状态，就立即通过关联机制通知视 图，让视图刷新显示。这个关联机制定义了在 模型与各个视图之间的关系。类似地，控制器 在输入事件发生时将对视图及模型进行控制与 调度。
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对于MVC，可通过开发模型的一个派生类，履 行与应用相关联的处理。如用户界面通过定义 视图和控制器的派生类来建立，这些派生类中 许多是可复用的类，像按钮和对话框等，这样 可以直接建立新的子系统。 设计过程的主要活动 1. 系统构造：将系统分解为一系列基本的子系 统，每一子系统是独立的软件成分。 2. 控制建模：建立系统各部分之间的控制关系 的一般模型。 3. 模块分解：将子系统进一步分解为模块。
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6.2 软件体系结构的设计
软件体系结构的设计过程是为系统建立一个基 本架构。它包括识别系统的主要构件和这些构 件之间的通信。 经典的软件体系结构框架是模型／视图／控制 器（MVC，Model／View／Controller）。
视图 模型 控制器 软件工程 9
在MVC结构中，模型是软件应用领域中的各 种对象，它们的操作独立于用户界面；视图则 管理用户界面的输出；而控制器处理软件的输 入。
有一个网络, 使得客户机能够访问服务器。
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film & picture library系统的体系结构
Client 1 Client 2 Client 3 Client 4
Wide - bandwidth network
Catalogue server Catalogue
Vodio server Film clip files
根据各子系统如何共享数据、如何分布、如何 相互交互，可开发更加特定的模型。 1) 数据仓库模型 2) 客户机/ 服务器模型 3) 抽象机模型
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1) 数据仓库模型 (repository model)
所有共享数据都存放于数据库中, 这些数据可为 所有子系统存取。
每个子系统保有各自的数据库，通过传送消息， 可在子系统之间交换数据。
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2) 客户机/服务器模型 (client/server model)
这是一种分布式系统模型, 表明各种数据和处理 如何分布到各个处理器上。
有一组功能各自独立的服务器，为其他子系统提 供服务，如打印服务器、文件服务器、编译服务 器等。 有一组客户机, 它们调用服务器提供的服务，也 可能存在一些客户机，可并发执行客户机程序。
Picture server Digitised photographs
Hypertext server Hypertext web
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在多用户超文本系统中存在若干服务器，它们管 理和显示不同媒体的数据。
Vidio服务器要求高传输率和同步，但对分辨率 要求相对较低。Picture要求高分辨率。 Catalogue要求能处理大量查询并提供对超文本 信息系统的链接。 客户机程序较为简单，是对以上服务器的集成化 的用户界面。
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3) 抽象机模型 (abstract machine model)
一个体系结构的抽象机模型也称为层次模型。
此模型可以建立各个子系统的接口，它把系统组 织成一系列的层次，每一层次提供一组服务，定 义一个抽象机。 每一个抽象机由其下一层的抽象机的代码构成。
例如，网络协议的参考模型 OSI 即为典型的层 次模型，而TCP/IP 通信协议则为四层的层次模 型。
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TCP/IP 通信的层次模型
FTP
FTP协议
TCP协议 IP协议
FTP
应用层
TCP
IP 以太网
TCP
IP 以太网4
版本管理系统的例子
版本管理系统用于管理对象的版本。 为支持配臵管理，它使用一个对象管理系统来 操作对象的信息存储和服务。 对象管理系统又使用数据库系统操作基本数据 存储和服务，如事务管理、滚回、恢复和控制 存取。 数据库管理系统在其实现时又使用操作系统工 具和文件堆。
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第六章 软件体系结构
6.1 软件体系结构的概念 6.2 软件体系结构的设计 6.3 特定领域的体系结构 6.4 分布式软件体系结构 6.5 设计模式
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6.1 软件体系结构的概念 6.1.1 软件体系结构的定义
一个程序或计算机系统的软件体系结构包括一个 或一组软件构件、软件构件的外部可见特性及其 相互关系。 软件构件的外部可见特性是指软件构件提供的服 务、性能、特性、错误处理、共享资源使用等。
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过程调用
应用系统
基本工具
内核 不同元素组合
用户
常见的层次结构
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四层式软件体系结构
各个应用的各种变型 应用软件层 各个应用系统 各个构件库系统 (针对特定领域、特定业务) 不依赖平台的低层构件等 特定的平台软件：操作系统等
特定业务层
中间件层 系统软件层
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最高层是应用系统层，此层包含多个应用系统； 应用系统可以通过其接口与其他系统操作，还可 以通过低层软件提供的服务或对象（如操作系统、 特定业务服务）间接地与其他系统交互操作。
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6.2.1 系统构造 (System Structuring)
体系结构设计的第一步是将系统分解为一系列相 互作用的子系统。
在最抽象层次，系统可视为一个方框图，图中每 个方框表示一个子系统。 每个方框内的方框表明子系统本身还可分解为子 系统。 箭头表示一个子系统向另一子系统传送数据或控 制。
大量的数据围绕一个共享数据库或数据仓库来组 织。 这种系统主要适用于控制系统，信息管理系统， CAD系统，CASE工具集。
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集成的CASE工具集的体系结构 以数据仓库为核心
设计编辑器 代码生成器
设计翻译器
项目数据仓库
程序编辑器
设计分析器
报告生成器
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这种体系结构包括数据库、超文本系统及数据黑 板系统等。它包含两种成分：一是共享的结构化 数据；二是所有访问这些数据的操作。 如果是因为输入数据而引起对共享数据的操作， 那么这种控制策略下的体系结构就叫做数据库。
如果是由共享数据的当前状态触发相应的处理， 那么这种体系结构就叫做数据黑板。为此，需要 存储特定知识。
数据仓库模型可共享大量数据，在子系统之间无 须进行数据转换。
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子系统的数据模型必须与数据仓库的数据模型保 持一致。如果一个新子系统的数据模型与数据仓 库的数据模型冲突，很难将它集成到系统中来。 不同的子系统对保密性、恢复和备份有不同的要 求，而数据仓库模型将迫使所有子系统采用相同 的策略。
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6.1.3 在软件构件设计中应保持的性质
1) 计算功能：描述构件所实现的整体功能。
2) 结构特性：描述特定构件定义、构件打包的方 式和相互交互的方式，构件如何组织以构成整 个系统。 3) 附属功能：描述构件的执行效率、处理能力、 环境假设、全局特性等，包括时间要求、空间 要求、精确度、安全性、保密性、带宽、吞吐 率、最低硬软件要求等。
客户机 / 服务器方法可用来实现基于数据仓库的 系统，由数据仓库作为服务器提供系统服务。
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