面向对象技术-南京大学计算机科学与技术系
2024全国计算机专业大学排行榜
2024全国计算机专业大学排行榜2024全国计算机专业大学排名序列号学校名称专业档次办学层次1清华大学A++世界一流专业2国防科技大学A++世界一流专业3北京大学A++世界知名高水平、中国顶尖专业4北京航空航天大学A++世界知名高水平、中国顶尖专业5中国科学技术大学A++世界知名高水平、中国顶尖专业6中国科学院大学A++世界知名高水平、中国顶尖专业7浙江大学A++世界知名高水平、中国顶尖专业8上海交通大学A++世界知名高水平、中国顶尖专业9深圳大学A++世界知名高水平、中国顶尖专业10四川大学A+世界高水平、中国顶尖专业11电子科技大学A+世界高水平、中国顶尖专业12北京理工大学A+世界高水平、中国顶尖专业13哈尔滨工业大学A+世界高水平、中国顶尖专业14华中科技大学A+世界高水平、中国顶尖专业15河海大学A+世界高水平、中国顶尖专业16西北工业大学A+世界高水平、中国顶尖专业17东北大学A+世界高水平、中国顶尖专业18北京邮电大学A+世界高水平、中国顶尖专业19东南大学A+世界高水平、中国顶尖专业20中南大学A+世界高水平、中国顶尖专业21武汉大学A+世界高水平、中国顶尖专业22南京大学A+世界高水平、中国顶尖专业23大连大学A+世界高水平、中国顶尖专业24吉林大学A+世界高水平、中国顶尖专业25燕山大学A+世界高水平、中国顶尖专业26复旦大学A+世界高水平、中国顶尖专业27香港中文大学（深圳）A+世界高水平、中国顶尖专业28北京师范大学－香港浸会大学联合国际学院A+世界高水平、中国顶尖专业29中国人民大学A+世界高水平、中国顶尖专业30西安交通大学A+世界高水平、中国顶尖专业计算机专业的就业前景怎么样计算机专业的就业前景是比较乐观的。
随着现代经济和信息科技的发展，中国的IT行业正处于高速增长期。
据统计，IT人才的缺口每年都在百万以上，显示出对专业人才的高度需求。
计算机专业的学生在就业市场上通常能够找到较好的工作，尤其是在一线城市，具有3-5年以上工作经验的专业人士月薪可达15,000元左右，而计算机专业的实习生也能获得大约6,000至9,000元的月薪。
南大最好的十大专业
南大最好的十大专业南京大学（NanjingUniversity）是中国最古老的大学之一，在国内享有盛誉。
它孕育了许多伟大的思想家，科学家和社会活动家，他们都参与到国家和社会的发展进步中来。
学校现在有超过20000名学生，400余个专业。
虽然学校拥有各种不同的专业，但今天，我们的讨论将集中在南大最好的十大专业上。
药学是南大最受欢迎的专业之一。
药学也被称为药物科学，是一门研究药物分子结构、药物合成、药物分子的作用、药物的生物学作用等的学科。
药学专业的学生将学习药物的结构与功能之间的关系，从而开发出药物，满足社会对新药的需求。
计算机科学是南大另一个重点专业之一。
计算机科学是一门研究计算机理论、计算机系统及应用的科学技术，其学生将学习计算机系统的设计原理、软件开发、网络技术、系统安全等。
学习这门专业的学生可以将自己的专业技能和计算机科学的知识应用到实际的应用中。
农学是另一个受欢迎的专业。
它是一门研究农业动植物、农业生物学、农业生产技术和农业推广等问题的学科。
学习农学的学生将学习育种技术、遗传技术、植物保护等方面，学习新的农业生产技术，提高农业技术水平。
航空航天工程是一门新兴的重点专业，该专业研究和开发航空航天的技术，为社会发展做出贡献。
航空航天工程的学生将学习飞行器设计、自动控制、空气动力学、航天器设计等方面的知识，从而掌握最新的航空宇宙技术。
新闻传播学是一个新兴的专业，其学生将学习新闻撰写、新闻报道、新闻采访等方面的技能。
新闻传播学的学生还可以学习如何分析新闻数据，以及如何发现新闻素材，并学习如何组织新闻报道，有效地传播信息。
经济学也是南大受欢迎的专业之一。
经济学是一门研究经济理论、金融市场、国际经济与贸易等方面的学科，学习经济学的学生将学习如何运用经济学方法研究宏观经济和微观经济问题，以及如何研究经济问题的实际应用。
生物学是南大另一个受欢迎的专业，它研究生物体的结构、功能、发育与进化。
学习生物学的学生将学习遗传学、发育生物学、细胞生物学、微生物学等，了解有关生物学的最新发现，从而掌握最新的生物知识，为社会发展做出贡献。
2022年南京大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B(有答案)
2022年南京大学计算机科学与技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、从计算机系统结构上讲，机器语言程序员所看到的机器属性是( )。
A.计算机软件所要完成的功能B.计算机硬件的全部组成C.编程要用到的硬件组织D.计算机各部件的硬件实现2、计算机组成设计不考虑( )。
A.专用部件设置B.功能部件的集成度C.控制机构的组成D.缓冲技术3、不同系列的机器之间，实现软件移植的途径不包括（）。
A.用统一的高级语言B.用统一的汇编语言C.模拟D.仿真4、静态流水线是指( )A.只有一种功能的流水线B.功能不能改变的流水线C.同时只能完成一种功能的多功能流水线D.可同时执行多种功能的流水线5、对机器语言程序员透明的是( )。
A.中断字B.主存地址寄存器C.通用寄存器D.条件码6、若输入流水线的指令既无局部性相关，也不存在全局性相关，则（）。
A.可获得高的吞吐率和效率B.流水线的效率和吞吐率恶化C.出现瓶颈D.可靠性提高7、在尾数下溢处理方法中，平均误差最大的是（）A.截断法B.舍入法C.恒置"1"法D.ROM查表法8、传统机器语言机器级，是用（）来（）机器指令。
A.硬件，翻译B.编译程序，翻译C.微指令程序，解释D.微指令程序，翻译9、对汇编语言程序员透明的是（）A.I/O方式中的DMA访问B.浮点数据表示C.访问方式保护D.程序性中断10、计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（）。
A.汇编语言机器级，操作系统机器级，高级语言机器级B.微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级C.传统机器语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级D.汇编语言机器级，应用语言机器级，高级语言机器级11、下列关于虚拟存贮器的说法，比较正确的应当是( )A.访主存命中率随页面大小增大而提高B.访主存命中率随主存容量增加而提高C.更换替换算法能提高命中率D.在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率12、直接执行微指令的是( )A.汇编程序B.编译程序C.硬件D.微指令程序13、对系统程序员不透明的应当是( )。
南京大学计算机系计算机技术专业硕士研究生培养方案
计算机技术硕士专业学位培养方案专业代码:0852１1一、培养目标计算机技术工程硕士得培养目标就是面向国民经济信息化建设与发展需要、面向企业事业单位对各类计算机应用人才需求,培养高层次实用型、高素质复合型得计算机技术人才。
二、研究方向(1)软件自动化与形式化方法(２)分布计算与并行处理及新型网络（3)系统软件及其信息安全(４)新型程序设计与软件方法学（5)多媒体技术(6)人工智能与知识工程(７)机器学习与数据挖掘(8)数据库技术(9)语言信息处理四、招生对象三、招生对象１.计算机科学与技术专业及相近专业得本科毕业生;2.从事计算机相关工作或相近专业工作,有实践经验得同等学历人员;四、学习年限ﻩ计算机技术专业硕士实行３年学制。
最长年限为４年。
五、课程设置本专业学分构成为:学位课（Ａ＋B)= 16学分;选修课（D)≧（16)学分；总分≧3２学分。
1.根据中宣部、教育部得相关通知,Ａ类中“自然辩证法等选修课程”就是指“《自然辩证法概论》或《马克思主义与社会科学方法论》或《马克思主义原著选读》”3门,我校要求硕士生须在其中任选1门。
2.非计算机类专业本科及同等学力入学者为36学分，须补修本科专业核心课与指定选修课(具体课程可咨询本科教务员),合计4学分。
六、教学方式ﻩ课堂讲授、课堂讨论、课程论文、课程实习、实习实践(不少于12个月)。
七、考核方式1.笔试、口试、读书报告、实习报告、课程论文。
ﻩ2.中期考核安排在第三学期，考核专业基础理论、对学科动态与前沿得了解、分析问题与解决问题得能力、综合素养、外语水平等。
根据考核成绩向进入硕士毕业设计阶段或中止研究生学习等方向分流。
八、毕业设计ﻩ1．选择具有较强应用价值得设计课题。
2．严格开题报告制度。
3．加强毕业设计得指导与监督。
4．进行毕业设计得规范性教育。
九、答辩与学位授予ﻩ根据学位委员会规定得程序与要求,审阅毕业设计,组织答辩委员会,进行答辩、建议就是否授予学位。
南大最好的十大专业
南大最好的十大专业中国科学技术大学（南大）是中国著名的顶尖科技大学，其丰富的专业选择更是让人瞩目。
其中，南大最好的十大专业可谓有如下： 1.算机科学与技术。
计算机科学与技术是南大最新增的专业之一，以网络、计算机架构、软件工程、大数据分析等内容为核心，注重理论与实践结合。
该专业具有很强的实际操作能力和软件独特性，将为学生提供广阔的就业前景。
2.子信息工程。
随着科技的进步，电子信息工程越来越受到关注，南大也拥有一支优秀的教学团队，将电子信息工程专业推向更高的高度。
主要研究方向有电磁场理论与技术、现代电子技术、模拟电子技术、电力电子技术、微机原理与接口技术等，这些内容都是电子信息工程比较主流的研究内容，学生在这一专业学习将获得重要的职业前景。
3.程力学。
南大的工程力学专业不仅非常深入地研究了力学原理，还关注了数值模拟、计算力学、材料力学等。
学生在学习中不仅可以掌握基础理论，还可以学习如何利用最小表面法和力学模拟来解决工程问题，这种能力是业界极欢迎的。
4.理学。
物理学的研究范围包括了力学、电磁学、普通物理学、凝聚态物理学等各个领域，让学生受益良多。
物理学属于基础科学，专业涵盖范围广，在科学研究、教学、实验室管理方面都有着深厚的人才培养基础。
5.木工程。
土木工程是传统的且仍然受到广泛关注的重要工程科学，其内容涉及大量的土木、水利、路桥、工程结构、环境工程等等内容。
其不仅可以帮助学生掌握传统的土木工程理论和专业技能，还可以让学生了解城市建设、城市规划等知识。
6.学工程。
化学工程是一门融合工程技术与化学基础知识的新兴学科，南大的化学工程专业则位居其中成绩最佳之列。
化学工程专业的学生在学习中可以掌握晶体制备、催化剂分析、精细化学品、高分子合成等诸多方面的理论知识，素养更是很好的。
7.物医学工程。
生物医学工程是一门融合分子生物学、细胞生物学、药物化学、人体动力学、微机电系统、医学数学等多学科的学科，也是近年来受到关注的热门专业之一。
计算机科学与技术专业(嵌入式人才培养方向)本科培养方案
计算机科学与技术专业（嵌入式人才培养方向）本科培养方案（专业代码：080901）一、专业介绍简介：本专业为江苏省特色专业、江苏省“十二五”高等学校重点专业、大学排行榜四星专业，拥有计算机科学与技术及软件工程两个一级学科硕士学位授权点。
本专业培养从事计算机软件、硬件及计算机网络系统开发与应用的宽口径、复合型工程技术人才。
通过学习，学生可掌握计算机软、硬件方面的基础理论和基本技能，了解计算机技术发展的最新动向，具有计算机软件系统分析、设计和开发，计算机硬件系统应用、开发和维护，计算机网络操作与维护的能力。
办学定位：结合我校计算机教学、科研和“大工程观”特色，体现“卓越工程师”教育理念下工程应用型人才培养的原则，培养适应石油石化行业乃至区域社会经济建设需求的计算机应用型人才。
二、培养要求1．培养目标本专业立足地方，培养能够承担社会责任，具有良好工程实践能力和一定创新意识，能够从事计算机领域研究、设计、开发、维护的厚基础、宽口径、复合型工程技术人才。
2．毕业要求要求1：具有较好的人文社会科学素养、较强的社会责任感、良好的工程职业道德和团队合作意识；要求2：掌握与计算机专业相关的基础科学理论知识和工程技术基础知识，具备一定的经济和管理知识；要求3：系统的掌握计算机专业领域的基础理论和专业知识，了解本专业的前沿发展现状和趋势，具有一定的研究与开发新系统，应用新技术的能力。
；要求4：受到计算机专业领域实验技能、工程实践、科学研究和工程设计方法的基本训练，具备分析、设计、研究与开发和维护计算机系统的初步能力；要求5：获得工程实验方法和科学思维方法的基本训练，具有科学思维方法及综合运用所学科学理论和技术手段来解决复杂工程实际问题的能力，在设计过程中能综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等因素；要求6：掌握文献检索、资料查询和运用现代信息技术获取相关信息的基本方法，具有独立获取新知识的能力；要求7：了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策与法律、法规，能正确认识工程对于客观世界和社会的影响；要求8：掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识，对终身学习有正确认识，具有不断学习和适应发展的能力；要求9：具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力；要求10：掌握一门外国语，具有较强的听、说、读、写能力，能查阅专业外文文献，较熟练地阅读本专业外文书刊，具备一定的国际交流能力。
南京大学计算机科学与技术系845历年考研真题汇编
五、网络(14分)(8～9问) 图中有2台路由器，2台主机，u采用TCP协议 a-X-Y-b(图写成字母就这样) 告诉每一段的传播速度，求RTT 告诉每一段的链路速度，中间有分用的 tcp滑动窗口原理和作用 各种条件求最大吞吐率 简述慢恢复型拥塞控制算法的原理；指出其缺点并提出改进。
44 （9′）A，B，C，D四个进程，ABC相当于生产者，D相当于消费者，ABC都完 成一次生产并将产品放入缓冲区之后，D才能消费。大意如此（PV操作每年都考）
45 （10′）银行家算法，给出了资源总量，资源分配以及请求矩阵，分析是否存在 安全序列，共三个小问，分列了三种情况（常规题）
46 （9′）传输层拥寨控制算法（计网复习不太难，每个知识点理解了，能用自己 的话复述就行）
（1）简述慢开始拥塞避免快重传算法 （2）根据往返时延与带宽计算发送数据包大小 （3）要保持信道利用率最高，计算接收窗U大小 （4）根据上述计算结果，当前的传输层协议该如何改进
2018年南京大学计算机科学与技术系845数 据结构、计算机组成原理、操作系统和计算
机网络考研真题（回忆版）
一、20道选择(40分) loading… 数据结构 单链表实现优先级队列，插入的复杂度最坏多少。O(1)还是O(n) 堆的调整 算法分析 2的2次方的n次方和2的n次方，渐进复杂度度关系比较O()，theta()，欧姆()谁属于谁 p，np，npc，np-hard之间的关系，说法正确的是 操作系统 ICS cache容量大小计算(8路组相联，回写，随机替换) 计算机网络 html在7层模型哪一层…表示层…应用层… 能存储转发且不改变数据帧的设备是哪个？(路由器，hub，网桥，ATM交换机)
2008年南京大学软件基础一考研真题（含操 作系统、数据结构部分）
南大本科专业组包含专业
南大本科专业组包含专业南大本科专业组包含以下专业：计算机科学与技术、软件工程、信息管理与信息系统、电子科学与技术、通信工程、自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器、能源与动力工程、新能源科学与工程、核工程与核技术、环境工程、给排水科学与工程、土木工程、交通工程、材料物理、材料化学、材料科学与工程、能源化学工程、应用化学、生物工程、生物医学工程、制药工程、药学、心理学、社会工作、社会学、法学、新闻学、广告学、编辑出版学、国际政治、应用统计学、金融学、保险学、国际经济与贸易、工商管理、市场营销、会计学、审计学、财务管理、人力资源管理、旅游管理、酒店管理、物流管理、工业工程、工业设计、产品设计、视觉传达设计、环境设计、服装与服饰设计、艺术设计、音乐学、舞蹈学、表演、电影学、广播电视学、文化产业管理、公共事业管理、公共关系学、社会工程学、城乡规划学、教育技术学、教育学、学前教育、特殊教育。
计算机科学与技术专业是南大本科专业组中的一门重要专业。
该专业培养学生具备扎实的计算机基础知识和全面的计算机应用能力，能够从事计算机软件开发、系统分析与设计、网络管理与维护等工作。
学生在学习过程中，将接受计算机编程、数据结构、操作系统、数据库原理、网络技术等方面的系统培训，掌握计算机科学与技术的基本理论和方法，具备较强的计算机编程、软件开发和系统设计能力。
毕业后，学生可以在各种企事业单位从事计算机软件开发、信息系统分析与设计、网络管理与维护等工作。
软件工程专业是南大本科专业组中的一门重要专业。
该专业培养学生具备软件工程领域的基本理论和方法，掌握软件开发的基本技术和工程实践，能够从事软件需求分析、软件设计、软件测试和软件项目管理等工作。
学生在学习过程中，将接受软件工程原理、软件开发技术、软件测试与质量保证、软件项目管理等方面的系统培训，掌握软件工程的基本理论和方法，具备较强的软件开发和项目管理能力。
毕业后，学生可以在各类软件企业、信息技术部门从事软件开发、软件测试、软件项目管理等工作。
南京大学计算机科学与技术系845历年考研真题汇编
2008年南京大学软件基础一考研真题（含操 作系统、数据结构部分）
2008年南京大学软件基础二考研真题（操作 系统、数据结构部分）
2013年南京大学计算机科学与技术系845数 据结构、计算机组成原理、操作系统和计算
机网络考研真题
2014年南京大学计算机科学与技术系845数 据结构、计算机组成原理、操作系统和计算
（前几年树图的算法都考过了，这题说明复习时不要抱着押题的心态，力求全而）
43 （23′）计算机组成原理（二维数组，short型，a[0][0-127]与a[1][0-127]对应相 加，考察知识点如下：
（1）页而大小 （2）虚拟地址、物理地址结构； （3）虚拟地址到物理地址的查询过程 （4）缺页处理与TLB更新 （5）cache访问过程 （6）差不多是上述几个的组合，翻来覆去考察，不难
（1）简述慢开始拥塞避免快重传算法 （2）根据往返时延与带宽计算发送数据包大小 （3）要保持信道利用率最高，计算接收窗U大小 （4）根据上述计算结果，当前的传输层协议该如何改进
2018年南京大学计算机科学与技术系845数 据结构、计算机组成原理、操作系统和计算
机网络考研真题（回忆版）
一、20道选择(40分) loading… 数据结构 单链表实现优先级队列，插入的复杂度最坏多少。O(1)还是O(n) 堆的调整 算法分析 2的2次方的n次方和2的n次方，渐进复杂度度关系比较O()，theta()，欧姆()谁属于谁 p，np，npc，np-hard之间的关系，说法正确的是 操作系统 ICS cache容量大小计算(8路组相联，回写，随机替换) 计算机网络 html在7层模型哪一层…表示层…应用层… 能存储转发且不改变数据帧的设备是哪个？(路由器，hub，网桥，ATM交换机)
南京大学计算机系面试资料
不难。
一个小时的机试，去年的题目是用C++（规定只能用C++）写几个关于链表函数；之后是面试，一个教室，三位老师，老师会问跟他们自己领域有关的内容，我面试的第一位老师搞软件工程的，问的几乎都是软件工程，第二位老师问得比较多的是跟课程相关的，比如操作系统，体系结构的基础知识，第三位问的是Java相关的，线程产生有哪些方式，不同方式的区别，让我用英语描述MVC及其作用。
大概就这样，淡定就好，两天后拿到offer，最后选择了中科院。
说说如果让你设计一个“智能书架（或者智能冰箱之类的）”，你会使用什么样的技术。
为什么？没有其他提示。
2、算法题，上台阶问题：一共n级台阶，你一次只能上一级或者两级，请问有几种不同的走法？提示，用递归实现。
其实就是斐波那契数列的应用。
3、用英语叙述一下你在研究生期间有什么打算，准备从事哪个方向的研究，请详述。
4、翻译一段英文论文。
其实就一段话，但不认识的词儿超多。
5、介绍一下图灵机6、介绍一下图像处理方面的几个相关算法。
什么都不知道。
7、介绍一下你的毕设情况，越详细越好。
8、用英语介绍一门你比较熟悉的语言。
9、算法题：一次性遍历出一个单链表的中间节点。
10、介绍一下有关嵌入式的东西，譬如说嵌入式系统、软件之类的。
11、智力题：17min过桥问题。
同学的一个是黑帽子白帽子问题。
用英语介绍下你的专业和计算机专业的关系（本人本科专业是信息管理与信息系统）2、整数1-2n中任取n+1个数，必定有两个互素。
是和不是都要说明理由3、给了一段英文文章，关于图形方面的，翻译一下4、现在让你做一个预测股票走势的软件，你会怎样设计5、英文自我介绍6、概率上面的中心极限定理t1：英语成绩怎么样，要看考研成绩单英文详细描述你最善长的一件事（没有准备，不知道用什么词，所以换了个问题今天早上发生的事）为什么跨考计算机，具体地说说将来想从事的方向介绍毕设（知道我跨考的也问，好奇为主吧）t2(貌似是做软件工程，因为我没学过软件工程，所以没问这方面的知识点):介绍一下静态和动态多态快排的时间、空间复杂度，包括一般和最坏情况设计一个实现搜索引擎的算法，概要地描述一下英文描述今天的天气t3:英文描述印象最深刻的老师，包括事件和感想（给了一两分钟准备）指针传递与值传递的不同说说平时接触过的软件中用到malloc的地方谈谈对自己本专业和计算机专业的认识1、淘米老鼠的第2题。
南大-徐宝文-关于软件工程学科、软件工程专业与 软件学院的一点认识
1.软件工程学科
我们的工作与实践
• • • • • • • • • • • • • • 程序设计语言设计、分析与实现(1982-) 程序依赖性分析(1989-2005) 程序切片分析 (1995-2009) 对象抽取——不同风格程序之间的转换(1996-2000) 并发程序不同泛型关系分析——不同风格程序之间的转换 (1996-2001) 内存泄漏分析(2000-2003) 程序指针与别名分析 (2004-) 类型传播分析 (2006-) 泛型概念抽取 (2006-) 程序 (尤其是基于类的) 各种度量技术(1997-) 各种程序重构技术 (2003-) 程序错误定位技术 (2006-) 基于程序分析的各种测试技术(1998-) ……
关于软件工程学科、软件工程专 业与软件学院的一点认识
徐宝文 南京大学计算机科学与技术系 bwxu@
1.软件工程学科
1.软件工程学科
1.软件工程学科
1.软件工程学科
分析
• 国际上（国外）对软件学科、软件工程学科有明确的研究 范围界定，甚至在软件杂志上都很少发数据库方面的论文， 软件工程杂志几乎不发数据库方面的论文 • 国内几乎把只要涉及到软件（代码，甚至微代码）的都看 做软件的范畴，包括人工智能、图形学、自动控制、各类 涉及代码（程序）的应用（如机械控制）……
•
1.软件工程学科
我们的工作与实践：成果
论文被国50多个国家和地区通过各种途径引用采用： • 杂志、会议论文 • 博士论文 • 重要技术报告 • 项目申请 • 专利报告 • 做成PPT（胶片）报告 • 国际上几乎所有软件工程相关方向学术、研究单位都引用、采用过我们的工作
被国外引用超过1000次，国内引用超过2000次
2.软件工程专业
并行面向对象语言综述
1000-9825/2001/12(06)0822-08○c2001Jour nal o f Softw ar e 软件学报V o l.12,N o.6并行面向对象语言综述于 勐1,2, 臧婉瑜1,2, 谢 立1,2, 过敏意31(南京大学计算机软件新技术国家重点实验室,江苏南京 210093);2(南京大学计算机科学与技术系,江苏南京 210093);3(会津大学计算机理工学部福导县会津若松市日本)E-mail:yumeng@;minyi@u-aizu.ac.jphttp://w w 摘要:近年来,面向对象语言的并行化技术取得了许多重要进展.以M entat,CC++,pC++,HP C++和ICC++等几个典型系统为代表,从并行执行模型、语言并行设施、优化技术和运行时支持等几个方面归纳、总结了近年来这些语言和编译器支持并行的新技术.同时,还给出了对这些技术的分析和评价,总结了需要进一步研究和解决的问题.关键词:并行计算;面向对象语言;对象分布中图法分类号:T P311 文献标识码:A并行技术和面向对象技术极大地促进了计算机应用和软件技术的发展.近些年来,在将这两种技术结合起来,即进行面向对象的编程并同时获得并行性的研究方面,进行了许多有益的探索,并取得了一些实质性的成果.M entat[1,2],pC++[3],CC++[4]和HPC++[5]都是从C++繁衍出来的显式并行面向对象语言.pC++侧重于数据和对象聚集(object ag gregate)的并行,设计了与HPF[6]类似的对象聚集的分布设施,提供了以SPM D模型为基础的执行模型.CC++侧重于描述语句间的并行关系,还设计了被许多其他系统所借鉴的全局指针.HPC++是高性能C++协会在借鉴了pC++,CC+ +,Javar[7]等许多语言和编译器的成功之处的基础上提出的一个规范.在M entat中特别定义了M entat对象的语义,以对象为单位进行依赖关系的自动识别和并行性控制.Illinois大学的Concert系统(ICC++)[8]也是一种显式面向对象语言,这一系统特别注重实现上的优化和粒度的控制,并且有些测试结果接近于手工进行底层编程的测试结果.本文将在介绍这些并行面向对象语言各自特点的基础上对它们进行分析和比较.1 并行模型1.1 图模型宏数据流(macro dataflo w,简称M DF)模型[9]是一种表示对象间作用的模型.在M DF中,顶收稿日期:2000-10-23;修改日期:2001-02-20基金项目:国家863高科技发展计划资助项目(863-306-ZT02-03-01);国家自然科学基金资助项目(69803005)作者简介:于勐(1972-),男,辽宁鞍山人,博士生,讲师,主要研究领域为分布式与并行计算,软件工程,系统安全;臧婉瑜(1972-),女,辽宁沈阳人,博士生,主要研究领域为计算机网络,分布式与并行计算,软件工程;谢立(1942-),男,江苏常熟人,教授,博士生导师,主要研究领域为分布式与并行计算;过敏意(1962-),男,江苏无锡人,博士,教授,主要研究领域为并行处理,并行化编译,软件工程.点表示对象的方法调用,边表示调用间的依赖关系.但MDF 没有反映出OOL 的数据封装特性.对象数据流图(object dataflow g raph ,简称ODG )是我们在设计JAPS -II 时提出的模型.ODG 是一种特殊的聚类任务图(clustered task gr aph ),图中的顶点表示对象的方法调用,边表示系统中的数据流向或调用关系.与MDF 的重要区别在于,ODG 是聚类任务图.ODG 的初始聚类是属于同一个对象的方法调用.这种聚类的依据在于面向对象设计技术的封装特性.这与高性能计算中数据操作的局部性要求具有良好的对应关系.我们认为,保证良好的封装是程序员的责任,而编译器负责将这种局部性映射到目标程序中,从而有利于实现较大粒度的并行性.1.2 线程模型pC ++采用SPM D 作为并行执行模型.pC ++中绑定到处理器对象(请参阅本文第2节)的一组并行执行的线程用T EClass 类说明.一个T EClass 的成员函数由一个单独的线程顺序执行.pC ++的线程机制使pC ++不能提供嵌套的并行性.HPC++的线程模型有两种.一种是多线程共享存储器模型,即多个线程运行在相同的上下文环境中.线程集合与上下文可以绑定成为一个线程组,诸如归约和前缀等操作符可以应用于一个线程组进行同步协同操作.HPC ++的另外一种线程执行模型是SPMD 的,即n 个程序拷贝运行于n 个不同的上下文.与pC ++所不同的是,H PC ++中每个独立的上下文还可以是多线程的,并且线程组的同步机制可以扩充到线程组集合.HPC++并不要求SPMD 在所有计算结点是同构的:有些结点可以有多个上下文.HPC++的线程模型更易于实现多级并行性.2 并行设施2.1 并行程序块在程序中,并行执行的程序块包括需要并行执行的多条语句和需要并行执行的循环迭代两种.并行程序块语句间的两种并行语义分别以CC ++和ICC ++为代表.CC++中的并行程序块用par {statem ents opt }表示.并行块内的语句按照随机的公平交替的方式执行,在并行块中的全部语句执行完毕之后,控制流转入并行块的后继语句.CC++中用par for (for-init-statement expressio n opt ;expressio n opt )statement 来标识一个并行循环.循环的后继迭代可以在当前迭代执行完毕之后前开始运行,并行循环中的迭代是公平交替执行的.全部迭代执行完毕之后,par for 的执行中止.CC ++的并行语义要求程序员对循环控制变量和共享变量的使用要给予额外的考虑和关注.ICC ++用conc 关键字来标识并行程序块和并行循环.与CC++不同的是,ICC ++中的并行块和并行循环中的迭代是由编译器来检查语句间的依赖关系,并根据依赖关系形成的偏序关系来构造运行时的并行程序结构.若两条语句不存在依赖关系,则编译器不保证两条语句的执行顺序.在ICC ++中,对于co nc 说明的循环结构,其语义规定为每个迭代都有独立的变量副本,给定变量的跨迭代的定义将被复制给后继迭代.这种语义规定了迭代之间的偏序关系,要求编译器生成的目标程序保留程序中的局部数据依赖关系.ICC++的这种语义规定要求编译器具有识别语句间依赖关系的能力,增加了编译器的设计难度.HPC ++采用与Jav ar 相同的方式对循环进行并行化.程序员为需要并行化的循环标明#pragm a HPC -INDEPENDENT ,由编译器为该循环生成多个并行执行的线程副本,每个线程完成部分循环计算.在循环中,程序员还可以用#prag ma HPC -REDUCE 指出归约变量,用823于勐等:并行面向对象语言综述824J ournal of Sof tw ar e 软件学报 2001,12(6)#pragm a HPC-INDEPENDENT,PRIVATE指出可私有化的变量.HPC++的这种并行指示和目标并行程序结构具有良好的对应关系,与ICC++相比,容易实现根据并行指示进行的并行化转换,并能获得充分的并行性.2.2 Mentat对象M entat编程语言(M entat prog ram lang uag e,简称M PL)对对象的语义进行了新的规定和扩充,以便支持对象的并行性.Mentat中的对象分为C++对象和M entat对象两类.其中用mentat 关键字定义的Mentat对象占据独立的、互不相交的存储空间.其成员函数调用都是传值调用,函数返回结果也是传值的.对象指针也可以作为参数和返回值传递,但实际传递的不是指针,而是复制的指针指向的对象.这种语义要求程序员为自己定义的可变大小的数据结构提供sizeof()成员函数,以进行复制对象的传输.Mentat对于每一个M entat对象使用一个独立的线程控制,并在系统中使用一个惟一的名字标识.对于每个M entat对象,每一时刻只提供一个成员函数的服务,这样由编译器为每个成员函数的调用生成一个监视器(monitor)进行并发控制.M entat对象又分为persistent m entat和reg ular m entat对象.其中persistent m entat对象会保持对象调用间的状态,regular mentat对象则不保持对象调用间的状态,其成员函数更像一个纯函数.这种语义规定使regular mentat对象的成员函数调用与已经有的调用序列无关,从而可以在需要时实例化,以获得系统所需要的并行性.M entat对象的实例化也和C++语义有所不同.在C++中,当进入对象的作用范围之后,类说明后加上类变量的名字直接导致变量的实例化.在M entat中,这种说明只导致在堆中分配一个未绑定(unbo unded)的对象指针.M entat对象只有在使用时才真正实例化.这种语义为进一步开发并行性提供了可能.尽管Mentat非常侧重于对象的自然的并行语义,尽量减少显式的描述并行性的语言设施,但是由于Mentat对象和大部分OOL的对象语义不同,一方面使编译器的设计实现复杂化,另一方面也增加了程序员的学习难度.2.3 处理器对象和全局对象指针CC++在类说明中用glo bal来说明一个处理器对象(pro cessor object)类.处理器对象的公共成员函数和成员数据的作用域为对象所在的处理器.处理器对象只能定义指针类型.全局指针被HPC++所借鉴.在HPC++中,全局指针指向全局地址空间中的全局数据,这种全局引用相当于远程对象的一个代理.通过全局指针调用指针指向对象的成员函数需要事先的登记过程,并且只有定义了pack(),unpack()例程的用户自定义对象才可以通过全局指针在不同的上下文之间进行拷贝.pC++中的处理器对象的概念与上述不同,而与HPF中的处理器模板相似.pC++中用类似Pro cessor P(m,n)的语法说明处理器结构,定义多线程SPM D程序到各个处理器的绑定.另外, pC++还用下一节介绍的分布对象和对齐对象将对象聚积分布到处理器对象所定义的线程组上. pC++也提供了全局指针.全局指针使全局对象与局部对象的存取语法和语义保持一致,对程序员屏蔽了物理存储位置的差别.从语言设计的角度来看,全局指针是一个必要的语言设施.另一方面,编译器最终会为非本地的引用生成通信代码,全局指针的效率还是很低的.2.4 对象聚集对象聚集(agg regate )是指需要并行执行相同操作的一组对象.我们认为,对象聚集是用于高性能计算的并行面向对象语言的一个必备的语言设施.ICC ++没有专门的关键字来进行对象聚集的处理,但却提供了进行对象聚集处理的编程范例.在该编程范例中,使用对象数组来表示对象聚集,用带有conc 关键字的循环处理该对象数组,借此来完成较大规模的对象并行和并发操作.pC++中的Co llectio n 关键字采用和类相同的语法定义对象聚集,对象聚集中的每个对象叫做元素.Collectio n 元素成员函数的执行是以SPM D 的方式由单独的线程来执行的.M entat 中没有提供对象聚集的支持,这是M entat 与其他并行面向对象语言比较时最严重的一个缺点,也成为用Mentat 进行大规模数据处理的一个障碍.2.5 对象分布对象分布是指系统中的对象和可用处理器的映射关系.在pC++中,用与HPF 类似的方式支持对象聚集的规则分布.通过指定处理器集合、数据分布模板和分布模式,可以将一组对象聚积分布到不同的处理器上.M entat 中在对象实例化时选择对象的分布策略.若是系统自动实例化的,则由系统选择分布位置.否则,由程序员来指定对象的分配位置.这种对象分布方式只能一个对象一个对象地进行.我们认为,pC ++的对象聚集的分布方式是最实用也最为方便的一种对象分布方式,其他语言的逐个对象分布的方式使编程复杂化,也不利于数量比较多的对象的分布.2.6 同步和互斥・单赋值同步变量.CC ++中的sync 说明符声明一个单赋值或同步对象.所有sync 对象的建立状态为非初始化状态.一个sync 对象一旦初始化之后,sync 对象不再可被作为左值被赋值.对未初始化的sync 对象的引用将被阻塞到该对象被初始化之后才能完成.HPC++在提供了简单的单赋值同步变量的同时,还提供了同步双队列对象.这种对象将读对象的线程和写给对象的值分别排入两个不同的队列,第i 个读线程将接收第i 个写入同步对象的值,在对象赋值前的读操作将使读线程进入等待队列.・计数信号量.HPC++中的计数信号量提供了同步一组线程中止的方法.一个计数信号量被设置有一个上限并被初始化为0值.w aitAndReset()将挂起当前的线程,直到计数信号量达到上限值再次重置为0值.而incr()用来增加计数信号量的值.・协同操作和通信.HPC++线程组的协同操作包括以下3种形式:(1)基本同步;(2)归约计算;(3)广播和收集数据.在pC++中,T EClass 线程组也提供了线程组返回值的归约操作.用户可以对线程组的所有返回值选择进行求最小值、求最大值、求和、求积的归约运算.在pC++中,进程间的通信除了提供和HPC ++相同的广播机制以外,还提供了send 和receive 两个函数.・对象级同步.ICC++中由编译器自动维护对象一级的一致性.尽管对象间的一致性不能保证,但组合的方法调用可以用来构造多对象同步结构.M entat 中每个M entat 对象由单独的线程运行,每个函数调用也有编译器生成的监视器进行并发管理,所以,Mentat 中的数据一致性的粒度也825于勐等:并行面向对象语言综述826J ournal of Sof tw ar e 软件学报 2001,12(6)控制在以对象为基本单位.・函数级同步.CC++中的atomic和Java中的sy nchr onized具有相同的语义.同一个对象的不同atom ic函数的执行是非交错的.・语句块的同步.H PC++用不同的互斥锁标识程序中的每个临界区.在互斥锁为l的临界区的入口和出口分别用l.lo ck()和l.unlock()来保证同一时刻只有一个线程进入临界区.一种语言应该提供足够多样化的同步和互斥结构,由程序员根据需要作出选择.2.7 隐式粒度控制在显式并行面向对象语言中,程序员一般要根据编程语言的语义,通过控制同步函数和程序块的大小,用同步机构来控制并行粒度.ICC++中的粒度是由编译器来动态分析控制的.ICC++编译器在编译时刻生成多个可执行的并行线程版本,由于线程的开销也不相同(在ICC++中,堆线程有1种,栈线程有3种),编译器生成的目标代码在运行时刻根据当时的动态绑定以及对象分布情况选择具有最小执行开销的线程版本运行.在ICC++的编译器Concert中称为隐式粒度控制.这种粒度控制使目标程序的规模迅速增大.另外,动态测试和绑定也会损失一些执行效率.2.8 函数调用M entat中的对象成员函数调用都是非阻塞的.M entat规定函数值在引用时阻塞,返回值传送到需要的处理器.这是因为经过对象分布之后,使用函数值的处理器可能不是调用函数的处理器,这种规定和实现减少了通信开销,也提高了函数调用间的并行性.这种实现要求编译器在使用函数值之前插入接收数据的原语,动态地构造了调用之间的依赖关系,这也是M entat运行系统的一个关键技术.在HPC++中,不同上下文之间的函数调用需要上下文标识和全局函数.需要远程引用的函数要事先进行登记,使用者首先获取登记标识,再使用远程上下文标识和函数标识进行调用.调用者随即获得控制权继续执行,返回值用单赋值同步变量保存,仅当调用者读该变量并且返回结果尚未返回时调用者才会阻塞.2.9 全局名字空间全局对象名字空间是指在系统中的对象都有惟一的标识,以便用该标识进行对象间的操作.全局对象名字空间允许数据一致的存取,并将数据和任务的位置分配和函数说明分离开.全局对象名字空间的管理技术不是很复杂.例如,对于U nix机器,可以采用主机IP和UDP端口号等结合在一起作为标识.在考虑对象迁移和容错时,实现起来就复杂一些.例如,可以采用标识名和对象地址映射表来定位系统中的对象,修改系统中的映射表,这样就可以实现对象的迁移,该映射表的存储可以是集中的,也可以是分布的.目前,还没有文献报道支持对象迁移的系统,在文献[2]中指出这是可能要做的工作.pC++中的全局名字空间分配到main()所在的处理器,其他线程不能修改全局名字空间的对象值.3 优化技术这一节主要介绍与并行化密切相关的面向对象系统的优化技术.对于内嵌等非并行的面向对象语言也普遍采用的技术,则侧重讨论其在并行系统中的应用以及和并行相关的方面.3.1 内 嵌内嵌(inline )技术[8]主要应用于分布在相同处理器的对象之间.内嵌可以是对象内嵌或方法调用内嵌.对于以对象为单位用监视器维护对象一致性的语言来说,对象和方法调用的内嵌同时减少了调用开销和一致性维护开销.内嵌对象和调用的一致性可以通过被嵌入的对象的监视器来进行管理.对象内嵌对于使用全局对象名字空间和对象cache 的系统则减少了存储管理和cache 维护的开销.方法调用的内嵌也是为了解决面向对象语言中大量的小函数调用开销的主要方法.内嵌优化是所有面向对象语言都采用的优化技术,在分布式环境下,要求内嵌的对象或内嵌方法的所属对象分配在相同的处理器.3.2 访问区域扩张访问区域扩张(access region ex pansion )优化是ICC ++中采用的优化技术.在分布式计算环境下,由于对象是否分配在相同的处理器上是由运行时刻确定的,并且由于面向对象语言的动态绑定特性,使得有些对象的方法调用只能在运行时刻确定,这种特性使完全在编译时内嵌变得不可能.为了减小函数调用开销,编译器在编译时刻生成内嵌和非内嵌两个版本,运行时再进行访问区域的测试,确定是否符合内嵌条件之后,再选择相应的版本运行.访问区域是指访问目标对象的程序段.这个访问区域测试作为两个不同版本的卫兵(g uar d),具有比较大的开销.为了减小运行时的测试开销,如果访问区域比较小,或访问区域测试位于循环中,则进行访问区域扩张,将小的访问区域合并,或将测试卫兵外提作为循环的前置结点而将原来的循环改造称为两个不同的循环版本.这种优化技术就是访问区域扩张优化.访问区域扩张优化是结合面向对象语言内嵌优化,同时考虑面向对象语言动态绑定特性和对象分布的一种优化技术.访问区域扩张增大了目标程序的规模,动态测试也会损失部分性能.3.3 局部性优化改善访问的局部性,可以减少远程访问和通信开销.这类优化主要包括下面两种:动态指针对齐(dy nam ic pointer alig nment)是循环剥离(strip-mining)和迭代平铺(tiling )技术的推广.通过在编译时编译器构造循环体和函数调用的线程形式的逻辑迭代,在运行时程序的并发结构使这些逻辑迭代可以被动态地记录,再根据运行时的数据访问信息,利用指针对齐来增加数据重用和减少通信延迟.动态指针对齐主要应用于基于指针的计算的循环通信优化.视图缓冲(view caching )利用应用知识和数据访问语义来支持高效的运行时对象缓冲,从而减少维护全局对象一致性的通信和同步开销.视图缓冲设计了专门的低延迟的一致性维护协议.编译器根据应用知识推断系统中对象及其副本的全局状态信息,以减少在运行时获得这些信息的需求.视图缓冲将一致性操作分解为access -grant ,access -revoke ,data -transfer 这3个部分,为这3个部分提供了不同的实现.根据应用信息确定的预定义集合,按照针对特定的访问模式优化结果,编译器选择这些不同实现的最佳组合构成最终的一致性协议代码.4 运行时支持4.1 MDF 虚拟机M entat 中的Mentat 对象语义由M DF 虚拟机支持.虚拟机负责运行时的数据依赖关系测试、M DF 的构造、M DF 的运行、调度、通信和同步.编译器需要与虚拟机配合,生成相应的通信代码和虚拟机交互,以便正确地执行程序.827于勐等:并行面向对象语言综述虚拟机由逻辑网络联接在一起的主机构成,逻辑网络可以是总线(bus)、网格(mesh),也可以是超立方(hypercube)结构.虚拟机由实例化管理器(instantiation,i-m)和标记匹配部件(token matching unit,简称T MU)构成.实例化管理器负责M entat对象的调度,即决定在哪个处理器上实例化对象,并负责具体的实例化对象.T MU负责reg ular对象的标记匹配和在需要时通过实例化管理器来实例化对象.由于采用了虚拟机技术,M entat可以运行在多种操作系统平台上,并且可以很容易地移植到新的操作系统平台上.4.2 自动存储管理自动存储管理是指系统中无用单元的自动回收.尽管这已经是一些程序设计语言,如Java中的特性,但在分布式系统中的自动存储管理还要复杂一些.自动存储管理将程序员从存储管理的细节中解放出来,这使得并行处理复杂分布数据结构成为可能.目前,ICC++的编译器Co ncert支持这项特性.5 总 结关于对几种典型的并行面向对象语言和编译器实现面向对象并行化的特点的比较情况请见表1.Table1 Compar ison o f so me parallel o bject-o rient ed languages表1 几种并行面向对象语言的比较Parallel support M entat p C++ CC++ HPC++ ICC++Goal of des ign ObjectparallelismDataparallelis m!T as kparallelism∀Heterogeneouspar allelism#Imp lem entoptimiz ation∃Parallel model%M DF SPM D M PM D SPM D M PM D Parallel block&-TEClas s par,parfor#pragma C on c Object aggr egation -Collection---Objectdis tribution Automaticor d irective !Sam e as HPF ∀Automatic #-Au tom aticGlobal pointer ∃-Support %S upport-S ynchr on ize facilities &Sing le assign men tvariable,objectlevelsynchronization ∋Thr eadcooperation (S ingleass ignmentvariab le,function levels ynchron ization)Singleas signm entvariable,countsemap hore,threadcooperation,criticalsection)Object levels ynch ronization)!Rem otein vocatino)∀M DF virtualmachin e)#Not named)∃Not n amedNexu s RM I orCORBA IDL)%Not named并行支持, 设计目标,对象并行,!数据并行,∀任务并行,#异构并行,∃实现优化,%并行模型,&并行程序块, 对象聚集, 对象分布, !自动或指定, ∀同HPF, #自动, ∃全局指针, %支持, &同步机构, ∋单赋值变量,对象级同步, (线程协同,) 单赋值变量,函数级同步,)单赋值变量,计数信号量,线程协同,临界区,)!对象级同步,)∀远程调用,)#M DF虚拟机,)∃未命名,)%NexusRM I或CORBA IDL.面向对象语言要在并行计算中广泛应用还有许多问题需要解决.我们认为这些问题主要集中在以下几个方面:・对于显式并行面向对象语言来说,什么样的并行设施是必需的,编译器和程序员所分担的并行性的描述和实现应进行怎样的折衷?828J ournal of Sof tw ar e 软件学报 2001,12(6)・针对分布式对象计算环境的目标程序的优化技术的开发.・用于高性能计算的通用和专用并行类库的构造.・同时提供对粗粒度和细粒度并行的支持.・同时提供对U M A 和NU MA 的支持.由于并行技术和面向对象技术给计算机技术带来了革命性的进展,我们相信,采用面向对象技术的并行计算是高性能计算发展的必然趋势之一.References :[1] Grimsh aw , A.S.Eas y-to-U se object-oriented par allel proces sing w ith M entat.IEEE Compu ter,1993,26(5):39～51.[2] Grimsh aw , A.S.,W eissm an,J.B.,Strayer,W.T.Portable r un-time support for dyn amic object-orien ted parallel proces s-ing .A CM 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Grimsh aw , A.S.Th e M entat computation m od el ——data-driven support for dynamic object-oriented parallel process ing.Tech nical Report,U nivers ity of Virg inia,Charlottes ville,1993.A Survey of Parallel Object -Oriented Language*Y U M eng ,1,2 ZA N G W an-y u 1,2, XI E Li 1,2, G U O M in-y i 31(S tate K e y L abor atory f or Nov el S of tw are T echnology ,N anj ing Univ er sity ,Nanj ing 210093,China );2(De p artment of Compu ter S cienc e and T echnology ,N anj ing Univ er sity ,N anj ing 210093,China );3(S chool of Comp uter S cience and E ngineering ,Aiz u -W akamatsu City ,Fukushima ,J ap an )E-mail:yumeng@ ;min yi@u -aizu.ac.jphttp://w Abstract : T echniques o f par allelizing object -or iented lang uag e ha ve had gr eat pro gr ess in recent year s.T he author s intr oduce t hese new techniques in t he aspects o f pa rallel ex ecutio n m odel,pa rallel facilit ies,o ptimizat ion and r unt ime suppor t mainly based on M entat ,CC ++,pC ++,HPC ++,ICC ++.Analysis and evaluatio n of these techniques are descr ibed and the pro blems that should be r eso lved in the fut ur e ar e po inted out.Key words : par allel computing ;o bject -o riented lang uages;object distr ibut ion*Received Octob er 23,2000;accepted Febru ary 20,2001Supported by the National High Technology Develop ment Program of Ch ina under Gran t No .863-306-ZT 02-03-01;the Nation-al Natural S cience Foun dation of Chin a under Grant No .69803005829于勐等:并行面向对象语言综述。
《软件工程》南京大学计算机专业课程教材
Basic Concepts
Software Characteristics
• Software is developed or engineering, it is not manufactured in the classical sense. 软件是由开发或工程化而形成的，而不是传统意义上由制造 产生的。 • Software doesn’t “wear out”. 软件不会“磨损”。 • Although the industry is moving toward component-based assembly, most software continues to be custom build. 大多数软件是自定的，而不是通过已有的构件组装起来的。
System Engineering
What is it?
Before software can be engineered, the “system” in which it resides must be understood. To accomplish this,
Software Engineering 软 件 工 程
李 宣 东 南京大学计算机科学与技术系
/people/lixuandong/softE.html
Contents
• Conventional Methods for Software Engineering 传统软件工程方法 • Object-Oriented Software Engineering 面向对象软件工程 • Software Process, Management, and Quality 软件过程、管理与质量
面向对象系统分析与设计教学大纲
《面向对象系统分析与设计》教学大纲一、课程的性质和任务面向对象系统分析与设计课程是计算机科学与技术本科专业的一门重要的专业课。
通过本课程的学习，使学生在已有的计算机软、硬件基础知识、程序设计知识、数据库和网络通信知识的基础上系统掌握面向对象系统分析与设计的基本方法和技术，并具有针对特定环境下的应用问题进行信息系统开发（包括系统分析、设计与实现）的能力。
二、课程的基本要求1.掌握系统分析与设计的基本概念和方法。
2.掌握面向对象的基本概念。
3.掌握面向对象系统分析与设计的常用方法和UML统一建摸语言。
4.能运用面向对象系统分析与设计的基本技术方法和开发工具，承当软件项目的开发，设计和管理。
三、课程的核心1.基本概念：系统、系统分析与设计、面向对象基本概念（对象和类、属性、消息、方法等）2．基本方法：面向对象系统分析与设计方法（包括OMT方法、UML统一建模语言等）、项目管理方法四、预备知识在学习本课程之前，应具有计算机、网络和数据库的基础知识、并应至少掌握一门面向对象程序设计语言（如VC++、JAVA或VB），至少掌握一种数据库管理系统（如ORACLE、SQL SERVER或ACCESS）的使用。
五、教学环节本课程由课堂教学、实验和课程设计等教学环节组成。
针对本课程的特点：技术新、外文资料多，课堂教学采用双语教学方式，使用多媒体教学手段，将理论教学与案例讲解、实际系统演示相结合，使学生系统掌握本课程的基本理论知识以及方法和技术；实验环节中要求学生学习并熟练掌握一种或几种流行的系统建模工具、数据库和编程语言以及项目管理软件的使用；课程设计环节包括设计题目的讨论、分析、设计和实现，通过课程设计使学生将理论应用于实践，加强学生对实际问题的分析和解决能力，以及团体协作和项目管理能力。
通过这些教学环节，将学生培养成为基础理论扎实、动手能力强，并且能力全面的综合型人才。
六、教学内容（一）课堂教学内容第一章系统分析与设计概论（Introduction to System Analysis and Design）1.1系统分析与设计基本概念（What is System Analysis and Design）1.1.1 系统和信息系统（System and Information System）1.1.2 系统分析与设计（System Analysis and Design）1.1.3信息系统生命期和信息系统开发生命期（System Life Cycle and the Process of System Development）1.1.4 信息系统分析和设计的基本原则（The Principles for System Analysis and Design）1.2系统开发模型和方法（System Development Models and Methods）1.2.1 常用模型：瀑布模型（Waterfall Model）螺旋模型（Spiral Model）喷泉模型（Fountain Model）1.2.2 结构化系统分析与设计方法（Structured System Analysis and Design）1.2.3 原型法（Prototyping）1.2.4 面向对象系统分析与设计方法（Object-Oriented System Analysis and Design）1.2.5 计算机辅助软件工程(CASE, Computer-Aided Software Engineering) 第二章面向对象的基本概念（Concepts of Object-Oriented Technology）2.1 对象和类（Objects and Classes）2.2 属性、消息、方法（Attributes、Messages、Methods）2.3 关系：关联(Associations)一般-特殊（is-a）整体-部分（part-of）2.4 状态、抽象化、封装、继承（Status、Abstraction、Encapsulation、Inheritance）第三章面向对象系统分析与设计方法（Object-Oriented System Analysis and Design Method）3.1 面向对象开发过程概述（The Process of Object-Oriented System Development）3.2 OMT方法3.3 Shlaer & Mellor法3.4 Coad & Yourdon法3.5 Booch法3.6 UML统一建模语言（Unified Modeling Language）第四章面向对象编程（Object-Oriented Programming）4.1分析、设计、编程的流程（The Process of Analysis, Design and Programming）4.2分析、设计、编程的关系（The Relationship of Analysis, Design and Programming）第五章UML面向对象设计基础（Object-Oriented Design with Unified Modeling Language）5.1用户模型视图：用例图（Use Case Diagram）5.2结构模型视图：类图（Class Diagram）对象图（Object Diagram）5.3行为模型视图：序列图（Sequence Diagram）协作图（Collaboration Diagram）状态图（State Diagram）活动图（Activity Diagram）5.4实现模型视图：组件图（Component Diagram）5.5环境模型视图：展开图（Deployment Diagram）第六章UML面向对象开发（Unified Modeling Language Development Method）6.1 UML系统分析和建模（UML System Analysis and Modeling）6.2 UML系统设计和建模（UML System Design and Modeling）第七章项目管理（Project Management）7.1项目和项目管理的概念（What is a Project and Project Management）7.2 项目管理知识体系（PMBOK , Project Management Body Of Knowledge）7.3两个工具：PERT图（PERT Chart）甘特图（Gantt Chart）（二）实验1．学习并使用系统建模工具（Rational Rose、Microsoft Visio等）2．学习并运用程序设计语言进行数据库编程，程序设计语言可选择VC++、JAVA或VB，数据库可选择ORACLE、SQL SERVER或ACCESS。
计算机科学与技术专业课程简介
计算机科学与技术专业课程简介
五、课程内容简介
1．操作系统
（1）课程性质、任务与目的
操作系统是计算机系统的核心，《操作系 统》课程是计算机科学与技术专业的重要必修 课。课程的目的是使学生掌握现代计算机操作 系统的基本原理、基本设计方法及实现技术， 具有分析现行操作系统和设计、开发实际操作 系统的基本能力。
电子与信息工程学院 计算机科学系
计算机科学与技术专业课程简介
（2）课程主要内容
数据的定义，DBMS的结构，数据操作 语言所依据的数学方法，查询优化原理，数 据操作语言的基本结构和查询实现机制，数 据并发访问及控制的原理和机制，数据库设 计的基本理论与方法，数据库设计的步骤， 数据库管理系统SQL SERVER、Oracle、 SYBASE等。
电子与信息工程学院 计算机科学系
计算机科学与技术专业课程简介
（2）课程主要内容
计算机网络的产生、历史及以后的发展趋势， 计算机网络的定义、分类、拓朴结构、功能及计 算机网络的构成；数据通信中的传输形式、传输 介质、多路复用、交换技术及计算机网络中用到 的差错控制方法 ；OSI RM的各层功能及作用 ； LAN三大关键技术之一的介质访问控制方法 ； TCP/IP参考模型 ；不同网络的互联的目的、形 式、及方案 ；网络安全等。
电子与信息工程学院 计算机科学系
计算机科学与技术专业课程简介
（2）课程主要内容 计算机系统概述、操作系统的形成、发 展、功能、特性、类型和发展趋势；操作系 统的硬件环境、操制 块、进程队列、进程的管理；顺序程序设计 和并行程序设计概念、进程间的同步与互斥、 同步机构应用、进程间通信；
电子与信息工程学院 计算机科学系
计算机科学与技术专业课程简介
李武军南京大学计算机科学与技术系2018年春季
• 期中考试(20%)
• 期末考试（45%）
4
迟交作业
• 每迟交1天扣20%
5
学术诚信
• 诚信是学术活动中最重要的品格
• 所有提交的作业都必须是自己完成的 • 任何抄袭和作弊将导致最后课程成绩为0分 ，并有可能上报给学校进行进一步处分
6
《数据结构》课程简介 李武军
南京大学计算机科学与技术系 2018年春季
1
基本信息
• 主讲教师: 李武军
– Email: liwujun@ – 个人主页: /lwj – 办公室: 计算机楼402
• 课程主页: /lwj/course/ds.html • 助教:
– 书面作业批改：TBD – 上机实验和大作业：TBD
2
教材
– 《数据结构》
（用面向对象方法与C++语言描述），第2版
• 殷人昆主编 • 清华大学出版社 • 2007年时成绩(35%)
– 出勤和课堂表现(5%) – 作业（10%) – 上机实验(10%) – 期末大作业(10%)
南京大学计算机类专业人才培养方案
一、学科类层面培养（一）大类简介本大类由计算机科学与技术系的计算机科学与技术专业和信息管理学院信息管理专业构成。
（二）大类阶段课程设置本大类的大类培养阶段设置在大学一年级，大学一年级后进行学科分流。
涉及到的通识通修课程、大类共通课程、大类菜单课程设置如下：其中：● 学科共通课程（一年级第一学期）是：数据与计算（2学分） 程序设计基础（3学分）● 学科菜单课程(一年级第二学期)是：离散数学（4学分） 程序设计基础实验（2学分） 信息分析（3学分）数字电路与数字系统（3学分）（三）学科分流机制学科准入时间：第二学期结束时（准入审核时间在第二学期期末考试之后）。
学科准入标准：本大类学生申请准入本大类各学院，须达到如下准入课程学分要求：1.修完本大类开设的共通性平台课程，包括：“数据与计算”、“程序设计基础”，取得相应的学分；2.修完本大类开设的四门菜单式平台课程（离散数学、程序设计基础实验、信息分析、数字电路与数字系统）中的任意三门，取得相应的学分。
跨大类学科类准入标准：须修完“数据与计算”、“程序设计基础”，取得相应的学分。
学科准入审核依据：1.所有申请者的准入课程及大学数学课程的修读情况；2.其他大类申请者：综合考核成绩（进行计算机程序设计机试50%+面试50%）。
学科准入具体实施办法：1.遵循公平、公开、公正的原则，按学校规定的学科准入工作程序进行；2.按照本大类的学科准入标准，遵循志愿优先的基本原则；3.排序方法：1）本大类申请者按照准入课程、大学数学课程的学分绩，从高到低进行排序，确定准入名单；2）其他大类申请者按照“计算机程序设计机试50%+面试50%”成绩，从高到低进行排序，确定准入名单；4.入校时获得计算机学科或信息管理学科“优先满足大类专业选择”资格的同学，直接进入相关学科学习；5.本大类学生学科分流后，即准入相关专业。
二、计算机科学与技术系培养方案（一）院系简介南京大学的计算机科学与技术学科建设始于1958年，经过几代人艰苦努力，成绩卓著，同时拥有国家一级重点学科、国家重点实验室、国家自然基金委创新群体，在高层次学科平台、科研基地、创新团队方面三位一体、良性互动、协调发展。
南大计算机系 培养方案
南大计算机系培养方案南大计算机系培养方案南大计算机系的培养方案旨在培养优秀的计算机专业人才，使他们具备扎实的计算机基础知识和丰富的实践经验，能够适应快速变化的计算机领域发展，并具备创新精神和团队合作能力。
培养目标•培养学生具备坚实的数学、物理和计算机科学基础，理解并掌握计算机科学与工程领域的基本理论和方法。
•培养学生具备广泛的计算机应用能力，熟练掌握各种计算机系统和软件工程工具，能够进行计算机系统设计、软件开发和应用开发等工作。
•培养学生具备良好的职业道德和团队合作精神，具备独立思考、解决问题的能力，能够在计算机领域中具有创新意识和创新能力。
培养要求专业基础课程•数学分析•离散数学•数据结构与算法•计算机组成原理•操作系统原理•计算机网络•数据库系统原理•编译原理•软件工程专业选修课程•人工智能•计算机图形学•分布式系统•网络安全•数据挖掘•嵌入式系统•移动应用开发•云计算实践环节•实习：在计算机相关企事业单位进行实习，锻炼实际操作能力并了解工作流程。
•项目：参与计算机相关项目，加深对专业知识的理解并培养团队合作能力。
•实验：通过实验课程加强实际动手能力和问题解决能力。
学术研究•学术论文：培养学术写作能力，积极参与学术研究并发表论文。
•学术会议：参加国内外学术会议，了解前沿技术和学术研究进展。
•学术导师：与指导老师进行学术交流，获得指导和启发。
毕业要求•具备良好的计算机理论和应用能力，能够独立进行软件开发和系统设计。
•具备创新思维和解决问题的能力，能够应对计算机领域的挑战和变革。
•具备良好的团队合作精神和沟通能力，能够有效地与他人合作完成项目。
•具备学习能力和自我提升的意识，能够不断学习和适应计算机领域的变化。
•具备良好的职业道德和社会责任感，能够在计算机领域中做出积极贡献。
以上是南大计算机系的培养方案，通过系统的课程设置和实践环节的安排，旨在培养高素质的计算机专业人才，为计算机领域的发展做出贡献。
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徐家福, 王志坚, 翟成祥 等，《对象式程序设计语 言》, 南京大学出版社，1993年2月。 Bertrand Meyer, Object-Oriented Software Construction, Second Edition, Prentice Hall, 1997. 清华大学出版社影印。
课程目标
7
用OOPL写代码 → OOP → OOSC
朴素的OOP → 系统化的OOP 传统OO技术 → 现代的OO技术 Beyond OO
Institute of Computer Software Nanjing University
2018/10/11
课程内容
8
主要包括但不限于： 面向对象的起源及其动机 面向对象的设计
考核方式
11
笔试 50%
闭卷
平时 50%
其中
25% （态度第一） 开发练习 25% （一个月后公布具体要求）
书面作业，课堂表现
主动Presentation 约 20-30％ （额外加分）
理论探索，学习心得，实践经验
均可
2018/10/11
Institute of Computer Software Nanjing University
本质上是逻辑产品 现实中受多方制约
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2018/10/11
软件：逻辑产品
16
基础：
图灵机,1936 冯·诺依曼结构,1945
Alan Turing: 抽象计 算模型（数学逻辑机）
Institute of Computer Software Nanjing University
Jolt Award 1998
Institute of Computer Software Nanjing University
2018/10/11
教材与参考资料
10
Richard Mitchell and Jim Mckim. Design by Contract, by Example. Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson and John Vlissides, Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented software, AddisonWesley , 1994. Robert C. Martin. Agile Software Development, Principles, Patterns and Practices，2003. Clemens Szyperski. Component Software: Beyond Object-Oriented Programming. Addison-Wesley, 2nd edition, 2002. Joseph D. Gradecki, Nicholas Lesiecki. Mastering Institute of Computer Software 2018/10/11 Nanjing University AspectJ.
2018/10/11
欢迎选修“面向对象技术”!
5
通过选修本课程，可以
更深入地掌握面向对象的基本原理 更广泛地了解面向对象的新兴技术 更自信地面对实际开发的技术需求 获取
2个学分
Institute of Computer Software Nanjing University
2018/10/11
软件复用
Institute of Computer Software Nanjing University
2018/10/11
软件
15
概念
一系列按照特定顺序组织的数据和指令的集合 程序+文档
程序：计算任务的处理对象和处理规则的描述 文档：为了便于了解程序所需的阐明性资料
特点
有何建议
12
课程内容？ 授课方式？ 考核方式？ 其他？
Institute of Computer Software Nanjing University
2018/10/11
背景概述
摘要
14
从软件到软件工程 软件质量 前对象时代
结构化程序设计
面向对象思想的兴起
模块化
2018/10/11
软件：逻辑产品
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存储程序计算机在体系 结构上主要特点有：
以运算单元为中心 采用存储程序原理 存储器是按地址访问、 线性编址的空间 控制流由指令流产生 指令由操作码和地址 码组成 数据以二进制编码
Institute of Computer Software Nanjing University 2018/10/11
引言
摘要
4
课程简介
－－“选不选这门课？”
背景概述
－－“所学内容在专业知识结构中的位置？”
Institute of Computer Software Nanjing University
1
面向对象技术
Institute of Computer Software, Nanjing University
相关信息
2
教师：余萍
Email:
yuping@ Office: 仙林计算机系大楼818
助教
课程网页：/yuping/
契约式设计 设计原则 设计模式 象技术
面向对象的发展
持久对象，并发对象，分布对象… 软件构件 面向方面程序设计 …
Institute of Computer Software Nanjing University 2018/10/11
教材与参考资料
课程性质
6
不是又一门语言/编程课
虽然在C++/Java
Eiffel
之外还会提到别的语言，如
不是一般意义上的软件工程课
但讲授面向对象软件开发的实用技术
不属于理论计算机科学
但会利用一些较成熟易用的理论工具
Institute of Computer Software Nanjing University 2018/10/11