软件体系结构的形式化描述与分析

西安交通大学

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软件形式化方法

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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

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学号06

学生姓名冯伯阳

指导老师侯迪

完成时间

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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。

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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。

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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。

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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。