某软件公司开发一项基于数据流的软件,其系统的主要功能是对输入的数据进行多次分析、处理和加工,生成需要的输出数据。需求方对该系统的软件可靠性要求很高,要求系统能够长时间无故障运行。该公司将该系统设计交给王工负责。王工给出该系统的模块示意图如图12-18所示。王工解释:只要各个模块的可靠度足够高,失效率足够低,则整个软件系统的可靠性是有保证的。
李工对王工的方案提出了异议。李工认为王工的说法有两个问题:第一,即使每个模块的可靠度足够高,假设各个模块的可靠度均为0.99,但是整个软件系统模块之间全部采用串联,则整个软件系统的可靠度为0.99=0.96,即整个软件系统的可靠度下降明显;第二,软件系统模块全部采用串联结构,一旦某个模块失效,则意味着整个软件系统失效。
李工认为,应该在软件系统中采用冗余技术中的动态冗余或者软件容错的N版本程序设计技术,对容易失效或者非常重要的模块进行冗余设计,将模块之间的串联结构部分变为并联结构,来提高整个软件系统的可靠性。同时,李工给出了采用动态冗余技术后的软件系统模块示意图,如图12-19所示。
刘工建议,李工方案中M1和M4模块没有采用容错设计,但M1和M4发生故障有可能导致严重后果。因此,可以在M1和M4模块设计上采用检错技术,在软件出现故障后能及时发现并报警,提醒维护人员进行处理。
注:假设各个模块的可靠度均为0.99
检错技术实现的代价一般低于容错技术和冗余技术,但有一个明显的缺点,就是不能自动解决故障,出现故障后如果不进行人工干预,将最终导致软件系统不能正常运行。
检错技术常见的实现方式:最直接的一种实现方式是判断返回结果,如果返回结果超出正常范围,则进行异常处理;计算运行时间也是一种常用技术,如果某个模块或函数运行时间超过预期时间,可以判断出现故障;还有置状态标志位等多种方法,自检的实现方式需要根据实际情况来选用。
检错技术的处理方式,大多数都采用"查处故障一停止软件运行一报警"的处理方式。但根据故障的不同情况,也有采用不停止或部分停止软件系统运行的情况,这一般由故障是否需要实时处理来决定。
基于软件架构的设计(ArchitectureBasedSoftwareDevelopment,ABSD)强调由商业、质量和功能需求的组合驱动软件架构设计。它强调采用(1)来描述软件架构,采用(2)来描述需求。
空白(2)处应选择() 软件系统架构
博学公司欲开发一个车辆定速巡航控制系统,以确保车辆在不断变化的地形中以固定的速度行驶。如图12-6所示给出了该系统的简化示意图。表12-2描述了各种系统输入的含义。
公司的领域专家对需求进行深入分析后,将系统需求认定为:任何时刻,只要定速巡航控制系统处于工作状态,就要有确定的期望速度,并通过调整引擎油门的设定值来维持期望速度。
在对车辆定速巡航控制系统的架构进行设计时,公司的架构师王工提出采用面向对象的架构风格,而李工则主张采用控制环路的架构风格。在架构评估会议上,专家对这两种方案进行综合评价,最终采用了面向对象和控制环路相结合的混合架构风格。
请详细阅读有关嵌入式软件架构设计方面的描述,回答问题1和问题2。
在嵌入式系统中,软件采用开放式架构已成为新的发展趋势。软件架构设计的优劣将直接影响软件的重用和移植能力。
某软件公司主要从事宇航领域的嵌入式软件研发工作。经二十多年的发展,其软件产品已被广泛应用于各种航天飞行器中。该公司积累了众多成熟软件,但由于当初没有充分考虑软件的架构,原有软件无法被再利用,为适应嵌入式软件技术发展需要,该公司决策层决定成立宇航嵌入式软件开放式架构研究小组,为公司完成开放式架构的定义与设计,确保公司软件资源能得到充分利用。研究小组查阅了大量的国外资料和标准,最终将研究重点集中在了SAEAS4893《通用开放式架构(GOA)框架》标准,图20-1给出了GOA定义的架构图。
阅读以下关于软件系统架构选择的说明,在答题纸上回答问题1至问题3。
博学公司欲针对Linux操作系统开发一个KWIC(Key Wordin Context)检索系统。该系统接收用户输入的查询关键字,依据字母顺序给出相关帮助文档并根据帮助内容进行循环滚动阅读。在对KWIC系统进行需求分析时,公司的业务专家发现用户后续还有可能采用其他方式展示帮助内容。根据目前需求,公司的技术人员决定通过重复剪切帮助文档中的第一个单词并将其插入到行尾的方式实现帮助文档内容的循环滚动,后续还将采用其他的方法实现这一功能。
在对KWIC系统的架构进行设计时,公司的架构师王工提出采用共享数据的主程序.子程序的架构风格,而李工则主张采用管道.过滤器的架构风格。在架构评估会议上,大家从系统的算法变更、功能变更、数据表示变更和性能等方面对这两种方案进行评价,最终采用了李工的方案。
论文:论信息系统的架构设计架构是信息系统的基石,对于信息系统项目的开发来说,一个清晰的架构是首要的。传统的开发过程可以划分为从概念直到实现的若干个阶段,包括问题定义、需求分析、软件设计、软件实现及软件测试等。架构的建立应位于需求分析之后,软件设计之前。
请围绕“信息系统的架构设计”论题,分别从以下3个方面进行论述:
(1)简要叙述你参与分析和设计的信息系统(项目的背景、发起单位、目的、项目周期、交付的产品等),以及你在该项目中的工作。
(2)结合你的项目经历,论述在系统开发中,为什么要重视架构设计。详细讨论你是如何设计系统架构的(3)你的架构设计中还存在哪些问题?如何改进?
论文:论混合软件架构的设计
C/S架构将应用一分为二,服务器负责数据管理,客户机完成与用户的交互任务。
B/S架构是随着Internet技术的兴起,对C/S架构的一种变化或者改进的结构。在B/S架构下,用户界面完全通过WWW浏览器实现,一部分事务逻辑在前端实现,但是主要事务逻辑在服务器端实现。由于C/S架构和B/S架构各有其优点和缺点,可以适用在不同的应用场合,在某些场合中,可能把C/S架构和B/S架构混合进行设计,更能满足系统的需求,这些需要包括功能上的,也包括性能上的。
请围绕“混合软件架构的设计”论题,依次对以下3个方面进行论述。
(1)概要叙述你参与设计和开发的软件项目以及你所担任的主要工作。
(2)简要说明C/S架构和B/S架构的优点和缺点。
(3)详细说明C/S和B/S混合架构的实现方式,在你的系统中具体是如何实现这种混合架构的,这种设计有什么优点。
论文:论软件架构的选择与应用
软件架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(idiomatic paradigm)。对软件架构风格的研究和实践促进了对设计的重用,一些经过实践证实的解决方案也可以可靠地用于解决新的问题。架构风格的不变部分使不同的系统可以共享同
一个实现代码。只要系统是使用常用的、规范的方法来组织,就可使别的设计者很容易地理解系统的架构。例如,如果某人把系统描述为C/S模式,则不必给出设计细节,我们立刻就会明白系统是如何组织和工作的。请围绕“软件架构的选择与应用”论题,依次对以下3个方面进行论述。
(1)概要叙述你参与设计和开发的软件项目以及你所担任的主要工作。
(2)详细论述你是如何根据项目的实际需要设计软件架构的,特别是如何选择多种不同的架构来实现系统的。
(3)分析你采用的架构所带来的效果,你的设计还存在哪些不足之处。
RMO是一家运动服装制造销售公司,计划在5年时间内将销售区域从华南地区扩展至全国范围。为了扩大信息技术对于未来业务发展的价值,公司邀请咨询顾问帮助他们制订战略信息系统规划。经过评审,咨询顾问给出的战略规划要点之一是建立客户关系支持系统(CRSS)。RMO公司决定由其技术部成立专门的项目组负责CRSS的开发和维护工作。
项目组在仔细调研和分析了系统需求的基础上,确定了基于互联网的CRSS系统架构。但在确定系统数据架构时,张工认为应该采用集中式的数据架构,给出的理由是结构简单、易维护且开发及运行成本低;而刘工建议采用分布式的数据架构,并提出在开发中通过"局部数据库+缓存"的读写分离结构实现,具有较好的运行性能和可扩展性。
项目组经过集体讨论,考虑到公司的未来发展规划,最终采用了刘工的建议。
基于软件架构的设计(ArchitectureBasedSoftwareDevelopment,ABSD)强调由商业、质量和功能需求的组合驱动软件架构设计。它强调采用(1)来描述软件架构,采用(2)来描述需求。
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