軟件工程軟件體系結構

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1、第四章軟件設計主要內容：軟件體系結構的概念軟件設計思想結構化設計方法面向對象設計方法討論要點(1)什么是軟件結構？(2)如何建立設計模型？軟件設計的目標和目的軟件需求：解決“做什么”軟件設計：解決“怎么做”軟件設計的任務問題結構(軟件需求)軟件結構從軟件需求規(guī)格說明書出發(fā)，形成軟件的具體設計方案。映射軟件的總體結構主要回答的問題軟件的組成部分軟件的層次關系模塊的內部處理邏輯模塊之間的界面軟件體系結構軟件體系結構包括兩部分:(1)過程構件(模塊)的層次結構(2)數據構件§4.1軟件體系結構軟件體系結構的有關概念軟件體系結構的層次性軟件體系結構的設計原理軟件體系結構的有關概念什么是軟件體

2、系結構軟件體系結構的發(fā)展軟件體系結構的研究范疇軟件設計的目標設計應該是便于維護和升級的，因而應該是模塊化的設計應該是便于移植的設計應該具有適應性設計過程應該受到理性化的控制設計應該表現出概念的完整性軟件設計思想強調信息隱蔽的單元概念應用基于操作和數據封裝構成的單元設計技術應用專門的機制可靠地處理并發(fā)控制和分布系統(tǒng)問題提出基于模型的系統(tǒng)結構和設計方法明確提出軟件體系結構的設計思想什么是軟件體系結構軟件體系結構定義了軟件局部和總體計算部件的構成,以及這些部件之間的相互作用關系。從整體看，軟件體系結構是由結構和功能各異、相互作用的部件集合，按照層次構成的。它包括了系統(tǒng)基礎構成單元、它們之間

3、的作用關系、在構成系統(tǒng)時它們的合成方法以及對合成約束的描述。普通部件及其支持的相互作用序號部件類型部件支持的相互作用類型1模塊(Module)過程調用、數據共享2對象(Object)方法調用3過濾器(Filter)數據流4過程(Process)消息傳遞、遠程調用、通訊協議、同步5數據文件(Datafile)讀寫6數據庫(Database)模式、查詢語言7文檔(Document)共享表示假設軟件體系結構可分為四種不同的體系：概念結構包括部件、互連、原則和性能等代碼結構包括軟件的配置管理、系統(tǒng)建造等模塊結構包括模塊界面、模塊管理、模塊控制和一致性等執(zhí)行結構包括性能分析、調度分析、動態(tài)配置

4、和不同的執(zhí)行系統(tǒng)之間的接口等與軟件體系結構有關的研究：體系結構風格(ArchitectureStyles)表示軟件系統(tǒng)的一種特別的基本結構，以及相關的構造方法設計模式(DesignPatterns)構造型模式、結構型模式、行為型模式框架(Framework)另一種研究和構造軟件體系結構的方法，更多的是關于應用領域問題的已建立的系統(tǒng)結構。軟件體系結構的層次結構軟件的構成軟件的物質基礎軟件的結構基礎軟件的層次結構模型軟件體系結構的層次結構模型軟件體系結構的體系軟件的構成軟件體系結構需要基礎軟件體系結構需要層次軟件體系結構需要模式軟件的物質基礎軟件設計的物質基礎是計算機硬件，當前的計算機硬

5、件決定了軟件設計和實現的出發(fā)點，計算機硬件的發(fā)展影響著軟件體系結構。計算機硬件體系結構分類SISD單指令流單數據流計算機控制處理存儲指令數據指令計算機硬件體系結構分類SIMD單指令流多數據流計算機控制處理2存儲2指令數據2存儲1存儲n處理1處理n…………數據1數據n計算機硬件體系結構分類MISD多指令流單數據流計算機控制2處理2存儲2指令1存儲1存儲n處理1處理n…………數據數據控制1控制n指令2指令n指令1指令2指令n……計算機硬件體系結構分類MIMD多指令流多數據流計算機控制2處理2存儲2指令1存儲1存儲n處理1處理n…………控制1控制n指令2指令n指令1指令2指令n……數據2數

6、據1數據n多處理機系統(tǒng)具有共享存儲結構的多處理機控制處理MAP控制處理MAP………………存儲存儲……互連網絡通道I/O通道I/O…………多處理機系統(tǒng)具有分布存儲結構的多處理機控制處理MAP控制處理MAP………………互連網絡I/O存儲存儲分布計算系統(tǒng)分布計算網絡交換機交換機電信網絡網絡軟件的結構基礎結構控制流部件連接方式結構化連接模式基本數據類型抽象數據類型進程及運行環(huán)境分時并發(fā)計算資源共享/并行同步實時系統(tǒng)軟件結構的四視圖觀軟件體系結構的四視圖概念視圖模塊視圖代碼視圖運行視圖部件連接器配置模塊子系統(tǒng)層模塊限制新模塊分割部件連接器配置運行限制新模塊分割模塊變化成運行實體運行實體源代碼硬

7、件和操作系統(tǒng)體系結構軟件的層次結構模型計算機網絡的體系結構計算機操作系統(tǒng)的體系結構軟件體系結構的層次結構模型第6層：應用層第5層：系統(tǒng)結構模式層層第4層：資源和管理調度層第3層：基礎控制描述層第2層：軟化的硬件層第1層：計算機硬件層客戶機/服務器體系結構應用系統(tǒng)的組成：顯示邏輯部分(表示層):實現與用戶交互應用處理部分(功能層):進行具體運算和數據處理數據管理部分(數據層):對數據庫中數據進行查詢、修改、更新等任務應用分層表示層功能層數據層三層明確分割,邏