第一章_软件体系结构概论解析
软件工程导论知识点总结(整理)
《软件工程导论》课后习题答案第一章软件工程概论1．什么是软件危机？软件危机是指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。
这些问题表现在以下几个方面：（1)用户对开发出的软件很难满意。
(2)软件产品的质量往往靠不住。
(3)一般软件很难维护。
（4)软件生产效率很低。
（5）软件开发成本越来越大。
(6)软件成本与开发进度难以估计。
(7）软件技术的发展远远满足不了计算机应用的普及与深入的需要。
2．为什么会产生软件危机?（1）开发人员方面,对软件产品缺乏正确认识，没有真正理解软件产品是一个完整的配置组成。
造成开发中制定计划盲目、编程草率，不考虑维护工作的必要性.(2) 软件本身方面，对于计算机系统来说,软件是逻辑部件，软件开发过程没有统一的、公认的方法论和规范指导,造成软件维护困难。
（3) 尤其是随着软件规模越来越大,复杂程度越来越高，原有软件开发方式效率不高、质量不能保证、成本过高、研制周期不易估计、维护困难等一系列问题更为突出，技术的发展已经远远不能适应社会需求。
3．怎样克服软件危机？(1）充分吸收和借鉴人类长期以来从事各种工程项目中积累的行之有效的有效原理、概念、技术与方法，特别是吸取几十年来人类从事计算机硬件研究和开发的经验教训.在开发软件的过程中努力作到良好的组织，严格的管理，相互友好的协作。
（2) 推广在实践中总结出来的开发软件的成功的技术和方法，并研究更好、更有效的技术和方法，尽快克服在计算机系统早期发展阶段形成的一些错误概念和作法。
(3）根据不同的应用领域，开发更好的软件工具并使用这些工具。
将软件开发各个阶段使用的软件工具集合成一个整体，形成一个很好的软件开发支环环境.总之为了解决软件危机，既要有技术措施（方法和工具),又要有必要的组织管理措施。
4.构成软件项目的最终产品:应用程序、系统程序、面向用户的文档资料和面向开发者的文档资料.5．什么是软件生存周期？软件生存周期是指从软件定义、开发、使用、维护到淘汰的全过程。
软件工程概论课后答案解析
第1章软件与软件工程的概念1、1 举出您所知道的应用软件的例子。
办公软件、游戏软件、财务软件、银行软件、人事管理软件、工资管理软件、学籍管理软件等。
1、2 认为“软件就就是程序,软件开发就就是编程序。
”这种观点就是否正确？为什么？认为“软件就就是程序,软件开发就就是编程序。
”这种观点就是错误的。
首先,软件就是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分,它就是包括程序,数据及其相关文档的完整集合,程序只就是软件的组成部分之一;其次,在软件开发中,编程只就是软件开发过程的一个阶段。
1、3 如果将软件开发比作高楼大厦的建造,可以将软件的设计比作什么？可以将软件的设计比作建筑设计,软件设计的成果相当于建筑设计的设计图纸。
1、4 什么就是软件危机？它有哪些典型表现？为什么会出现软件危机？软件危机:软件危机就是指在计算机软件的开发与维护过程中所遇到的一系列严重问题。
典型表现:(1)对软件开发成本与进度的估计常常很不准确。
(2)用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生。
(3)软件产品的质量往往靠不住。
(4)软件常常就是不可维护的。
(5)软件通常没有适当的文档资料。
(6)软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升。
(7)软件开发生产率提高的速度,既跟不上硬件的发展速度,也远远跟不上计算机应用迅速普及深入的趋势。
产生软件危机的原因:除了软件本身的特点,其原因主要有以下几个方面:(1) 缺乏软件开发的经验与有关软件开发数据的积累,使得开发工作计划很难制定。
(2) 软件人员与用户的交流存在障碍,使得获取的需求不充分或存在错误。
(3) 软件开发过程不规范。
如,没有真正了解用户的需求就开始编程序。
(4) 随着软件规模的增大,其复杂性往往会呈指数级升高。
需要很多人分工协作,不仅涉及技术问题,更重要的就是必须有科学严格的管理。
(5) 缺少有效的软件评测手段,提交给用户的软件的质量不能完全保证。
1、5 什么就是软件工程？软件工程就是指导计算机软件开发与维护的工程学科。
《软件工程导论》课后习题详细答案
《软件工程导论》课后习题详细答案第一章软件工程概论1．什么是软件危机？软件危机是指在运算机软件的开发和爱护过程中所遇到的一系列严峻咨询题。
这些咨询题表现在以下几个方面：(1)用户对开发出的软件专门难中意。
(2)软件产品的质量往往靠不住。
(3)一样软件专门难爱护。
(4)软件生产效率专门低。
(5)软件开发成本越来越大。
(6)软件成本与开发进度难以估量。
(7)软件技术的进展远远满足不了运算机应用的普及与深入的需要。
2．什么缘故会产生软件危机？(1) 开发人员方面，对软件产品缺乏正确认识，没有真正明白得软件产品是一个完整的配置组成。
造成开发中制定打算盲目、编程草率，不考虑爱护工作的必要性。
(2) 软件本身方面，关于运算机系统来讲，软件是逻辑部件，软件开发过程没有统一的、公认的方法论和规范指导，造成软件爱护困难。
(3) 专门是随着软件规模越来越大,复杂程度越来越高,原有软件开发方式效率不高、质量不能保证、成本过高、研制周期不易估量、爱护困难等一系列咨询题更为突出，技术的进展差不多远远不能适应社会需求。
3．如何样克服软件危机？(1) 充分吸取和借鉴人类长期以来从事各种工程项目中积存的行之有效的有效原理、概念、技术与方法，专门是吸取几十年来人类从事运算机硬件研究和开发的体会教训。
在开发软件的过程中努力作到良好的组织，严格的治理，相互友好的协作。
(2) 推广在实践中总结出来的开发软件的成功的技术和方法，并研究更好、更有效的技术和方法，尽快克服在运算机系统早期进展时期形成的一些错误概念和作法。
(3) 按照不同的应用领域，开发更好的软件工具并使用这些工具。
将软件开发各个时期使用的软件工具集合成一个整体，形成一个专门好的软件开发支环环境。
总之为了解决软件危机，既要有技术措施(方法和工具)，又要有必要的组织治理措施。
4.构成软件项目的最终产品：应用程序、系统程序、面向用户的文档资料和面向开发者的文档资料。
5．什么是软件生存周期？软件生存周期是指从软件定义、开发、使用、爱护到剔除的全过程。
软件体系结构原理、方法与实践
第1章 软件体系结构概论 ◇ 如何克服软件危机
1.1 从软件危机谈起
人们面临的不光是技术问题，更重要的是管理问 题。管理不善必然导致失败 。
要提高软件开发效率，提高软件产品质量，必须 采用工程化的开发方法与工业化的生产技术。
在技术上，应该采用基于重用的软件生产技术； 在管理上，应该采用多维的工程管理模式。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件重用
1.2 构件与软件重用
◎ 构件组装
◇ 基于功能的组装技术 ◇ 基于数据的组装技术 ◇ 面向对象的组装技术
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件重用
1.2 构件与软件重用
◎ 构件组装
◇ 基于功能的组装技术
基于功能的组装技术采用子程序调用和参数传递的方式将构件 组装起来。它要求库中的构件以子程序/过程/函数的形式出现，并 且接口说明必须清晰。当使用这种组装技术进行软件开发时，开发 人员首先应对目标软件系统进行功能分解，将系统分解为强内聚、 松耦合的功能模块。然后根据各模块的功能需求提取构件，对它进 行适应性修改后再挂接在上述功能分解框架中。
◎ 对软件体系结构的系统、深入的研究将会成为提高软 件生产率和解决软件维护问题的新的最有希望的途径。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 背景资料
1.3 体系结构的兴起和发展
◎ 事实上，软件总是有体系结构的，不存在没有体 系结构的软件。
◎ 软件体系结构虽脱胎于软件工程，但其形成同时 借鉴了计算机体系结构和网络体系结构中很多宝贵的 思想和方法，最近几年软件体系结构研究已完全独立 于软件工程的研究，成为计算机科学的一个最新的研 究方向和独立学科分支。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件体系结构的定义
1.3 体系结构的兴起和发展
软件体系结构作业
软件体系结构作业姓名：蒋妮学号：S1124 W174第1章软件体系结构概论一、基于构件的软件开发方法能够有效提高开发效率，简述在实际的项目中有哪些方式获得构件、如何管理以及重用构件?1)构件获取有多种不同的途径：1.从现有构件中获得符合要求的构件，直接使用或作适应性修改，得到可重用的构件；2.通过遗留工程，将具有潜在重用价值的构件提取出来，得到可重用的构件；3.从市场上购买现成的商业构件，即COTS（Commercial Off-The-Shell）构件；4.开发新的符合要求的构件。
2）构件的管理：它包括四个部分：1.构件描述：构件模型是对构件本质的抽象描述，主要是为构件的制作与构件的重用提供依据；从管理角度出发，也需要对构件进行描述，例如：实现方式、实现体、注释、生产者、生产日期、大小、价格、版本和关联构件等信息，它们与构件模型共同组成了对构件的完整描述。
2.构件分类与构件库组织：构件分类方法包括三类：关键字分类法：基本思想是根据领域分析的结果将应用领域的概念按照从抽象到具体的顺序逐次分解为树形或有向无回路图结构，每个概念用一个描述性的关键字表示，不可分解的原子级关键字包含隶属于它的某些构件。
刻面分类法：主要思想来源于图书馆学。
定义若干用于刻画构件特征的‘面’，每个面又通过若干概念表述构件在面上的特征。
如描述构件执行的功能、被操作的数据、应用的语境或任意其它特征。
超文本组织法：基本思想是所有构件必须辅以详尽的功能或行为说明文档；说明中出现的重要概念或构件以网状链接方式相互链接；3. 商业化构件分类。
如果把软件系统看成是构件的集合，从构件的外部形态看，构成一个系统的构件可分为：独立而成熟的构件；有限制的构件；适应性构件；装配的构件；可修改的构件；4．人员及权限管理。
构件库系统是一个开放的公共构件共享机制，任何使用者都可以通过网络访问构件库。
一般来讲，构件库系统可包括五类用户，即注册用户、公共用户、构件提交者、一般系统管理员和超级系统管理员。
02325 计算机系统结构(自考)第一章 概论 笔记(手写)
1计算机系统的的层次结构以现代通⽤计算机系统可以分成哪⼏级它们的相对位置各机器级的实现是⽤的翻译技术还是解释技术z⽬前情况来看MO ⽤硬件实现⼤的数2软件层⾼级语⾔通过软件MI ⽤微程序固件实现实现2汇编语⾔M 2M 5⽤软件实现ii 传统机器语⾔䎚鱲2瀶固件就是具备软件功能的⼀种硬件硬件实现作业控制语⾔微程序以什么是翻译技术什么是解释技术翻译技术⽤转换程序将⾼⼀级机器级上的程序整个地址转换为低⼀级机器级上的等效程序之后在低⼀级机器级上实现的技术解释技术在低级机器级上⽤⼀串语句或指令来仿真⾼级机器级上的⼀条语句或指令的功能是通过对⾼级机器级上的每条语句或指令逐条解释的技2.1计算机系统结构组成和实现的定义和研究⽅⾯1从计算机的层次结构⻆度来看系统结构system Architecture 是对计算机系统中各级界⾯的定义及其上下的功能分配iiiiii2计算机系统结构也称计算机系统的体系结构computer Architecture 它只是系统结构中的⼀部分指的传统机器语⾔机器级州的系统结构因此它是软件和硬件1固件的交接⾯是机器语算结论计算机系统结构研究的是软硬件之间的功能分配以及对传统机器级界⾯的确定为机器语⾔汇编语⾔程序设计者或编译程序⽣成系统设计或⽣成的程序能在机器结嘔趣魂䃴䏈臨嚹櫉出㒧瀃暶软礮 嚻㗸磡璐璐额嚻嚻 㓸年就⽬前的通⽤机和总其计算机系统结构的属性包括以D 硬件能够直接识别和处理的数据类型及格式等的数据表示系最⼩可寻址单位寻址种类地址计算等的寻址⽅式统通⽤寄存器的设置涨数量使⽤约定等的寄存器组织以⼆进制或汇编指令的操作类型格式排序⽅式控制机构等的指全系统构外主存的最⼩编址单位编址⽅式容量最⼤可编址空间等的存储系统组织以中断的处理与分级中断处理程序的功能与⼊⼝地址等的中断机构系统机器级的管态与⽤户态的定义与切换8输⼊1输出设备的连接使⽤⽅式流量操作结束出错指示等的机器级⼯10结构以系统各部分的信息保护⽅式和保护机构等属性_Énn 囎的讞囄 龖嚻欏㺦䵴 邈悦的縅 辄算樾设计䯁ì点2专⽤部件的设置是否设置乘除法浮点运算字符处理地址运算等专⽤部件设置的数量与机器要达到的速度价格以及专⽤部件的使⽤频率有关机烈各种操作对部件的共享程度分时共享使⽤程度⾼虽然限制了速度但价格便宜设置部件的降低共享程度因操作系统并⾏度提⾼可提⾼速度但价格也会提⾼4功能部件的并⾏度是⽤顺序串⾏还是⽤重叠流⽔或分布式控制和处理iii 䨊i ǐiiiiiiii iiiiiiiiin 控制机构的组成⽅式⽤硬件还是微程序控制是单机处理还是的机或功能分布处理成7预估预判技术⽤什么原则为优化性能预测未来⾏为6计算机的实现computer Implementation指的是计算机组成的物理实现包括处理机珔等部件的物理结构器件的集成度和速度器件模块插件底板的划分与连接专⽤器件的设计微组装技术信号传输电源冷却及整机装配技术等7计算机实现的设计着眼于器件技术和微组装技术器件技术起着主导作⽤8指令系统的确定属于计算机系统结构指令的实现如取指令指令操作码译码计算操作数地址取数运算送结果等的操作的安排三和排序属于汢籃噍感实现这些指令功能的具体计电路器件的说⽜的装⾣䃢⼰技术属于计算机实现ftpmsn琺迹歛辔緪appointingpinetnn感乘法器加法⼀位移器的物理实现中的类型叔美成度数量价格以及微组装技术的确定和选择属于计算机实现-0ns中央处理机任存算外⼀箱溜畦侧的概念性结构图䃴嚻蜘理雄和醚-嚻制品外诞级槬以瑡⼼纙斌䴍出硬件⽅⾯2通道机实设备控制器i10机器1汇编指令系统数据表示是否采⽤通道⽅式输⼊1输出的确定属于计算机系统结构指令采⽤重叠流⽔还是其他⽅式解释数据通路宽度的确定通道采⽤结合型还是独⽴型属于计算机组成2.2系统结构组成和实现的相互关系和影响1相同结构如指令系统相同的计算机可以因速度不同⽽采⽤不同的组成⼀种组成也可以有多种不同的实现⽅法2组成也会影响结构了组成设计向上决定结构向下受限于实现技术4由于计算机组成和计算机实现关系密切有⼈将它们合称计算机实现即计算机系统的逻辑实现和物理实现ǜjiiiiii iiiiiiii能分配和确定程序设计者所看到的机器级界⾯的计算机系统结构称结论计算机系统结构设计的任务是进⾏软硬件的功能分配确定传统机器级的软硬件界⾯但作为计算机系统结构这⻔学科来讲实为程序设计者看到的计算机系统结构把着眼于如何更好更合理地实现分配给硬件的功能的计算机组成称为计算机设计者看到的计算机系统结构3计算机系统的软硬件取舍与设计思路引软硬件实现的优缺点1从原理上来讲软件的功能可以由硬件或固件来完成硬件的功能也可以由软件来模拟完成只是它们在性能价格实现的难易程度是不同的2软件实现的速度慢编制复杂编程⼯作量⼤程序所占存储空间量较的i 但是所花硬件少硬件的实现上也就相对简单容易硬件的成本低解题的灵活性和适性就好了具有相同功能的计算机系统其软硬件功能分配⽐例可以在很宽的范围内变化如下图⼀般来说提⾼硬件功能的⽐例可提⾼解题速度减少程序所需的时间但会增加硬件成本降低硬件利⽤率和计算机系统的灵活性及适应性提⾼软件功i ǘjf ǘǜǜ是⾼系统的灵活性适应性但是解题速度会下降软件设计费⽤和所需的存储器⽤量增加了原则D 应考虑在现有的硬器件主要是逻辑器件和存储器件的条件下系统要有⾼的性价⽐以实现费⽤速度和其他性能⽅⾯考虑2要考虑到准备采⽤和可能采⽤的组成技术使之尽可能不要过的或不合理地限制各种组成实现技术的采⽤了不能仅从硬的⻆度考虑如何便于应⽤组成技术的成果和便于发挥器件技术的发展还应从软的⻆度把如何为编译和操作系统的实现以及1⾼级语⾔程序的设计提供更的更好的硬件⽀持放在⾸位软硬件取舍的最终⽬标提⾼性能降低消耗评判性能的标准使⽤者响应时间完成任务的时间服务者吞吐量单位时间内的⼯作总量2软硬件取舍成本计算13软件开发费⽤C 软件重复设计的次数品硬件开发费⽤R 软件复制和存储的次数的更件实现的费⽤i Dn Nt Mn Ms 软件重复⽣产的费⽤例如批量部署1软件实现的费⽤Ds x clvtM tn Mn 硬件重复⽣产的费⽤⽣产计算机系统台数3.3计算机系统的定量设计原理真实程序的运⾏时间是衡量计算机性能的唯⼀可靠的①⼤概率事件优先原则喧⾛曼n 铡压n 缩原理oir提⾼经常性事件的处理速度经常性事件例如程序中的循环体②阿姆达尔Amdahl 定律定义系统性能的加速⽐确定对性能限制最⼤的部分计算改进某些部件所获得的性能提⾼③程序的局部性 效旦 璧和空间㞗盥改进效果好的⾼性能系统应是个各部分性能功能平衡得到提⾼的系统时间局部性现在正在使⽤的信息将来还要使⽤如程序中存在循环空间局部性将来要使⽤的信息与现在正在使⽤的信息在程序位置上是相邻的因为指令通常是顺序存放的数据也通常是以向量阵列树表等形式簇数据时间局部性空间局部性And 定律系统性能改进前⼆总执⾏时间部件加速⽐指令循环语句总加速⽐⼆系统性能改进后总执⾏时间瞿善⼆1-可改进⽐例可改进⽐例变量数据顺序语句字符串常量数据4计算机系统的设计⽅法①计算机系统⼀般有3种设计⽅法D 由上往下⾃顶向底专⽤机设计⽅法先考虑满⾜应⽤要再逐级向下设计串⾏设计⽅法周期⻓成本⾼难以量化2由下往上⾃底向顶通⽤机设计⽅法不考虑应⽤要求先根据已有条件设计硬件软件设计需要被动地适应硬件3⾃中间开始向两边设计它可以克服以上两⽅式中软硬件设计分离和脱节的致命缺点5软件应⽤器件的发展对系统结构的影响-5.1软件发展对系统结构的影响①软件的可移植性Portability 指的是软件不修改或只经少量修改就可由⼀台机器移到另⼀台机器上运⾏同⼀软件可应⽤于不同的环境软件兼容性i 向后兼容第⼀代电⼦管valve 1945-1954IBM 701机器档次当前机器第⼆代i 晶体管Transistor 19551964IBM7030㿚䨻容向后兰道时间第三代集成电路四1965-1974IBM张巧第四代⼤规模集成电路以红19741940IBM 3090Pc 第五代微处理器19902000IntelArm ②实现可移植性的常⽤⽅法D 采⽤系列机由同⼀⼚家⽣产的具有相同的系统结构但具有不同组成和实现的⼀系列不同型号的机器2模拟和仿真使件能够在具有不同系统结构的机器之间相互移植3i 实理软件移植的⼀种理想的⽅法例如Java 语⾔程序能在不同架构平台上运⾏模拟姚妣啊䲉犌⻰台 瞅⼀雅 额殆机⼀⼀刷啪镶处理器件发展历史通常⽤〇解释的⽅法去实现运⾏速度慢性能较差只适⽤于移植运⾏时间短使⽤次数少且在时间短上没有约束和受限制的软件仿真emulation ⽤⼀台现有的机器缩主机上的微程序〇去解释另⼀台机器⽬标机的指令集运⾏速度⽐模拟⽅法的快仿真只能在系统结构差距不⼤的机器之间使⽤区别模拟和仿真的区别在解释使⽤的语⾔模拟是⽤机器语⾔程序解释解释程序存储于主存中仿真使⽤微程序解释解释程序存储于控制存储器中③模拟与仿真的选择离频繁使⽤易于仿真的机器指令宜⽤仿真以提⾼速度较少使⽤的难以仿真的指令以及北操作宜⽤模拟即使两种机器系统差别不⼤往往也需要⽤模拟来完成机器间的映像11④3种⽅法的优缺点统⼀⾼级语⾔可以解决结构相同或完全不相同的机器间移植是未来发展⽅向但是⽬前难以解决只能做到相对统⼀系列机是当前遍采⽤的⽅法但只能实现同⼀系列内的软件兼容虽然允许发展变化但兼容的约束反过来会阻碍系统结构取得突破性的进展模灵活可实现不同系统结构间的软件移植但结构差别过⼤时效率速度会急剧下降伤真在速度上损失⼩但不灵活只能差别不⼤的系统之间使⽤否则效率也会过低且难以仿真需要与模拟结合才⾏此外发展异种机联⽹也是实现软件移植的⼀种途径5.2应⽤的发展对系统结构的影响不同的应⽤对计算机系统结构的设计提出了不同的要求应⽤需求是促使机算机系统结构发展的最根本的动⼒在不同的领域需要⾼性能的系统结构多媒体引了游戏⾼清影⾳⽹络应⽤⾼性能路由防⽕墙科学计算天⽓预报⽯油勘探班⽤户⻘尵 器件⼚家⽣产时固定的器件的⽤户即机器设计者只能使⽤不能改变器件内部功能现场为⽤户根据需要可改变器件内部功能⽤户为专⻔按⽤户要求⽣产的⾼度集成的以红器件完全按照⽤户要求设计的⽤户⽚称为全⽤户⽚⼀般同⼀系列内各档机器可分别⽤通⽤⽚现场⽚和⽤户为实现6系统结构的并⾏性开发及计算机轰统的分类6.1并⾏性概念与开发6.1.1并⾏性的含义与级别①并⾏性包含同时性和并发性两重含义⾃然性simultaneity 指两个或约个事件在同⼀时刻发⽣并发性concurrency 指两个或㑜事件在同⼀⽇②䲜䉪厵并⾏鍳靠 礜为了能并⾏处理以提⾼计算机解题的效率CnnD 计算机系统执⾏程序⻆度由低到⾼等级齽产操作之间的并⾏执⾏2指令之间放条指令的并⾏执⾏14作业或程序之间c______12计算机系统中处理数据⻆度由低到⾼等级冯⽒分类法1972冯泽云1位串字串同时只对⼀个字 齹⼯整处理通常指串⾏单处理机⽆并⾏性2位并字串并⾏单处理机3i 位为串字并不⼀⼀对许的字的同⼀位称位⽚进⾏处理3并⾏性贯穿于计算机信息加⼯的各个步骤和阶段的i 存储器操作并⾏2处理器操作并骤并⾏了处理器并⾏tiiiiii inin4指令任务作业并⾏皊之⼆及以上的并⾏是所处之理机同0时对然⾦撧或相关的的组娄-対居进⾏处理操作上避流的数据流计算机6.1.2并发性开发的途径时间重叠i鼝相互错不轮流重叠使⽤同⼀套硬件设备的各个部分加快硬件周转来赢得速度②资源重复邈邈䟐群Replication重复设置硬件资源来提⾼可靠性或性能③资源共享逛䬒aresharing⽤软件⽅法让的个⽤户按⼀定时间顺序轮流使⽤同⼀套资源来提⾼资源利⽤率相应地6.1.3多机系统的耦合度耦合度⽤于反映的机系统中各机器之间物理连接的紧密度和交叉作⽤能⼒的强弱1各种脱机处理系统是最低耦合系统lease coupled system 2多台计算机通过通道或通信线路实现互连以较低频带在⽂件或数据集⼀级相互作⽤这种系统被称为松散耦合系统loosely a system或间接耦合系统Indirectly Coupled system3多台计算机通过总线或⾼速开关琏共享主存有较⾼的信息传输速率可实现数据集⼀级任务级作业级并⾏则称该系统为紧密耦合系统Tighcoupled system 或直接耦合系统Directly c oupled system 6.1.4计算机系统的分类弗林分类瀓按照指令流和数据流的的倍性进⾏分类共分为4类数据流由执令流调⽤的数据序列圝鬬管⾔ 䨻⽇搻䲜时处于同⼀执⾏阶段的指令或数据的最⼤数⽬单指令流单数据流GED Single Instruction stream Single Data stream 单指令流的数据流Gen single Instruction stream Multiple Data Stream 阵列处理机和相联处理机多指令流多数据流㟗⽆实现对应的应⽤传统的单处理计算机多指令流单数据流MIS D -。
计算机组成原理
2、总线规范
每个总线标准都有详细的规范说明，一般包括以下几个部分 1）机械性能规范：模板尺寸、插头、连接器的规格及位置 等。 2）功能规范：信号线的序号、名称及功能等。 3）电气特性的规范：信号线的电平种类、动态转换时间、 负载能力等。
五、总线的性能指标
评价总线性能的优劣 1、总线宽度：主要是指数据总线的数目。如4/8/16/32/64 直接影响总线的传输率（吞吐量） 2、标准传输率（总线带宽） 单位时间内总线上传输数据的位数。以MB/S表示。 例如：某总线工作频率为8.33MHZ，总线宽度为16位，则 标准传输率为 8.33M×2B/s=16.66MB/s 3、总线定时协议（握手机制） 数据传输采用何种时钟控制。分为同步、异步、半同步、 分离式几种 4、总线控制方式：如仲裁机制、自动配置等。 5、总线复用 两种不同时出现的信号共用一组物理线路，即分时使用同 一组总线，称为总线的多路分时复用。其目的在于减少芯 片的引脚数。 6、信号线数：总线所包含的全部信号线的总数。 7、其它指标：如负载能力、电源电压、能否扩展等。
第三章 系统总线
3.1 总线概述 3.2 常用的总线标准 3.3 总线结构
3.4 总线控制
3.1 总线概述
一、为什么要用总线
机内部件间互连方式：
早期：分散连接 以运算器为核心，内部连线复杂，尤其是当I/O 与存储器交换信息时，都需要经过运算器，严重影 响CPU的工作效率。
采用存储器为核心的分散连接结构，虽采用中断、 DMA等技术，仍无法解决I/0设备与主机之间连接的 灵活性。 目前：总线连接
MAR MDR 容量 10 8 1 K × 8位 16 32 64 K × 32位
1K = 210
2 b = 1 KB 1B = 23b 221b = 256 KB 80 GB
体系结构各章思考题 期末必考
《软件体系结构》各章思考题第1章软件体系结构概论1、根据自己的经验，谈谈对软件危机的看法。
2、就项目管理方面而言，软件重用项目与非重用项目有哪些不同之处。
3、实际参与/组织一个软件重用项目的开发，然后总结你是如何组织该项目的开发的。
4、为什么要研究软件体系结构？5、根据软件体系结构的定义，你认为软件体系结构的模型应该由哪些部分组成？6、在软件体系结构的研究和应用中，你认为还有哪些不足之处？第2章软件体系结构建模1、选择一个规模合适的系统，为其建立“4+1”模型。
2、引入了软件体系结构以后，传统软件过程发生了哪些变化？这种变化有什么好处？3、软件体系结构的生命周期模型与软件生命周期模型有什么关系？第3章软件体系结构风格1、层次系统结构和基于消息的层次系统结构有什么区别？2、试分析和比较B/S，二层C/S和三层C/S，指出各自的优点和缺点。
3、组织或参与一个采用B/S和C/S混合体系结构的软件项目的开发，总结开发经验。
4、组织或参与一个采用三层体系结构的软件项目的开发，总结开发经验。
5、SIS和DSSA分别用在哪些场合？6、在软件开发中，采用异构结构有什么好处，其负面影响有哪些？第4章软件体系结构描述1、体系结构描述有哪些方法？有哪些标准和规范？2、体系结构描述语言与程序设计语言有什么区别？3、选择一个规模适中的系统，使用UML为其建模。
第5章动态软件体系结构1、什么是动态软件体系结构？动态软件体系结构与静态软件体系结构有什么区别？2、基于构件的动态软件体系结构模型的层次结构是什么？3、试比较Dynamic Wright和Darwin的特点。
4、试用Dynamic Wright描述B/S结构第6章Web服务体系结构1、什么是Web服务体系结构？与传统的结构相比，使用Web服务有哪些好处？2、在Web服务中，如何实现其松散耦合的特点？3、试分析服务提供者、服务请求者和服务代理三者的作用，以及它们之间的工作流程。
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Edsger Dijkstra
Frederick P. Brooks
THU SAGroup
软件体系结构发展简史
1972~1976年，现代软件开发思想被提出 information hiding and usage of interface （Parnas，1972) structure separation (Parnas, 1974） the relationships between software structure and its quality （Parnas，1976） 戴维 帕纳斯，美国 1991年，”Software Architecture”在正 式文献中被使用 Software Architecture: Integrating Process and Technology authored Walker E. Royce and Winston W. Royce 沃克 罗伊斯；温斯顿 罗伊斯， 美国
1.1软件体系结构发展简史 1.2软件危机 1.3软件复用 1.4软件构件的组织与检索
1.5软件构件化
1.6软件体系结构
THU SAGroup
软件体系结构发展简史
程序设计语言的进化——抽象级别（Abstract
Level）
面向问题空间 面向代码段 面向机器
面向问题空间 是
THU SAGroup
一些经典的文献列表
D. Soni, R. Nord, and C. Hofmeister, “Software Architecture in
Industrial Applications,” Proc. 17th Int’l Conf. Software Eng. (ICSE 95), ACM Press, 1995, pp. 196–207. P. Kruchten, “The 4+1 View Model of Architecture,” IEEE Software, vol. 12, no. 6, 1995, pp. 45–50. B.W. Lampson, “Hints for Computer System Design,” Operating Systems Rev., vol. 15, no. 5, 1983, pp. 33–48; reprinted in IEEE Software, vol. 1, no. 1, 1984, pp. 11–28. J.A. Mills, “A Pragmatic View of the System Architect,” Comm. ACM, vol. 28, no. 7, 1985, pp. 708–717. W.E. Royce and W. Royce, “Software Architecture: Integrating Process and Technology,” TRW Quest, vol. 14, no. 1, 1991, pp. 2–15. M. Shaw and P. Clements, “A Field Guide to Boxology: Preliminary Classification of Architectural Styles for Software Systems,” Proc. 21st Int’l Computer Software and 15 Applications Conf. (COMPSAC 97), IEEE CS Press, 1997, pp.
1.2软件危机
软件危机的成因 硬件生产效率的快速提高 软件产品生产效率较低 软件供需失衡 用户需求不明确 整个软件开发过程缺乏正确的理论指导 软件产品的规模越来越大 软件产品开发的复杂度越来越高
1.2软件危机
克服软件危机
人们面临的不光是技术问题，更重要的
是管理问题。管理不善必然导致失败 。 要提高软件开发效率，提高软件产品质 量，必须采用工程化的开发方法与工业 化的生产技术。 在技术上，应该采用基于重用的软件生 产技术；在管理上，应该采用多维的工 程管理模式。
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1.2 软件危机
软件危机 软件危机是指在计算机软件的开发和维护过 程中所遇到的一系列严重问题。
1.2 软件危机
软件危机的具体表现 对开发成本和开发进度难以进行准确地估计 用户对软件产品不满意 软件产品的质量难以保证 软件产品维护非常困难 软件产品没有适当的文档资料 软件成本在计算机系统总成本中所占的比例 逐年上升 软件开发效率的提高远远跟不上计算机应用 快速普及的趋势
参考书
Software Architecture: Foundations,
Theory, and Practice Software Architecture in Practice 张友生等，软件体系结构，清华大学出版社 齐治昌等，软件设计与体系结构 ，高等教 育出版社
第一章 软件体系结构概论
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实现软件产品线式 生产
(Software Product Line)
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软件体系结构发展简史
1960年代，软件危机爆发 1968年，软件工程被提出
software engineering conference 1968年，软件体系结构思想被提出 “The Structure of the ‘THE’ Multiprogramming System” authored by Edsger Dijkstra ( 艾德勒 戴克斯加,荷兰） 1975年，软件体系结构思想被升华 “Architecture is the complete and detailed specification of the user interface” by Frederick Brooks (弗兰德里克 布鲁克斯， 美国）
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软件体系结构发展简史
2000年,
Software Architecture Product Line The Design and Use of Software Architecture authored by Bosch 2003年，UML2.0 发布 2000年至今，动态软件体系结构 π-ADL，LIME， dynamic Wright, …
与其他课程的关系
软件工程过程、系统分析与设计、轻量级
J2EE框架Spring、基于MVC的Web开发、 .NET客户端框架技术
课程的目标
通过本课程的学习，应达到知识和技能两方 面的目标： 知识方面：牢固掌握软件体系结构的基本概 念、方法和原理，并能够灵活地运用这些基 本知识解决软件设计问题， 技能方面：在各种软件设计中应用多种设计 模式、框架和体系结构；使用不同的中间件 技术设计并实现软件。
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软件体系结构发展简史
萌芽期 发展期 成熟期
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软件体系结构发展简史
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1.2 软件危机
计算机系统 适当地组织在一起的一系列系统元素的集合， 这些系统元素互相配合、相互协作，通过对 信息的处理而完成预先定义的目标。
计算机软件：程序+数据结构+文档 计算机硬件：提供计算能力的设备+外设 计算机系统元素 数据库：大型的有组织的数据集合 人员：硬、软件的用户和操作者 文档：系统的描述信息 过程：一系列的步骤
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一些经典的文献列表
M. Shaw and D. Garlan, “An Introduction to Software
Architecture,” V. Ambriola and G. Tortora, eds., Advances in Software Engineering and Knowledge Engineering, vol. 2, World Scientific Publishing, 1993, pp. 1–39 D.E. Perry and A.L. Wolf, “Foundations for the Study of Software Architecture,” ACM Software Eng. Notes, vol. 17, no. 4, 1992, pp. 40–52. D.L. Parnas, “On the Criteria to Be Used in Decomposing Systems into Modules,” Comm. ACM, vol. 15, no. 12, 1972, pp. 1053–1058. D.L. Parnas, “On the Design and Development of Program Families,” IEEE Trans. Software Eng., vol. 2, no. 1, 1976, pp. 1– 9. D.L. Parnas, P. Clements, and D.M. Weiss, “The Modular Structure of Complex Systems,” IEEE Trans. Software Eng., 14 14 vol. 11, no. 3, 1985, pp. 259–266.
这样一种抽象级别 。它直接将问题空 间中的实体以及实 体的关系表达出来 。如利用“类”来 表示物理世界的实 物。
面向代码段 将可
复用的功能代码总 结和包装以保证重 用。如基本的数值 计算，过程控制等 。
面向机器 是一种
针对如何直接操作 机器指令来使用计 算机资源的抽象级 别。
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