软件设计基础
软件架构设计基础文档
软件架构设计基础知识文档摘要本文件旨在为新加入的软件开发团队成员提供一份关于软件架构设计的基础知识指南。
内容涵盖常见架构模式、设计原则、性能优化策略等基本概念，旨在帮助初级到中级开发人员建立软件架构设计的框架。
通过代码示例和真实项目案例，配合清晰的架构图和流程图，便于阅读和理解。
1. 引言软件架构设计是开发过程中的一项关键工作，好的设计能够提高系统的可维护性、可扩展性和性能。
本指南将帮助新手开发人员理解基础概念，并掌握一些实用的设计原则和模式。
2. 软件架构概念2.1 什么是软件架构软件架构是指软件系统的高层结构和其组件之间的关系。
它定义了系统的组成部分以及它们如何相互作用。
2.2 软件架构的重要性良好的软件架构能够提高开发效率、降低后期维护成本，并且可以让团队在技术和业务变更中保持灵活性。
3. 常见架构模式3.1 单体架构单体架构是将所有功能模块打包为一个整体，适合小型应用。
# 示例：Flask单体应用from flask import Flaskapp = Flask(__name__)@app.route('/')def hello():return "Hello, World!"if __name__ == '__main__':app.run(debug=True)优缺点：•优势：简单，易于部署。
•缺陷：难以扩展，维护成本高。
3.2 微服务架构将应用拆分成多个小服务，每个服务独立运行，适合大型应用。
# 示例：使用 Flask 创建一个微服务from flask import Flaskapp = Flask(__name__)@app.route('/user')def get_user():return {"name": "Alice"}if __name__ == '__main__':app.run(port=5000)优缺点：•优势：可独立部署和扩展。
软件设计师基础知识
软件设计师基础知识软件设计师是指负责软件系统的设计与开发的专业人员。
他们需要具备扎实的计算机基础知识、软件工程理论知识、编程技术和系统设计能力。
以下是软件设计师基础知识的相关参考内容。
1. 计算机基础知识- 计算机的基本原理：掌握计算机的工作原理、数据存储原理和运算原理等基本概念。
- 操作系统：了解不同操作系统的特点和使用方法，如Windows、Linux等。
- 网络原理：了解网络协议、网络拓扑结构、网络安全等知识，能够进行网络编程和网络配置。
- 数据结构与算法：掌握常见的数据结构和算法，能够进行数据存储与处理。
2. 软件工程理论知识- 软件工程基本概念：了解软件生命周期、需求分析、设计、编码、测试、维护等软件开发流程。
- 面向对象编程：掌握面向对象的思想和相关的编程语言，如Java、C++等。
- 软件测试与质量保证：了解软件测试的方法和工具，掌握软件质量保证的理念，能够进行软件测试和质量评估。
- 配置管理与版本控制：了解配置管理的概念和方法，熟悉版本控制工具的使用，如Git、SVN等。
3. 编程技术- 编程语言：掌握至少一种编程语言，如Java、C++、Python 等，具备良好的编码风格和编程习惯。
- 数据库：熟悉关系数据库的设计和操作，掌握SQL语言以及常用的数据库管理系统，如MySQL、Oracle等。
- 前端开发：了解HTML、CSS、JavaScript等前端开发技术，掌握常见的前端框架和工具。
- 后端开发：了解常见的后端开发框架和技术，如Spring、Django等，能够进行Web应用的开发和部署。
4. 系统设计能力- 软件架构与设计模式：掌握常见的软件架构和设计模式，如MVC、单例模式、观察者模式等，能够进行系统架构设计。
- 需求分析与设计：具备需求分析和系统设计的能力，能够将需求转化为可实现的系统设计方案。
- 性能优化与调试：了解常见的性能优化方法和调试工具，能够排查和解决系统性能问题。
软件资格考试软件设计师(基础知识、应用技术)合卷(中级)试题及解答参考(2025年)
2025年软件资格考试软件设计师(基础知识、应用技术)合卷(中级)自测试题(答案在后面)一、基础知识（客观选择题，75题，每题1分，共75分）1、关于软件生命周期模型，下列说法错误的是：A. 瀑布模型适用于需求明确且开发过程中变化较小的项目。
B. 迭代模型通过反复循环过程来细化产品的开发。
C. 敏捷开发模型强调快速交付产品并持续改进。
D. 原型模型主要用于解决开发团队成员之间沟通不畅的问题。
2、在面向对象编程中，关于继承的描述正确的是：A. 继承是一种允许创建多个通用类的方法。
B. 子类可以访问父类的所有属性和方法，包括私有成员。
C. 继承关系支持多层继承，即一个子类可以继承另一个已经继承了其他类的类。
D. 使用继承不会影响程序的可扩展性和可维护性。
3、在面向对象的设计中，以下哪个概念描述了将数据与操作数据的方法捆绑在一起，形成一个封装的单元？A. 继承B. 封装C. 多态D. 抽象4、以下哪项是软件生命周期中的一个阶段，该阶段主要负责将需求转化为软件架构和设计？A. 软件需求分析B. 软件设计C. 软件实现D. 软件测试5、以下哪个不是计算机网络的拓扑结构？A)星型B)环型C)树型D)流线型6、在数据库设计中，将E-R图转换为关系数据模型的过程属于哪个设计阶段？A)需求分析B)概念结构设计C)逻辑结构设计D)物理结构设计7、在软件生命周期模型中，强调风险分析，并且每一阶段都有明确的目标和评估标准的是哪种模型？A. 瀑布模型B. 增量模型C. 螺旋模型D. 喷泉模型8、下列哪一项不属于软件需求规格说明书的内容？A. 功能需求B. 性能需求C. 编码规范D. 运行环境9、在面向对象的设计中，以下哪一种不是封装的基本原则？A. 将内部实现细节隐藏B. 提供公共接口C. 允许外部直接访问对象的私有变量D. 保持对象行为的不可预测性 10、在UML（统一建模语言）中，以下哪一种图用于表示系统中的类与类之间的关系？A. 状态图B. 类图C. 时序图D. 交互图11、下列选项中，不属于软件生命周期模型的是：A. 瀑布模型B. 螺旋模型C. 增量模型D. 演化模型12、在面向对象编程中，封装的主要目的是：A. 提高程序运行效率B. 实现数据隐藏C. 便于代码移植D. 支持代码复用13、在面向对象程序设计中，封装是指什么？14、下列关于UML（统一建模语言）的描述，错误的是：A. UML是一种可视化建模语言，用于软件系统分析和设计。
学软件UIUX设计基础入门
学软件UIUX设计基础入门学软件UI/UX设计基础入门UI（User Interface，用户界面）和UX（User Experience，用户体验）设计是现代软件开发不可或缺的一部分。
UI设计关注界面的外观和交互，而UX设计则关注用户与产品的全面体验。
本文将介绍软件UI/UX设计的基础知识和入门指南。
一、UI设计基础1.1 软件界面规划在进行UI设计之前，需要进行软件界面的规划。
规划过程包括定义用户需求、界面功能布局、信息架构等。
通过细致规划可以帮助设计师更好地理解用户需求，提高界面的可用性和用户满意度。
1.2 色彩选择色彩是UI设计中重要的组成部分。
选择合适的色彩可以为用户提供愉悦的视觉体验，同时也需要考虑色彩的情感表达和品牌识别。
要注意色彩搭配的协调性，以及在不同设备上的显示效果。
1.3 字体选择字体选择在UI设计中也具有重要的作用。
不同的字体风格可以传达不同的情感和风格，同时也需要考虑字体的可读性和显示效果。
选择适合内容风格和品牌形象的字体，可以提升用户对软件的认知和体验。
1.4 排版设计排版设计是指文字、图标和其他元素在界面中的布局方式。
合理的排版可以提高信息传递的效率和易读性，同时也要注意视觉平衡和比例的影响。
选择合适的行距、字距和对齐方式，以达到舒适的阅读体验。
二、UX设计基础2.1 用户研究在进行UX设计之前，需要深入了解目标用户和用户需求。
通过用户研究可以获取用户的行为模式、偏好和期望，从而为用户提供更好的体验和解决问题的方法。
用户研究方法包括调查问卷、用户访谈和用户观察等。
2.2 信息架构信息架构是指软件中信息元素的组织和结构。
良好的信息架构可以使用户更快地找到需要的信息，提高用户的学习和操作效率。
要注意分类和标签的使用，以及层级结构的清晰性。
2.3 交互设计交互设计是指用户通过界面与软件进行交互的过程。
良好的交互设计可以提高用户的效率、易用性和满意度。
需要注意界面的响应速度、交互动效和交互逻辑的合理性。
软件设计师基础知识
软件设计师基础知识：
1.计算机软件：计算机软件是指计算机系统中的程序及其文档，程序是计算任务的处理对象和处理
规则的描述，文档是为了便于了解程序所需的阐述性资料。
2.软件工程基本原理：软件工程基本原理包括用分阶段的生命周期计划严格管理、坚持进行阶段评
审、实现严格的产品控制、采用现代程序设计技术、结果应能清楚地审查、开发小组的人员应少而精、承认不断改进软件工程实践的必要性。
3.软件生存周期：软件生存周期包括可行性分析与项目开发计划、需求分析、概要设计、详细设计、
编码、测试和维护等阶段。
4.软件过程：软件开发中所遵循的路线图称为“软件过程”，包括能力成熟度模型（CMM）和能力
成熟度模型集成（CMMI）。
5.码制的表示：码制表示包括定点整数和浮点数的表示方法，其中定点整数包括原码、反码和补码
的表示方法，浮点数则包括阶码和尾数的表示方法。
6.CPU组成：CPU是计算机的核心部件，由运算器和控制器组成，运算器负责执行算术运算和逻
辑运算，控制器则负责协调计算机的各个部件并控制程序的执行。
软件设计基础
3.1 软件设计旳基本概念 3.2 软件设计过程 3.3 软件设计旳质量 3.4 软件体系构造设计 3.5 高可信软件设计 3.6 软件设计规格阐明 3.7 软件设计评审
▪ 高质量旳软件设计，能够有效缩短软件开发 时间，降低开发成本，提升最终软件产品质 量。
软件设计旳质量要素
▪ 评价软件设计旳质量 构造良好 充分性 可行性 简朴性 实用性 灵活性 强健性 可移植性 可复用性 原则化
软件设计旳质量
▪ 软件设计对最终软件产品质量产生旳影响 涉及：
模块数。 可见性和联通性
模块旳可见性：该模块可直接或间接引用旳一组模块。 模块旳联通性：模块可直接引用旳一组模块。
软件构造有关概念
A
扇出
深度
B
C
D
E
F
G
H
I
J 宽度
扇入
3）界面设计
▪ 顾客界面设计旳目旳是，为顾客使用目旳软件 系统以实现其全部业务需求而提供友好旳人机 交互界面。
▪ 软件界面设计需要考虑下列原因 ：
过程/算法 设计
数据模型设计
未通过
通过
设计评审
设计规格说明
1）软件设计计划
▪ 在设计过程中，对设计活动进行计划应该最早 进行，然后按照计划实施体系构造设计、界面 设计、模块/子系统设计、数据模型设计、过 程/算法设计等活动。
▪ 软件设计计划旳任务是：明确设计过程旳输入 制品并使其处于就绪状态，定义设计过程旳目 旳、输出制品及其验收准则，拟定覆盖设计过 程中各个阶段旳全局性设计策略，分配设计过 程有关人员旳职责，针对设计过程中旳活动制 定工作计划。
AutoCAD设计软件基础知识
AutoCAD设计软件基础知识第一章：AutoCAD的介绍AutoCAD是由美国公司Autodesk开发的一款专业计算机辅助设计（CAD）软件。
它为工程师、建筑师和设计师提供了强大的绘图和设计工具。
AutoCAD可以在2D和3D环境中创建和编辑几乎所有类型的设计图纸，大大提高了设计效率和准确性。
第二章：AutoCAD界面和工具栏在打开AutoCAD软件后，用户会看到一个包含各种工具和选项的用户界面。
界面分为菜单栏、工具栏、命令行和绘图区域等几个主要部分。
工具栏上有各种绘图和编辑工具，用户可以通过点击图标来选择所需工具。
第三章：2D绘图基础2D绘图是AutoCAD最基础和常用的功能之一。
用户可以使用直线、圆、弧和多边形等基本绘图命令来创建几何图形。
AutoCAD还提供了丰富的绘图命令，如拷贝、剪切、旋转和缩放等，使得绘图过程更加方便和高效。
第四章：图层管理图层是AutoCAD中用于组织和管理图形元素的重要工具。
用户可以将不同类型的图形元素分别放置在不同的图层中，以便于后期编辑和控制。
AutoCAD提供了图层管理器，用户可以在其中添加、删除和修改图层，还可以控制图层的可见性和显示顺序。
第五章：尺寸标注和注释在CAD设计中，尺寸标注和注释是非常重要的，它们可以提供设计图纸上物体的尺寸、距离和角度等信息。
AutoCAD提供了多种尺寸标注命令和注释工具，用户可以根据需要增加和修改标注内容，并设置标注的样式和位置。
第六章：块和外部参照块是一种在AutoCAD中重复使用的图形元素。
用户可以将一个或多个图形元素组合成一个块，并将其保存在块库中，以便于在其他图纸中重复使用。
外部参照是指将其他AutoCAD文件中的图形作为参照插入到当前图纸中，以便于协同设计和修改。
第七章：3D建模基础除了2D绘图，AutoCAD还提供了强大的3D建模功能。
用户可以使用各种命令和工具来创建立体物体，包括盒子、球体、圆柱体和锥体等基本几何体，还可以进行布尔操作、平移和旋转等工序，来构建更复杂的模型。
软件设计基础
结构特点：构件被封装的方式以及交互的方式 外部功能：体系结构的描述应指出如何满足需求 相关系统族：相似系统开发中经常遇到的重复性模式 系统的过程设计(procedural design)也叫详细(detail)设计 概要设计是根据需求确定软件和数据的总体框架，详细设计是将其进一步精 化成软件的算法表示和数据结构。
软件工程(Software Engineering)
沈阳工业大学信息科学与工程学院
魏东
5.1软件开发的逐步求精
软件开发的细化求精过程
面向企业级的应用软件开发就是将“客观世界”表达在“计算机世界”里的 处理过程，这个过程就是由“抽象”到“具体”的求精过程。 软件开发就是通过对模型的逐步细化，模型从“分析模型”到“设计模型” 再到“编码模型”。
可以独立地进行模块的编码测试，便于软件开发工作的组织； 把每一个模块要解决的问题局限在有限的范围，减少出错机会； 便于纠错； 便于对特定的模块进行优化处理； 一个模块可被重复使用,提高软件产品的复用率； 程序易于理解； 利于估计工作量和开发成本。
软件工程(Software Engineering)
5.3 模块化与信息隐藏
模块和模块化
模块
模块是数据说明、可执行语句等程序对象的集合。 模块是完成特定功能的程序实体，可以单独命名且可通过名字来访问。 模块是构成程序的基本构件。 模块具有输入和输出(参数传递)、功能、内部数据结构(局部变量)和程 序代码四个特性。输入、输出和功能是模块的外部特性；内部数据结构 和程序代码是模块的内部特性。 软件结构设计仅需要了解该模块的外部特性。
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5）过程/算法设计
过程/算法设计的任务就是对模块内部的工 作和执行过程进行描述，给出有关处理的 精确说明，例如事件的顺序、确切的决策 位置、循环操作以及数据的组成等。 软件结构与软件过程相互关联，软件结构 中任何模块的所有从属模块必将被引用出 现在该模块的过程说明中。因此，软件过 程对应的结构设计亦构成一个层次结构。
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DSSA与体系结构风格的区别
DSSA与软件体系结构风格是从不同角度出 发研究问题的两种结果，前者从问题域出 发，而后者从解决域出发。 DSSA只在某个特定领域中进行经验知识的 提取、总结与组织，但可以同时使用多种 软件体系结构风格；而一种软件体系结构 风格所呈现的公共结构和设计方法可以扩 展到多个应用领域。 DSSA的体系结构表示和工具一般只适用于 一个较小的范围，在其它领域中是不适用 并难以复用的。
OrderItem +ProductName : string +Price : string -Qantity : int +GetSubtotal() : float
精化步骤1
精化步骤3 Order Number SumTotal Print
1
Order
1 1 *
精化步骤2
1
*
OrderHead CustomerName CustormerAddress GetName GetAddress
第一层含义是，针对给定的需求模型，通过多 次从抽象到具体的设计过程，得出足够精细的 设计模型以供软件实现之用。 在需求模型发生变化并更新完成后，第一层含 义的设计过程再随之展开，直至获得最终的目 标软件产品 。
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软件设计的迭代
需求
单次设计过程
原型构造
需求变化
第一层：针对固定需求的设计精化迭代
软件体系结构设计的目标是建立软件系统 的体系结构，有时也称“顶层架构”。 这种架构既要明确定义软件各子系统、关 键构件、关键类的职责划分及协作关系， 同时也要描绘它们在物理运行环境下的部 署模型。 此外，顶层架构还必须针对软件系统全局 性、基础性的技术问题给出技术解决方案， 这种方案往往构成目标软件系统的体系结 构的技术基础设施。
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1）软件设计计划
软件设计计划的任务是：明确设计过程的 输入制品并使其处于就绪状态，定义设计 过程的目标、输出制品及其验收准则，确 定覆盖设计过程中各个阶段的全局性设计 策略，分配设计过程相关人员的职责，针 对设计过程中的活动制订工作计划。
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2）体系结构设计
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6）数据模型设计
我们把数据结构设计、数据库设计、甚至 数据文件设计等统一称为数据模型设计。 在数据模型设计中有一个重要概念：持久 数据操作，它包括写入、查询、更新和删 除四类基本操作以及由它们复合而成的业 务数据操作。 在很多软件系统中，数据是其核心，因此， 对数据元素的格式、结构、访存、表示等 机制进行良好建模和优化，是提高软件设 计质量和系统性能的基础，对软件系统的 应用具有重要意义。
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6
模块数量与成本
成 本 或 工 作 量 软件总耗 费
最小成本区域Leabharlann 接口开销成本/模块
M
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模块数目
内聚与耦合
内聚是前述信息隐藏和局部化概念的自然 扩展，它标志一个模块内部各成分彼此结 合的紧密程度。 耦合是对软件结构中模块间关联程度的一 种度量。耦合的强弱取决于模块间接口的 复杂性、进入或调用模块的位置以及通过 接口传送数据的多少等。 追求高内聚、低耦合。
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1）多视图建模
最终用户 功能特性 开发人员 软件管理
逻辑视图
开发视图
场景
进程视图
物理视图
集成人员 性能 可扩展性
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系统工程师 拓扑 通信
2）基于评估与转换的设计方法
基于功能的体系 结构设计 需求规格说明
体系结构制品
体系结构转换
不满足
质量属性评价
满足 质量优化方案
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软件设计的质量要素
结构良好 充分性 可行性 简单性 实用性 灵活性 健壮性 可移植性 可复用性 标准化
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内容
3.1 软件设计的基本概念
3.2 软件设计过程
3.3 软件设计的质量
3.4 软件体系结构设计
3.5 高可信软件设计
独立构件体系结构
数据流体系结构
体系结构风格分类
数据为中心的体系结构
虚拟机体系结构
调用与返回体系结构
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4）领域特定的软件体系结构设计
领域特定的软件体系结构（Domain Specific Software Architecture，DSSA） 是领域工程的核心部分，领域工程分析应 用领域的共同特征和可变特征，对刻画这 些特征的对象和操作进行选择和抽象，形 成领域模型，并进一步生成DSSA。 领域特定的软件体系结构借鉴领域中已经 成熟的软件体系结构，实现解决方案在某 个领域内的复用。虽然这些系统实例的细 节会有不同，但共同的体系结构在开发新 系统时是能够复用的。
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5）软件产品线方法
软件产品线指一组具有公共的、可管理特 征（系统需求）的软件系统，这些系统满 足特定的市场需求或者任务领域需求，并 且按照预定义的方式基于公共的核心资产 （Core Assets）集合开发得到。 软件产品线主要由两部分组成：
核心资产库 产品集合
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3）模式驱动的设计方法
需求规格说明 系统特征初步 分析 搜索可用的体系 结构风格
不存在
选择合适的体系 结构风格 存在
自行设计软件 体系结构
对体系结构风格 进行改造
扩展软件体系结 构风格库
软件体系结构 设计模型
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以体系结构风格 为基础进行设计
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体系结构风格的分类
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8
内容
3.1 软件设计的基本概念
3.2 软件设计过程
3.3 软件设计的质量
3.4 软件体系结构设计
3.5 高可信软件设计
3.6 软件设计规格说明 3.7 软件设计评审
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（1）软件设计的一般过程
软件设计可能是一个多次反复的过程，所 以，软件设计一般都可以被看作是迭代的 过程。 迭代有两层含义：
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4）模块/子系统设计
子系统和模块的区别：
一个子系统独立构成系统，不依赖其它子系统 提供的服务。 一个模块通常是一个能提供一个或多个服务的 系统部件。它能利用其它模块提供的服务，一 般不被看成一个独立的系统。
由于模块和子系统都是软件组成部分，它 们一般都有层次结构，相互之间存在接口， 其设计方法有很多类似的方面，因此我们 统一称为模块设计。
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4
抽象与逐步求精
Order 抽象级别1
1
Order +Number : long +SumTotal() : float +Print() : bool
1 *
OrderHead -CustomerName : string -CustomerAddress : string +GetName() : string +GetAddress() : string 抽象级别4
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内容
3.1 软件设计的基本概念
3.2 软件设计过程
3.3 软件设计的质量
3.4 软件体系结构设计
3.5 高可信软件设计
3.6 软件设计规格说明 3.7 软件设计评审
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软件设计质量的重要性
软件设计是软件开发过程中的核心活动， 软件设计的质量不但对最终软件产品的质 量起着决定性作用，还对软件开发过程以 及软件日后在使用过程中维护的难易程度 有着重要的影响。 高质量的软件设计，能够有效缩短软件开 发时间，减少开发成本，提高最终软件产 品质量。
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模块设计的目标
模块设计的目标是，确定模块的具体接口定义， 并设计模块的内部结构，即，设置包含于其中的 （更小粒度的）模块、构件和设计类， 明确它们之间的协作关系，确保它们能够协同实 现高层模块接口规定的所有功能和行为。 在进行模块设计时，要尽量保持模块的功能独立 性，遵循“高内聚、低耦合”的设计思想。 此外，还要力求将模块的影响限制在模块的控制 范围内，使得软件日后的修改和维护工作更加简 单。
《软件设计与体系结构》
第三讲：软件设计基础
董威，文艳军，陈振邦 国防科技大学计算机学院
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内容
3.1 软件设计的基本概念
3.2 软件设计过程
3.3 软件设计的质量
3.4 软件体系结构设计
3.5 高可信软件设计
3.6 软件设计规格说明 3.7 软件设计评审
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软件设计
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转换方式
使用合适的体系结构风格和模式，或者设 计模式来改进体系结构设计。 把非功能需求转化为功能性解决方案，该 功能性方案可以与问题域无关，但可以满 足质量属性的要求。 采用“分而治之”的方式，可以把系统级 的质量需求分配到子系统或模块中，或者 把质量需求分解为多个与功能相关的质量 需求，分解后的质量需求能够比较容易得 到满足。