软件工程软件体系结构.ppt
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1、第四章 软件设计,主要内容: 软件体系结构的概念 软件设计思想 结构化设计方法 面向对象设计方法,讨论要点,(1)什么是软件结构? (2)如何建立设计模型?,软件设计的目标和目的,软件需求:解决“做什么” 软件设计:解决“怎么做” 软件设计的任务 问题结构(软件需求) 软件结构 从软件需求规格说明书出发,形成软件的具体设计方案。,映射,软件的总体结构主要回答的问题,软件的组成部分 软件的层次关系 模块的内部处理逻辑 模块之间的界面,软件体系结构,软件体系结构包括两部分: (1)过程构件(模块)的层次结构 (2)数据构件,4.1 软件体系结构,软件体系结构的有关概念 软件体系结构的层次性 软件体
2、系结构的设计原理,软件体系结构的有关概念,什么是软件体系结构 软件体系结构的发展 软件体系结构的研究范畴,软件设计的目标,设计应该是便于维护和升级的,因而应该是模块化的 设计应该是便于移植的 设计应该具有适应性 设计过程应该受到理性化的控制 设计应该表现出概念的完整性,软件设计思想,强调信息隐蔽的单元概念 应用基于操作和数据封装构成的单元设计技术 应用专门的机制可靠地处理并发控制和分布系统问题 提出基于模型的系统结构和设计方法 明确提出软件体系结构的设计思想,什么是软件体系结构,软件体系结构定义了软件局部和总体计算部件的构成,以及这些部件之间的相互作用关系。 从整体看,软件体系结构是由结构和功
3、能各异、相互作用的部件集合,按照层次构成的。它包括了系统基础构成单元、它们之间的作用关系、在构成系统时它们的合成方法以及对合成约束的描述。,普通部件及其支持的相互作用,软件体系结构可分为四种不同的体系: 概念结构 包括部件、互连、原则和性能等 代码结构 包括软件的配置管理、系统建造等 模块结构 包括模块界面、模块管理、模块控制和一致性等 执行结构 包括性能分析、调度分析、动态配置和不同的执行系统之间的接口等,与软件体系结构有关的研究: 体系结构风格(Architecture Styles) 表示软件系统的一种特别的基本结构,以及相关的构造方法 设计模式(Design Patterns) 构造型
4、模式、结构型模式、行为型模式 框架(Framework) 另一种研究和构造软件体系结构的方法,更多的是关于应用领域问题的已建立的系统结构。,软件体系结构的层次结构,软件的构成 软件的物质基础 软件的结构基础 软件的层次结构模型 软件体系结构的层次结构模型 软件体系结构的体系,软件的构成,软件体系结构需要基础 软件体系结构需要层次 软件体系结构需要模式,软件的物质基础,软件设计的物质基础是计算机硬件,当前的计算机硬件决定了软件设计和实现的出发点,计算机硬件的发展影响着软件体系结构。,计算机硬件体系结构分类,SISD单指令流单数据流计算机,控制,处理,存储,指令,数据,指令,计算机硬件体系结构分类
5、,SIMD单指令流多数据流计算机,控制,处理2,存储2,指令,数据2,存储1,存储n,处理1,处理n,数据1,数据n,计算机硬件体系结构分类,MISD多指令流单数据流计算机,控制2,处理2,存储2,指令1,存储1,存储n,处理1,处理n,数据,数据,控制1,控制n,指令2,指令n,指令1,指令2,指令n,计算机硬件体系结构分类,MIMD多指令流多数据流计算机,控制2,处理2,存储2,指令1,存储1,存储n,处理1,处理n,控制1,控制n,指令2,指令n,指令1,指令2,指令n,数据2,数据1,数据n,多处理机系统,具有共享存储结构的多处理机,控制,处理,MAP,控制,处理,MAP,存储,存储,
6、互连网络,通道,I/O,通道,I/O,多处理机系统,具有分布存储结构的多处理机,控制,处理,MAP,控制,处理,MAP,互连网络,I/O,存储,存储,分布计算系统,分布计算网络,交换机,交换机,电信网络,网络,软件的结构基础,结构控制流 部件连接方式 结构化连接模式 基本数据类型 抽象数据类型 进程及运行环境 分时并发计算 资源共享/并行同步 实时系统 软件结构的四视图观,软件体系结构的四视图,概念视图,模块视图,代码视图,运 行 视 图,部件 连接器 配置,模块 子系统 层,模块限制,新模块分割,部件 连接器 配置,运行限制,新模块分割,模块,变化成运行实体,运行实体,源代码,硬 件 和 操
7、 作 系 统 体 系 结 构,软件的层次结构模型,计算机网络的体系结构 计算机操作系统的体系结构,软件体系结构的层次结构模型,第6层:应用层,第5层:系统结构模式层层,第4层:资源和管理调度层,第3层:基础控制描述层,第2层:软化的硬件层,第1层:计算机硬件层,客户机/服务器体系结构,应用系统的组成: 显示逻辑部分(表示层):实现与用户交互 应用处理部分(功能层):进行具体运算和数据处理 数据管理部分(数据层):对数据库中数据进行查询、 修改、更新等任务,应用分层,表示层,功能层,数据层,三层明确分割, 逻辑上独立,瘦客户机和胖客户机,客户机,“胖” 客户机,应用 处理 逻辑,显 示 逻 辑,
8、服务器,数据 管理 逻辑,数据库,“瘦” 客户机,表示,显 示 逻 辑,数据 管理 逻辑,数据库,表示 应用处理,应用 处理 逻辑,客户机,服务器,三层C/S的基本硬件结构,将三层功能装载到硬件的三种基本方法,表示层,表示层,表示层,功能层,数据层,数据层,功能层,功能层,数据层,客 户 机,服 务 器,(1)将数据层和 功能层放在 一台服务器上,(2)将数据层和 功能层放在 不同服务器上,服 务 器,(3)将功能层放 在客户机上,层次模型的结构关系,客户,层N,层N-1,层1,使用,抽象的最高层,抽象的最低层,2. 软件设计的问题,工具 如何描述软件的总体结构 方法 用什么方法有问题结构导出
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