软件考试临时抱的佛脚-1

3.操作系统

    在操作系统中，进程是占有资源的最小单位（线程可以访问其所在进程内的所有资源，但线程本身并不占有资源或仅仅占有一点必须资源）。但对于某些资源来说，其在同一时间只能被一个进程所占用。这些一次只能被一个进程所占用的资源就是所谓的临界资源。对于临界资源的访问，必须是互诉进行。也就是当临界资源被占用时，另一个申请临界资源的进程会被阻塞，直到其所申请的临界资源被释放。而进程内访问临界资源的代码被成为临界区。

    对于临界区的访问过程分为四个部分：

    1.进入区:查看临界区是否可访问，如果可以访问，则转到步骤二，否则进程会被阻塞

    2.临界区:在临界区做操作

    3.退出区:清除临界区被占用的标志

    4.剩余区：进程与临界区不相关部分的代码

    进程同步也是进程之间直接的制约关系，是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的直接制约关系来源于他们之间的合作。

    进程互斥是进程之间的间接制约关系。当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待。只有当使用临界资源的进程退出临界区后，这个进程才会解除阻塞状态。

实现临界区互斥的基本方法

 硬件实现方法

    通过硬件实现临界区最简单的办法就是关CPU的中断。从计算机原理我们知道，CPU进行进程切换是需要通过中断来进行。如果屏蔽了中断那么就可以保证当前进程顺利的将临界区代码执行完，从而实现了互斥。这个办法的步骤就是:屏蔽中断--执行临界区--开中断。但这样做并不好，这大大限制了处理器交替执行任务的能力。并且将关中断的权限交给用户代码，那么如果用户代码屏蔽了中断后不再开，那系统岂不是跪了？

    还有硬件的指令实现方式，这个方式和接下来要说的信号量方式如出一辙。但是通过硬件来实现，这里就不细说了。

 

信号量实现方式

    这也是我们比较熟悉P V操作。通过设置一个表示资源个数的信号量S，通过对信号量S的P和V操作来实现进程的的互斥。

    P和V操作分别来自荷兰语Passeren和Vrijgeven，分别表示占有和释放。P V操作是操作系统的原语，意味着具有原子性。

    P操作首先减少信号量，表示有一个进程将占用或等待资源，然后检测S是否小于0,如果小于0则阻塞，如果大于0则占有资源进行执行。

    V操作是和P操作相反的操作，首先增加信号量，表示占用或等待资源的进程减少了1个。然后检测S是否小于0，如果小于（大于？）0则唤醒等待使用S资源的其它进程。

生产者--消费者问题

    问题描述:生产者-消费者问题是一个经典的进程同步问题，该问题最早由Dijkstra提出，用以演示他提出的信号量机制。本作业要求设计在同一个进程地址空间内执行的两个线程。生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。

信号量

　　为了防止出现因多个程序同时访问一个共享资源而引发的一系列问题，我们需要一种方法，它可以通过生成并使用令牌来授权，在任一时刻只能有一个执行线程访问代码的临界区域。临界区域是指执行数据更新的代码需要独占式地执行。而信号量就可以提供这样的一种访问机制，让一个临界区同一时间只有一个线程在访问它，也就是说信号量是用来调协进程对共享资源的访问的。

 

　　信号量是一个特殊的变量，程序对其访问都是原子操作，且只允许对它进行等待（即P(信号变量))和发送（即V(信号变量))信息操作。最简单的信号量是只能取0和1的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二进制信号量。而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。这里主要讨论二进制信号量。

进程死锁

　　如果多个进程同时占有对方需要的资源而同时请求对方的资源，而它们在得到请求之前不会释放所占有的资源，那么就会导致死锁的发生，也就是进程不能实现同步。

产生死锁的原因可归结为如下两点：

　　（1）竞争资源。当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等，其数目不足以满足进程的需要时，会引起诸进程的竞争而产生死锁。

　　（2）进程间推进顺序非法。进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致产生进程死锁。

银行家算法的基本思想是分配资源之前，判断系统是否是安全的；若是，才分配。它是最具有代表性的避免死锁的算法。

设进程cusneed提出请求REQUEST [i]，则银行家算法按如下规则进行判断。

(1)如果REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，则转（2)；否则，出错。

(2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[i]，则转（3)；否则，等待。

(3)系统试探分配资源，修改相关数据：

AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i];

ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];

NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i];

(4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。

常见进程调度算法

先来先服务 （FCFS，first come first served）
在所有调度算法中，最简单的是非抢占式的FCFS算法。
算法原理：进程按照它们请求CPU的顺序使用CPU.就像你买东西去排队，谁第一个排，谁就先被执行，在它执行的过程中，不会中断它。当其他人也想进入内存被执行，就要排队等着，如果在执行过程中出现一些事，他现在不想排队了，下一个排队的就补上。此时如果他又想排队了，只能站到队尾去。
算法优点：易于理解且实现简单，只需要一个队列(FIFO)，且相当公平
算法缺点：比较有利于长进程，而不利于短进程，有利于CPU 繁忙的进程，而不利于I/O 繁忙的进程

最短作业优先（SJF, Shortest Job First）
短作业优先（SJF, Shortest Job First）又称为“短进程优先”SPN(Shortest Process Next)；这是对FCFS算法的改进，其目标是减少平均周转时间。
算法原理：对预计执行时间短的进程优先分派处理机。通常后来的短进程不抢先正在执行的进程。
算法优点：相比FCFS 算法，该算法可改善平均周转时间和平均带权周转时间，缩短进程的等待时间，提高系统的吞吐量。
算法缺点：对长进程非常不利，可能长时间得不到执行，且未能依据进程的紧迫程度来划分执行的优先级，以及难以准确估计进程的执行时间，从而影响调度性能。

最高响应比优先法(HRRN，Highest Response Ratio Next)
最高响应比优先法(HRRN，Highest Response Ratio Next)是对FCFS方式和SJF方式的一种综合平衡。FCFS方式只考虑每个作业的等待时间而未考虑执行时间的长短，而SJF方式只考虑执行时间而未考虑等待时间的长短。因此，这两种调度算法在某些极端情况下会带来某些不便。HRN调度策略同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短，从中选出响应比最高的作业投入执行。这样，即使是长作业，随着它等待时间的增加，W / T也就随着增加，也就有机会获得调度执行。这种算法是介于FCFS和SJF之间的一种折中算法。
算法原理：响应比R定义如下： R =(W+T)/T = 1+W/T
其中T为该作业估计需要的执行时间，W为作业在后备状态队列中的等待时间。每当要进行作业调度时，系统计算每个作业的响应比，选择其中R最大者投入执行。
算法优点：由于长作业也有机会投入运行，在同一时间内处理的作业数显然要少于SJF法，从而采用HRRN方式时其吞吐量将小于采用SJF 法时的吞吐量。
算法缺点：由于每次调度前要计算响应比，系统开销也要相应增加。

时间片轮转算法（RR，Round-Robin）
该算法采用剥夺策略。时间片轮转调度是一种最古老，最简单，最公平且使用最广的算法，又称RR调度。每个进程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间。
算法原理：让就绪进程以FCFS 的方式按时间片轮流使用CPU 的调度方式，即将系统中所有的就绪进程按照FCFS 原则，排成一个队列，每次调度时将CPU 分派给队首进程，让其执行一个时间片，时间片的长度从几个ms 到几百ms。在一个时间片结束时，发生时钟中断，调度程序据此暂停当前进程的执行，将其送到就绪队列的末尾，并通过上下文切换执行当前的队首进程，进程可以未使用完一个时间片，就出让CPU（如阻塞）。
算法优点：时间片轮转调度算法的特点是简单易行、平均响应时间短。
算法缺点：不利于处理紧急作业。在时间片轮转算法中，时间片的大小对系统性能的影响很大，因此时间片的大小应选择恰当
怎样确定时间片的大小：

时间片大小的确定
1.系统对响应时间的要求
2.就绪队列中进程的数目
3.系统的处理能力

多级反馈队列(Multilevel Feedback Queue)
多级反馈队列调度算法是一种CPU处理机调度算法，UNIX操作系统采取的便是这种调度算法。
多级反馈队列调度算法描述：
　　1、进程在进入待调度的队列等待时，首先进入优先级最高的Q1等待。
　　2、首先调度优先级高的队列中的进程。若高优先级中队列中已没有调度的进程，则调度次优先级队列中的进程。例如：Q1,Q2,Q3三个队列，只有在Q1中没有进程等待时才去调度Q2，同理，只有Q1,Q2都为空时才会去调度Q3。
　　3、对于同一个队列中的各个进程，按照时间片轮转法调度。比如Q1队列的时间片为N，那么Q1中的作业在经历了N个时间片后若还没有完成，则进入Q2队列等待，若Q2的时间片用完后作业还不能完成，一直进入下一级队列，直至完成。
　　4、在低优先级的队列中的进程在运行时，又有新到达的作业，那么在运行完这个时间片后，CPU马上分配给新到达的作业（抢占式）。
　　在多级反馈队列调度算法中，如果规定第一个队列的时间片略大于多数人机交互所需之处理时间时，便能够较好的满足各种类型用户的需要。

存储管理

非连续内存分配允许程序使用非连续的物理地址，允许共享代码数据，支持动态加载和动态链接

实现非连续内存分配需要解决虚拟地址到物理地址的转换

　　1.软件实现 开销大

　　2.硬件实现 开销小

段式存储管理：

　　进程的段地址空间由多个段组成：

　　　　1.主代码段

　　　　2.子模块代码段

　　　　3.公用库代码段

　　　　4.堆栈段

　　　　5.堆数据

　　　　6.初始化数据段

　　　　7.符号表等

　　段的概念：表示访问方式和存储数据等属性相同的一段地址空间，段内地址要求连续，若干段足证进程逻辑地址空间。

　　段的访问：逻辑地址由二元组(s,addr)组成，s表示段号，addr表示段内偏移通过段号到段表中查找相应的段描述符，

每个段描述符包含了段的起始地址和段长度，存储管理单元MMU把偏移addr和段描述符中的段长度做比较判断是否越界，

如果没有越界，则段基地址+偏移得到实际访问的地址。

 

页式存储管理：

　　把物理地址空间划分为大小相同的基本分配单位：页帧(frame)

　　把逻辑地址空间也划分为相同大小的基本分配单位：页面(page)，大小和页帧相同

页帧：

　　把物理地址组织成二元组(f,o)，f表示帧号，o表示帧内偏移量

　　物理地址=f*2^s+o(低s位是偏移量，所以f需要左移s位)

页：

　　页内偏移=帧内偏移，但页号一般不等于帧号。用二元组(p,o)表示。

　　p-页号，P位，共2P个页

　　o-页内偏移，s位，每页2^s字节

　　虚拟地址=p*2^s+o（因为低s位是偏移，所以p需要向左偏移s位）

逻辑地址中页号连续，物理地址中帧号不连续。

页表：

　　页表保存了逻辑地址到物理地址的映射关系，由页表基址作为起始地址，由页号作为下标查找相应页表项，

页号的对应关系存储在页表中。

 

页面置换算法

1．最佳置换算法（OPT）（理想置换算法）：从主存中移出永远不再需要的页面；如无这样的页面存在，则选择最长时间不需要访问的页面。于所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面，这样可以保证获得最低的缺页率。 

2．先进先出置换算法（FIFO）：是最简单的页面置换算法。这种算法的基本思想是：当需要淘汰一个页面时，总是选择驻留主存时间最长的页面进行淘汰，即先进入主存的页面先淘汰。其理由是：最早调入主存的页面不再被使用的可能性最大。 

 

 3．最近最久未使用（LRU）算法：这种算法的基本思想是：利用局部性原理，根据一个作业在执行过程中过去的页面访问历史来推测未来的行为。它认为过去一段时间里不曾被访问过的页面，在最近的将来可能也不会再被访问。所以，这种算法的实质是：当需要淘汰一个页面时，总是选择在最近一段时间内最久不用的页面予以淘汰。 

4. 时钟(CLOCK)置换算法

LRU算法的性能接近于OPT,但是实现起来比较困难，且开销大；FIFO算法实现简单，但性能差。所以操作系统的设计者尝试了很多算法，试图用比较小的开销接近LRU的性能，这类算法都是CLOCK算法的变体。
简单的CLOCK算法是给每一帧关联一个附加位，称为使用位。当某一页首次装入主存时，该帧的使用位设置为1;当该页随后再被访问到时，它的使用位也被置为1。对于页替换算法，用于替换的候选帧集合看做一个循环缓冲区，并且有一个指针与之相关联。当某一页被替换时，该指针被设置成指向缓冲区中的下一帧。当需要替换一页时，操作系统扫描缓冲区，以查找使用位被置为0的一帧。每当遇到一个使用位为1的帧时，操作系统就将该位重新置为0；如果在这个过程开始时，缓冲区中所有帧的使用位均为0，则选择遇到的第一个帧替换；如果所有帧的使用位均为1,则指针在缓冲区中完整地循环一周，把所有使用位都置为0，并且停留在最初的位置上，替换该帧中的页。由于该算法循环地检查各页面的情况，故称为CLOCK算法，又称为最近未用(Not Recently Used, NRU)算法。
CLOCK算法的性能比较接近LRU，而通过增加使用的位数目，可以使得CLOCK算法更加高效。在使用位的基础上再增加一个修改位，则得到改进型的CLOCK置换算法。这样，每一帧都处于以下四种情况之一：

1. 最近未被访问，也未被修改(u=0, m=0)。
2. 最近被访问，但未被修改(u=1, m=0)。
3. 最近未被访问，但被修改(u=0, m=1)。
4. 最近被访问，被修改(u=1, m=1)。

算法执行如下操作步骤：

1. 从指针的当前位置开始，扫描帧缓冲区。在这次扫描过程中，对使用位不做任何修改。选择遇到的第一个帧(u=0, m=0)用于替换。
2. 如果第1)步失败，则重新扫描，查找(u=0, m=1)的帧。选择遇到的第一个这样的帧用于替换。在这个扫描过程中，对每个跳过的帧，把它的使用位设置成0。
3. 如果第2)步失败，指针将回到它的最初位置，并且集合中所有帧的使用位均为0。重复第1步，并且如果有必要，重复第2步。这样将可以找到供替换的帧。

 

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4.软件工程

软件生命周期

软件生命周期又称为软件生存周期或系统开发生命周期，是软件的产生直到报废的生命周期，周期内有问题定义、可行性分析、总体描述、系统设计、编码、调试和测试、验收与运行、维护升级到废弃等阶段，这种按时间分程的思想方法是软件工程中的一种思想原则，即按部就班、逐步推进，每个阶段都要有定义、工作、审查、形成文档以供交流或备查，以提高软件的质量。但随着新的面向对象的设计方法和技术的成熟，软件生命周期设计方法的指导意义正在逐步减少。 生命周期的每一个周期都有确定的任务，并产生一定规格的文档（资料），提交给下一个周期作为继续工作的依据。按照软件的生命周期，软件的开发不再只单单强调“编码”，而是概括了软件开发的全过程。软件工程要求每一周期工作的开始只能必须是建立在前一个周期结果“正确”前提上的延续；因此，每一周期都是按“活动 ── 结果 ── 审核 ── 再活动 ── 直至结果正确”循环往复进展的。

1.问题定义及规划

2.需求分析

3.软件设计

4.程序编码

5.软件测试

6.运行维护

 

典型的开发模型有：1. 边做边改模型（Build-and-Fix Model）；2. 瀑布模型（Waterfall Model）；3. 快速原型模型（Rapid Prototype Model）；4. 增量模型（Incremental Model）；5.螺旋模型（Spiral Model）；6.演化模型(evolution model)；7.喷泉模型(fountain model)；8.智能模型(四代技术（4GL）)；9.混合模型（hybrid model）；10.RAD模型；
边做边改型（Build-and-Fix Model）
遗憾的是，许多产品都是使用"边做边改"模型来开发的。在这种模型中，既没有规格说明，也没有经过设计，软件随着客户的需要一次又一次地不断被修改.
边做边改型
边做边改型
在这个模型中，开发人员拿到项目立即根据需求编写程序，调试通过后生成软件的第一个版本。在提供给用户使用后，如果程序出现错误，或者用户提出新的要求，开发人员重新修改代码，直到用户满意为止。
这是一种类似作坊的开发方式，对编写几百行的小程序来说还不错，但这种方法对任何规模的开发来说都是不能令人满意的，其主要问题在于：
（1） 缺少规划和设计环节，软件的结构随着不断的修改越来越糟，导致无法继续修改；
（2） 忽略需求环节，给软件开发带来很大的风险；
（3） 没有考虑测试和程序的可维护性，也没有任何文档，软件的维护十分困难。
瀑布模型（Waterfall Model）
1970年Winston Royce提出了著名的"瀑布模型"，直到80年代早期，它一直是唯一被广泛采用的软件开发模型。
瀑布模型
瀑布模型将软件生命周期划分为制定计划、需求分析、软件设计、程序编写、软件测试和运行维护等六个基本活动，并且规定了它们自上而下、相互衔接的固定次序，如同瀑布流水，逐级下落。
在瀑布模型中，软件开发的各项活动严格按照线性方式进行，当前活动接受上一项活动的工作结果，实施完成所需的工作内容。当前活动的工作结果需要进行验证，如果验证通过，则该结果作为下一项活动的输入，继续进行下一项活动，否则返回修改。
瀑布模型强调文档的作用，并要求每个阶段都要仔细验证。但是，这种模型的线性过程太理想化，已不再适合现代的软件开发模式，几乎被业界抛弃，其主要问题在于：
（1） 各个阶段的划分完全固定，阶段之间产生大量的文档，极大地增加了工作量；
（2） 由于开发模型是线性的，用户只有等到整个过程的末期才能见到开发成果，从而增加了开发的风险；
（3） 早期的错误可能要等到开发后期的测试阶段才能发现，进而带来严重的后果。
我们应该认识到，"线性"是人们最容易掌握并能熟练应用的思想方法。当人们碰到一个复杂的"非线性"问题时，总是千方百计地将其分解或转化为一系列简单的线性问题，然后逐个解决。一个软件系统的整体可能是复杂的，而单个子程序总是简单的，可以用线性的方式来实现，否则干活就太累了。线性是一种简洁，简洁就是美。当我们领会了线性的精神，就不要再呆板地套用线性模型的外表，而应该用活它。例如增量模型实质就是分段的线性模型，螺旋模型则是接连的弯曲了的线性模型，在其它模型中也能够找到线性模型的影子。
快速原型模型（Rapid Prototype Model）
快速原型模型的第一步是建造一个快速原型，实现客户或未来的用户与系统的交互，用户或客户对原型进行评价，进一步细化待开发软件的需求。
快速原型
通过逐步调整原型使其满足客户的要求，开发人员可以确定客户的真正需求是什么；第二步则在第一步的基础上开发客户满意的软件产品。
显然，快速原型方法可以克服瀑布模型的缺点，减少由于软件需求不明确带来的开发风险，具有显著的效果。
快速原型的关键在于尽可能快速地建造出软件原型，一旦确定了客户的真正需求，所建造的原型将被丢弃。因此，原型系统的内部结构并不重要，重要的是必须迅速建立原型，随之迅速修改原型，以反映客户的需求。
增量模型（Incremental Model）
又称演化模型。与建造大厦相同，软件也是一步一步建造起来的。在增量模型中，软件被作为一系列的增量构件来设计、实现、集成和测试，每一个构件是由多种相互作用的模块所形成的提供特定功能的代码片段构成.
增量模型
增量模型在各个阶段并不交付一个可运行的完整产品，而是交付满足客户需求的一个子集的可运行产品。整个产品被分解成若干个构件，开发人员逐个构件地交付产品，这样做的好处是软件开发可以较好地适应变化，客户可以不断地看到所开发的软件，从而降低开发风险。但是，增量模型也存在以下缺陷：
（1） 由于各个构件是逐渐并入已有的软件体系结构中的，所以加入构件必须不破坏已构造好的系统部分，这需要软件具备开放式的体系结构。
（2） 在开发过程中，需求的变化是不可避免的。增量模型的灵活性可以使其适应这种变化的能力大大优于瀑布模型和快速原型模型，但也很容易退化为边做边改模型，从而使软件过程的控制失去整体性。
在使用增量模型时，第一个增量往往是实现基本需求的核心产品。核心产品交付用户使用后，经过评价形成下一个增量的开发计划，它包括对核心产品的修改和一些新功能的发布。这个过程在每个增量发布后不断重复，直到产生最终的完善产品。
例如，使用增量模型开发字处理软件。可以考虑，第一个增量发布基本的文件管理、编辑和文档生成功能，第二个增量发布更加完善的编辑和文档生成功能，第三个增量实现拼写和文法检查功能，第四个增量完成高级的页面布局功能。
螺旋模型（Spiral Model）
1988年，Barry Boehm正式发表了软件系统开发的"螺旋模型"，它将瀑布模型和快速原型模型结合起来，强调了其他模型所忽视的风险分析，特别适合于大型复杂的系统。
螺旋模型
螺旋模型沿着螺线进行若干次迭代，图中的四个象限代表了以下活动：
（1） 制定计划：确定软件目标，选定实施方案，弄清项目开发的限制条件；
（2） 风险分析：分析评估所选方案，考虑如何识别和消除风险；
（3） 实施工程：实施软件开发和验证；
（4） 客户评估：评价开发工作，提出修正建议，制定下一步计划。
螺旋模型由风险驱动，强调可选方案和约束条件从而支持软件的重用，有助于将软件质量作为特殊目标融入产品开发之中。但是，螺旋模型也有一定的限制条件，具体如下：
（1） 螺旋模型强调风险分析，但要求许多客户接受和相信这种分析，并做出相关反应是不容易的，因此，这种模型往往适应于内部的大规模软件开发。
（2） 如果执行风险分析将大大影响项目的利润，那么进行风险分析毫无意义，因此，螺旋模型只适合于大规模软件项目。
（3） 软件开发人员应该擅长寻找可能的风险，准确地分析风险，否则将会带来更大的风险
一个阶段首先是确定该阶段的目标，完成这些目标的选择方案及其约束条件，然后从风险角度分析方案的开发策略，努力排除各种潜在的风险，有时需要通过建造原型来完成。如果某些风险不能排除，该方案立即终止，否则启动下一个开发步骤。最后，评价该阶段的结果，并设计下一个阶段。
演化模型（evolution model）
演化模型是一种全局的软件(或产品)生存周期模型。属于迭代开发方法。
该模型可以表示为：第一次迭代(需求->设计->实现->测试->集成)->反馈->第二次迭代(需求->设计->实现->测试->集成)->反馈->……
即根据用户的基本需求，通过快速分析构造出该软件的一个初始可运行版本，这个初始的软件通常称之为原型，然后根据用户在使用原型的过程中提出的意见和建议对原型进行改进，获得原型的新版本。重复这一过程，最终可得到令用户满意的软件产品。采用演化模型的开发过程，实际上就是从初始的原型逐步演化成最终软件产品的过程。演化模型特别适用于对软件需求缺乏准确认识的情况。
喷泉模型（fountain model）
(也称面向对象的生存期模型, OO模型)
喷泉模型
喷泉模型与传统的结构化生存期比较，具有更多的增量和迭代性质，生存期的各个阶段可以相互重叠和多次反复，而且在项目的整个生存期中还可以嵌入子生存期。就像水喷上去又可以落下来，可以落在中间，也可以落在最底部。
智能模型(四代技术（4GL）)
智能模型
智能模型拥有一组工具（如数据查询、报表生成、数据处理、屏幕定义、代码生成、高层图形功能及电子表格等），每个工具都能使开发人员在高层次上定义软件的某些特性，并把开发人员定义的这些软件自动地生成为源代码。
这种方法需要四代语言（4GL）的支持。4GL不同于三代语言，其主要特征是用户界面极端友好，即使没有受过训练的非专业程序员，也能用它编写程序；它是一种声明式、交互式和非过程性编程语言。4GL还具有高效的程序代码、智能缺省假设、完备的数据库和应用程序生成器。市场上流行的4GL（如Foxpro等）都不同程度地具有上述特征。但4GL主要限于事务信息系统的中、小型应用程序的开发。
混合模型（hybrid model）
过程开发模型又叫混合模型（hybrid model），或元模型（meta-model）,把几种不同模型组合成一种混合模型，它允许一个项目能沿着最有效的路径发展，这就是过程开发模型（或混合模型）。实际上，一些软件开发单位都是使用几种不同的开发方法组成他们自己的混合模型。
RAD模型
快速应用开发（RAD）模型是一个增量型的软件开发过程模型。强调极短的开发周期。RAD模型是瀑布模型
采用RAD模型的软件过程
采用RAD模型的软件过程
的一个“高速”变种，通过大量使用可复用构件，采用基于构件的建造方法赢得快速开发。如果需求理解得好且约束了项目的范围，随后是数据建模、过程建模、应用生成、测试及反复。采用RAD模型的软件过程如右图所示。
RAD模型各个活动期所要完成的任务如下。
（1）业务建模：以什么信息驱动业务过程运作？要生成什么信息？谁生成它？信息流的去向是哪里由谁处理？可以辅之以数据流图。
（2）数据建模：为支持业务过程的数据流找数据对象集合，定义数据对象属性，与其他数据对象关系构成数据模型，可辅之以E-R图。
（3）过程建模：使数据对象在信息流中完成各业务功能。创建过程以描述数据对象的增加、修改、删除、查找，即细化数据流图中的处理框。
（4）应用程序生成：利用第四代语言（4GL）写出处理程序，重用已有构件或创建新的可重用构件，利用环境提供的工具自动生成并构造出整个应用系统。
（5）测试与交付，由于大量重用，一般只做系统测试，但新创建的构件还是要测试的。[1]
各种模型的比较
每个软件开发组织应该选择适合于该组织的软件开发模型，并且应该随着当前正在开发的特定产品特性而变化，以减小所选模型的缺点，充分利用其优点，下表列出了几种常见模型的优缺点。
各种模型的优点和缺点
瀑布模型 文档驱动 系统可能不满足客户的需求
快速原型模型 关注满足客户需求 可能导致系统设计差、效率低，难于维护
增量模型 开发早期反馈及时，易于维护 需要开放式体系结构，可能会导致效率低下
螺旋模型 风险驱动 风险分析人员需要有经验且经过充分训练

 

结构化开发方法：用系统工程的思想和工程化的方法，按用户至上的原则，结构化、模块化、自顶向下地对系统进行分析和设计的方法。

面向对象开发方法：面向对象方法(Object-Oriented Method)是一种把面向对象的思想应用于软件开发过程中，指导开发活动的系统方法，简称OO (Object-Oriented)方法，是建立在“对象”概念基础上的方法学。对象是由数据和容许的操作组成的封装体，与客观实体有直接对应关系，一个对象类定义了具有相似性质的一组对象。而每继承性是对具有层次关系的类的属性和操作进行共享的一种方式。所谓面向对象就是基于对象概念，以对象为中心，以类和继承为构造机制，来认识、理解、刻画客观世界和设计、构建相应的软件系统。

模块化设计的原则：

① 力求以少量的模块组成尽可能多的产品，并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，模块间的联系尽可能简单；

 

②模块的系列化，其目的在于用有限的产品品种和规格来最大限度又经济合理地满足用户的要求。

 

7种内聚

内聚性，又称块内联系，指模块的功能强度的度量，即一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。

内聚性是对一个模块内部各个组成元素之间相互结合的紧密程度的度量指标。模块中组成元素结合的越紧密，模块的内聚性就越高，模块的独立性也就越高。理想的内聚性要求模块的功能应明确、单一，即一个模块只做一件事情。模块的内聚性和耦合性是两个相互对立且又密切相关的概念。
 
内聚有如下的种类，它们之间的内聚度由弱到强排列如下：
（1） 偶然内聚。模块中的代码无法定义其不同功能的调用。但它使该模块能执行不同的功能，这种模块称为巧合强度模块。
 
（2） 逻辑内聚。这种模块把几种相关的功能组合在一起， 每次被调用时，由传送给模块参数来确定该模块应完成哪一种功能
 
（3） 时间内聚：把需要同时执行的动作组合在一起形成的模块为时间内聚模块。
 
（4） 过程内聚：构件或者操作的组合方式是，允许在调用前面的构件或操作之后，马上调用后面的构件或操作，即使两者之间没有数据进行传递。
 
（5） 通信内聚：指模块内所有处理元素都在同一个数据结构上操作（有时称之为信息内聚），或者指各处理使用相同的输入数据或者产生相同的输出数据。
 
（6） 顺序内聚：指一个模块中各个处理元素都密切相关于同一功能且必须顺序执行，前一功能元素输出就是下一功能元素的输入。即一个模块完成多个功能，这些模块又必须顺序执行。
 
（7） 功能内聚：这是最强的内聚，指模块内所有元素共同完成一个功能，联系紧密，缺一不可。

7种耦合
（1）非直接耦合：两模块间没有直接关系，之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的

（2）数据耦合：一个模块访问另一模块，彼此间通过简单数据参数来交换输入、输出信息。

（3）标记耦合：如一组模块通过参数表传递记录信息，就是标记耦合。这个记录是某一数据结构的子结构，不是简单变量。

（4）控制耦合：一个模块通过传递开关、标志、名字等控制信息，明显的控制选择另一模块的功能

（5）外部耦合：一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构，而且不是通过参数传递该全局变量的信息

（6）公共耦合：一组模块都访问同一个公共数，该公共数据环境可以是全局数据结构、共享的通信区、内存的公共覆盖区等。

（7）内容耦合：一个模块直接修改另一个模块的数据，或直接转入另一个模块

CMM共分五级。在每一级中，定义了达到该级过程管理水平所应解决的关键问题和关键过程。每一较低级别是达到较高级别的基础。其中五级是最高级，即优化级，达到该级的软件公司过程可自发地不断改进，防止同类问题二次出现；四级称为已管理级，达到该级的软件公司已实现过程的定量化；三级为已定义级，即过程实现标准化；二级为可重复级，达到该级的软件公司过程已制度化，有纪律，可重复；一级为初始级，过程无序，进度、预算、功能和质量等方面不可预测。