arch2. 基础知识

综述：

1 软硬件

1. 计算机硬件

控制器：控制器是分析和执行指令的部件，也是统一指挥并控制计算机各部件协调工作的中心部件，所依据的是机器指令
运算器：运算器也称为算术逻辑单元（ArithmeticandLogicUnit，ALU），其主要功能是在控制器的控制下完成各种算术运算和逻辑运算。

• 存储器
  按照与处理器的物理距离可分为4个层次：
  • 片上缓存：在处理器核心中直接集成的缓存，一般为 SRAM结构
  • 片外缓存：在处理器核心外的缓存，一般为 SRAM结构
  • 主存(内存):通常采用 DRAM结构， DRAM依赖不断充电维持其中的数据
  • 外存：可以是磁带、磁盘、光盘和各类Flash等介质器件，这类设备访问速度慢，但容量大，且在掉电后能够保持其数据。

输入设备、输出设备

2. 计算机软件

• 操作系统的特征
  并发性、共享性、虚拟性、不确定性

• 中间件
  中间件处在操作系统、网络和数据库之上， 网络、数据库应用软件的下层

  • 分类：
    通信处理（消息）中间件、事务处理（交易）中间件、数据存取管理中间件、web服务器中间件、安全中间件、跨平台和架构的中间件、专用平台中间件、网络中间件

• 协议与端口

  • 邮件接收协议 POP3 端口110
  • 邮件发送协议 SMTP 端口25
  • 超文本传输协议 HTTP 端口80
  • 交互式邮件存取协议 端口143

基于构件的软件工程

接口。构件通过构件接口来定义；
平台服务，允许构件在分布式环境下通信和互操作。

需求工程

分为如下阶段：

1. 需求获取：通过与用户的交流，对现有系统的观察及对任务进行分析，从而开发、捕获和修订用户的需求。
2. 需求分析：为系统建立一个概念模型，作为对需求的抽象描述，并尽可能多的捕获现实世界的语义
3. 形成需求规格(或称之为需求文档化):按照相关标准，生成需求模型的文档描述
4. 需求确认与验证
5. 需求管理：包括需求文档的追踪管理、变更控制、版本控制等管理性活动

需求跟踪：包括编制每个需求同系统元素之间的联系文档，这些元素包括其他需求、体系结构、其他设计部件、源代码模块、测试、帮助文件和文档等，是要在整个项目的工件之间形成水平可追踪性。

• 需求工程包括需求开发和需求管理两大类活动。
  • 需求开发包括：需求获取，需求分析，需求定义，需求验证这些主要活动；
  • 需求管理包括：变更控制、版本控制、需求跟踪和需求状态跟踪这些活动。
• 按照传统的软件生命周期方法学，可以把软件生命期划分为软件定义、软件开发、软件运行与维护3个阶段。

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• 净室软件工程 理论基础主要是函数理论和抽样理论
• 统一过程模型 (RUP)
  • 开发生命周期分为多个循环，每个循环包括4个阶段：初始、细化、构造、移交

3. 软件工程

uml

UML中有4种关系：依赖、关联、泛化和实现。

• UML5类视图：
  • 用例图：描述系统的功能需求，方便找出用例和执行者， 主要包括用例图。
  • 逻辑图：描述如何实现系统内部的功能，逻辑视图包含类图和对象图、状态图、顺序图、合作图和活动图。
  • 进程图：描述系统的并发性，并处理这些线程间的通信和同步。进程视图主要包括状态图、顺序图、合作图、活动图、构件图和配置图；
  • 实现图：实现视图：描述系统代码构件组织和实现模块及它们之间的依赖关系；实现视图主要包括构件图；
  • 部署图：定义系统中软硬件的物理体系结构及连接、哪个程序或对象驻留在哪台计算机上执行；主要包括配置图；

23种设计模式，按目的和范围分类

• 目的：
  • 创建模式：创建型模式关注对象的创建机制
  • 结构模式：结构型模式关注类或对象的组合，它们帮助设计更灵活的组合结构。
  • 行为模式：行为型模式关注对象之间的通信
• 范围：类模式、对象模式

负载测试用于测试超负荷环境中程序是否能够承担；强度测试是在系统资源特别低的情况下考查软件系统极限运行情况；容量测试可用于测试系统同时处理的在线最大用户数量。

4. 数据库系统

• E-R图
  • 实体关系图（Entity-Relationship Diagram，简称ER图）是一种用于描述数据库中实体及其之间关系的图形化工具。ER图是数据库设计中的重要工具，帮助设计人员清晰地表达数据库的逻辑结构和数据关系。
  • 元素 实体 属性 关系 健
  • 合并冲突
    • 属性冲突：包括属性域冲突和属性取值冲突。
    • 命名冲突：包括同名异义和异名同义。
    • 结构冲突：包括同一对象在不同应用中具有不同的抽象，以及同一实体在不同局部E-R图中所包含的属性个数和属性排列次序不完全相同。
• 关系运算 选择（水平方向运算） 投影（垂直方向运算）笛卡尔积 连接（可以由笛卡尔积和选择运算导出）
• 数据库系统中事务四个特性：原子性、一致性、隔离性、持久性

4. 复用、评估

• 复用

  • 机会复用 开发过程中，发现可用资产进行复用
  • 系统复用 开放前规划，决定哪些需要复用

• 用例图

  • 用例图（Use Case Diagram）是UML（统一建模语言）中的一种图形化工具，用于描述系统功能及其与外部参与者之间的交互。用例图帮助设计人员和利益相关者理解系统的功能需求和用户交互。
  • 元素 用例（系统提高功能和服务）参与者 关系（关联、扩展、包含、泛化）
  • 合并冲突
    • 属性冲突：包括属性域冲突和属性取值冲突。
      命名冲突：包括同名异义和异名同义。
      结构冲突：包括同一对象在不同应用中具有不同的抽象，以及同一实体在不同局部E-R图中所包含的属性个数和属性排列次序不完全相同。

• 数据流图

  • 元素 外部实体、处理、数据流、数据存储

• 作者的署名权、修改权、保护作品完整权的保护期不受限制。

5. 架构

特定领域软件体系结构

1. 领域分析，这个阶段的主要目标是获得领域模型。领域模型描述领域中系统之间的共同需求，即领域模型所描述的需求为领域需求
2. 领域设计，这个阶段的主要目标是获得DSSA。
3. 领域实现，这个阶段的主要目标是依据领域模型和DSSA 开发和组织可重用信息。这些可重用信息可能是从现有系统中提取得到，也可能需要通过新的开发得到。

架构演化

静态演化：设计时演化和运行前演化
动态演化，动态演化是在系统运行期间的演化，需要在不停止系统功能的情况下完成演化

6. 软件可靠性

软件可靠性设计技术主要有融错技术、检错技术、降低复杂度设计等
融错技术

1. 恢复块设计 选择一组操作做为融错设计单元，把普通程序块更改为恢复块。一个恢复块包含若干功能相同、设计差异的程序块，每一个时刻一个程序块处于运行状态，一旦该程序块故障，用备用块替代
2. N版本程序设计 设计多个版本程序，对相同初始条件和输入数据的操作结果，实行多数表决，防止其中一个版本程序提供错误服务
3. 冗余设计 在一套完整的软件系统之外，设计一种不同路径、不同算法和不同实现方法的系统做为备份

检错技术
软件出现故障后，能及时发现并报警

降低复杂度设计
降低复杂度设计的思想就是在保证实现软件功能的基础上，简化软件结构，缩短程序代码长度，优化软件数据流向，降低软件复杂度，从而提高软件可靠性。

系统配置技术

1. 双机热备份技术 两台服务器安装相同程序，一台出现故障，备机主动替代主机工作，采用心跳方法联系，主从之间按照一定频率发送通信信号，表面各自状态
2. 服务器集群技术

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软件架构演化

1. 需求变更归类；2. 正定体系结构演化计划；3. 修改、增加删除构件；4. 构件之间的连接件适配；5. 构件组装和测试；6. 技术评审。

• 作者的署名权、修改权、保护作品完整权的保护期不受限制。