电脑系统架构有哪些-电脑系统是什么框架
1.程序设计中的框架是什么
2.内核WINDOWS系统
3.软件系统框架图是什么样的
4.“系统架构”是什么意思?都有哪些架构?
程序设计中的框架是什么
程序设计中的框架包含DoitPHP(原)是一个基于BSD开源协议发布的轻量级PHP框架,还包含如thinkphp、codeigniter(简称CI)、yii framework、doophp、qeephp、等主流的程序设计框架,根据个人习惯和性能要求,其各也有不同的优缺点。
从软件设计角度,框架是一个可复用的软件架构解决方案,规定了应用的体系结构,阐明软件体系结构中各层次间及其层次内部各组件间的毅力关系,责任分配和控制流程,表现为一组接口,抽象类以及实例间协作的方法。
框架是指对特定应用领域中的应用系统的部分设计和实现子系统的整体结构。
框架将应用系统划分为类和对象,定义类和对象的责任,类和对象如何互相协作,以及对象之间的控制线程。
这些共有的设计因素由框架预先定义,应用开发人员只须关注于特定的应用系统特有部分。框架刻画了其应用领域所共有的设计决策,所以说框架着重于设计复用,尽管框架中可能包含用某种程序设计语言实现的具体类。
内核WINDOWS系统
一、引言
内核系统(EmbeddedSystems)是根据应用的要求,将操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中,从而实现软件与硬件一体化的计算机系统。内核系统出现于60年代晚期,它最初被用于控制机电电话交换机,如今已被广泛的应用于工业制造、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等众多领域。内核系统在数量上远远超过了各种通用计算机系统:计算机系统核心CPU,每年在全球范围内的产量大概在二十亿颗左右,其中超过80%应用于各类专用性很强的内核系统。
一般的说,凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可以称为内核系统。和通用的计算平台相比,内核系统往往具有功能单一、体积小、功耗低、可靠性高、剪裁性好、软硬件集成度高、计算能力相对较低等特点。多年来,内核设备中没有操作系统,其主要原因有二:首先,诸如洗衣机、微波炉、电冰箱这样的设备仅仅需要一道简单的控制程序,以管理数量有限的按钮和指示灯,没有使用操作系统的必要;其次,它往往只具有有限的硬件,不足以支持一个操作系统。
然而,随着硬件的发展,内核系统变得越来越复杂,最初的控制程序中逐步的加入了许多功能,而这些功能中有很多可以由操作系统提供。于是,在70年代末期出现了内核操作系统(EmbeddedOperatingSystems),它的出现大大简化了应用程序设计,并可以有效的保障软件质量和缩短开发周期。简单的ES一般并不使用操作系统,只包含一些控制流程,但是随着内核操作系统在复杂性上的增长,简单的流程控制就不能满足系统的要求,这是就必须考虑使用操作系统做系统软件。因此,内核操作系统就应运而生。
随着EOS的广泛应用,业界已推出一些应用比较成功的EOS产品。归纳起来EOS应该具有以下几个特点:小巧、实时性、可装卸、固化代码、弱交互性、强稳定性和统一的接口。目前使用最多的EOS产品包括有:Vxwork、QNX、PalmOS、WindowsCE、pSOS、HopenOS(国内凯思集团公司自主研制开发)等。其中,Vxwork使用最为广泛、市场占有率最高,其突出特点是实时性强(用优先级抢占和轮转调度等机制),除此之外,其可靠性和可剪裁性也相当不错。QNX是一种伸缩性极佳的系统,其核心加上实时POSIX环境和一个完整的窗口系统还不到一兆。相比之下,MicrosoftWinCE的核心体积庞大,实时性能也差强人意,但由于Windows系列友好的用户界面和为程序员所熟悉的API,并捆绑IE、Office等应用程序,正逐渐获得更大的市场份额。而与这些商业化的操作系统相比,WINDOWS已经越来越受到人们的注意。
二、内核WINDOWS概述
WINDOWS是一个成熟而稳定的网络操作系统。将WINDOWS植入内核设备具有众多的优点。首先,WINDOWS的源代码是开放的,任何人都可以获取并修改,用之开发自己的产品。其次,Lirmx是可以定制的,其系统内核最小只有约134kB。一个带有中文系统和图形用户界面的核心程序也可以做到不足1MB,并且同样稳定。另外,它和多数Unix系统兼容,应用程序的开发和移植相当容易。同时,由于具有良好的可移植性,人们已成功使WINDOWS运行于数百种硬件平台之上。
然而,WINDOWS并非专门为实时性应用而设计,因此如果想在对实时性要求较高的内核系统中运行WINDOWS,就必须为之添加实时软件模块。这些模块运行的内核空间正是操作系统实现进程调度、中断处理和程序执行的部分,因此错误的代码可能会破坏操作系统,进而影响整个系统的可靠性和稳定性。WINDOWS的众多优点还是使它在内核领域获得了广泛的应用,并出现了数量可观的内核WINDOWS系统。其中有代表性的包括:uCWINDOWS、ETWINDOWS、ThinWINDOWS、LOAF等。ETWINDOWS通常用于在小型工业计算机,尤其是PC/104模块。ThinWINDOWS面向专用的照相机服务器、X-10控制器、MP3播放器和其它类似的内核应用。LOAF是WINDOWSOnAFloppy的缩略语,它运行在386平台上。
三、WINDOWS作为内核操作系统的优势
WINDOWS作为内核操作系统的优势主要有以下几点:
1、可应用于多种硬件平台。WINDOWS已经被移植到多种硬件平台,这对于经费,时间受限制的研究与开发项目是很有吸引力的。原型可以在标准平台上开发后移植到具体的硬件上,加快了软件与硬件的开发过程。WINDOWS用一个统一的框架对硬件进行管理,从一个硬件平台到另一个硬件平台的改动与上层应用无关。WINDOWS可以随意地配置,不需要任何的许可证或商家的合作关系,源代码可以免费得到。这使得用WINDOWS作为操作系统不会遇到任何关于版权的纠纷。毫无疑问,这会节省大量的开发费用。本身内置网络支持,而目前内核系统对网络支持要求越来越高。WINDOWS的高度模块化使添加部件非常容易。
2、WINDOWS是一个和Unix相似、以内核为基础的、具有完全的内存访问控制,支持大量硬件(包括X86,Alpha、ARM和Motorola等现有的大部分芯片)等特性的一种通用操作系统。其程序源码全部公开,任何人可以修改并在GUN通用公共许可证(GNUGeneralPublicLicense)下发行。这样,开发人员可以对操作系统进行定制,适应其特殊需要。
3、WINDOWS带有Unix用户熟悉的完善的开发工具,几乎所有的Unix系统的应用软件都已移植到了WINDOWS上。WINDOWS还提供了强大的网络功能,有多种可选择窗口管理器(XWindows)。其强大的语言编译器GCC,C等也可以很容易得到,不但成熟完善,而且使用方便。
四、内核WINDOWS的建立
完整的内核WINDOWS解决方案应包括内核WINDOWS操作系统内核、运行环境、图形化界面和应用软件等。由于内核设备的特殊要求,内核WINDOWS解决方案中的内核、环境、GUI等都与标准WINDOWS有很大不同,其主要挑战是如何在狭小的FLASH、ROM和内存中实现高质量的任务实时调度、图形化显示、网络通信等功能。
1、精简内核
WINDOWS内核有自己的结构体系,其中进程管理、内存管理和文件系统是其最基本的3个子系统。图1简单表示了它的框架。用户进程可直接通过系统调用或者函数库来访问内核。正因为WINDOWS内核具有这样的结构,因此修改内核时必须注意各个子系统之间的协调。
内核WINDOWS内核一般由标准WINDOWS内核裁剪而来。用户可根据需求配置系统,剔除不需的服务功能、文件系统和设备驱动。经过裁剪、压缩后的系统内核一般只有300k左右,十分适合内核设备。同标准WINDOWS不同的是内核WINDOWS必须要实现从FLASH或ROM的启动。标准WINDOWS启动代码实现了系统初始化和从软盘、硬盘O盘区引导内核。内核WINDOWS一般保存在FLASH或ROM中,标准LILO无法引导。在支持直接从FLASH设备引导的系统中,如华恒公司的uCWINDOWS,引导程序主要完成对硬件系统的初始化工作和操作系统的解压、移位工作。在不支持直接从FLASH引导的系统中,FLASH设备只能作为非引导磁盘使用。此时,可用先从硬盘或软盘加载一个小操作系统,如内核DOS,然后再执行"Loadlin"加载程序从FLASH引导内核WINDOWS。
对标准WINDOWS的修改主要是虚拟内存和调度程序部分的改动。因为标准WINDOWS系统使用虚拟内存管理的目的是为了能同时运行多个进程,但是这样每个待运行的进程所能分配的CPU时间片就受限制,的使用效率就低。这样对于实时性要求较高的内核系统来说,实时任务往往要求CPU具有很高的突发处理能力,即在有些时候需要极高的处理效率,因此需要屏蔽内核的虚拟内存管理机制。对于无硬盘设备的内核系统,不必用虚存管理。强实时需求的内核应用可以通过修改任务调度模块实现,主要是在内核和设备驱动程序中加入了许多切换点。在该点处,系统检测是否存在未处理的紧急中断,有则剥夺内核的运行,及时处理中断。实现实时的一个较好的方法是在标准的WINDOWS内核上增加一个实时内核,标准WINDOWS内核作为一个任务运行于实时内核上,强实时性任务也直接运行在实时内核上,如RT-WINDOWS等。
文件系统是内核WINDOWS操作系统必不可少的。但标准WINDOWS支持大量的文件系统,因此除了满足系统的正常运行需要而保留一种外,其它的全部可以删除,利用原有的设置选项可以移除。一般内核设备文件系统主要使用RamDisk技术和网络文件系统技术。RamDisk可驻留于Flash,运行时加载到内存中。
2、精简运行环境
WINDOWS通常的运行环境指用户运行任何应用的基础设施,主要包括函数库和基本命令集等。标准WINDOWS系统同时向用户提供了静态和动态函数库。静态函数库在生成应用时直接链接到用户应用中。动态库在应用运行时才链接。由于内核系统应用一般都是在开发平台上预先生成的,因此内核系统只需向应用提供动态函数库。WINDOWS应用运行所需的函数库主要有C库、数学库、线程库、加密库、网络通信库等。其中最基本的是C语言的运行库glib。这个库主要完成基本的输入输出,内存访问,文件处理。一个标准的glib库大约要1200kB存储空间,考虑到内核WINDOWS内核往往很小,这种运行库实在太大,我们做了一些精简的工作,方法有两种:(1)、使用静态连接的方法,完全不使用运行库动态连接;(2)、对这个库的函数进行精简。
在一个桌面系统上,使用动态连接可以带来许多好处。使用动态连接库,可以让应用程序跟函数库的更新、升级分离,便于维护,可以让同时运行的多个程序共享一段代码。但是,在内核系统中,很少有多个程序并行的可能,程序的维护,尤其是库函数的维护更新是不常见的。这时,使用静态连接的优势就极为明显。因为静态连接可以只将库中用到的部分连接进程序。在应用程序较少(小于5)的情况下,静态连接可以达到较好的结果。为了便于将来扩充的需要,我们也用第二种方法,针对我们的需要,对库函数的内容进行精简,只保留一些基本功能,还有一种方法是用其它的C语言运行库。但是这些库对兼容性影响很大。
基本命令集同样是运行用户应用的基础,主要包括初始化进程init,终端获取getty、Shell和基本命令等。内核系统的启动过程可能与标准WINDOWS不同,例如跳过登录过程直接启动GUI等。这就要求修改init,getty等。标准WINDOWS命令集同样由于体积问题无法直接应用于内核环境。目前,小命令集的解决方法主要有集成方法和汇编方法两种。集成方法用集成公共部分减少命令集整体体积,用C实现,有较好的平台移植性;汇编方法则用汇编编程减少每个命令的体积.这样可使体积很小但其平台移植性较差。
3、内核WINDOWS下的GUI
GUI在内核系统或者实时系统中的地位越来越重要,比如PDA、DVD播放机、WAP手机等,都需要一个完整.漂亮的图形用户界面。这些系统对GUI的基本要求包括:(1)、轻型、占用少;(2)、高性能;(3)、高可靠性;(4)、可配置。这些也成为评价内核系统的重要指标。目前,内核WINDOWS上的GUI主要有winCE、MicroWindow、紧缩的XWindow、MiniGUI(国内做得较好的自由软件之一)。标准WINDOWS的Xfree86由于体积庞大,运行环境要求高,无法运行于内核环境。内核GUI主要通过削减功能,降低性能来实现体积小和占用少。目前内核WINDOWS上的GUI环境主要有两类:X类和win32类。X类GUI分为服务方和客户方两方。服务器方提供鼠标、键盘处理和显示功能,客户方是用户应用,服务方和客户方通过socket接口和X协议通信。用该方式十分有利于远程网络图形化服务,客户方和服务方可通过网络实现X协议和图形显示。典型的X类GUI有MicroWindow、紧缩的XWindow等。win32类的GUI不存在客户方和服务方,每个任务都自成一体,任何任务间的切换、分发由专门的管理任务负责。如wiCE、MiniGUI就是类似于win32类的GUI。
五、当前流行的几种内核WINDOWS系统
除了智能数字终端领域以外,WINDOWS在移动计算平台、智能工业控制、金融业终端系统,甚至军事领域都有着广泛的应用前景。这些WINDOWS被统称为"内核WINDOWS"。
1、RT-WINDOWS
这是由美国墨西哥理工学院开发的内核WINDOWS操作系统。到目前为止,RT-WINDOWS已经成功地应用于航天飞机的空间数据集、科学仪器测控和**特技图像处理等广泛领域。RT-WINDOWS开发者并没有针对实时操作系统的特性而重写WINDOWS的内核,因为这样做的工作量非常大,而且要保证兼容性也非常困难。为此,RT-WINDOWS提出了精巧的内核,并把标准的WINDOWS核心作为实时核心的一个进程,同用户的实时进程一起调度。这样对WINDOWS内核的改动非常小,并且充分利用了WINDOWS下现有的丰富的软件。
2、uCWINDOWS
uCWINDOWS是Lineo公司的主打产品,同时也是开放源码的内核WINDOWS的典范之作。uCWINDOWS主要是针对目标处理器没有存储管理单元MMU(MemoryManagementUnit)的内核系统而设计的。它已经被成功地移植到了很多平台上。由于没有MMU,其多任务的实现需要一定技巧。uCWINDOWS是一种优秀的内核WINDOWS版本,是micro-Conrol-WINDOWS的缩写。它秉承了标准WINDOWS的优良特性,经过各方面的小型化改造,形成了一个高度优化的、代码紧凑的内核WINDOWS。虽然它的体积很小,却仍然保留了WINDOWS的大多数的优点:稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、对各种文件系统完备的支持和标准丰富的API。它专为内核系统做了许多小型化的工作,目前已支持多款CPU。其编译后目标文件可控制在几百KB数量级,并已经被成功地移植到很多平台上。
3、Embedix
Embedix是由内核WINDOWS行业主要厂商之一Luneo推出的,是根据内核应用系统的特点重新设计的WINDOWS发行版本。Embedix提供了超过25种的WINDOWS系统服务,包括Web服务器等。系统需要最小8MB内存,3MBROM或快速闪存。Embedix基于WINDOWS2.2内核,并已经成功地移植到了Intelx86和PowerPC处理器系列上。像其它的WINDOWS版本一样,Embedix可以免费获得。Luneo还发布了另一个重要的软件产品,它可以让在WindowsCE上运行的程序能够在Embedix上运行。Luneo还将推出Embedix的开发调试工具包、基于图形界面的浏览器等。可以说,Embedix是一种完整的内核WINDOWS解决方案。
4、XWINDOWS
XWINDOWS是由美国网虎公司推出,主要开发者是陈盈豪。他在加盟网虎几个月后便开发出了基于XWINDOWS的、号称是世界上最小的内核WINDOWS系统,内核只有143KB,而且还在不断减小。XWINDOWS核心用了"超字元集"专利技术,让WINDOWS核心不仅可能与标准字符集相容,还含盖了12个国家和地区的字符集。因此,XWINDOWS在推广WINDOWS的国际应用方面有独特的优势。
5、
由Agenda公司用、作为其新产品"VR3PDA"的内核WINDOWS操作系统。它可以提供跨操作系统构造统一的、标准化的和开放的信息通信基础结构,在此结构上实现端到端方案的完整平台。框架开放,使普通的软件结构可以为所有用户提供一致的服务。平台使用户的视线从设备、平台和网络上移开,由此引发了信息技术新时代的产生。在中,称之为用户化信息交换(CIE),也就是提供和访问为每个用户需求而定制的"主题"信息的能力,而不管正在使用的设备是什么。
6、
由Transmeta公司推出的操作系统代码开放,在GUN普通公共许可(GPL)下发布,可以在://midori.transmeta上立即获得。该公司有个名为""。""这个名字来源于日本的"绿色"---Midori,用来反映其WINDOWS操作系统的环保外观。
7、红旗内核WINDOWS
由北京中科院红旗软件公司推出的内核WINDOWS是国内做得较好的一款内核操作系统。目前,中科院计算所自行开发的开放源码的内核操作系统---EasyEmbeddedOS(EEOS)也已经开始进入实用阶段了。该款内核操作系统重点支持p-Ja。系统目标一方面是小型化,另一方面能重用WINDOWS的驱动和其它模块。由于有中科院计算所的强大科研力量做后盾,EEOS有望发展成为功能完善、稳定、可靠的国产内核操作系统平台。
六、结束语
由于WINDOWS是一个内核源代码开放、具备一整套工具链、有强大的网络支持及成本低廉的操作系统,因此内核WINDOWS自诞生起就秉承了这众多独特优势,这使它正在并越来越多地受到人们的关注。据EvenData数据显示,期望使用内核WINDOWS的用户从2001年的11%增到2002年27%,而同期Vxwork只是从16%到18%,WinCE从9%到14%。另外,在内核WINDOWS的各种应用市场中,通信(语音和数据)名列第一,2000年的销售额是1300万美元,而2005年预计将达到1.26亿美元,可以预见,内核WINDOWS将在未来的通信用内核操作系统中占据强有力的地位
WINDOWS是目前十分火爆的操作系统。它是由芬兰赫尔辛基大学的一个大学生LinusB.Torvolds在1991年首次编写的。标志性图标是一个可爱的小企鹅。
WINDOWS是一种类Unix系统,Linus当时编写它的目的是为了替代一种名叫Minix的操作系统。Minix是由一个名叫AndrewTannebaum的计算机教授编写的,当时由于Unix是一个商业软件,其源代码是不能拿来进行教学的,Andrew教授就自己编写了一个系统用于教学。最
初的Minix用一张软盘就能装下,麻雀虽小、五脏俱全,Minix具有一般操作系统的特征,它同时兼容Unix系统。
WINDOWS是一个免费的操作系统,用户可以免费获得其源代码,并能够随意修改。它是在共用许可证GPL(GeneralPublicLicense)保护下的自由软件,也有好几种版本,如RedHatWINDOWS、Slackware,以及国内的XteamWINDOWS等。
WINDOWS具有许多Unix系统的功能和特点,能够兼容Unix,但无需支付Unix高额的费用。比如一个Unix程序员在单位可以在Unix系统上进行工作,回到家里在WINDOWS系统上也能完成同样的工作,而不必重新购买Unix。要知道Unix的价格比常见的Windows要高出若干倍,和WINDOWS的低廉更是相距甚远。
WINDOWS的应用也十分广泛。Sony最新的PS2游戏机就用了WINDOWS作为系统软件,使PS2摇身一变,成为了一台WINDOWS工作站。著名的**《泰坦尼克号》的数字技术合成工作就是利用100多台WINDOWS服务器来完成的。
2001年8月17日,WINDOWS发布了最新的WINDOWS2.4.9版,它也已经十岁了。
WINDOWS的优点
WINDOWS的流行是因为它具有许多诱人之处。
1、完全免费
WINDOWS是一款免费的操作系统,用户可以通过网络或其他途径免费获得,并可以任意修改其源代码。这是其他的操作系统所做不到的。正是由于这一点,来自全世界的无数程序员参与了WINDOWS的修改、编写工作,程序员可以根据自己的兴趣和灵感对其进行改变。这让WINDOWS吸收了无数程序员的精华,不断壮大。
2、完全兼容POSIX1.0标准
这使得可以在WINDOWS下通过相应的模拟器运行常见的DOS、Windows的程序。这为用户从Windows转到WINDOWS奠定了基础。许多用户在考虑使用WINDOWS时,就想到以前在Windows下常见的程序是否能正常运行,这一点就消除了他们的疑虑。
3、多用户、多任务
WINDOWS支持多用户,各个用户对于自己的文件设备有自己特殊的权利,保证了各用户之间互不影响。多任务则是现在电脑最主要的一个特点,WINDOWS可以使多个程序同时并独立地运行。
4、良好的界面
WINDOWS同时具有字符界面和图形界面。在字符界面用户可以通过键盘输入相应的指令来进行操作。它同时也提供了类似Windows图形界面的X-Windows系统,用户可以使用鼠标对其进行操作。在X-Windows环境中就和在Windows中相似,可以说是一个WINDOWS版的Windows。
5、丰富的网络功能
互联网是在Unix的基础上繁荣起来的,WINDOWS的网络功能当然不会逊色。它的网络功能和其内核紧密相连,在这方面WINDOWS要优于其他操作系统。在WINDOWS中,用户可以轻松实现网页浏览、文件传输、远程登陆等网络工作。并且可以作为服务器提供WWW、FTP、E-Mail等服务。
6、可靠的安全、稳定性能
WINDOWS取了许多安全技术措施,其中有对读、写进行权限控制、审计跟踪、核心授权等技术,这些都为安全提供了保障。WINDOWS由于需要应用到网络服务器,这对稳定性也有比较高的要求,实际上WINDOWS在这方面也十分出色。
7、支持多种平台
WINDOWS可以运行在多种硬件平台上,如具有x86、680x0、SPARC、Alpha等处理器的平台。此外WINDOWS还是一种内核操作系统,可以运行在掌上电脑、机顶盒或游戏机上。2001年1月份发布的WINDOWS2.4版内核已经能够完全支持Intel64位芯片架构。同时WINDOWS也支持多处理器技术。多个处理器同时工作,使系统性能大大提高。
WINDOWS的不足
由于在现在的个人电脑操作系统行业中,微软的Windows系统仍然占有大部分的份额,绝大多数的软件公司都支持Windows。这使得Windows上的应用软件应有尽有,而其他的操作系统就要少一些。许多用户在换操作系统的时候都会考虑以前的软件能否继续使用,换了操作系统后是否会不方便。虽然WINDOWS具有DOS、Windows模拟器,可以运行一些Windows程序,但Windows系统极其复杂,模拟器所模拟的运行环境不可能完全与真实的Windows环境一模一样,这就使得一些软件无法正常运行。
许多硬件设备面对WINDOWS的驱动程序也不足,不少硬件厂商是在推出Windows版本的驱动程序后才编写WINDOWS版的。但一些大硬件厂商在这方面做得还不错,他们的WINDOWS版驱动程序一般都推出得比较及时。
软件支持的不足是WINDOWS最大的缺憾,但随着WINDOWS的发展,越来越多的软件厂商会支持WINDOWS,它应用的范围也越来越广。这只小企鹅的前景是十分光明的。
软件系统框架图是什么样的
系统结构图反映的是系统中模块的调用关系和层次关系,谁调用谁,有一个先后次序(时序)关系.所以系统结构图既不同于数据流图,也不同于程序流程图.在系统结构图中的有向线段表示调用时程序的控制从调用模块移到被调用模块,并隐含了当调用结束时控制将交回给调用模块。
结构化设计方法使用的描述方式是系统结构图,也称结构图或控制结构图。它表示了一个系统 (或功能模块) 的层次分解关系,模块之间的调用关系,以及模块之间数据流和控制流信息的传递关系,它是描述系统物理结构的主要图表工具。
参考资料
“系统架构”是什么意思?都有哪些架构?
系统架构(Framework 或Architecture)或软件架构的定义很难明确,仁者见仁智者见智。
在面向对象范畴中,我认为就是通过若干类、抽象类及其接口有机组成的软件系统,其中类起的作用好比建筑物中的砖瓦钢筋水泥楼板,而接口和抽象类中没有实现的方法好比其中的一个个空间,包括大厅,走廊,房间,厨房,卫生间....,架构使用者的任务就是往这些空间中填充东西,也就是实现那些接口和抽象方法,从而可以创建一座定制了的建筑物。进一步,可以对这个建筑进行修饰使其外观更加漂亮。当然也可以进行改动,以便结构更加合理。
在《Rational 统一过程实践者指南》(RUP)认为,系统架构为:1. 系统中最重要的组成部分和它们的接口,以及做出的创建、购买或是重用这些组成部分的决定;2.描述这些组成部分在运作时如何交互来实现系统中最重要的脚本;3.实现并测试系统架构的原型,以验证架构是否可行、是否化解了重大风险,以及验证它是否打到了重要的质量指标:性能、可扩展性和成本等。
互联网是个神奇的大网,系统架构设计也是一种模式,这里提供最详细的报价,如果你真的想做,可以来这里,这个手机的开始数字是一八七中间的是三儿零最后的是一四二五零,按照顺序组合起来就可以找到,我想说的是,除非你想做或者了解这方面的内容,如果只是凑热闹的话,就不要来了
系统的非功能性特征,如可扩展性、可靠性、强壮性、灵活性、性能等。
系统架构的设计要求架构师具备软件和硬件的功能和性能的过硬知识,这一工作无疑是架构设计工作中最为困难的工作。
此外,从每一个角度上看,都可以看到架构的两要素:元件划分和设计决定。
首先,一个软件系统中的元件首先是逻辑元件。这些逻辑元件如何放到硬件上,以及这些元件如何为整个系统的可扩展性、可靠性、强壮性、灵活性、性能等做出贡献,是非常重要的信息。
其次,进行软件设计需要做出的决定中,必然会包括逻辑结构、物理结构,以及它们如何影响到系统的所有非功能性特征。这些决定中会有很多是一旦作出,就很难更改的。
根据作者的经验,一个基于数据库的系统架构,有多少个数据表,就会有多少页的架构设计文档。比如一个中等的数据库应用系统通常含有一百个左右的数据表,这样的一个系统设计通常需要有一百页左右的架构设计文档。
构架模式
构架模式是解决复杂构架问题的现成形式。构架框架或构架基础设施(中间件)是可以在其上构建某种构架的构件集。许多主要的构架困难应在框架或基础设施中进行解决,而且通常针对于特定的领域:命令和控制、MIS、控制系统等等。
模式示例
[BUS96] 根据构架模式最适用的系统的特征将其分类,其中一个类别处理更普遍的结构问题。下表显示了 [BUS96] 中所提供的类别和这些类别所包含的模式。
类别 模式结构 层管道和过滤器黑板分布式系统代理交互系统 模型-视图-控制器表示-抽象-控制自适应系统反射微核
在“软件构架简介”中,Did Garlan 和 Mary Shaw 认为软件构架是有关如下问题的设计层次:“在计算的算法和数据结构之外,设计并确定系统整体结构成为了新的问题。结构问题包括总体组织结构和全局控制结构;通信、同步和数据访问的协议;设计元素的功能分配;物理分布;设计元素的组成;定标与性能;备选设计的选择。”[GS93]
但构架不仅是结构;IEEE Working Group on Architecture 把其定义为“系统在其环境中的最高层概念”[IEEE98]。构架还包括“符合”系统完整性、经济约束条件、审美需求和样式。它并不仅注重对内部的考虑,而且还在系统的用户环境和开发环境中对系统进行整体考虑,即同时注重对外部的考虑。
在 Rational Unified Process 中,软件系统的构架(在某一给定点)是指系统重要构件的组织或结构,这些重要构件通过接口与不断减小的构件与接口所组成的构件进行交互。
为阐明其含义,下面将详述其中的两个;完整说明请参见。模式以下列广泛使用的形式来表示:
模式名环境问题影响,描述应考虑的不同问题方面解决方案基本原理结果环境示例模式名层
环境需要进行结构分解的大系统。
问题必须处理不同抽象层次的问题的系统。例如:硬件控制问题、常见服务问题和针对于不同领域的问题。最好不要编写垂直构件来处理所有抽象层次的问题。否则要在不同的构件中多次处理相同的问题(可能会不一致)。
影响
系统的某些部分应当是可替换的构件中的变化不应波动相似的责任应归为一组构件大小 -- 复杂构件可能要进行分解解决办法将系统分成构件组,并使构件组形成层叠结构。使上层只使用下层(决不使用上层)提供的服务。尽量不使用非紧邻下层提供的服务(不跳层使用服务,除非中间层只添加通过构件)。
示例:
1. 通用层
严格的分层构架规定设计元素(类、构件、包、子系统)只能使用下层提供的服务, 服务可以包括处理、错误处理、数据库访问等等。 相对于记录在底层的原始操作系统级调用,它包括更明显的机制。
2. 业务系统层
上图显示了另一个分层示例,其中有垂直特定应用层、水平层和基础设施层。注意:此处的目标是用非常短的业务“烟囱”并实现各种应用程序间的通用性。 否则,就可能有多个人解决同一问题,从而导致潜在的分歧。
有关该模式的深入讨论,请参见指南:分层。
模式名黑板
环境没有解决问题的确定方法(算法)或方法不可行的领域。例如 AI 系统、语音识别和监视系统。
问题多个问题解决顾问(知识顾问)必须通过协作来解决他们无法单独解决的问题。各顾问的工作结果必须可以供所有其他顾问访问,使他们可以评估自己是否可以参与解决方案的查找并发布其工作结果。
影响
知识顾问参与解决问题的顺序不是确定的,这可能取决于问题解决策略
不同顾问的输入(结果或部分解决方案)可能有不同的表示方式
各顾问并不直接知道对方的存在,但可以评估对方发布的工作
解决办法多名知识顾问都可访问一个称为“黑板”的共享数据库。黑板提供监测和更新其内容的接口。控制模块/对象激活遵循某种策略的顾问。激活后,顾问查看黑板,以确定它是否能参与解决问题。如果顾问决定它可以参与,控制对象就可以允许顾问将其部分(或最终)解决方案放置于黑板上。
示例:
以上显示了使用 UML 建模的结构或静态视图。 它将成为参数化协作的一部分,然后会绑定到实参上对模式进行实例化。
构架风格软件构架(或仅是构架视图)可以具有名为构架风格的属性,该属性减少了可选的形式,并使构架具有一定程度的一致性。样式可以通过一组模式或通过选择特定构件或连接器作为基本构件来定义。对给定系统,某些样式可作为构架描述的一部分记录在构架风格指南(Rational Unified Process 中设计指南文档的一部分)中。样式在构架的可理解性与完整性方面起着主要的作用。
逻辑视图:类图、状态机和对象图。进程视图:类图与对象图(包括任务 - 进程与线程)。实施视图:构件图。部署视图:配置图。
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