免费智能真题库 > 历年试卷 > 信息系统项目管理师 > 2010年上半年 信息系统项目管理师 上午试卷 综合知识
  第70题      
  知识点:   关键路径法   软件设计   需求分析
  关键词:   软件开发   软件设计   需求分析   开发   需求        章/节:   项目进度管理的技术和工具       

 
T 和 H 分别作为系统需求分析师和软件设计工程师,参与①、②、③、④四个软件的开发工作。T 的工作必须发生在 H 开始工作之前。每个软件开发工作需要的工时如下表所示。


在最短的软件开发工序中,单独压缩(70)对进一步加快进度没有帮助。
 
 
  A.  ①的需求分析时间
 
  B.  ①的软件设计时间
 
  C.  ③的需求分析时间
 
  D.  ③的软件设计时间
 
 
 

 
  第27题    2021年下半年  
   54%
某项目估算,最乐观成本,105万,利用三点估算,按三角分布计算出的值为94万,按分布计算出的值为94.5,则最悲观成本为()。
  第37题    2009年下半年  
   24%
下图为某工程进度网络图,结点1为起点,结点11为终点,那么关键路径为(37),此工程最快(38)天完成。
  第36题    2017年上半年  
   34%
下图是某项目的剪线图(时间单位:周),其关键路径是(36),工期是(37)周。
   知识点讲解    
   · 关键路径法    · 软件设计    · 需求分析
 
       关键路径法
        关键路径法(CPM)根据项目网络图及每个活动的历时,识别关键路径,预测整个项目的工期。在关键路径法的计算中需要进行正向计算和反向计算。
        正向计算:
        .用来计算最早时间。
        .根据逻辑关系,从网络图左边开始,为每项活动制订最早开始和最早结束时间。
        .第一个活动的开始时间为项目开始时间,活动最早完成时间为最早开始时间加持续时间;后续活动最早开始时间根据前置活动的最早结束时间确定。
        .一个活动有多个前置活动存在时,该活动的最早开始时间根据前置活动中最早结束时间最大的活动时间确定。
        反向计算:
        .用来计算最晚时间。
        .根据逻辑关系,从网络图右边开始,计算每个活动最迟开始和最迟结束时间。
        .最后一个活动的完成时间为项目完成时间,活动最迟开始时间为最迟完成时间减持续时间;前置活动最迟完成时间根据其后续活动的最迟开始时间确定。
        .一个活动有多个后续活动存时,该活动的最迟完成时间根据后续活动中最迟开始时间最小的活动时间确定。
        关键路径计算方法可总结为下面三句话:
        .先正推,再反推。
        .正向看流入(前置活动),正向取大值。
        .反向看流出(后续活动),反向取小值。
        例1:下图为某项目的网络图,已经完成活动历时估算,确定每个活动的ES、EF、LS、LF,识别关键路径,计算项目工期。
        
        某项目的网络图
        用下图表示节点:
        
        节点
        根据CPM正推、反推计算方法得到下图所示的网络图。
        
        根据CPM正推、反推得到的网络图
        正向计算(计算各活动的最早开始与最早完成时间):
        假设项目最早开始时间为第0天,则活动A和活动D的最早开始时间都为第0天。活动A的最早结束时间为第0+2=2天,活动B最早开始时间和活动A最早结束时间相同,为第2天,则2+6=8,活动B最早结束时间为第8天。依次类推,计算其他活动的最早开始与结束时间。其中活动F比较特殊,有两个前置活动D和E,根据正向取大值原则,活动F的最早开始时间和活动E的最早结束时间相同,为第13天。正向计算通过计算各活动的最早开始与结束日期,最终得到项目结束时的时间为第17天。
        反向计算(计算各活动的最迟开始与最迟完成时间):
        项目结束时的时间为第17天,则活动C和活动F的最迟结束时间都为第17天。活动C的最迟开始时间为第17-3=14,活动F的最迟开始时间为第17-4=13天。活动E的最迟结束时间和活动F的最迟开始时间相同,为第13天。依次类推,计算其他活动的最迟结束与最迟开始时间。其中活动B比较特殊,它有两个后续活动C和E,根据反向取小值的原则,可以确定活动B的最迟结束时间为第8天。
        求浮动时差:
        根据公式TF=LS-ES=LF-EF很容易计算出各活动的浮动时差,如图中标注。
        识别关键路径:
        .关键路径上的活动的最早开始时间和最迟开始时间相同,最早结束时间和最迟结束时间相同。
        .关键路径上的活动浮动时间为0或负数。
        .关键路径上活动的总历时最长。
        从网络图中不难看出本项目的关键路径是A—B—E—F,项目工期为17天。
        注:若只是要求简单网络图的关键路径,也可以利用试算法,根据关键路径上活动的总历时最长来确定关键路径及项目工期。
        例2:根据下图所示的网络图(网络图图例同例1)回答问题:
        
        某项目的网络图
        (1)分析网络图的关键路径及本项目工期。
        (2)如果在活动B后5天开始活动D,并进行10天,对项目有何影响?
        (3)经努力,活动F要12天完成,则活动E的LS和LF为多少?
        (4)活动G多用了8天,对项目有何影响?
        (1)根据浮动时间为0的活动在关键路径上,很容易得到本项目的关键路径为A—B—D—H,项目工期为38天。
        (2)活动D的估算历时为15天,如果D推迟5天开始,但历时变为10天,这样仍然没有超过15天,不会对项目产生影响。
        (3)若活动F的历时改为12天,则F的最迟开始时间变为33-12+1=22,E的最迟结束时间由F和G中最迟开始时间最小值确定,应该为LF=22-1=21,其LS=21-5+1=17。
        (4)活动G的浮动时间为10天,8<10,所以活动G多用8天对项目没有影响。
        注:例2网络图中的开始时间是从第1天开始的,这种表示方法和例1相比计算较复杂。正推法时,同一活动的EF=ES+DU-1,后续活动的ES=前置活动的EF+1;反推法时,同一活动的LS=LF-DU+1,前置活动的LF=后续活动的LS-1。
 
       软件设计
               软件设计的任务
               在给定系统的需求规格说明书后,需要对软件的结构进行设计,并对设计的过程进行管理。在嵌入式系统的软件设计过程中,需要完成以下一些任务。
                      准备工作计划
                      在软件设计之前,首先要制订详细的工作计划,其内容包括:
                      .过程管理方案:包括软件开发的进度管理、软件规模和所需人年的估算、开发人员的技能培训等;
                      .开发环境的准备方案:包括开发工具的准备、开发设备的准备、测试装备的准备、分布式开发环境下的开发准则等;
                      .软硬件联机调试的方案:联调的起始时间、地点、人员和具体的准备工作;
                      .质量保证方案:包括质量目标计划、质量控制计划等;
                      .配置控制方案:包括配置控制文档的编写、配置控制规则的制订等。
                      确定软件的结构
                      设计软件的各个组成部分,包括:
                      .任务结构的设计:使用操作系统提供的函数,设计出一个最佳的任务结构;
                      .线程的设计;
                      .公共数据结构的设计:在确保系统一致性的基础上,设计出所需的公共数据;
                      .操作系统资源的定义;
                      .类的设计;
                      .模块结构设计:在设计时要充分考虑模块的划分、标准化、可重用和灵活性等;
                      .内存的分配与布局。
                      设计评审
                      对于软件设计的结果,进行一次设计评审,并在必要时对设计进行修正。具体内容包括:
                      .确认每件工作的执行方法是否恰当,其内容是否完善;
                      .确认该设计完成了系统需求规格说明书所要求的功能和服务;
                      .评估任务结构设计、评估类的设计、评估模块结构设计;
                      .对软件设计的结果进行总结,编写出相应的文档。
                      维护工作计划
                      执行软件设计工作控制,在每日、每周和每月的时间粒度上对进度进行控制,确保软件设计能够如期完成。
                      与硬件部门密切合作、相互协调
                      根据工作计划中的安排,定期与硬件部门召开会议,协调各自的进展。如果软件规格说明书发生了变化,立即进行调整,重新进行软件设计。
                      控制工作的结果,把工作记录存档
                      掌握当前的工作进展情况,尽早地发现和分析问题,并采取相应的措施。对各种事件进行跟踪记录,包括:
                      .执行过程控制,跟踪进展情况并定期记录、存档。
                      .执行质量控制,保留质量记录。
                      .记录产品的配置、版本变化、bug的发现和处理等信息。
               软件架构设计
               软件架构也称为软件体系结构,需要考虑如何对系统进行分解,对分解后的组件及其之间的关系进行设计,满足系统的功能和非功能需求。软件架构形成过程如下图所示。
               
               架构的形成过程概要
               软件架构设计需要从用户业务需求、未来应用环境、需求分析、硬件基础、接口输入、数据处理、运算或控制规律、用户使用等方面进行综合、权衡和分析基础上产生。面向某种问题的架构一旦确定就很难改变,随后的架构设计需要通过一系列的迭代开发完善,使得软件架构日趋成熟、稳定。
               软件架构的重要作用也在于控制一个软件系统的使用、成本和风险。好的架构要求是和谐的软件架构,包括与上一级系统架构相互和谐、与系统中同一级的其他组件架构互相和谐,确保系统满足性能、可靠性、安全性、信息安全性和互操作性等方面的关键要求,也具有可扩展、可移植性,从而为一个软件带来长久的生命力。
               在大量开发实践中,有很多广泛使用并被普遍接受的软件架构设计原则,这些原则独立于具体的软件开发方法,主要包括抽象、信息隐藏、强内聚和松耦合、关注点分离等。
               (1)抽象:这是软件架构的核心原则,也是人们认识复杂客观世界的基本方法。抽象的实质是提取主要特征和属性,从具体的事务中通过封装来忽略细节,并且运用这些特征和属性,描述一个具有普遍意义的客观世界。软件架构设计中需要对流程、数据、行为等进行抽象。复杂系统含有多层抽象,从而有多个不同层次架构。
               (2)信息隐藏:包括局部化设计和封装设计。局部化设计就是将一个处理所涉及到的信息和操作尽可能地限制在局部的一个组件中,减少与其他组件的接口。而封装设计是将组件的外部访问形式尽可能简单、统一。
               (3)强内聚和松耦合:强内聚是指软件组件内的特性,即组件内所有处理都高度相关,所有处理组合在一起才能组成一个相对完整的功能。而松耦合是指软件组件之间的特性,软件组件之间应尽量做到没有或极少的直接关系,使其保持相对独立,这样使得未来的修改、复用简单,修改之后带来的影响最小。
               (4)关注点分离:所谓关注点是软件系统中可能会遇到的多变的部分。如为适应不同运行接口条件,需要进行适应性的参数调整和驱动配置。关注点分离设计是将这部分组件设计成为相对独立的部分,使未来的系统容易配置和修改。而核心的部分可以保持一个相对独立的稳定状态。如果功能分配使得单独的关注点组件足够简单,那么就更容易理解和实现。但“展示某些关注点得到满足时,可能会影响到其他方面的关注点,但架构师必须能够说明所有关注点都已得到满足”。
               以上的原则中,删除需求细节或对细节进行抽象是最重要的工作,为用户的需求创建抽象模型,通过抽象将特殊问题映射为更普遍的问题类别,并识别各种模式。
               软件架构设计使用纵向分解和横向分解两种方式。纵向分解就是分层,横向分解就是将每一个层面分成相对独立的部分。经过分解之后,可以将一个完整的问题分解成多个模块来解决。模块是其中可分解、可组装,功能独立、功能高度内聚、之间低耦合的一个组件。
               类似于建筑架构,软件架构也决定了软件产品的好用、易用、可靠、信息安全、可扩展、可重用等特性,好的软件架构也给人完整、明确、清晰等赏心悦目的感觉,具有较长的生命力。
               架构设计是围绕业务需求带来的问题空间到系统解决空间第一个顶层设计方案。按照抽象原则,在这个阶段进行的架构设计关注软件设计环节抽象出来的重要元素,而不是所有的设计元素。在架构设计时将软件这些要素看作是黑盒,架构设计需要满足黑盒的外部功能和非功能需求的目标。一个软件的架构设计首先为软件产品的后续开发过程提供基础,在此基础上可将一个大规模的软件分解为若干子问题和公共子问题。而一般意义的软件设计是软件的底层设计,开发人员需要关注各子问题或要素的进一步分解和实现,是根据架构设计所定义的每个要素的功能、接口,进一步实现要素组件内部的配置、处理和结构。在遵守组件外部属性前提下,考虑实现组件内部的细节及其实现方法。对于其中的公共子问题,形成公共类和工具类,从而可以达到重用的目的。
               一般的软件构架是根据需求自上而下方式来设计,即首先掌握和研究利益相关方的关键需求,基本思路是首先进行系统级的软件架构设计,需要将软件组件与其外部环境属性绑定在一起,关注软件系统与外部环境的交联设计;其次将一个大的系统划分成各组成部分,这些部分可以按照架构设计的不同方法,分为层次或成为模块;之后再开始研究所涉及到的要素,再实现这些要素以及定义这些要素之间的关系。
               在实际工作中,软件构架也可采用自底向上的方法,前提是已经建立了一个成熟稳定的软件架构,也可以称之为“模式”。模式是组织一级设计某一类具体问题的顶层思路,是为了解决共有问题解的方案模板,但并不是一个问题的设计或设计算法。
               模式常常整合在一起使用,提供解决更大、更复杂问题的解决方案,而组成一个解决问题的通用框架。框架往往提供统一平台和开发工具,而且已经高效地利用了已经经过验证的模式、技术和组件。在新软件系统的设计中指定沿用或重用这种架构框架,这时其他重要元素可以在这个架构基础上针对新的需求进行扩展,有时是针对性地进行参数化设计。所以在架构设计中可以借用模式的概念进行设计,采用成熟的先进的设计框架和工具提高开发的效率,保证设计正确性。
               下图所示是针对架构设计中非功能需求的多维度分析,从中可知任何一个因素的变化都会带来对其他因素的影响。实际上软件架构设计属于软件设计过程的一部分,但超越了系统内部的算法和数据结构的详细设计。
               
               架构的多维度分析
               在架构设计阶段,需要定义边界条件、描述系统组织结构、对系统的定量属性进行约束、帮助对模型进行描述并基本构造早期的原型、更准确地描述费用和时间的评估。
               软件设计方法
               在将系统分解为各个组件的过程中,需要采取不同的策略,而每个策略则关注不同的设计概念。根据分解过程中所采用的不同策略,设计方法有基于功能分解的设计方法、基于信息隐藏的设计方法和基于模型驱动开发的设计方法等分类。
               (1)基于功能分解的设计方法。实时结构化分析与设计采用了功能分解,系统被分解为多个函数,并且以数据流或控制流的形式定义函数之间的接口;基于并发任务结构化的设计(Design Approach for Real-Time Systems,DARTS)提供了任务结构化标准,辅助人员确定系统中的并发任务,并指导定义任务接口。
               (2)基于信息隐藏的设计方法。面向对象(Object Oriented,OO)设计方法将数据和数据上操作封装在对象实体中,对象外界不能够直接对对象内部进行访问和操作,只能通过消息间接访问对象,符合人类思维方式,提高软件的扩展性、维护性和重用性。
               (3)基于模型驱动开发的设计方法。通过借助有效的(Model Driven Development,MDD)工具,构建和维护复杂系统的设计模型,直接产生高质量的代码,将开发的重心从编码转移到设计。当前使用较为广泛的MDD工具有IBM公司的Rhapsody。
 
       需求分析
        需求分析的方法种类繁多,不过如果按照分解的方式不同,可以很容易地划分出几种大类型:
        (1)结构化分析方法。本节后续内容将详细讨论SA的内容。
        (2)面向对象分析方法。将在10.3节中进行详细介绍。
        (3)面向问题域的分析(Problem Domain Oriented Analysis, PDOA)方法。PDOA更多地强调描述,而少强调建模。它的描述大致分为关注问题域和关注解系统的待求行为这两个方面。问题框架是PDOA的核心元素,是将问题域建模成为一系列相互关联的子域。也可以把问题框架看作是开发上下文图,但不同的是上下文图的建模对象是针对解系统,而问题框架则是针对问题域。也就是说,问题框架的目标就是大量地捕获更多有关问题域的信息。PDOA方法现在还在研究阶段,并未广泛应用。
               业务流程分析
               业务流程分析的目的是了解各个业务流程的过程,明确各个部门之间的业务关系和每个业务处理的意义,为业务流程的合理化改造提供建议,为系统的数据流程变化提供依据。
               业务流程分析的步骤如下:
               (1)通过调查掌握基本情况。
               (2)描述现有业务流程(绘制业务流程图)。
               (3)确认现有业务流程。
               (4)对业务流程进行分析。
               (5)发现问题,提出解决方案。
               (6)提出优化后的业务流程。
               在业务流程图中使用的基本符号如下图所示。
               数据流图
               DFD是结构化分析中的重要方法和工具,是表达系统内数据的流动并通过数据流描述系统功能的一种方法。DFD还可被认为是一个系统模型,在信息系统开发中,一般将它作为需求说明书的组成部分。
               
               业务流程图符号
               DFD从数据传递和加工的角度,利用图形符号通过逐层细分地描述系统内各个部件的功能和数据在它们之间传递的情况,来说明系统所完成的功能。具体来说,DFD的主要作用如下:
               (1)DFD是理解和表达用户需求的工具,是系统分析的手段。由于DFD简明易懂,理解它不需要任何计算机专业知识,因此通过它同客户交流很方便。
               (2)DFD概括地描述了系统的内部逻辑过程,是系统分析结果的表达工具,因而也是系统设计的重要参考资料,是系统设计的起点。
               (3)DFD作为一个存档的文字材料,是进一步修改和充实开发计划的依据。
               在DFD中,通常会出现4种基本符号,分别是数据流、加工、数据存储和外部实体(数据源及数据终点)。数据流是具有名字和流向的数据,在DFD中用标有名字的箭头表示。加工是对数据流的变换,一般用圆圈表示。数据存储是可访问的存储信息,一般用直线段表示。外部实体是位于被建模的系统之外的信息生产者或消费者,是不能由计算机处理的成分,它们分别表明数据处理过程的数据来源及数据去向,用标有名字的方框表示。下图是一个典型的DFD示例。
               
               办理取款手续的DFD
               为了表达数据处理过程中的数据加工情况,用一个DFD是不够的。稍微复杂的实际问题,在DFD中常常出现十几个甚至几十个加工。这样的DFD看起来很不清楚。层次结构的DFD能很好地解决这一问题。按照系统的层次结构进行逐步分解,并以分层的DFD反映这种结构关系,能清楚地表达整个系统。
               下图给出分层DFD的示例。数据处理S包括3个子系统1、2、3。顶层下面的第一层DFD为DFD/L1,第二层的DFD/L2.1、DFD/L2.2及DFD/L2.3分别是子系统1、2和3的细化。对任何一层数据流图来说,它的上层图称为父图,在它下一层的图则称为子图。
               
               分层数据流图
               概括地说,画DFD的基本步骤,就是“自顶向下,逐层分解”。检查和修改的原则如下:
               (1)DFD中的所有图形符号只限于前述4种基本图形元素。
               (2)顶层DFD必须包括前述4种基本元素,缺一不可。
               (3)顶层DFD中的数据流必须封闭在外部实体之间。
               (4)每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流。
               (5)在DFD中,需按层给加工框编号。编号表明了该加工处在哪一层,以及上下层的父图与子图的对应关系。
               (6)规定任何一个数据流子图必须与它上一层的一个加工对应,两者的输入数据流和输出数据流必须一致。此即父图与子图的平衡。
               (7)可以在DFD中加入物质流,帮助用户理解DFD。
               (8)图上每个元素都必须有名字。
               (9)DFD中不可夹带控制流。
               数据字典
               数据字典是关于数据的信息的集合,也就是对DFD中包含的所有元素的定义的集合。DFD和数据字典共同构成系统的逻辑模型。没有DFD,数据字典难以发挥作用;没有数据字典,DFD就不严格。只有把DFD和对DFD中每个元素的精确定义放在一起,才能共同构成系统的规格说明。
               数据字典的设计包括:数据流设计、数据元素字典设计、数据处理字典设计、数据结构字典设计和数据存储设计。这些设计涵盖了数据的采集和范围的确定等信息。在数据字典的每一个词条中应包含以下信息:名称、别名或编号、分类、描述、何处使用。
               对加工的描述是数据字典的组成内容之一,常用的加工描述方法有结构化语言、判定树及判定表。
               (1)结构化语言:介于自然语言和形式语言之间的一种半形式语言,在自然语言基础之上加了一些限度,使用有限的词汇和有限的语句来描述加工逻辑。结构化语言是受结构化程序设计思想启发而扩展出来的。结构化程序设计只允许3种基本结构。结构化语言也只允许3种基本语句,即简单的祈使语句、判断语句和循环语句。与程序设计语言的差别在于结构化语言没有严格的语法规定,与自然语言的不同在于它只有极其有限的词汇和语句。结构化语言使用3类词汇:祈使句中的动词、数据字典中定义的名词及某些逻辑表达式中的保留字。
               (2)判定树:若一个动作的执行不只依赖一个条件,而与多个条件有关,那么这项策略的表达就比较复杂。如果用结构化语言的判断语句,就有多重嵌套,层次一多,可读性就会下降。用判定树来表示,可以更直观一些。
               (3)判定表:一些条件较多、在每个条件下取值也较多的判定问题,可以用判定表表示。判定表能清晰地表达复杂的条件组合与应做动作之间的对应关系,判定表的优点是能够简洁、无二义性地描述所有的处理规则。但判定表表示的是静态逻辑,是在某种条件取值组合情况下可能的结果,它不能表达加工的顺序,也不能表达循环结构,因此判定表不能成为一种通用的设计工具。
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