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  第2题      
  知识点：   开发过程   需求分析   抽象   架构设计   建模   软件系统   数据库   维护   运行维护

 
论模型驱动的软件开发方法及其应用
模型驱动架构（MDA)是对象管理组织（OMG)提出的一种新的软件开发方法，它强调由软件系统的建模行为驱动整个系统的开发过程，来完成系统的需求分析、架构设计、构建、测k、部署和运行维护等工作。与传统的UML模型相比，MDA能够创建出机器可读和高度抽象的模型，这种模型通过转换（Transformation)技术可自动转换为代码、测试脚本、数据库定义以及各种平台的部署描述。通过使用MDA技术，可以有效解决传统软件开发过程中的生产效率问题、系统移植问题、互操作问题以及文档和系统后期维护问题。
 
问题：2.1   请围绕“模型驱动的软件开发方法及其应用”论题，依次从以下三个方面进行论述。
1.概要叙述你参与实施的模型驱动的软件开发项目以及你所担任的主要工作。
2.阐述模型驱动的软件开发过程中的主要活动，并论述模型驱动的软件开发过程与传统的软件开发过程的区别。
3.阐述在进行模型驱动的软件开发时遇到了哪些问题，如何解决。
 
 
 

   知识点讲解    
   · 开发过程    · 需求分析    · 抽象    · 架构设计    · 建模    · 软件系统    · 数据库    · 维护    · 运行维护
 
       开发过程
        嵌入式系统软件的开发过程可以分为项目计划、可行性分析、需求分析、概要设计、详细设计、程序建立、下载、调试、固化、测试及运行等几个阶段。
        项目计划、可行性分析、需求分析、概要设计及详细设计等几个阶段，与通用软件的开发过程基本一致，都可按照软件工程的方法来进行，如采用原型化方法、结构化方法等。
        由于嵌入式软件的运行和开发环境不同，开发工作是交叉进行的，所以每一步都要考虑到这一点。
        程序建立阶段的工作是根据详细设计阶段中产生的文档来进行的，主要是源代码编写、编译链接等子过程，这些工作都在宿主机上进行，不需要用到目标机。产生应用程序的可执行文件后，就要用到交叉开发环境中进行调试，根据实际情况可以选用4.6.2节中的调试方法之一或其有效组合来进行。由于嵌入式系统对安全性和可靠性的要求比通用计算机系统要高，所以，在对嵌入式系统进行白盒测试时，要求有更高的代码覆盖率。
        最后，要将经调试后正确无误的可执行程序固化到目标机上。根据嵌入式系统硬件配置的不同，可以固化在EPROM和Flash等存储器中，也可固化在DOC（DiskOnChip）等电子盘中，通常还要借助一些专用编程器进行。
 
       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。
 
       抽象
        抽象是一种设计技术，重点说明一个实体的本质方面，而忽略或者掩盖不很重要或非本质的方面。抽象是一种重要的工具，用来将复杂的现象简化到可以分析、实验或者可以理解的程度。软件工程中从软件定义到软件开发要经历多个阶段，在这个过程中每前进一步都可看作是对软件解法的抽象层次的一次细化。抽象的最低层就是实现该软件的源程序代码。在进行模块化设计时也可以有多个抽象层次，最高抽象层次的模块用概括的方式叙述问题的解法，较低抽象层次的模块是对较高抽象层次模块对问题解法描述的细化。
 
       架构设计
        WebApp描述了使WebApp达到其业务目标的基础结构，典型使用多层架构来构造，包括用户界面或展示层、基于一组业务规则来指导与客户端浏览器进行信息交互的控制器，以及可以包含WebApp的业务规则的内容层或模型层，描述将以什么方式来管理用户交互、操作内部处理任务、实现导航及展示内容。模型-视图-控制器（Model-View-Controller，MVC）结构是WebApp基础结构模型之一，它将WebApp功能及信息内容分离。
 
       建模
        建模是在计算机上创造三维形体的过程，建模是三维动画的基础，没有一个好的模型，其他好的效果都难以表现。三维建模的基本方法主要有：利用二维形体的技术、直接进行三维物体建模、造型组合等。
        利用二维形体进行建模的技术的主要思想是首先创建简单的二维形体，如样条线和形状等，然后对这些创建的二维形体进行挤压、旋转、放样等操作以创建三维造型。
        直接进行三维物体建模的常用方法有多边形建模、面片建模、NURBS建模等。
        造型组合是把已有的物体组合成新的物体，其中布尔运算是最重要的组合技术。
 
       软件系统
        网络系统软件包括网络操作系统和网络协议等。网络操作系统是指能够控制和管理网络资源的软件，是由多个系统软件组成，在基本系统上有多种配置和选项可供选择，使得用户可根据不同的需要和设备构成最佳组合的互联网络操作系统。网络协议是保证网络中两台设备之间正确传送数据的约定。
 
       数据库
        数据库（DataBase，DB）是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
        系统使用的所有数据存储在一个或几个数据库中。
 
       维护
        维护阶段是软件生存期中时间最长的阶段。软件一旦交付正式投入运行后便进入软件维护阶段。该阶段的关键任务是通过各种必要的维护活动使系统持久地满足用户的需要。每一项维护活动都应该准确地记录下来，作为正式的文档资料加以保存。
 
       运行维护
        数据库应用系统经过测试、试运行后即可正式投入运行。运行维护是系统投入使用后，必须不断地对其进行评价、调整与修改，直至系统消亡。
        在任一设计阶段，一旦发现不能满足用户数据需求时，均需返回到前面的适当阶段进行必要的修正。经过如此的迭代求精过程，直到能满足用户需求为止。在进行数据库结构设计时，应考虑满足数据库中数据处理的要求，将数据和功能两方面的需求分析、设计和实现在各个阶段同时进行，相互参照和补充。
        事实上，在数据库设计中，对每一个阶段设计成果都应该通过评审。评审的目的是确认某一阶段的任务是否全部完成，从而避免出现重大的错误或疏漏，保证设计质量。评审后还需要根据评审意见修改所提交的设计成果，有时甚至要回溯到前面的某一阶段，进行部分重新设计乃至全部重新设计，然后再进行评审，直至达到系统的预期目标为止。
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