软件体系结构Chap04-共享系统.ppt

第四章 共享信息系统 4.1 共享信息系统概述 4.2 数据库集成 4.3 软件开发环境集成 4.4 建筑设计集成 4.5 共享信息系统的体系结构 4.6 结论2024/5/9 周四1.4.1 共享信息系统概述 随着一类系统的需求不断增长，必然会带来与这类系统对应的体系结构的不断演化，来满足不断增长的需求。本章中，我们会围绕着共享信息系统来考察需求的增长与其对应体系结构的互相影响。1、共享信息系统有一类非常特殊但又非常重要的系统，有一类非常特殊但又非常重要的系统，它的主要功能是收集、处它的主要功能是收集、处理、保存大批量复杂信息体，理、保存大批量复杂信息体，这就是共享信息系统。这就是共享信息系统。2、三类共享信息系统数据处理：从传统数据库建筑商业决策系统的需求推动其发展数据处理：从传统数据库建筑商业决策系统的需求推动其发展；软件开发环境软件开发环境 描述和处理程序以及程序设计的需求推动其发展描述和处理程序以及程序设计的需求推动其发展 建筑设计：考虑到在结构化设计中独立的设计工具计算结果之间建筑设计：考虑到在结构化设计中独立的设计工具计算结果之间的交互，需要将这些设计工具集成起来，这种需求推动了建筑设计的发的交互，需要将这些设计工具集成起来，这种需求推动了建筑设计的发展。展。2024/5/9 周四2.子任务子任务 单个程序单个程序 子任务子任务 单个程序单个程序共享信息系统共享信息系统大任务大任务多个独立处理步骤多个独立处理步骤数据传送已知的 固定格式差异性 多样性交互性共享数据存储共享数据存储整合问题 支持独立处理子程序共享信息系统演化摸式共享信息系统演化摸式2024/5/9 周四3.4.2 数据库集成业务数据处理基于数据库管理，特别是数据库更新业务数据处理基于数据库管理，特别是数据库更新单个数据库单个数据库协同的周期性协同的周期性单个用途更新 事务集成事务集成数据不一致或不完整数据不一致或不完整要求由交互性更新 事务实时完成事务实时完成数据扩展和集成更新 导致更新 解决方法更新 统一模式统一模式多数据库系统多数据库系统2024/5/9 周四4.多个事务合成一个大的批序列并组成单个应用，他们顺序地对无结构文档进行更新；编辑：接受事务输入并多个事务合成一个大的批序列并组成单个应用，他们顺序地对无结构文档进行更新；编辑：接受事务输入并在不访问数据库的情况下进行任何可能的验证；排序：依据序列话的主文件中的记录将事务按照相同的顺序在不访问数据库的情况下进行任何可能的验证；排序：依据序列话的主文件中的记录将事务按照相同的顺序排列；更新程序序列排列；更新程序序列 ；一个周期性输出报告的打印程序；一个周期性输出报告的打印程序图图4。1 批序列数据库数据流程图批序列数据库数据流程图2024/5/9 周四5.图图4。2 批序列更新过程内部结构批序列更新过程内部结构事务处理模板被复制，每个事务拥有它自己的子程序集，可以看出，随着设计的关注点从体系结构转移到了事务处理模板被复制，每个事务拥有它自己的子程序集，可以看出，随着设计的关注点从体系结构转移到了代码层次。代码层次。2024/5/9 周四6.图图4。3 批序列数据库体系结构批序列数据库体系结构处理操作序列以及每一步在它的后继者开始的之前完成的操作处理操作序列以及每一步在它的后继者开始的之前完成的操作2024/5/9 周四7.交互式、实施查询、组织结构规模交互式、实施查询、组织结构规模 简单知识库：简单知识库：事务与操作分开事务与操作分开 单个编目可以进行多个操作单个编目可以进行多个操作图图4。4 交互式数据库的数据流图交互式数据库的数据流图2024/5/9 周四8.图图4。5 交互式更新程序的内部结构交互式更新程序的内部结构独立数据库更新程序独立数据库更新程序2024/5/9 周四9.图图4。6 简单知识库数据库体系结构简单知识库数据库体系结构两个附加结构：控制元素：接受批序列或者交互式事务流两个附加结构：控制元素：接受批序列或者交互式事务流 缓冲区：缓冲区：提供周期性报告功能提供周期性报告功能图图4。7 加入控制和报告的数据库知识库体系结构加入控制和报告的数据库知识库体系结构2024/5/9 周四10.基于多个异构数据库的应用开发需要解决两个问题：基于多个异构数据库的应用开发需要解决两个问题：系统能够协调表示方式间的差异系统能够协调表示方式间的差异能够在分布式的系统中实现数据互操作能够在分布式的系统中实现数据互操作虚拟知识库虚拟知识库：简单知识库模型逐渐被支持多视图的数据库模型所取代，组织重构和合并简单知识库模型逐渐被支持多视图的数据库模型所取代，组织重构和合并以及数据融合促使了多个数据的联合使用以及数据融合促使了多个数据的联合使用图图4。8 单一构造的模式的多样性单一构造的模式的多样性2024/5/9 周四11.图图4。9 分布式数据库模式集成分布式数据库模式集成图图4。10 多个数据库的集成多个数据库的集成2024/5/9 周四12.图图4。11 使用中介程序的多数据库系统使用中介程序的多数据库系统多级分层结构多级分层结构 统一的模式使信息的合并成为可能，但是它们的映射是固定的，被动的，静态的，统一的模式使信息的合并成为可能，但是它们的映射是固定的，被动的，静态的，导致多数据库的数据一致性问题导致多数据库的数据一致性问题2024/5/9 周四13.图图4。12 多数据库系统的分层体系结构多数据库系统的分层体系结构 采用多级分层结构将用户业务，数据库，和中介者分离，层之间的交互很象客户机服采用多级分层结构将用户业务，数据库，和中介者分离，层之间的交互很象客户机服务器关系，缺乏中心共享数据强制的一致性，因此重新定制了如下结构：务器关系，缺乏中心共享数据强制的一致性，因此重新定制了如下结构：2024/5/9 周四14.业务数据处理的共享信息系统的演化业务数据处理的共享信息系统的演化业务数据处理开发模式经历：业务数据处理开发模式经历：批处理批处理 交互式处理交互式处理 统一模式统一模式 多数据库系统多数据库系统2024/5/9 周四15.4.3 软件开发环境集成软件开发环境集成数据处理依赖实时数据库，软件开发完全依赖软件开发工具数据处理依赖实时数据库，软件开发完全依赖软件开发工具图图4.13 传统的编译器模型传统的编译器模型图图4.14 使用符号表的传统编译器模型使用符号表的传统编译器模型批批序序列列 批批序序列列 符号表2024/5/9 周四16.图图4.15 现代规范编译器模型现代规范编译器模型批批序序列列 批批序序列列 过程中间表示2024/5/9 周四17.图图4.16 现代编译器的知识库观点现代编译器的知识库观点路路径径顺顺序序 中中心心共共享享 控制流2024/5/9 周四18.图图4.17 使用共享表示的软件工具使用共享表示的软件工具软件工具的知识库软件工具的知识库2024/5/9 周四19.集成通信、用户接口及表示集成通信、用户接口及表示图图4.18 环境集成的环境集成的NIST/ECMA参考模型参考模型2024/5/9 周四20.软件开发环境的共享信息系统的演化软件开发环境的共享信息系统的演化演化的驱动力：演化的驱动力：实时计算的到来促使很多功能从批处理过渡到交互式处理实时计算的到来促使很多功能从批处理过渡到交互式处理 对于效率的关注促使操作粒度的降低，从系统完全处理对于效率的关注促使操作粒度的降低，从系统完全处理过渡到模块增量开发的处理过渡到模块增量开发的处理 对整个软件开发过程控制的管理促使管理覆盖面从编译对整个软件开发过程控制的管理促使管理覆盖面从编译过渡到整个开发周期过渡到整个开发周期 2024/5/9 周四21.建筑设计集成建筑设计集成在管理问题求解和信息交换上是有效的在管理问题求解和信息交换上是有效的并且有足够的灵活性来适应工具的变化并且有足够的灵活性来适应工具的变化还能很好的对信息和问题求解策略的变化做出响应还能很好的对信息和问题求解策略的变化做出响应 建筑设计集成环境是一个控制独立应用集合的框架，这建筑设计集成环境是一个控制独立应用集合的框架，这些独立应用用来解决建筑设计中部分问题，些独立应用用来解决建筑设计中部分问题，他们必须：他们必须：PS PS ：一个集成环境的目标是：一个集成环境的目标是：数据数据 设计决策设计决策 知识集成知识集成2024/5/9 周四22.针对分布式的问题求解的系统必须具备以下功能针对分布式的问题求解的系统必须具备以下功能问题分解（将任务分解为独立的代理者）问题分解（将任务分解为独立的代理者）任务分配（已最佳的性能将任务分配给代理者）任务分配（已最佳的性能将任务分配给代理者）代理控制（保证任务以有组织的方式被执行的策略）代理控制（保证任务以有组织的方式被执行的策略）代理通信（当任务交互或冲突时，信息的交换）代理通信（当任务交互或冲突时，信息的交换）通过集成建筑环境发现：通过集成建筑环境发现：数据数据 通常式知识库：能将共享的通用的表示方式转化成工具专有表示方式通常式知识库：能将共享的通用的表示方式转化成工具专有表示方式通信通信 共享数据：消息共享数据：消息工具：分内部（专门为系统设计的工具）和开放的（可以被集成的外部工具）工具：分内部（专门为系统设计的工具）和开放的（可以被集成的外部工具）控制：大部分是单级别的层次结构，工具位于底层，在顶层进行协调控制：大部分是单级别的层次结构，工具位于底层，在顶层进行协调规划：主要针对类别和处理顺序的固定分解；脚本有时有限的灵活性规划：主要针对类别和处理顺序的固定分解；脚本有时有限的灵活性2024/5/9 周四23.IBDEIBDE中的工具：中的工具：ARCHPLANARCHPLAN从地点预算几何约束设从地点预算几何约束设计出的体系结构规划计出的体系结构规划CORECORE列出了建筑核心服务（电梯列出了建筑核心服务（电梯楼梯等）楼梯等）STPYPRESSTPYPRES配置结构化的系统（悬配置结构化的系统（悬架架 固定框架等）固定框架等）STANLAYSTANLAY执行基本的结构设计和执行基本的结构设计和大概的结构系统分析大概的结构系统分析SPEXSPEX进行结构化构件的初步设计进行结构化构件的初步设计FOOTERFOOTER设计了基础设计了基础CONDSTRUCTION PLANEXCONDSTRUCTION PLANEX产生构造产生构造进度表，并预算成本进度表，并预算成本图图4.19 集成建筑设计环境集成建筑设计环境2024/5/9 周四24.典型的知识库要拥有成熟的控制和规划构件典型的知识库要拥有成熟的控制和规划构件图图4.20 智能智能IBDE的高层次体系结构描述的高层次体系结构描述图图4.21 智能智能IBDE的详细体系结构描述的详细体系结构描述2024/5/9 周四25.4.54.5共享信息系统的体系结构共享信息系统的体系结构 领域知识：通过计算需求（共享信息系统）和行业（数据处领域知识：通过计算需求（共享信息系统）和行业（数据处理理 软件开发软件开发 工具设计）使其特性化工具设计）使其特性化2024/5/9 周四26.