第3章计算机系统工程 基于计算机的系统 31基于计算机的系统 32可行性研究 33系统开发过程的新体系结构快速原型 与面向对象 34本章小结
第3章计算机系统工程 计算机软件工程和硬件工程可以看作是一门更 广义的学科“计算机系统工程”内的活动。 们所要做的都是按一定的次序开发基于计算 机的系统。 ●计算机系统工程是指与构造基于计算机系统有 关的过程、方法和技术。它是一种问题求解活 动。计算机系统工程的任务是:组织并指导系 统工程师定义全系统各层次中的所有基于计算 机系统的要素
l 计算机软件工程和硬件工程可以看作是一门更 广义的学科——“计算机系统工程”内的活动。 它们所要做的都是按一定的次序开发基于计算 机的系统。 l 计算机系统工程是指与构造基于计算机系统有 关的过程、方法和技术。它是一种问题求解活 动。计算机系统工程的任务是：组织并指导系 统工程师定义全系统各层次中的所有基于计算 机系统的要素
20世纪60年代开始发展起来的计算机系统工 程,是计算机硬件、软件、数据通信装置、数据 存储设备、规章制度和有关人员的统一体。软件 工程在各个领域有着广泛的应用,如计算机辅助 设计(CAD)系统、计算机辅助制造(CAM)系 统、计算机辅助教学系统、计算机辅助医疗系统 军用的计算机指挥系统、通信软件工程、公用或 专用的现代通信系统和信息服务系统都各具特色 管理软件是一类最具代表性的软件工程
20世纪60年代开始发展起来的计算机系统工 程，是计算机硬件、软件、数据通信装置、数据 存储设备、规章制度和有关人员的统一体。软件 工程在各个领域有着广泛的应用，如计算机辅助 设计（CAD）系统、计算机辅助制造（CAM）系 统、计算机辅助教学系统、计算机辅助医疗系统、 军用的计算机指挥系统、通信软件工程、公用或 专用的现代通信系统和信息服务系统都各具特色。 管理软件是一类最具代表性的软件工程
31基于计算机的系统 基于计算机的系统是 “某些要素的一个集 这些要素被组织 过程 起来以实现某种方法 输入 文档 硬件)输出 过程或借助处理信息 进行控制。”图3.1给 系统 数据库 软件 出了基于计算机系统 的系统要素及相互之 人 间关系 图31基于计算机系统的系统要素及相互之间关系
l 基于计算机的系统是 “某些要素的一个集 合，这些要素被组织 起来以实现某种方法、 过程或借助处理信息 进行控制。 ”图3.1给 出了基于计算机系统 的系统要素及相互之 间关系。 过 程 文 档 硬 件 软 件 人 数据库 输入 输出 系统 图3.1 基于计算机系统的系统要素及相互之间关系
311计算机系统工程 係系统 规范 ●计算机系统工程是 个问题求解活动, 总榄拄要艏痈人 目的是揭示、分析 诎软牛 所期望的功能,并 说选伟 把它们分配到各个 源陣 设陣 单独的系统要素中 轶和硬雠凋周 模共周式 去。计算机系统开发 开硬牛 项式 测式 设计周期见图3.2。 联馷央 硬模共缄 维进 测式调式 现分行 图3.2系统开发设计周期
l 计算机系统工程是 一个问题求解活动， 目的是揭示、分析 所期望的功能，并 把它们分配到各个 单独的系统要素中 去。计算机系统开发 设计周期见图3.2。 详细设计：软件硬件 开发或购买硬件 测试 硬件模块组成 软件和硬件联调 功能测试 维护改进 现场运行 软件详细设计 设计评审 模块编程调试 联调软件模块 测试调试 分析系统要求完成系统 规范 用户确认 总体设计主要功能确认 设计并选择硬件来 源设计评审 图3.2 系统开发设计周期
●在系统的功能规范确立之后,下一步要对系统 的功能进行认真、仔细的分析,问题的焦点集 中于功能、性能、信息流和容量上。 个计算机系统方案应包括以下几个方面的内 容 (1)任务的来源,技术要求,质量指标和经费 (2)采取的技术途径 (3)方案的规模,子系统的划分 (4)系统的数据库结构。 5)预计系统的各项指标 (6)所需的设备、仪器、关键元器件、工艺工具等 的购置情况及保证条件。 (7)研制周期、异常情况的处理等等
l 在系统的功能规范确立之后，下一步要对系统 的功能进行认真、仔细的分析，问题的焦点集 中于功能、性能、信息流和容量上。 l 一个计算机系统方案应包括以下几个方面的内 容： （1）任务的来源，技术要求，质量指标和经费 . （2）采取的技术途径。 （3）方案的规模，子系统的划分。 （4）系统的数据库结构。 （5）预计系统的各项指标。 （6）所需的设备、仪器、关键元器件、工艺工具 等 的购置情况及保证条件。 （7）研制周期、异常情况的处理等等
用户中心设计—UCD方法在某种程度上代表了 当今的计算机系统技术发展水平,使用该方法能 设计极具竞争力的产品,UCD方法适合一切项目 现将传统设计方法与用户中心设计UCD方法 加以比较。 传统的设计方法 UCD方法 技术驱动 用户驱动 以组件为中心 以解决方案为中心 有限的多学科协作 多学科小组成员协同工作 注重产品的内部体系结构 注重产品的外部设计 没有专门考虑用户体验 专门考虑用户体验 竞争意识不强 以竞争为目标 开发先于用户评价 由用户评价设计方案后才开发 品缺陷质量观 用户质量观 不重视用户测量 很重视用户测量 考虑当前和将来所有用户 只考虑现有用户 图3.3UCD方法和传统设计方法的比较
用户中心设计——UCD方法在某种程度上代表了 当今的计算机系统技术发展水平，使用该方法能 设计极具竞争力的产品，UCD方法适合一切项目。 现将传统设计方法与用户中心设计——UCD方法 加以比较。 传统的设计方法 技术驱动 以组件为中心 有限的多学科协作 注重产品的内部体系结构 没有专门考虑用户体验 竞争意识不强 开发先于用户评价 产品缺陷质量观 不重视用户测量 只考虑现有用户 UCD方法 用户驱动 以解决方案为中心 多学科小组成员协同工作 注重产品的外部设计 专门考虑用户体验 以竞争为目标 由用户评价设计方案后才开发 用户质量观 很重视用户测量 考虑当前和将来所有用户 图3.3 UCD方法和传统设计方法的比较
312硬件和硬件工程 基于计算机的系统离不开计算杋硬件的支撑。计算机 系统工程师根据系统需求为硬件系统指派任务,产生 硬件需求 ●21世纪以来,信息可以很方便地通过计算机网络实现 共享。作为网络文件服务器的计算机,可以给分布在 网络上不同站点的客户提供共享的公用程序和数据, 这就是客户/服务器计算模式
l 基于计算机的系统离不开计算机硬件的支撑。计算机 系统工程师根据系统需求为硬件系统指派任务，产生 硬件需求。 l 21世纪以来，信息可以很方便地通过计算机网络实现 共享。作为网络文件服务器的计算机，可以给分布在 网络上不同站点的客户提供共享的公用程序和数据， 这就是客户／服务器计算模式
计算机的硬件工程是在几十年电子设计经验的基 础上发展起来的,般将硬件工程分为三个阶段 硬件工程阶段 需解决的问题 成果 一)硬件研制根据功能可选择、采购的硬件? 确定项目成本估计、工程 计划需求分析 哪几种硬件接口? 进度估计、硬件规格说明 必须制造的硬件?潜在的问题及资 源? (二)硬件设计确定硬件元素中的所有元件精确的画出生产图、硬件规格说 硬件实现 功能、性能和接口需求。设计约東明书、对规格说明书评审 条件(如尺寸,环境)及测试准则:和修改 必要时建造原型并对原型进行测试 (三)生产、销质量如何得到保证? 建立质量保证方法、建立 售售后服务 品的维护和修理如何实现? 销售机构、储备备件, 售后服务 表3.1硬件工程三个阶段
计算机的硬件工程是在几十年电子设计经验的基 础上发展起来的，一般将硬件工程分为三个阶段。 硬件工程阶段 需解决的问题 成果 （一）硬件研制 计划需求分析 根据功能可选择、采购的硬件？ 哪几种硬件接口？ 必须制造的硬件？潜在的问题及资 源？ 确定项目成本估计、工程 进度估计、硬件规格说明 （二）硬件设计 硬件实现 确定硬件元素中的所有元件精确的 功能、性能和接口需求。设计约束 条件（如尺寸，环境）及测试准则； 必要时建造原型并对原型进行测试 ； 画出生产图、硬件规格说 明书、对规格说明书评审 和修改 （三）生产、销 售售后服务 质量如何得到保证？ 产品的维护和修理如何实现？ 建立质量保证方法、建立 产品销售机构、储备备件， 售后服务 表3.1 硬件工程三个阶段
31.3软件和软件工程 从系统工程的角度来看,软件与硬件、软件工 程与硬件工程分别是基于计算机系统和基于计 算机的系统工程的重要组成部分。系统工程的 论证阶段应该确定系统的软硬件功能和性能。 系统对软件提出的功能和性能要求将成为软件 需求分析的基础。 ●基于计算机系统的软件要素由程序、数据和文 档组成。它们分为两类应用软件与系统软件: 应用软件实现信息处理,系统软件完成使应用 软件能与其他系统要素交互的控制功能
l 从系统工程的角度来看，软件与硬件、软件工 程与硬件工程分别是基于计算机系统和基于计 算机的系统工程的重要组成部分。系统工程的 论证阶段应该确定系统的软硬件功能和性能。 系统对软件提出的功能和性能要求将成为软件 需求分析的基础。 l 基于计算机系统的软件要素由程序、数据和文 档组成。它们分为两类应用软件与系统软件： 应用软件实现信息处理，系统软件完成使应用 软件能与其他系统要素交互的控制功能