《軟件設計與體系結構》教學大綱

（32+8學時）中文名稱軟件設計與體系結構英文名稱

開課學院SoftwareDesignandArchitecture計算機科學學院40英文名稱

開課學院4040學分先修課程總學時240學分先修課程C語言程序設計、面向對象程序設計、軟件工程概論01.課程的性質、目的與任務《軟件設計與體系結構》課程是為軟件工程專業開設的必修課，也是計算機科學與技術軟件開發方向課程。本課程運用工程的思想、原理、技術、工具，來對軟件設計以及軟件體系結構的相關思想、理論與方法進行系統介紹，包括軟件模型和描述、軟件體系結構建模和UML、軟件設計過程、軟件體系結構風格、面向對象的軟件設計方法、面向數據流的軟件設計方法、用戶界面設計、設計模式、Web服務體系結構、基于分布構件的體系結構、軟件體系結構評估、軟件設計的進化、云計算的體系結構等內容。本課程的具體任務包括：1.讓學生建立構建軟件系統架構一般方法的感性認識，理解并掌握軟件系統架構分析?、體系結構建模與架構設計的相關理論知識，培養學生軟件架構設計的基本能力，能從內部模塊規劃設計、系統層次結構的構建開始，了解構建系統結構的一般技術和方法。2.在構建軟件系統的過程中，理解軟件系統構建的一些關鍵問題，學習應對不同需求的系統對策和設計實現技術，使學生初步具備一定的系統架構分析與設計能力，同時，深入理解各種典型框架技術及原理，并初步具備運用模式設計思想開展軟件詳細設計的能力。3.一方面，讓學生理解并掌握軟件體系結構的重要概念、術語和系統化方法，建立軟件架構設計的理念，了解當前流行的框架技術，并理解其原理。另一方面，以加深知識理解和培養初步架構設計能力為目的，并在項目開發中加以實踐；在實踐環節中重點培養運用典型框架進行項目構建的能力和使用設計模式進行細化設計的能力。02.課程教學基本要求及基本內容第1章引言（一）基本教學內容軟件軟件工程軟件設計4軟件體系結構（二）基本要求教學目的：理解軟件的本質、軟件神話、軟件工程，了解軟件過程和軟件工程實踐的相關內容，了解網絡環境帶來的各類問題。教學重點：軟件工程中的設計、設計過程和設計質量、軟件設計原則。教學難點：什么是軟件體系結構、軟件體系結構的內容、設計階段的軟件體系結構。第2章軟件模型和描述（一）基本教學內容什么是軟件模型軟件模型的發展脈3軟件模型解析4深入認識軟件模型5體系結構描述語言（二）基本要求教學目的：理解功能模型、對象模型、組件模型的基本概念，了解配置型組件模型、服務模型、抽象模型的功能。教學重點：軟件體系結構的描述、軟件體系結構的設計。教學難點：幾種典型ADL的比較、描述體系結構行為。第3章建模和UML（一）基本教學內容軟件體系結構建模概述基于軟件體系結構的開3UML概述面向對象的基本概念UML中的結構建模IML中的行為建模（-）基本要求教學目的：理解UML的發展歷程，了解UML的特點和用途、UML的建模機制，以及面向對象方法的優勢。教學重點：類圖、對象圖、構件圖、部署圖、用例圖、順序圖、通信圖、交互概覽圖的內容。教學難點：時序圖、狀態圖、活動圖。第4章軟件設計過程

（-）基本教學內容軟件設計基礎軟件體系結構設高可信軟件設計4軟件設計規格說45軟件設計評審.（二）基本要求教學目的：理解可信軟件的特點、容錯設計的相關內容。教學重點：軟件失效模式和影響分析、軟件故障樹分析的內容。教學難點：形式化方法、凈室方法的方法和工具。第5章軟件體系結構風格（一）基本教學內容軟件體系結構風格概述2基本風格解析案例分析客戶/服務器風格三層客戶/服務器結構風6瀏覽器/服務器風格5.7C/S與B/S混合結構風格8正交軟件體系結構風格9異構結構風格（二）基本要求教學目的：理解管道-過濾器、三層C/S結構的基本概念，了解數據抽象和面向對象風格、基于事件的隱式調用風格、分層系統風格、倉庫風格和黑板風格、模型-視圖-控制器（MVC）風格、解釋器風格、C2風格的相關內容。教學重點：正交軟件體系結構的概念、優點、實例，以及構件模型、構件接口、消息總線、構件靜態結構、構件動態行為、運行時刻的系統進化、使用異構結構的原因、異構體系結構的實例、異構組合匹配問題。教學難點：案例1,上下文關鍵字；案例2,儀器軟件；第6章面向對象方法（一）基本教學內容面向對象方法概述面向對象的分析與設計基于UML的圖書管理系統（二）基本要求教學目的：了解面向對象系統開發過程、面向對象分析、面向對象設計。教學重點：用例分析與設計、靜態建模、系統的設計、對象設計、部署模型設計的內容教學難點：問題域子系統、人機交互子系統、控制驅動子系統、數據管理子系統以及構件部署的設計方法。以“圖書管理系統”為例，介紹基于UML的軟件分析與設計過程。第7章面向數據流的設計方法（一）基本教學內容數據流圖與數據字典實體關系圖狀態遷移圖案例說明：教材購銷系統面向數據流的需求分析方面向數據流的設計方法（二）基本要求教學目的：理解數據流圖、數據字典、數據流圖的建立、數據字典的建立。教學重點：自頂向下逐層分解、描述方式、步驟。教學難點：變換分析、事務分析、啟發式設計策略、設計優化。第8章用戶界面設計（一）基本教學內容人性因素2主要途徑用戶界面分析用戶界面設計用戶界面原型界面設計的評估用戶界面和用戶體（二）基本要求教學目的：了解分析用戶類型、運用黃金規則、用戶分析、任務分析和建模、內容展示分析，工作環境分析的相關內容。教學重點：設計過程、界面對象、動作和布局的定義、用戶界面設計需考慮的問題、用戶界面原型涉及方面的內容。教學難點：實施用戶界面原型、獲得有關用戶界面原型的反饋、如何展示原型。第9章設計模式（一）基本教學內容什么是設計模式2設計模式的主要作用3常用設計模式解析4深入認識設計模式（二）基本要求教學目的：設計模式的發展歷程，設計模式在實際軟件開發中的作用。設計模式能較好的實現代碼復用，增加可維護性。教學重點：創建型設計模式、結構型設計模式、行為型設計模式的內容。教學難點：WRIGIITADL,圖形化體系結構描述語言。第10章Web服務體系結構（一）基本教學內容10.1Web服務2Web服務模型3Web服務的核心技術面向服務軟件體系結構Web服務的應用實例（二）基本要求教學目的：理解Web服務體系結構是基于三種角色（服務提供者、服務注冊中心和服務請求者）之間的交互，因特網上的任何分布式系統都有可能被整合到一個用戶定制的應用程序中。教學重點：Web服務的創建、Web服務的發布、Web服務的調用。教學難點：面向服務軟件體系結構，包括其特點及使用范圍，通過實例介紹了web服務應用。第11章基于分布構件的體系結構（一）基本教學內容EJB分布構件框架DC0M分布構件框架COBRA分布構件框架（二）基本要求教學目的：理解EJB技術、EJB的規范介紹、EJB的體系結構、COBRA基本原理的相關內容。教學重點：DCOM的使用、DCOM的特點、DCOM的靈活配置與擴展機制、在應用間共享連接管理、CORBA產品概述。教學難點：DCOM的安全性設置、CORBA體系結構、CORBA規范、CORBA為我們帶來什么。第12章軟件體系結構評估（一）基本教學內容12.1軟件體系結構評估定義12.2SAAM軟件架構分析方法12.3ATAM體系結構權衡分析方法12.4評估方法比較（二）基本要求教學目的：理解質量屬性、評估的必要性、基于場景的評估方法、SAAM的一般步驟、場景形成的相關內容。教學重點：描述軟件體系結構、場景的分類和優先級確定、間接場景的單獨評估、評估場景交互、形成總體評估、ATAM參與人員、ATAM結果。教學難點：ATAM的一般過程、ATAM評估階段、場景的生成方式不同、風險承擔者商業動機表述方式不同、軟件體系結構的描述方式不同。第13章軟件設計的進化（一）基本教學內容13.1軟件進化概述2需求進化軟件進化的分類軟件的進化策略5軟件再工程13.6軟件體系結構的進化7重構軟件的移植（二）基本要求教學目的：理解函數層次、類層次、構建層次、體系結構層次、業務過程重構、軟件再工程的過程模型、軟件再工程中的經濟因素的相關內容。教學重點：軟件體系結構模型、動態軟件體系結構、軟件體系結構的重建。教學難點：重構的目標、如何重構、源代碼移植、二進制移植方法。第14章云計算和大數據系統體系結構（一）基本教學內容云計算的背景計算服務模型計算主要平臺4大數據時代的軟件工程

14.5大數據系統（二）基本要求教學目的：理解云計算的定義和技術特點、云計算的分類、云計算與網格計算、云設計目標的相關內容。教學重點：基礎設施層laaS、平臺層PaaS、應用程序層SaaS.教學難點：Eucalyptus^Nimbus、RESERVOIR、我國云計算產業的發展、開源云計算基礎設施。章節內容理論學時實驗學n-4-1引言22軟件模型和描述23建模和UML24軟件設計過程25軟件體系結構風格26面向對象方法27面向數據流的設計方法228用戶界面設計29設計模式2210Web服務體系結構211基于分布構件的體系結構2212軟件體系結構評估213軟件設計的進化214云計算和大數據系統體系結構2203.課程各章節學時分配

04.本課程課外學習與修學指導《軟件設計與體