关于软件体系结构的探讨

[摘 要]目前的软件体系结构建模中,典型地使用构件/连接子模型对体系结构进行描述。这样的体系结构模型可以清晰表达软件体系结构设计的结果,但是这种仅关注制品而未能显式,就这一现状本文从不同角度进行了阐述和探索。

[关键词]软件工程 开放式数控 集成系统

目前,软件体系结构(software architecture)已经成为新一代数控技术的研究热点,许多国家和研究机构在这个领域都开展了深入的研究。已经越来越受到研究者和实践者的重视,并成为软件工程的一个重要的研究领域。在软件开发过程中,软件体系结构提供系统的高层抽象、支持开发人员之间的交流、支持软件复用等,因而体系结构的设计在软件生命周期中起到关键作用。体系结构设计本身是一个不断做出决策的过程,产生大量的推理信息。

一、自动测试系统软件体系结构

目前通用自动测试系统的软件体系结构主要依据IEEE的宽域测试环境标准。ABBET将测试系统划分成5个层次:产品描述层,测试需求/策略层,测试程序层,资源管理层和仪器控制层。并行自动测试系统具有串行自动测试系统的基本特性,其核心测试过程与串行自动测试系统的核心测试过程是一致的,因此,并行自动测试系统的软件体系结构也采用层次化的体系结构风格。

自动测试系统软件体系结构与传统串行自动测试系统的软件体系结构的不同在于其任务,资源管理层更加复杂。由于多任务的并行执行,在这一层中不仅资源管理的功能需要扩展,以满足测试资源安全共享的要求,还需要对测试任务进行管理,根据任务过程模型和任务调度模型合理调度任务的执行。

二、开放式数控的软件体系结构

数控系统是一个具有实时性和多任务性的专用操作系统。从功能来看,系统的任务可以分为管理任务和控制任务两大类。管理任务主要完成系统资源管理和系统各子任务的调度,负责系统的程序管理、显示和诊断等子任务;控制任务主要完成数控系统的基本功能,包括译码、刀具补偿、速度预处理、插补运算和位置控制等子任务。如图1所示。

资源分时共享主要采用的方法是循环轮流和中断优先,如图2所示,系统在完成初始化工作以后自动进入时间分配环中,在环中依次轮流处理各任务,对于系统中一些实时性很强的任务则按优先级排队,分别放在不同的中断级别上。

三、COTS软件系统的软件体系结构

软件体系结构是由一些实体和这些实体间的关系所构成的模型,在体系结构观点中实体是所关心的元素,它们可以是软件组件、源文件、目标文件、编译器、平台等;关系可以用描述连结性、动态行为或者所关心的依赖性的任何其他类型 。体系结构中所使用的特殊的实体和关系取决于建造者试图传送的信息。

COTS 软件系统的开发本质上是集成黑盒软件组件的问题。这种集成过程是困难的,它容易出错,需要大量的编码,难以测试和调试。此外,许多COTS 组件都有高的短暂性,商业组件通常要频繁升级,这些升级可能没有增加集成者所希望的功能,或修复集成者所希望的错误。存在于先前版本中的关键功能可能在随后的升级版本中被除去。在有些情况下,集成者可能希望用不同供应商的新版本的类似组件替换老组件。在COTS 软件系统中,体系结构的设计合适与否直接关系到软件的成功,因为体系结构是系统实现的蓝图,为组件的集成提供了上下文,很大程度上决定了系统的各种性能。在COTS 软件系统中,体系结构中的实体就是COTS 组件,关系用以描述集成机制。

现今新的技术层出不穷的情况下,准确地把握系统当前的行为,能够让开发人员和维护人员尽快地进行技术上的调整,而能保持原有的行为效果不变。这对于节省开销,保持程序的稳定性都有重大的意义。在今后的研究工作中,将着力于改善方法中对于接口信息的定义形式,使其能提供更强的描述功能。此外,还将尝试引入一定的动态分析工作,这有助于为我们方法提供对象在动态运行时的变量信息,根据这些信息对对象的行为方式进行更深人的分析。

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