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1、软件设计与体系结构教学大纲（32+8学时）中文名称软件设计与体系结构英文名称SoftwareDesignandArchitecture开课学院计算机科学学院总学时40学分2先修课程C语言程序设计、面向对象程序设计、软件工程概论01.课程的性质、目的与任务软件设计与体系结构课程是为软件工程专业开设的必修课，也是计算机科学与技术软件开发方向课程。本课程运用工程的思想、原理、技术、工具，来对软件设计以及软件体系结构的相关思想、理论与方法进行系统介绍，包括软件模型和描述、软件体系结构建模和UML、软件设计过程、软件体系结构风格、面向对象的软件设计方法、面向数据流的软件设计方法、用户界面设计、设计模式、
2、Web服务体系结构、基于分布构件的体系结构、软件体系结构评估、软件设计的进化、云计算的体系结构等内容。本课程的具体任务包括：1让学生建立构建软件系统架构一般方法的感性认识，理解并掌握软件系统架构分析、体系结构建模与架构设计的相关理论知识，培养学生软件架构设计的基本能力，能从内部模块规划设计、系统层次结构的构建开始，了解构建系统结构的一般技术和方法。2在构建软件系统的过程中，理解软件系统构建的一些关键问题，学习应对不同需求的系统对策和设计实现技术，使学生初步具备一定的系统架构分析与设计能力，同时，深入理解各种典型框架技术及原理，并初步具备运用模式设计思想开展软件详细设计的能力。3一方面，让学生理
3、解并掌握软件体系结构的重要概念、术语和系统化方法，建立软件架构设计的理念，了解当前流行的框架技术，并理解其原理。另一方面，以加深知识理解和培养初步架构设计能力为目的，并在项目开发中加以实践；在实践环节中重点培养运用典型框架进行项目构建的能力和使用设计模式进行细化设计的能力。02.课程教学基本要求及基本内容第1章引言（一）基本教学内容1.1 软件1.2 软件工程1.3 软件设计1.4 软件体系结构（二）基本要求教学目的：理解软件的本质、软件神话、软件工程，了解软件过程和软件工程实践的相关内容，了解网络环境带来的各类问题。教学重点：软件工程中的设计、设计过程和设计质量、软件设计原则。教学难点：什么
4、是软件体系结构、软件体系结构的内容、设计阶段的软件体系结构。第2章软件模型和描述（一）基本教学内容2.1什么是软件模型2.2软件模型的发展脉络2.3软件模型解析2.4深入认识软件模型2.5体系结构描述语言（二）基本要求教学目的：理解功能模型、对象模型、组件模型的基本概念，了解配置型组件模型、服务模型、抽象模型的功能。教学重点：软件体系结构的描述、软件体系结构的设计。教学难点：几种典型ADL的比较、描述体系结构行为。第3章建模和UML（一）基本教学内容3.1软件体系结构建模概述3.2基于软件体系结构的开发3.3UML概述3.4面向对象的基本概念3.5UML中的结构建模3.6UML中的行为建模（二
5、）基本要求教学目的：理解UML的发展历程，了解UML的特点和用途、UML的建模机制，以及面向对象方法的优势。教学重点：类图、对象图、构件图、部署图、用例图、顺序图、通信图、交互概览图的内容。教学难点：时序图、状态图、活动图。第4章软件设计过程（一）基本教学内容4.1软件设计基础4.2软件体系结构设计4.3高可信软件设计4.4软件设计规格说明4.5软件设计评审（二）基本要求教学目的：理解可信软件的特点、容错设计的相关内容。教学重点：软件失效模式和影响分析、软件故障树分析的内容。教学难点：形式化方法、净室方法的方法和工具。第5章软件体系结构风格（一）基本教学内容5.1软件体系结构风格概述5.2基本
6、风格解析5.3案例分析5.4客户/服务器风格5.5三层客户/服务器结构风格5.6浏览器/服务器风格5.7C/S与B/S混合结构风格5.8正交软件体系结构风格5.9异构结构风格（二）基本要求教学目的：理解管道-过滤器、三层C/S结构的基本概念，了解数据抽象和面向对象风格、基于事件的隐式调用风格、分层系统风格、仓库风格和黑板风格、模型-视图-控制器（MVC）风格、解释器风格、C2风格的相关内容。教学重点：正交软件体系结构的概念、优点、实例，以及构件模型、构件接口、消息总线、构件静态结构、构件动态行为、运行时刻的系统进化、使用异构结构的原因、异构体系结构的实例、异构组合匹配问题。教学难点：案例1，上
7、下文关键字；案例2，仪器软件；第6章面向对象方法（一）基本教学内容6.1 面向对象方法概述6.2 面向对象的分析与设计6.3 基于UML的图书管理系统（二）基本要求教学目的：了解面向对象系统开发过程、面向对象分析、面向对象设计。教学重点：用例分析与设计、静态建模、系统的设计、对象设计、部署模型设计的内容教学难点：问题域子系统、人机交互子系统、控制驱动子系统、数据管理子系统以及构件部署的设计方法。以“图书管理系统”为例，介绍基于UML的软件分析与设计过程。第7章面向数据流的设计方法（一）基本教学内容7.1数据流图与数据字典7.2实体关系图7.3状态迁移图7.4案例说明：教材购销系统7.5面向数据
8、流的需求分析方法7.6面向数据流的设计方法（二）基本要求教学目的：理解数据流图、数据字典、数据流图的建立、数据字典的建立。教学重点：自顶向下逐层分解、描述方式、步骤。教学难点：变换分析、事务分析、启发式设计策略、设计优化。第8章用户界面设计（一）基本教学内容8.1人性因素8.2主要途径8.3用户界面分析8.4用户界面设计8.5用户界面原型8.6界面设计的评估8.7用户界面和用户体验（二）基本要求教学目的：了解分析用户类型、运用黄金规则、用户分析、任务分析和建模、内容展示分析、工作环境分析的相关内容。教学重点：设计过程、界面对象、动作和布局的定义、用户界面设计需考虑的问题、用户界面原型涉及方面的
9、内容。教学难点：实施用户界面原型、获得有关用户界面原型的反馈、如何展示原型。第9章设计模式（一）基本教学内容9.1什么是设计模式9.2设计模式的主要作用9.3常用设计模式解析9.4深入认识设计模式（二）基本要求教学目的：设计模式的发展历程，设计模式在实际软件开发中的作用。设计模式能较好的实现代码复用，增加可维护性。教学重点：创建型设计模式、结构型设计模式、行为型设计模式的内容。教学难点：WRIGHTADL、图形化体系结构描述语言。第10章Web服务体系结构（一）基本教学内容10.1 Web服务10.2 Web服务模型10.3 Web服务的核心技术10.4 面向服务软件体系结构10.5 Web服
10、务的应用实例（二）基本要求教学目的：理解Web服务体系结构是基于三种角色（服务提供者、服务注册中心和服务请求者）之间的交互，因特网上的任何分布式系统都有可能被整合到一个用户定制的应用程序中。教学重点：Web服务的创建、Web服务的发布、Web服务的调用。教学难点：面向服务软件体系结构，包括其特点及使用范围，通过实例介绍了web服务应用。第11章基于分布构件的体系结构（一）基本教学内容11.1 EJB分布构件框架11.2 DCOM分布构件框架11.3 COBRA分布构件框架（二）基本要求教学目的：理解EJB技术、EJB的规范介绍、EJB的体系结构、COBRA基本原理的相关内容。教学重点：DCOM
11、的使用、DCOM的特点、DCOM的灵活配置与扩展机制、在应用间共享连接管理、CORBA产品概述。教学难点：DCOM的安全性设置、CORBA体系结构、CORBA规范、CORBA为我们带来什么。第12章软件体系结构评估（一）基本教学内容12.1 软件体系结构评估定义12.2 SAAM软件架构分析方法12.3 ATAM体系结构权衡分析方法12.4 评估方法比较（二）基本要求教学目的：理解质量属性、评估的必要性、基于场景的评估方法、SAAM的一般步骤、场景形成的相关内容。教学重点：描述软件体系结构、场景的分类和优先级确定、间接场景的单独评估、评估场景交互、形成总体评估、ATAM参与人员、ATAM结果。
12、教学难点：ATAM的一般过程、ATAM评估阶段、场景的生成方式不同、风险承担者商业动机表述方式不同、软件体系结构的描述方式不同。第13章软件设计的进化（一）基本教学内容13.1 软件进化概述13.2 需求进化13.3 软件进化的分类13.4 软件的进化策略13.5 软件再工程13.6 软件体系结构的进化13.7 重构13.8 软件的移植（二）基本要求教学目的：理解函数层次、类层次、构建层次、体系结构层次、业务过程重构、软件再工程的过程模型、软件再工程中的经济因素的相关内容。教学重点：软件体系结构模型、动态软件体系结构、软件体系结构的重建。教学难点：重构的目标、如何重构、源代码移植、二进制移植方
13、法。第14章云计算和大数据系统体系结构（一）基本教学内容14.1 云计算的背景14.2 云计算服务模型14.3 云计算主要平台14.4 大数据时代的软件工程14.5 大数据系统（二）基本要求教学目的：理解云计算的定义和技术特点、云计算的分类、云计算与网格计算、云设计目标的相关内容。教学重点：基础设施层IaaS、平台层PaaS、应用程序层SaaS.教学难点：Eucalyptus、Nimbus、RESERVOIR、我国云计算产业的发展、开源云计算基础设施。03.课程各章节学时分配章节内容理论学时实验学时1引言22软件模型和描述23建模和UML24软件设计过程25软件体系结构风格26面向对象方法27
14、面向数据流的设计方法228用户界面设计29设计模式2210Web服务体系结构211基于分布构件的体系结构2212软件体系结构评估213软件设计的进化214云计算和大数据系统体系结构22合计4004.本课程课外学习与修学指导软件设计与体系结构课程是软件技术专业的核心课程，也为学生专业实践就业提供主要的技能支撑。该课程覆盖面较广，且具有很强的实践性，所以要学好本课程，必须做到理论与实践紧密结合，才能达到较好的学习效果。要求学生多参阅相关书籍，多以实际项目的形式做练习，多上机实验。了解工程项目中软件项目分析和设计的实施过程，将理论与实践紧密联系在一起。05.教材及主要参考书目软件设计与体系结构（第2版）微课视频版
