【计算机类职业资格】2016年下半年软件水平考试（高级）系统架构师下午（案例分析）真题试卷及答案解析.doc

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1、2016 年下半年软件水平考试（高级）系统架构师下午（案例分析）真题试卷及答案解析(总分：30.00，做题时间：90 分钟)一、试题一(总题数：1，分数：6.00)阅读以下关于软件架构设计的叙述，在答题纸上回答问题 1 至问题 3。说明某软件公司为某品牌手机厂商开发一套手机应用程序集成开发环境，以提高开发手机应用程序的质量和效率。在项目之初，公司的系统分析师对该集成开发环境的需求进行了调研和分析，具体描述如下：1需要同时支持该厂商自行定义的应用编程语言的编辑、界面可视化设计、编译、调试等模块，这些模块产生的模型或数据格式差异较大，集成环境应提供数据集成能力。集成开发环境还要支持以适配方式集成公

2、司现有的应用模拟器工具。2经过调研，手机应用开发人员更倾向于使用 Windows 系统，因此集成开发环境的界面需要与 Windows平台上的主流开发工具的界面风格保持一致。3支持相关开发数据在云端存储，需要保证在云端存储数据的机密性和完整性。4支持用户通过配置界面依据自己的喜好修改界面风格，包括颜色、布局、代码高亮方式等，配置完成后无须重启环境。5支持不同模型的自动转换。在初始需求中定义的机器性能条件下，对于一个包含 50 个对象的设计模型，将其转换为相应代码框架时所消耗时间不超过 5 秒。6能够连续运行的时间不小于 240 小时，意外退出后能够在 10 秒之内自动重启。7集成开发环境具有模块

3、化结构，支持以模块为单位进行调试、测试与发布。8支持应用开发过程中的代码调试功能：开发人员可以设置断点，启动调试，编辑器可以自动卷屏并命中断点，能通过变量监视器查看当前变量取值。在对需求进行分析后，公司的架构师小张查阅了相关的资料，认为该集成开发环境应该采用管道一过滤器(Pipe-Filter)的架构风格，公司的资深架构师王工在仔细分析后，认为应该采用数据仓储(Data Repository)的架构风格。公司经过评审，最终采用了王工的方案。（分数：6.00）(1).问题 1识别软件架构质量属性是进行架构设计的重要步骤。请分析题干中的需求描述，填写表 11 中(1)(5)处的空白。 （分数：2.

4、00）_(2).问题 2请在阅读题干需求描述的基础上，从交互方式、数据结构、控制结构和扩展方法 4 个方面对两种架构风格进行比较，填写表 12 中(1)(4)处的空白。 （分数：2.00）_(3).问题 3在确定采用数据仓库架构风格后，王工给出了集成开发环境的架构图。请填写图 11 中(1)(4)处的空白，完成该集成开发环境的架构图。 （分数：2.00）_二、试题二(总题数：1，分数：6.00)阅读以下关于软件系统建模的叙述，在答题纸上回答问题 1 至问题 3。说明某软件公司计划开发一套教学管理系统，用于为高校提供教学管理服务。该教学管理系统基本的需求包括：(1)系统用户必须成功登录到系统后才

5、能使用系统的各项功能服务；(2)管理员(Registrar)使用该系统管理学校(University)、系(Department)、教师(Lecturer)、学生(Student)和课程(Course)等教学基础信息；(3)学生使用系统选择并注册课程，必须通过所选课程的考试才能获得学分；如果考试不及格，必须参加补考，通过后才能获得课程学分；(4)教师使用该系统选择所要教的课程，并从系统获得选择该课程的学生名单；(5)管理员使用系统生成课程课表，维护系统所需的有关课程、学生和教师的信息；(6)每个月到了月底系统会通过打印机打印学生的考勤信息。项目组经过分析和讨论，决定采用面向对象开发技术对系统各

6、项需求建模。（分数：6.00）(1).问题 1用例建模用来描述待开发系统的功能需求，主要元素是用例和参与者。请根据题目所述需求，说明教学服务系统中有哪些参与者。（分数：2.00）_(2).问题 2用例是对系统行为的动态描述，用例获取是需求分析阶段的主要任务之一。请指出在面向对象系统建模中，用例之间的关系有哪几种类型?对题目所述教学服务系统的需求建模时，“登录系统”用例与“注册课程”用例之间、“参加考试”用例与“参加补考”用例之间的关系分别属于哪种类型?（分数：2.00）_(3).问题 3类图主要用来描述系统的静态结构，是组件图和配置图的基础。请指出在面向对象系统建模中，类之间的关系有哪几种类型

7、?对题目所述教学服务系统的需求建模时，类 University 与类 Student 之间、类 University 和类 Department 之间、类 Student 和类 Course 之间的关系分别属于哪种类型?（分数：2.00）_三、试题三(总题数：1，分数：6.00)阅读以下关于嵌入式实时系统设计的描述，回答问题 1 至问题 3。说明嵌入式系统是当前航空、航天、船舶及工业、医疗等领域的核心技术，嵌入式系统可包括实时系统与非实时系统两种。某宇航公司长期从事航空航天飞行器电子设备的研制工作，随着业务的扩大，需要大量大学毕业生补充到科研生产部门。按照公司规定，大学毕业生必须进行相关基础知

8、识培训，为此，公司经理安排王工对他们进行了长达一个月的培训。（分数：6.00）(1).问题 1王工在培训中指出：嵌入式系统主要负责对设备的各种传感器进行管理与控制。而航空航天飞行器的电子设备由于对时间具有很强的敏感性，通常由嵌入式实时系统进行管控，请用 300 字以内文字说明什么是实时系统，实时系统有哪些主要特性。（分数：2.00）_(2).问题 2实时系统根据应用场景、时间特征以及工作方式的不同，存在多种实时特性，大致有三种分类方法，即时间类别、时间需求和工作方式结构。根据自己所掌握的“实时性”知识，将图 31 给出的实时特性按三种分类方式，填写图 31 中(1)(8)处空白。备选答案：时限

9、的危害程度；时间角色；弱；时间响应；固定；时限反应时间；时间明确；输入输出激励；时间触发；强；周期零星非周期；事件触发。 （分数：2.00）_(3).问题 3可靠性是实时系统的关键特性之一，区分软件的错误(Error)、缺陷(Defect)、故障(Fault)和失效(Failure)概念是软件可靠性设计工作的基础。请简要说明错误、缺陷、故障和失效的定义；并在图 32 中标出错误、缺陷和失效出现阶段，说明缺陷、故障和失效的表现形式，填写图 32 中(1)(6)处的空白。 （分数：2.00）_四、试题四(总题数：1，分数：6.00)阅读以下关于应用服务器的叙述，在答题纸上回答问题 1 至问题 3。

10、说明某电子产品制造公司，几年前开发建设了企业网站系统，实现了企业宣传、产品介绍、客服以及售后服务等基本功能。该网站技术上采用了 Web 服务器、动态脚本语言 PHP。随着市场销售渠道变化以及企业业务的急剧拓展，该公司急需建立完善的电子商务平台。公司张工建议对原有网站系统进行扩展，增加新的功能(包括订单系统、支付系统、库存管理等)，这样有利于降低成本、快速上线；而王工则认为原有网站系统在技术上存在先天不足，不能满足企业业务的快速发展，尤其是企业业务将服务全球，需要提供 24 小时不间断服务，系统在大负荷和长时间运行下的稳定性至关重要。建议采用应用服务器的 Web 开发方法，例如 J2EE，为该企

11、业重新开发新的电子商务平台。（分数：6.00）(1).问题 1王工认为原有网站在技术上存在先天不足，不能满足企业业务的快速发展，根据你的理解，请用 300 字以内的文字说明原系统存在哪几个方面的不足。（分数：2.00）_(2).问题 2请简要说明应用服务器的概念，并重点说明应用服务器如何来保障系统在大负荷和长时间运行下的稳定性以及可扩展性。（分数：2.00）_(3).问题 3J2EE 平台采用了多层分布式应用程序模型，实现不同逻辑功能的应用程序被封装到不同的构件中，处于不同层次的构件可被分别部署到不同的机器中。请填写图 41 中(1)(5)处的空白，完成J2EE 的 N 层体系结构。 （分数：

12、2.00）_五、试题五(总题数：1，分数：6.00)阅读以下关于 Scrum 敏捷开发过程的叙述，在答题纸上回答问题 1 至问题 3。说明Scrum 是一个增量的、迭代的敏捷软件开发过程。某软件公司计划开发一个基于 Web 的 Scrum 项目管理系统，用于支持项目团队采用 Scrum 敏捷开发方法进行软件开发，辅助主管智能决策。此项目管理系统提供的主要服务包括项目团队的管理、敏捷开发过程管理和工件的管理。Scrum 敏捷开发中，项目团队由 Scrum 主管、产品负责人和开发团队人员三种不同的角色组成，其开发过程由若干个 Sprint(短的迭代周期，通常为 24 周)活动组成。Product

13、Backlog 是在 Scrum 过程初期产生的一个按照商业价值排序的需求列表，该列表条目的体现形式通常为用户故事。在每一个 Sprint 活动中，项目团队从 ProductBacklog 中挑选最高优先级的用户故事进行开发。被挑选的用户故事在 Sprint 计划会议上经过细化分解为任务，同时初步估算每一个任务的预计完成时间，编写 Sprint Backlog。在 Sprint 活动期间，项目团队每天早晨需举行每日站立会议，重新估算剩余任务的预计完成时间，更新 Sprint Backlog、Sprint 燃尽图和 Release 燃尽图。在每个Sprint 活动结束时，项目团队召开评审会议和回

14、顾会议，交付产品增量，总结 Sprint 期间的工作情况和问题。此时，如果 Product Backlog 中还有未完成的用户故事，则项目团队将开始筹备下一个 Sprint 活动迭代。为完成 Scrum 项目管理系统，考虑到系统的智能决策需求，公司决定使用 MVC 架构模式开发该项目管理系统。具体来说，系统采用轻量级 J2EE 架构和 SSH 框架进行开发，使用 MySQL 数据库作为底层存储。（分数：6.00）(1).问题 1Scrum 项目管理软件需真实模拟 Serum 敏捷开发流程，请根据你的理解完成图 51 给出的Scrum 敏捷开发状态图，填写其中(1)(5)的内容。 （分数：2.0

15、0）_(2).问题 2根据题干描述，本系统采用 MVC 架构模式，请从备选答案 an 中分别选出属于 MVC 架构模型中的模型(Model)、视图(View)和控制器(Controler)的相关内容描述填入表 51 的空(1)(3)处。备选答案： （分数：2.00）_(3).问题 3根据项目组给出的系统设计方案，将备选答案 al 的内容填写在图 52 中的空(1)(9)，完成系统架构图。 备选答案： （分数：2.00）_2016 年下半年软件水平考试（高级）系统架构师下午（案例分析）真题试卷答案解析(总分：30.00，做题时间：90 分钟)一、试题一(总题数：1，分数：6.00)阅读以下关于软

16、件架构设计的叙述，在答题纸上回答问题 1 至问题 3。说明某软件公司为某品牌手机厂商开发一套手机应用程序集成开发环境，以提高开发手机应用程序的质量和效率。在项目之初，公司的系统分析师对该集成开发环境的需求进行了调研和分析，具体描述如下：1需要同时支持该厂商自行定义的应用编程语言的编辑、界面可视化设计、编译、调试等模块，这些模块产生的模型或数据格式差异较大，集成环境应提供数据集成能力。集成开发环境还要支持以适配方式集成公司现有的应用模拟器工具。2经过调研，手机应用开发人员更倾向于使用 Windows 系统，因此集成开发环境的界面需要与 Windows平台上的主流开发工具的界面风格保持一致。3支持

17、相关开发数据在云端存储，需要保证在云端存储数据的机密性和完整性。4支持用户通过配置界面依据自己的喜好修改界面风格，包括颜色、布局、代码高亮方式等，配置完成后无须重启环境。5支持不同模型的自动转换。在初始需求中定义的机器性能条件下，对于一个包含 50 个对象的设计模型，将其转换为相应代码框架时所消耗时间不超过 5 秒。6能够连续运行的时间不小于 240 小时，意外退出后能够在 10 秒之内自动重启。7集成开发环境具有模块化结构，支持以模块为单位进行调试、测试与发布。8支持应用开发过程中的代码调试功能：开发人员可以设置断点，启动调试，编辑器可以自动卷屏并命中断点，能通过变量监视器查看当前变量取值。

18、在对需求进行分析后，公司的架构师小张查阅了相关的资料，认为该集成开发环境应该采用管道一过滤器(Pipe-Filter)的架构风格，公司的资深架构师王工在仔细分析后，认为应该采用数据仓储(Data Repository)的架构风格。公司经过评审，最终采用了王工的方案。（分数：6.00）(1).问题 1识别软件架构质量属性是进行架构设计的重要步骤。请分析题干中的需求描述，填写表 11 中(1)(5)处的空白。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)f(2)性能(3)d(4)g(5)b)解析：(2).问题 2请在阅读题干需求描述的基础上，从交互方式、数据结构、控制结构和扩展方法 4 个方面

19、对两种架构风格进行比较，填写表 12 中(1)(4)处的空白。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)工具之间无直接交互，通过数据仓储间接交互 (2)流式数据 (3)数据驱动 (4)与数据仓储进行数据适配)解析：(3).问题 3在确定采用数据仓库架构风格后，王工给出了集成开发环境的架构图。请填写图 11 中(1)(4)处的空白，完成该集成开发环境的架构图。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)模型数据库 (2)代码编辑工具 (3)数据格式转换器 (4)模拟器)解析：解析：本题主要考查考生对于软件质量属性的理解、掌握和应用。在解答该问题时，需认真阅读题干中给出的场景与需求描

20、述，分析该需求描述了何种质量属性，根据质量属性描述对其归类，并需要理解架构风险、敏感点和权衡点这些概念。 问题 1 识别软件架构质量属性是进行架构设计的重要步骤。根据对相关质量属性的定义和含义，其中“支持不同模型的自动转换。在初始需求中定义的机器性能条件下，对于一个包含 50 个对象的设计模型，将其转换为相应代码框架时所消耗时间不超过 5 秒”，这描述的是系统的性能属性；“能够连续运行的时间不小于 240 小时，意外退出后能够在 10 秒之内自动重启”描述的则是系统的可用性；“支持用户通过配置界面依据自己的喜好修改界面风格，包括颜色、布局、代码高亮方式等，配置完成后无须重启环境”描述的是系统的

21、可修改性；“集成开发环境具有模块化结构，支持以模块为单位进行调试、测试与发布”描述的是系统的可测试性；。“经过调研，手机应用开发人员更倾向于使用 Windows 系统，因此集成开发环境的界面需要与 Windows 平台上的主流开发工具的界面风格保持一致”描述的是系统的易用性。 问题 2 对不同的架构设计决策是架构师必须具有的基本能力，根据题干要求： (1)从交互方式方面看，管道一过滤器风格具有顺序结构或有限的循环结构；采用数据仓储风格时，工具之间无直接交互，通过数据仓储间接交互。 (2)从数据结构方面看，管道一过滤器风格具有数据驱动的特征，数据到来后就进行计算；数据仓储风格以文件或模型为主要数

22、据结构。 (3)从控制结构方面看，管道一过滤器风格具有顺序结构或有限的循环结构；数据仓储风格则以业务功能驱动。 (4)从扩展方法方面看，管道一过滤器风格主要采用适配器方式实现扩展性；数据仓储风格中，每个工具需要与数据仓储进行数据适配。 问题 3 本题目主要考查数据仓储风格的实际设计与应用。结合风格定义，从图中可以看出，位于核心位置的组件(1)应该是数据库模型。根据题干描述，可以直接接入数据库的组件(2)应该是代码编辑工具。(3)和(4)对应题干描述“集成环境应提供数据集成能力。集成开发环境还要支持以适配方式集成公司现有的应用模拟器工具”，因此应该分别填入数据格式转换器和模拟器。二、试题二(总题

23、数：1，分数：6.00)阅读以下关于软件系统建模的叙述，在答题纸上回答问题 1 至问题 3。说明某软件公司计划开发一套教学管理系统，用于为高校提供教学管理服务。该教学管理系统基本的需求包括：(1)系统用户必须成功登录到系统后才能使用系统的各项功能服务；(2)管理员(Registrar)使用该系统管理学校(University)、系(Department)、教师(Lecturer)、学生(Student)和课程(Course)等教学基础信息；(3)学生使用系统选择并注册课程，必须通过所选课程的考试才能获得学分；如果考试不及格，必须参加补考，通过后才能获得课程学分；(4)教师使用该系统选择所要教的

24、课程，并从系统获得选择该课程的学生名单；(5)管理员使用系统生成课程课表，维护系统所需的有关课程、学生和教师的信息；(6)每个月到了月底系统会通过打印机打印学生的考勤信息。项目组经过分析和讨论，决定采用面向对象开发技术对系统各项需求建模。（分数：6.00）(1).问题 1用例建模用来描述待开发系统的功能需求，主要元素是用例和参与者。请根据题目所述需求，说明教学服务系统中有哪些参与者。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：参与者：学生、教师、管理员、时间、打印机。)解析：(2).问题 2用例是对系统行为的动态描述，用例获取是需求分析阶段的主要任务之一。请指出在面向对象系统建模中，用例之间的关

25、系有哪几种类型?对题目所述教学服务系统的需求建模时，“登录系统”用例与“注册课程”用例之间、“参加考试”用例与“参加补考”用例之间的关系分别属于哪种类型?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：用例之间的关系：泛化(Generalization)、包含(Include)和扩展(Extend)。 用例“登录系统”与用例“注册课程”之间的关系是包含(Include)关系；用例“参加考试”与用例“参加补考”之间的关系是扩展(Extend)关系。)解析：(3).问题 3类图主要用来描述系统的静态结构，是组件图和配置图的基础。请指出在面向对象系统建模中，类之间的关系有哪几种类型?对题目所述教学服务系统

26、的需求建模时，类 University 与类 Student 之间、类 University 和类 Department 之间、类 Student 和类 Course 之间的关系分别属于哪种类型?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：类之间的关系：关联(Association)、聚集(Aggregation)、组合(Composition)、泛化(Generalization)、依赖(Dependence)。 类 University 与类 Student 之间的关系是聚集(Aggregation)关系；类 University 和类 Department 之间的关系是组合(Composi

27、tion)关系；类 Student和类 Course 之间的关系是关联(Association)关系。)解析：解析：本题考查面向对象系统建模的相关知识。 此类题目要求考生能够理解面向对象系统建模的基本概念和方法，并在应用系统开发中结合系统需求，利用面向对象建模技术构建系统的需求模型、分析模型和设计模型。UML 是面向对象系统的标准建模语言，是一种定义良好、易于表达、功能强大的建模语言。UML 在支持面向对象分析与设计的基础上，能够支持从需求分析开始的软件开发全过程。在 UML 建模过程中，通过建立系统用例模型和静态模型，搭建系统体系结构。用例模型属于系统的高级视图，按照面向对象的原则将系统要实

28、现的行为划分为用例，并基于用例按照交互关系和时间产生顺序图；在用例模型的基础上抽象出系统的类，明确各模块之间的关系按照合适的粒度构建系统类图。对于复杂的交互过程，需要补充状态图、活动图和协作图等系统模型，对系统内部处理细节进行建模。该题目针对教学管理系统需求，主要考查考生对于用例图和类图进行系统建模的掌握情况。 问题 1 本问题考查考生对用例建模中“参与者”元素的理解。参与者是为了完成一个事件而与系统交互的实体，参与者可以表示与系统接口的任何事物和任何人。这可以包括人(不仅仅是最终用户)、外部系统和其他组织，参与者位于建模的系统的外部。在识别参与者时，要注意参与者是与系统交互的所有事物，该角色

29、的承担者除了人之外，还可以是其他系统和硬件设备，甚至是系统时钟。按照题目中给出的系统需求说明，从需求(3)、(4)、(5)中可以得到由人承担的参与者包括学生、教师、管理员；需求(6)可以得到的参与者是时间(系统时钟)和打印机。 问题 2 本题考查考生对用例及其用例之间关系的理解。用例是系统中执行的一系列动作，这些动作生成特定参与者可见的价值结果。用例表示系统所提供的服务，它定义了系统是如何被参与者所使用的，描述了参与者为了使用系统所提供的某一个完整功能而与系统之间发生的交互过程。用例之间的关系主要有泛化(Generalization)、包含(Include)和扩展(Extend)。 (1)当可

30、以从两个或多个用例中提取公共行为时，可以使用包含关系来表示。 (2)如果一个用例混合了两种或两种以上不同场景，即根据情况可能发生多种分支，则可以将这个用例分为一个基本用例和一个或多个扩展用例。 (3)当多个用例共同拥有一个类似的结构和行为的时候，可以将它们的共性抽象成父用例，其他的用例作为泛化关系中的子用例。 在题目要求中，用例“登录系统”是用例“注册课程”和其他用例执行的公共行为，两者是包含(Include)关系。用例“参加补考”是用例“参加考试”的一种分支和特殊场景，两者之间的关系是扩展(Extend)关系。 问题 3 本题考查考生对类图及类之间关系的理解。类图主要用来描述系统的静态结构，

31、是组件图和配置图的基础。每个用例对应一个类图，描述参与这个用例实现的所有概念类，而用例的实现主要通过交互图来表示。当确定类之后，要识别类与类之间的关系，主要包括关联(Association)、聚集(Aggregation)、组合(Composition)、泛化(Generalization)和依赖(Dependence)。 (1)关联提供了类之间的结构关系，将多个类的实例连接在一起。 (2)依赖关系表示一个类的变化可能会影响另一个类。 (3)泛化关系描述了一般事物与该事物中的特殊种类之间的关系。 (4)聚集关系表示类之间整体与部分的关系，其含义是部分可能同时属于多个整体，两者生命周期可以不相同

32、。 (5)组合关系表示类之间的整体与部分关系，部分只能属于一个整体，两者具有相同的生存周期。 在题目要求中，类 University 与类 Student之间的关系是整体与部分关系，而且具有不同的生存周期，所以是聚集(Aggregation)关系。类University 和类 Department 之间的关系是整体与部分的关系，两者具有相同的生存周期，所以是组合(Composition)关系。类 Student 和类 Course 之间为连接关系，所以属于关联(Association)关系。三、试题三(总题数：1，分数：6.00)阅读以下关于嵌入式实时系统设计的描述，回答问题 1 至问题 3。

33、说明嵌入式系统是当前航空、航天、船舶及工业、医疗等领域的核心技术，嵌入式系统可包括实时系统与非实时系统两种。某宇航公司长期从事航空航天飞行器电子设备的研制工作，随着业务的扩大，需要大量大学毕业生补充到科研生产部门。按照公司规定，大学毕业生必须进行相关基础知识培训，为此，公司经理安排王工对他们进行了长达一个月的培训。（分数：6.00）(1).问题 1王工在培训中指出：嵌入式系统主要负责对设备的各种传感器进行管理与控制。而航空航天飞行器的电子设备由于对时间具有很强的敏感性，通常由嵌入式实时系统进行管控，请用 300 字以内文字说明什么是实时系统，实时系统有哪些主要特性。（分数：2.00）_正确答案

34、：(正确答案：1实时系统 一个实时系统是指计算的正确性不仅取决于程度的逻辑正确性，也取决于结果产生的时间，如果系统的时间约束条件得不到满足，系统将会出错。 或： 实时系统是指能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致运行的系统。2实时系统的主要特性 (1)时间敏感性 (2)并发性 (3)数值计算 (4)复杂性 (5)效能 (6)可靠性 (7)安全性 (8)预测性 (9)交互作用)解析：(2).问题 2实时系统根据应用场景、时间特征以及工作方式的不同，存在多种实时特性，大致有三种分类方法，即时间类别、时间需求和工作方式结构。根据自己所掌握的“实时性”知

35、识，将图 31 给出的实时特性按三种分类方式，填写图 31 中(1)(8)处空白。备选答案：时限的危害程度；时间角色；弱；时间响应；固定；时限反应时间；时间明确；输入输出激励；时间触发；强；周期零星非周期；事件触发。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)强 (2)时间明确 (3)时间响应 (4)时限反应时间 (5)输入输出激励 (6)周期零星非周期 (7)时间触发 (8)事件触发 注：(2)、(3)可互换，(4)、(5)、(6)可互换，(7)、(8)可互换)解析：(3).问题 3可靠性是实时系统的关键特性之一，区分软件的错误(Error)、缺陷(Defect)、故障(Fault)和

36、失效(Failure)概念是软件可靠性设计工作的基础。请简要说明错误、缺陷、故障和失效的定义；并在图 32 中标出错误、缺陷和失效出现阶段，说明缺陷、故障和失效的表现形式，填写图 32 中(1)(6)处的空白。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：错误、缺陷、故障和失效的定义： (1)错误(error)：是指开发人员在开发过程中出现的失误、疏忽和错误。 (2)软件缺陷(defect)：是指代码中能引起一个或一个以上失效的错误的编码(步骤、过程、数据定义等)。 (3)软件故障(fault)：是指软件在运行过程中出现的一种不希望或不可接受的内部状态，通常是由于软件缺陷在运行时引起并产生的错误

37、状态。 (4)软件失效(failure)：是指程序的运行偏离了需求，是动态运行的结果，软件执行遇到软件中的缺陷时可能会导致软件的失效。 错误、缺陷、故障和失效关系图填空： (1)存在 (2)引起 (3)用户经历 (4)在开发过程中 (5)在产品中 (6)在运行时)解析：解析：本题考查嵌入式实时系统的基本概念和主要特征，在掌握基本概念基础上，针对安全关键系统的可靠性需求，区分错误、缺陷、故障和失效含义以及所处的场景。 此类题目要求考生根据自己已掌握的有关嵌入式系统的知识，认真阅读题目对实时性问题的描述，经过分析、分类和概括等方法，从中分析出题干或备选答案给出的术语间的差异，正确回答问题 1 到问

38、题 3 所涉及的各类技术要点。 问题 1 嵌入式系统是深埋于专用设备或系统中，对设备或系统的各类传感器进行管理与控制的系统，根据专用设备或系统的应用领域的不同，通常分为实时系统和非实时系统。比如大的可以是飞机、飞船、舰艇、机床等，小的可以是家用电器、手机、电子门锁等。一般来讲，设备运行对于时间特性具备一定敏感性的系统可称之为“实时系统”。因此，实时系统是“指计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性，也取决于结果产生的时间，如果系统的时间约束条件得不到满足，系统将会出错。”(牛津计算机字典)，或者“指能及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成对该事件的处理，并控制所有实时任务协调一致运行的系统。

39、”上述两个定义均说明了任务正确的运行不仅与运算结果有关，而且也与运行时限有关。 实时系统的主要特征一般体现在以下 8 个方面： (1)时间敏感性：任何实时系统对响应时间是极其关注的，要保证在所有条件下适当的时间产生适当的输出，在设计和实现方面是相当困难的。 (2)并发性：实时系统一般由处理器和一些公共外部相互作用的设备组成，这种结构隐含着天然的并行特征。 (3)数值计算：一般实时系统均采用了控制技术实现信息反馈与控制，因此处理器必须支持高速度、高精度和向量、浮点计算能力。 (4)复杂性：实时系统的核心是对外部真实事件的响应，而系统必须迎合这些外部事件的组合，这样就带来设计上的复杂性。因此，实时

40、系统要使用语言或环境将这些复杂性分解为可有效管理的较小规模的组件、抽象数据结构、类和对象等。 (5)效能：实时系统是时间攸关的系统，其执行效率与其他系统相比尤为重要，有些情况，为了提高系统效能，往往要用低级程序设计语言(即汇编语言)控制和操作硬件接口或中断。因此，系统需要应答时间往往在毫秒或纳秒级，适当采用低级语言设计是非常必要的。 (6)可靠性和安全性：一般实时系统都是应用于生死攸关系统的(如飞机、高铁等)，一个系统的失效可能引起上亿元的经济损失，有些失效是不能挽回的。因此，实时系统的可靠性至关重要。在军事领域，我们必须在设计和执行系统时考虑系统失效的控制算法，尽可能地减少人为操作错误所引起

41、的失效。预防被外部非法入侵而带来的关键数据泄漏和系统失效。 (7)预测性：实时系统是一种确定性要求极高的系统，要求对系统每一时刻的运行的行为、状态和结果都是可预计的。尤其是在系统发生错误后，其可能影响的系统失效也是可预测到的，并设计了系统失效后处理方法，如备份、手工操作等。 (8)交互作用：实时系统的本质是对外部事件的处理，必然带来了交互作用，并且系统还应根据外部事件的不同因素，自动适应环境的变化，因此，实时系统的智能化、自适应化是交互作用主要体现。 问题 2 实时系统是一种时间敏感性的系统，根据不同的应用环境和条件的不同，其时间敏感性要求各有差异，因此实时系统还可根据时间类别、时间需求和工作

42、方式的不同，分类出不同的实时系统。比如按时间类别的时限要求程度不同，我们一般将具备毫秒级或纳秒级时限要求的系统称之为“强实时系统”，而将具备秒级以上的时限要求的系统称之为“弱实时系统”。本问题共给出了 8 个参考答案，主要考查考生在理解了时间类别、时间需求和工作方式三种场景分类的含义基础上，将 8 个参考答案分门别类地归纳到不同类型中。 针对按“时间类别”分类主要是以用户对时间敏感程度的高低划分。可归纳为“时限的危害程度”和“时间角色两种类型，时限的危害程度可由“强实时”“弱实时”和“固定实时”三种；而时间角色可由“时间明确”和“时间响应”两种； 针对按“时间需求”分类主要是以系统对时间响应需求的紧迫程度划分。可归纳为“时限反应时间”“输入输出激励”和“周期零星非周期”三种； 针对按“工作方式”分类主要以系统对时间工作方式的触发条件划分。可归纳为“时间触发”和“事件触发”两类。 问题 3 系统可