软件体系结构框架研究

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1、软件体系结构框架研究高飞，管春阳(北京理工大学电子工程系。北京100081)摘要任何信息系统都需要一个体系结构来提供其战略性描述．这将大大促进软件的互探作性．集成性，提高开发效率，减少重复开发，降低开发成本．体系结构是一个非常值得研究的课题，本文综述了软件体系结构在软件开发应用中所取得的进展．主要介绍了围内外其型的软件体系结构及其应用原理．最后探讨和展望了我国今后的发展方向．关键词：软件体系结构：TAFLM；DOD；TOGAF1概述IEEEStd1471．2000把“体系结构”定义为“一个系统的基本组织，体现在组成系统的各构件

2、、构件的相互关系、构件与环境的关系、以及指导构件设计和随时间演进的原则当中”。根据其具体的应用，体系结构有两方面的含义⋯：·一个系统的形式化描述，或系统在构件层的详细计划，以便指导其实现；·构件的结构、相互关系，以及指导构件设计和随时间演进的原则与指南。任何复杂的基于计算机的信息系统都需要一个体系结构来提供其演化的一个战略性环境描述。体系结构提供了对组成信息系统的组件或构造块的描述以及这些组件间复杂的内部关系。确切地说，一个体系结构是对一个信息技术(IT)系统的正式描述，它定义了组成整个信息系统的组件或构造块，并提供获取产品的

3、计划，以及开发系统，这些因素共同运作实现整个系统。因而，你可以通过它管理你的全部IT投资，使其适合你的商业需求。虽然体系结构对系统设计至关重要，但过去人们对于体系结构的理解和使用却是非常不规范的，往往是隐含的、粗糙的、片面的。直N--十世纪九十年代，人们才开始较系统地研究软件系统的体系结构问题。目前主要的研究领域有体系结构框架、技术参考模型、体系结构描述语言、体系结构的形式基础、体系结构分析技术、体系结构开发模型与方法、体系结构恢复与重用、体系结构设计工具与环境、领域体系结构等。对软件系统体系结构的研究[2】，美国DoD有关机

4、构研究13,41的TAFIM、DODTRM和OpenGroup研究的TOGAF最具有代表性。由于我国各行业的大部分软件系统是按项目开发的p“J，立足于满足当前某一领域的需求，客观上易于造成“烟囱”式系统，即系统之间的互连、互通、互操作性差，系统的重复开发现象普遍。具体表现在：●没有进行系统的体系结构设计，许多软件系统都是由若干子项目组成的“拼盘”；●数据通信的协议、格式不统一，造成互连、互通上的问题；●图形系统，尤其是数字地图不统一，直接影响图形数据的交换和互用；·由于缺乏统一的数据模型、数据元素定义和灵活的、可扩展的数据交换

5、格式，无法进行直接的数据(库)共享。目前各行业使用的软件除了一些大型项目外，很大一部分是属于短期的小型项目。这些软件由于贴近需求，在功能和人机界面上比较适合使用。但我们不应只注重开发短时期内解决局部问题的单个系统，坐等“烟囱林立”的局面出现后再寻求解决之道。通过公共体系结构框架的设计和规划，使不同应用单位在不同时期开发的软件系统能够按作战需求实现互连、互通和互操作，即保证信息资源的共享和不同系统资源的相互动用。2国内外典型体系结构研究TAFII^体系结构Tafim体系结构的主要目的r”是为了实现互操作和信息系统集成的，所以首先

6、提出了信息管理与集成模型。集成的目的是实现和改进系统的互操作性，与各种国际、政府标准相兼容，并为用户提供一个单一的接口。系统的集成功能和技术需求可以由图1中的集成模型体现。给出了集成的边界定义。功能函数和技术方面的集成需求必须～方面在纵向的边界上的一个层次内研究，另一方面在横向的边界上在层次之间研究。标准格式第三层集成第二层集成第一层集成图形信息窗口、个人工具、查询调誊语言、用户定制应用程序、原型工具、私有应用和文件I应用程序开发和维。}户Ful～Fu；Fuiji智能系统命令和控制系统作战支持系统方针，学说．标准，参考模型。结

7、构，数据管理和工具．共享、计算和通信图1TariIii信息管理集成模型个人层应用层功能层任务层企业层集成的类型和层次：集成既可在层次内部，也可在层次之间，但是集成类型的需求必须被定义。集一18一成可以获得互操作、效率、效力、优化、节省资源、或者其他的好处。集成可以下面的几个观点来看：●功能函数集成：功能函数集成通常包括将两个或者是多个具有相似的功能的软件模块融合为一个新的软件模块，或者将两个或者是多个不相似的软件模块通过一个公共数据库相关联。●技术集成：技术集成通常包括硬件互操作性的兼容性和连接性，以及软件的相关性(例如：协议

8、之间的对话)。实现互操作的集成过程是通过IM集成模型实现的，这个模型包括以下几个步骤：●体系结构、策略、以及技术管理计划信息是在专有部门的指导下为每一个功能活动开发的。功能活动和功能领域体系结构、策略、以及技术管理计划信息是由专有部门评论，为了能够和企业领域和使命领域的体系结