2009 年下半年 系统架构设计师 案例分析试题

全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试
2009 年下半年 系统架构设计师 下午试卷 I
(考试时间  13:30~15:00    共 90 分钟)

请按下表选答试题
试题号            一  必答题
            二~五  选答 2 题
 
试题一(25分)
    阅读以下软件架构设计的问题,在答题纸上回答问题1和问题2。
    某软件开发公司欲为某电子商务企业开发一个在线交易平台,支持客户完成网上购物活动中的在线交易。在系统开发之初,企业对该平台提出了如下要求:
(1)在线交易平台必须在1s内完成客户的交易请求。
(2)该平台必须保证客户个人信息和交易信息的安全。
(3)当发生故障时,该平台的平均故障恢复时间必须小于10s。
(4)由于企业业务发展较快,需要经常为该平台添加新功能或进行硬件升级。添加新功能或进行硬件升级必须在6小时内完成。
针对这些要求,该软件开发公司决定采用基于架构的软件开发方法,以架构为核心进行在线交易平台的设计与实现。
【问题1】(9分)
    软件质量属性是影响软件架构设计的重要因素。请用200字以内的文字列举六种不同的软件质量属性名称,并解释其含义。
【问题2】(16分)
    请对该在线交易平台的4个要求进行分析,用300字以内的文字指出每个要求对应何种软件质量属性;并针对每种软件质量属性,各给出2种实现该质量属性的架构设计策略。
 
试题二(25分)
       阅读以下关于结构化软件系统建模的叙述,在答题纸上回答问题1至问题3。
       某公司拟开发一个商业情报处理系统,使公司能够及时针对市场环境的变化及时调整发展战略,以获取最大的商业利益。项目组经过讨论,决定采用结构化分析和设计方法。在系统分析阶段,为了更好地对情报数据处理流程及其与外部角色的关联进行建模,项目组成员分别给出了自己的设计思路:
     (1)小张提出先构建系统流程图(System Flowcharts),以便更精确地反映系统的业务处理过程及数据的输入和输出;
      (2)小李提出先构建系统数据流图(Data Flow Diagrams),来展现系统的处理过程和定义业务功能边界,并给出了情报分类子系统的0层和1层数据流图,后者如图2-1所示。

                       图2-1情报分类子系统的1层数据流图
       项目组经讨论确定以数据流图作为本阶段的建模手段。工程师老王详细说明了流程图和数据流图之间的区别与联系,并指出了图2-1的数据流图中存在的错误。
【问题1】(11分)
       流程图和数据流图是软件系统分析设计中常用的两种手段,请用300字以内文字简要说明流程图与数据流图的含义及其区别,并说明项目组为何确定采用数据流图作为建模手段。
【问题2】(8分)
       请分析指出图2-1所示的数据流图中存在的错误及其原因,并针对图2-1的1层数据流图绘制出情报分类子系统的0层数据流图。
【问题3】(6分)
       高质量的数据流图是可读的、内部一致的并能够准确表示系统需求。请用300字以内文字说明在设计高质量的数据流图时应考虑的三个原则。
 
 
试题三(25分)
    阅读以下关于嵌入式软件体系架构的叙述,在答题纸上回答问题1至问题3。
    某公司承担了一项宇航嵌入式设备的研制任务。本项目除对硬件设备环境有很高的要求外,还要求支持以下功能:
    (1)设备由多个处理机模块组成,需要时外场可快速更换(即LRM结构);
    (2)应用软件应与硬件无关,便于软硬件的升级;
    (3)由于宇航嵌入式设备中要支持不同功能,系统应支持完成不同功能任务间的数据隔离;
    (4)宇航设备可靠性要求高,系统要有故障处理能力。
    公司在接到此项任务后,进行了反复论证,提出三层栈(TLS)软件总体架构,如图3-1所示,并将软件设计工作交给了李工,要求其在三周内完成软件总体设计工作,给出总体设计方案。
图3-1宇航嵌入式设备软件架构
【问题1】(8分)
    用150字以内的文字,说明公司制定的TLS软件架构的层次特点,并针对上述功能需求(1)~(4),说明架构中各层内涵。
【问题2】(10分)
    在TLS软件架构的基础上,关于选择哪种类型的嵌入式操作系统问题,李工与总工程师发生了严重分歧。李工认为,宇航系统是实时系统,操作系统的处理时间越快越好,隔离意味着以时间作代价,没有必要,建议选择类似于VxWorks5.5的操作系统;总工程师认为,应用软件间隔离是宇航系统安全性要求,宇航系统在选择操作系统时必须考虑这一点,建议选择类似于Linux的操作系统。
请说明两种操作系统的主要差异,完成表3-1中的空白部分,并针对本任务要求,用200字以内的文字说明你选择操作系统的类型和理由。
表3-1 两种操作系统的主要差异
比较类型 VxWorks5.5 Linux
工作方式 操作系统与应用程序处于同一存储空间
多任务支持 支持多任务(线程)操作
实时性  实时系统
安全性
标准API 支持 支持
【问题3】(7分)
    故障处理是宇航系统软件设计中极为重要的组成部分。故障处理主要包括故障监视、故障定位、故障隔离和系统容错(重组)。用150字以内的文字说明嵌入式系统中故障主要分哪几类?并分别给出两种常用的故障滤波算法和容错算法。
 
试题四(25分)
    阅读以下软件系统架构选择的问题,在答题纸上回答问题1至问题3。
某公司欲开发一个车辆定速巡航控制系统,以确保车辆在不断变化的地形中以固定的速度行驶。图4-1给出了该系统的简化示意图。表4-1描述了各种系统输入的含义。

图4-1定速巡航控制系统简化示意图
表4-1定速巡航控制系统输入说明
输入名称 作用
系统开关 开启/关闭巡航控制系统
引擎开关 开启/关闭汽车引擎(引擎开启时,巡航控制系统处于就绪状态)
车轮脉冲 车轮每转一次,相应地发出一次脉冲
刹车 当刹车被踩下时,定速巡航控制系统会临时恢复到人工控制
增/减速 增加或减慢当前车速(仅在定速巡航控制系统处于开启的状态下可用)
恢复速度 恢复原来保持的车速(仅在定速巡航控制系统处于开启的状态下可用)
时钟 每毫秒定时脉冲
    公司的领域专家对需求进行深入分析后,将系统需求认定为:任何时刻,只要定速巡航控制系统处于工作状态,就要有确定的期望速度,并通过调整引擎油门的设定值来维持期望速度。
    在对车辆定速巡航控制系统的架构进行设计时,公司的架构师王工提出采用面向对象的架构风格,而李工则主张采用控制环路的架构风格。在架构评估会议上,专家对这两种方案进行综合评价,最终采用了面向对象和控制环路相结合的混合架构风格。
【问题1】(5分)
    在实际的软件项目开发中,采用成熟的架构风格是项目成功的保证。请用200字以内的文字说明:什么是软件架构风格;面向对象和控制环路两种架构风格各自的特点。
【问颐2】(12分)
    用户需求没有明确给出该系统如何根据输入集合计算输出。请用300字以内的文字针对该系统的增减速功能,分别给出两种架构风格中的主要构件,并详细描述计算过程。
【问题3】(8分)
    实际的软件系统架构通常是多种架构风格的混合,不同的架构风格都有其适合的应用场景。以该系统为例,针对面向对象架构风格和控制环路架构风格,各给出两个适合的应用场景,并简要说明理由。
 
 
试题五(25分)
    阅读以下关于信息系统安全性的叙述,在答题纸上回答问题1至问题3。
    某企业根据业务扩张的要求,需要将原有的业务系统扩展到互联网上,建立自己的B2C业务系统,此时系统的安全性成为一个非常重要的设计需求。为此,该企业向软件开发商提出如下要求:
    (1)合法用户可以安全地使用该系统完成业务;
    (2)灵活的用户权限管理;
    (3)保护系统数据的安全,不会发生信息泄漏和数据损坏;
    (4)防止来自于互联网上各种恶意攻击;
    (5)业务系统涉及到各种订单和资金的管理,需要防止授权侵犯;
    (6)业务系统直接面向最终用户,需要在系统中保留用户使用痕迹,以应对可能的商业诉讼。
    该软件开发商接受任务后,成立方案设计小组,提出的设计方案是:在原有业务系统的基础上,保留了原业务系统中的认证和访问控制模块;为了防止来自互联网的威胁,增加了防火墙和入浸检测系统。
    企业和软件开发商共同组成方案评审会,对该方案进行了评审,各位专家对该方案提出了多点不同意见。李工认为,原业务系统只针对企业内部员工,采用了用户名/密码方式是一可以的,但扩展为基于互联网的B2C业务系统后,认证方式过于简单,很可能造成用户身份被盗取:王工认为,防l卜授权侵犯和保留用户痕迹的要求在方案中没有体现。而刘工则认为,即使是在原有业务系统上的扩展与改造,也必须全面考虑信息系统面临的各种威胁,设计完整的系统安全架构,而不是修修补补。
【问题1】(9分)
    信息系统面临的安全威胁多种多样,来自多个方面。请指出信息系统面临哪些方面的安全威胁并分别子以简要描述。
【问题2】(8分)
    认证是安全系统中不可缺少的环节,请简要描述主要的认证方式,并说明该企业应采用哪种认证方式。
【问题3】(8分)
    请解释授权侵犯的具体含义;针对王工的意见给出相应的解决方案,说明该解决方案的名称、内容和目标。

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