学科前沿讲座课程设计

《学科前沿讲座》课程设计姓名学院信息与电气工程学院专业软件工程班级2012级软工1班学号任课教师2014年月日课程设计指导一、课程设计的目的和意义本学期《学科前沿讲座》的学习内容是《软件架构设计》。通过本课程学习，旨在达到以下目标：1、帮助学生掌握需求分析的流程、方法以及技巧；2、帮助学生了解软件体系结构的基本概念，初步掌握中大型软件系统构架的分析与设计方法；3、使学生了解构建系统的目的是为了满足组织的需求，认识软件行业和开发组织在系统设计及其最终成败所起的作用，提高软件设计的基本素养；4、使学生了解常用软件设计模式的使用场景，解决方案；5、引导学生认识系统的性能、可用性、安全性等质量属性都是受软件构架制约的，或者说这些属性的实现影响着设计师的设计选择。课程设计是学生学习完本课程后进行的一次的实践训练，主要是在目前主流的软件平台上实践各种常用的软件架构风格的实现方法，从而进一步理解和掌握软件架构的相关概念、基本方法和常用的体系结构风格。二、设计要求课程设计以实际应用中的小型题目为主，要求设计小组独立完成。要求学生能把软件架构的基本原理和方法应用到软件的实际开发和设计中。通过该课程设计，使学生认识到软件架构设计对于软件非功能属性的重要作用；使学生系统地了解设计5视图法设计软件架构模型的方法，培养学生的系统需求分析、设计能力。要求如下：1、班级按项目小组进行分组，每组不得超过5人；2、每个项目小组合作选定设计项目（名称不得重复），并推选组长，组长负责对组员进行任务分工；3、项目中的每项任务要落实到人且规定该任务的起止日期和时间；4、题目自定或采用附录中的题目；5、独立按时完成规定的工作任务，不得弄虚作假，不准抄袭他人内容，否则成绩以不及格计。6、在设计过程中，要严格要求自己，树立严肃、严密、严谨的科学态度，必须按时、按质、按量完成课程设计。三、设计内容本课程设计包括三部分内容：第一部分是分析论述题：1、简述软件设计风格、软件应用框架和软件设计模式的特征和区别？（不少于600字，10分）；2、简述SOA软件体系结构的基本概念，简述WebService的主要协议。(不少于600字，10分)；3、针对win7或者win8操作系统，运用课程知识分析其软件架构设计（10分）。第二部分针对某中小型软件系统（题目自定但名称不得重复）采用5视图法设计其软件架构模型（40分）；第三部分是小组合作完成指定题目的企业级软件系统的架构模型设计（5视图法）（30分）。前两个部分的任务，请每位同学独立完成。四、课程设计评分方式课程设计成绩的评定依据是设计文档资料。抽取部分学生进行答辩。优：有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确，其中有总体设计思想的论述，设计方案先进，具有较好的非功能属性；良：有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确，设计方案较先进；中：有完整的符合标准的文档，设计方案正确；及格：有完整的符合标准的文档，设计方案基本正确；不及格：没有完整的符合标准的文档，设计方案不正确。课程设计必须独立完成，发现相同题目或文档内容有30%雷同者，教师有权视其情况扣分或记零分。五、提交的资料基本内容至少包括封面、正文两部分。1．封面封面包括“《学科前沿讲座》课程设计”、班级、姓名、设计时间等信息。2．正文正文是课程设计报告的主体，具体由以下几部分组成：第一部分分析论述题：3个小题；第二部分中小规模软件系统架构设计：依照5视图法完成架构设计；第三部分企业级软件系统架构设计：小组合作完成，每人完成其中一个视图的设计。六、提交方式提交内容：课程设计文档的电子版以及打印稿（A4正反面）；提交：2014年11月30日前，全班收齐后学习委员送到西4-424室。七、小组合作完成的设计题目题目一：图书馆管理(R.A.Kemmerer)一个小型图书馆管理系统，需完成以下工作:1.借书，还书；2.在图书馆中增加/删除一本书；3.按照作者名或专业领域检索一批书；4.找出被某位读者借出的一批书；5.找出最近借走某本图书的读者.该系统有两类用户：图书管理员与普通读者。.功能4可供普通读者查找他们自己借出的书目。功能1，2，5只供图书管理员使用。该系统必须满足以下限制：1.馆中所有未借出的书籍能够供读者随时借阅.2.在同一时刻，一本书不能既被借出，又可供借阅.3.一个读者一次借出的书籍数目不能超过预定值。题目二：保温系统(S.White)如果主开关置于”加热”状态，保温系统的控制器负责开关锅炉，监视锅炉系统的燃油流量和燃烧状态，进而调节进入房间的热量流.当室内温度降至(Tr－2)0C以下，控制器启动锅炉.这里，Tr是用户设置的理想室温.锅炉启动过程如下:1.控制器向锅炉的马达发信号.2.控制器监视马达速度.马达达到正常操作速度时，启动点火并打开油阀.3.控制器监视水温，一旦水温达到预定值，发信号打开水流循环阀.热水开始在室内循环.4.如果发生异常情况，燃油流量指示器和光感器向控制器发信号.此时控制器发信号关闭系统.5.一旦室内温度达到(Tr+2)0C，控制器首先关闭油阀，延迟5s后关闭锅炉马达.系统必须满足以下限制:1.锅炉停机后重启必须延迟5min.2.在主开关关闭或油阀关闭5s内应指示锅炉停机.题目三：字符串格式化(A.Mili)给定非负整数MAXPOS和包含空格与换行作为分隔符的字符集.对字符串S，称两分隔符之间或分隔符到S的结尾处的非空字符串为字.程序以有穷字符串为输入，输出满足以下条件的字符串:1.如果输入串包含长度为MAXPOS+1的字，则输出串为一空格.2.如果输入串的任何MAXPOS+1个相邻字符至少含有一个分隔符，则:2-1输入串的所有字以相同的次序出现在输出串中；并且，输出串不含有未在输入串中出现的字；2-2此外，输出串满足以下限制:2-2-1输出串中不出现前导和后导分隔符，也不出现相邻的分隔符.2-2-2任何MAXPOS+1个相邻字符中含有一个换行符；2-2-3对于输出串中的任意子串S，如果:(1)S的长度不超过MAXPOS；(2)S是输出串的首部，或S的前一字符是换行符；(3)S是输出串的尾部，或S的后一字符是空格符.那么，S中不包含换行符.题目四：电梯问题(N.Davb)在M层的建筑物内安装N个电梯.电梯问题是指这些电梯的逻辑控制问题:1.每个电梯有一些按钮，每个按钮对应一个楼层.当按下按钮后，按钮灯亮，并指出电梯开往相应的楼层.当电梯到达该楼层后，按钮灯熄灭。2.除底层和顶层只有一个按钮外，每个楼层有两个按钮，分别指示上楼和下楼请求.当按下后，按钮灯亮.如果电梯已到达该楼层，或者电梯正在沿所请求的方向运动，或者遇到有冲突的请求时，按钮灯灭.在后一情况下，如果两楼层同时发出请求，则只能取消其中一个请求.决定服务优先次序的算法应尽量减少两个请求的等待时间。3.当没有服务请求时，电梯保持在最后一个目的楼层，电梯门关闭。4.系统以事件驱动方式响应楼层对电梯的请求.所有楼层的优先级是相同的。5.系统以事件驱动方式响应楼层内部对到达楼层的要求，并按照电梯运动方向依次完成这些要求。6.每个电梯都有一个紧急按钮，按下后向管理人员发出报警信号，然后电梯被置为”不可用”状态.每个电梯都有取消”不可用”状态的机制。题目五：ToolWarehouseSystem1.项目背景FastRepair®是一家大型的跨国机械电子修理公司，公司总部位于美国印第安纳州。目前公司总部有超过10000人的全职雇员。公司拥有8家较小的子公司，位于整个美国境内，每个子公司的全职员工人数在3000到9000之间。FastRepair的业务主要涉及四个领域：大型建筑设备修理（ConstructionDeviceRepair）、汽车修理（AutomobileRepair）、家电修理（ApplianceRepair）和计算机修理（ComputerRepair），相应的划分为四个大的部门（Department）。每个公司的一般员工（Employee）都根据自己的专业特长隶属于一个部门。然而，一些具有跨行业技能的专家（Specialist）独立于任何部门，他们平时会做一些与自己专业相关的工作，在遇到紧急情况或特殊项目时，需要立即被分配到这些项目上去。公司的每一个员工都有两类工具（Tool），每类工具有50‐100件左右。第一类工具放入员工工具箱中的一组常用廉价工具（InexpensiveTool），另外一类是一些贵重工具（ExpensiveTool）。对于工具箱中的廉价工具，员工在领取时需要进行登记（Register），自行保管，但在损坏时需要进行注销（Cancellation）。而对于贵重工具（200$的工具），必须通过工具仓库管理系统进行统一管理。在使用时需要办理租借（Lend）手续。需要注意的是，对于一般员工，只能借与自己专长相关的工具（也就是本部门内的工具），而对于专家，则可以借所有类型的工具。由于工具种类庞杂、数量巨大、分布在不同的地理位置。FastRepair决定开发一套工具仓库管理系统（ToolWarehouseSystem，TWS）。TWS主要分为两个部分：第一部分是员工与工具信息管理系统（EmployandToolManagementSystem，ETMS），详细记录工具的借、还与工具状态，员工可以通过内网（Intranet）查询自己工具的借还情况，并发出对贵重工具的请求。对于本地没有的特殊工具，员工可以使用ETMS通过互联网在总公司或各个子公司的仓库中查找特定工具，并发出借用该工具的请求。第二部分是一个仓库的实时管理系统（WarehouseManagementSystem，WMS），位于总公司和每个子公司的工具仓库，在提取具体工具时，用户需要到具体的工具仓库进行工具的提取（也可以在工具仓库现场借工具）。仓库的工具借用过程的示意图如下所示：第二部分是一个仓库的实时管理系统（WarehouseManagementSystem，WMS），位于总公司和每个子公司的工具仓库，在提取具体工具时，用户需要到具体的工具仓库进行工具的提取（也可以在工具仓库现场借工具）。仓库的工具借用过程的示意图如下所示：WMS的具体要求如下所示：1、仓库的实时管理系统中存在多个工具抓取机器人，每个机器人都可从货柜上获取工具并将其放在工具传送带上，工具传送带装置根据重量传感器得知是否有工具在传送带上，并将工具传送到出口处。（注：实现时，用软件简单模拟机器人抓取的过程即可）2、用户在仓库的出口处向仓库管理员提交工具租借请求，由管理员将该请求输入仓库控制电脑，电脑将控制仓库中的机器人抓取相应的工具并将其放到工具传送带上。一旦机器人出现故障，将通知控制电脑以便及时进行维修。待开发的软件系统将分布在控制电脑，机器人装置以及工具传送带装置上。（不考虑工具归还系统）2.项目任务1.根据上面的描述（具体的案例假设可自行设定，但应该合理），进行需求分析，并给出TWS的用例图；2.任选一种主流商业架构（.NET、JavaEE……），给出ETMS系统详细设计的体系结构图，并给出分析；3.利用质量属性以及根据质量属性设计软件体系结构的方法进行体系结构设计。4.分别对ETMS和WMS进行简单构建与实现，对于核心功能给出演示结果与说明；题目六：电子商务网站建设是一个集客户购物、下订单、订单处理、销售统计等功能于一体的系统。通过浏览器，让客户可以查询货物，把货物放入购物车，创建账户/登陆账户，创建订单，通过信用卡支付等。系统划分成了多个模块，松耦合的设计架构，允许可以和多个数据源，EIS（企业信息系统）进行交互。功能如下：1．用户注册/登陆/忘记密码/管理个人信息查询货物购物车管理提交订单信用卡支付查询历史购物记录2．货物商店接受/处理订单消息手工接受/拒绝订单用E-mail来通知客户发订单给供应商销售统计3．供应商接受订单派送货物给用户提供一个基于web的库存管理维护库存数据库题目七：外文图书采购系统1.问题概述某图书馆外文采购有两个组--征订组和验收，登记组。分别承担书籍订购和进书验收任务。为了减轻劳动强度