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请详细阅读有关嵌入式构件设计方面的说明,在答题纸上回答问题1至问题3。 【说明】 构件(component)也称为组件,是一个功能相对独立的具有可复用价值的软硬件单元。近年来,构件技术正在逐步应用于大型嵌入式系统的软件设计。某公司长期从事飞行器电子
请详细阅读有关嵌入式构件设计方面的说明,在答题纸上回答问题1至问题3。 【说明】 构件(component)也称为组件,是一个功能相对独立的具有可复用价值的软硬件单元。近年来,构件技术正在逐步应用于大型嵌入式系统的软件设计。某公司长期从事飞行器电子
admin
2016-05-11
66
问题
请详细阅读有关嵌入式构件设计方面的说明,在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】
构件(component)也称为组件,是一个功能相对独立的具有可复用价值的软硬件单元。近年来,构件技术正在逐步应用于大型嵌入式系统的软件设计。某公司长期从事飞行器电子设备研制工作,已积累了大量成熟软件。但是,由于当初管理和设计等原因,公司的大量软件不能被复用,严重影响了公司后续发展。公司领导层高度重视软件复用问题,明确提出了要将本公司的成熟软件进行改造,建立公司可复用的软件构件库,以提升开发效率、降低成本。公司领导层决定将此项任务交给技术部门的王工程师负责组织实施。两个月后,王工程师经过调研、梳理和实验,提交了一份实施方案。此方案得到了公司领导层的肯定,但在实施过程中遇到了许多困难,主要表现在公司软件架构的变更和构件抽取的界面等方面。
【问题1】
请用200字以内文字说明获取构件的方法有哪几种?开发构件通常采用哪几种策略?并列举出两种主流构件标准。
【问题2】
由于该公司已具备大量的成熟软件,王工程师此次的主要工作就是采用遗留工程(Legacy Engineering)方法,将具有潜在复用价值的软件提取出来,得到可复用的构件。因此,在设计软件时与原开发技术人员产生了重大意见分歧,主要分歧焦点在于大家对构件概念理解上的差异。请根据你对构件的理解,判断表3-1给出的有关构件的说法是否正确,将答案写在答题纸上。
【问题3】
王工程师的实施方案指出:本公司的大部分产品是为用户提供标准计算平台的,而此平台中的主要开发工作是为嵌入式操作系统研制板级支持软件(BSP)。为了提高BSP软件的复用,应首先开展BSP构件的开发,且构件架构应符合国外GENESYS规范定义的嵌入式系统架构风格。图3-1给出了架构风格定义的构件通用接口,其中:链接接口(LIF)是构件对外提供的功能服务接口;局部接口建立了构件和它的局部环境的连接,如传感器、作动器或人机接口;技术相关接口(TDI)提供了查看构件内部、观察构件的内部变量的手段,如诊断等;技术无关接口(TII)用来在运行时配置、复位、重启构件的接口。现需要针对BSP中常用的RS-232串行驱动程序设计一个可复用的软构件,请说明该软构件四类接口的具体功能。
选项
答案
【问题1】 基于构件的软件开发中,可以通过不同的途径来获取构件,主要包括以下4种方法: (1)从现有构件中获得符合要求的构件,直接使用或做适应性修改,得到可复用的构件; (2)通过遗留工程(Legacy Engineering),将具有潜在复用价值的软件提取出来,得到可复用的构件; (3)从市场上购买现成的商业构件,即COTS(Commercial Off-The-Shell)构件; (4)开发新的符合要求的构件。 开发构件通常采取3种策略: (1)分区(partitioning):指的是将问题情景的空间分割成几乎可以独立研究的部分; (2)抽象(abstraction):是对在给定实践内执行指定计算的软/硬件单元的一种抽象; (3)分割(segmentation);是将结构引入构件的行为,支持对行为性质进行时序推理。 当前主流构件标准有: (1)CORBA:由OMG(对象管理集团)制定; (2)COM/DCOM:由Microsoft制定; (3)EJB:由SUN的Java企业Bean制定。 【问题2】 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× 【问题3】 RS-232驱动程序主要完成对RS-232芯片的初始化,实现RS-232数据发送、接收和控制等功能。依据GENESYS规范定义的构件接口含义,RS-232驱动程序构件的接口定义如下: (1)链接接口 RS-232驱动构件的使用者是上层的操作系统或应用软件,本构件应该给他们提供串行接口的数据发送、数据接收服务(1分)。因此,链接接口至少包括以下功能服务: Send():处理机中的程序向RS-232芯片输出数据; Receive():处理机中的程序通过RS-232芯片从外部接收数据; Init232():初始化:RS-232芯片。 (2)局部接口 RS-232驱动构件的局部接口应该是RS-232芯片为编程提供的各类寄存器和CPU对外围芯片的支持,此接口与硬件紧密相关。就RS-232芯片而言,局部接口至少包括以下功能服务: Intconnect():将RS-232芯片的外部中断向量连接到CPU; Read(1):从RS-232芯片中读取寄存器的内容(包括控制、状态类寄存器和数据输入寄存器); Write():将控制信息或输出的数据写入RS一232芯片的相应寄存器。 (3)技术相关接口 RS-232驱动构件的技术相关接口应该是RS-232驱动构件为维护人员提供的芯片诊断接口,此接口与硬件和应用紧密相关。就RS-232芯片使用而言,技术相关接口至少包括以下诊断功能服务: Datacheck():诊断数据传输校验的错误。 (4)技术无关接口 RS-232驱动构件的技术无关接口应该是RS一232驱动构件为编程人员提供的芯片初始化或运行时的配置接口。技术无关接口至少包括以下功能服务: Reset():RS-232芯片或驱动构件复位; Restart():RS-232芯片或驱动构件重启动; Rateconfigure():配置、重新配置RS-232传输速率。
解析
本题考查软件构件(component)基本概念、提取构件需要采取的一般方法,通过一种简单的实例,重点考查考生对构件知识使用的掌握程度。
此类题目要求考生认真阅读题目对问题的描述,通过自己对构件知识的掌握的程度,采用总结、抽象和概括等的方式,从问题描述中发现问题的相关性,正确回答问题。
【问题1】
构件(component)也称为组件,是一个功能相对独立的具有可复用价值的软硬件单元。近年来,构件技术正在逐步应用于大型嵌入式系统的软件设计。从传统意义上来讲,构件就是一种可独立开发、具备独立功能的一类软件。它具备有独立性、可重用性、可组装性、可配置性等特点,构件没有大小之分,可通过将几个构件组装成一个新构件。
通常情况下,软件人员在从事开发时,在分析和论证的基础上,提炼出适合本项目需要的构件,这样可降低软件开发成本、缩短开发周期。软构件可通过多种途径获取,目前可主要归纳为以下四种方法:
(1)修改已有构件:从现有构件中获得符合要求的构件,直接使用或做适应性修改,得到可复用的构件;
(2)封装新构件:通过遗留工程(Legacy Engineering),将具有潜在复用价值的软件提取出来,得到可复用的构件;
(3)COTS构件:从市场上购买现成的商业软件(构件),通过处理形成满足自己需要的构件,即COTS(Commercial Off-The—Shell)构件;
(4)新开发构件:针对项目需要,在分许、评估的基础上,开发新的符合要求的构件。
软件构件的开发方法通常包括了分区(partitioning)、抽象(abstraction)和分割(segmentation)等三种。分区指的是将问题情景的空间分割成几乎可以独立研究的部分;抽象是对在给定实践内执行指定计算的软/硬件单元的一种抽象;分割是将结构引入构件的行为,支持对行为性质进行时序推理。通俗地说,分区就是在空间上对软件进行划分,保证构件在空间上具备独立特性,分割就是按软件程序的执行行为特征,按时间关系进行分解,保证构件在时间上具备独立特性,抽象就是按软件功能独立性进行分解和抽象。目前,基于构件的软件体系标准是由OMG(对象管理集团)制定的CORBA标准、由Microsoft公司制定COM/DCOM标准和由SUN的Java企业Bean制定EJB标准。
【问题2】
本问题主要考查考生对构件基本知识的掌握程度,通过判断正确、错误的形式,考察考生对构件概念正确性理解。每个判断题正确的描述如下:
(1)“构件是系统中的一个封装了设计与实现,而只披露接口的可更换的部分"。此种描述是正确的。
(2)“构件是解决软件复用的基础,复用的形式可分为垂直式复用和水平式复用。而垂直式复用的主要关键点在于领域分析,具有领域特征和相似性,受到广泛关注"。垂直式复用是与领域特性相关的,而水平式复用是一种公用的服务,不予某个特殊领域相关。
(3)“构件构建在平台之上,平台提供核心平台服务,是构件实现与构件组装的基础。构件组装通常采用基于功能的组装技术、基于数据的组装技术和面向对象的组装技术等三种技术”。配置只是一种构件功能组合动态方法,而不是构件组装的技术。
(4)“软件架构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象,由构件的描述、构件的相互作用(连接件)、指导构件集成的模式以及这些模式的约束组成”。该描述是正确的。
(5)“构件可分为硬件构件、软件构件、系统构件和应用构件。RTL(运行时库)属于软件构件,由于RTL可适应多种应用领域,所以RTL与属于水平式复用构件”。RTL是C/C++语言为用户提供的一种运行时库,如数学库、stdio库等,它可服务于多种应用,而与领域需求无关,所以说RTL不属于垂直式复用构件。
(6)“硬件构件的功能被给定的硬件结构如ASIC预先确定,他是不能修改的。同样,软件构件的功能由在FPGA或者CPU上的软件确定的,我们将加载在软件构件上的软件称为作业。将作业分配给适当的可以执行该作业的硬件单元就创建了新的构件。软件构件的功能所以在构件的寿命期中可以修改”。
【问题3】
本问题要求考生根据自己掌握的构件基本知识,结合图3—1给出的一种构件接口要求,在分析题干的基础上,针对一个驱动实例,完成串行接口的驱动软构件的设计。
RS-232驱动程序是每个从事嵌入式软件开发人员都知道的一种软件,它主要完成对RS-232芯片的初始化,实现RS-232数据发送、接收和控制等功能。本题要求考生将这些功能(服务)有效地分解到图3-1定义的构件四类接口。如果考生具有一定实际经验,就可完成次设计。下面简要说明答题思路:
(1)链接接口
RS-232驱动构件的使用者是上层的操作系统或应用软件,本构件应该给他们提供串行接口的数据发送、数据接收服务。因此,链接接口至少包括以下功能服务:
Send():处理机中的程序向RS-232芯片输出数据;
Receive():处理机中的程序通过RS-232芯片从外部接收数据;
Init232():初始化RS-232芯片。
(2)局部接口
RS-232驱动构件的局部接口应该是RS-232芯片为编程提供的各类寄存器和CPU对外围芯片的支持,此接口与硬件紧密相关。就RS-232芯片而言,局部接口至少包括以下功能服务:
Intconnect():将RS-232芯片的外部中断向量连接到CPU;
Read():从RS-232芯片中读取寄存器的内容(包括控制、状态类寄存器和数据输入寄存器);
Write():将控制信息或输出的数据写入RS-232芯片的相应寄存器。
(3)技术相关接口
RS-232驱动构件的技术相关接口应该是RS-232驱动构件为维护人员提供的芯片诊断接口,此接口与硬件和应用紧密相关。就RS-232芯片使用而言,技术相关接口至少包括以下诊断功能服务:
Datacheck():诊断数据传输校验的错误。
(4)技术无关接口
RS一232驱动构件的技术无关接口应该是RS一232驱动构件为编程人员提供的芯片初始化或运行时的配置接口。技术无关接口至少包括以下功能服务:
Reset():RS.232芯片或驱动构件复位;
Restart():RS-232芯片或驱动构件重启动;
Rateconfigure():配置、重新配置RS-232传输速率。
问题3的解答内容仅供参考,每一类接口提供的服务格式、分类等可以有差异,但对于RS-232驱动构件每种功能分类一致即可。
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