系统开发的主要方法篇(1)

Abstract: This paper first introduces the main method for agents, then expounds the factors that influence software development, at last, gets the significance of introducing agent technology.

关键词： 主体；技术；软件开发

Key words: main body；technology；software development

中图分类号：TP39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）15-0179-01

主体技术源于分布式人工智能领域，现已融入各主流计算机研究方向之中。面向主体（Agent）的方法为软件系统分析提供了新的概念模型。与目前流行的面向对象方法相比，面向主体的系统因其固有的分布、自治特性，使其更适合描述开放、分布、系统参与者只具有局部知识和控制权的系统，为有效解决面向对象方法在描述并发、智能、不确定性系统时所存在的问题提供了解决方案。面向主体的需求工程方法不仅将主题作为未来软件的组成单元来建模，而且还将建模的抽象层次提高到对主体的意图、知识和社交关系的层次。将对象的概念延伸为主体的概念，使得原本分离的对象和子系统自然地统一到主题概念中来，即若干个主体可以组织成一个“集体主义”，一个集体主体与个体主体的外在表现是统一的。

软件工程师为提高软件开发工作的质量而做出不懈努力，使得软件新技术新工具层出不穷，主体技术也属此列。开发高效、稳定、正确的软件本身就已经是一件很困难的事，而开发某些复杂的软件更是难上加难。软件工程的任务就是深入了解和剖析这些困难的所在，找出解决方法，使软件开发成为一项轻松的任务。纵观软件工程三十年的历程，越来越多的新工具致力于解决软件系统的复杂性问题，面向主体的技术是这个行列里的新成员。

影响软件系统复杂性有多方面的因素。这里所指的复杂性，不是从算法角度来看的，不是指NP-完全问题等，而是从软件工程角度来看，在系统需求说明、设计和实现过程中所体现出的复杂性。首先，软件系统所处环境的性质影响软件开发过程的复杂性。任何软件系统可看作嵌在某个环境中的功能单位，它不接收环境输入，并产生输出以影响环境，主体系统也不例外。例如，该环境是动态的还是静态的？是可进入还是不可进入的？是确定的还是不确定的？如果它是动态、不可进入和不确定的，软件人员在设计过程中将面临更多的困难和问题。

其次，系统与环境的交互方式影响软件开发的复杂性。普通的功能性系统采用最简单的交互方式—系统从外界接受输入，计算该输入值的某个函数结果，然后输出该结果。这类系统可以容易地表示为前后断言式的形式规约，之后采用多种方法（如自顶向下逐步求精的方法）完成其设计和实现。传统的编译程序就是这种功能型系统。典型的复杂交互系统则要与环境持续保持某种关系，例如控制系统、计算机操作系统等。这类系统通常由若干个子系统构成，子系统间相互通信以合作完成系统任务。人们公认这类反应式系统的开发是困难的。

最后，对系统的不同的评价方式影响软件开发的复杂性。最简单的评价方式是，制定一个系统形式规约，凡是满足该规约的程序都认为一样好，凡是不满足该规约的程序都是一样不好。相反，如果采用一种“最高回报者最好”的方式进行系统评价时，系统的好坏标准则是相对的。只要系统A的运行为用户带来比系统B高的收益，则认为A优于B。这类评价方法适合决策系统的需要。

现有的软件工程技术在构造功能性系统、解决静态确定环境中的问题时取得了成功。然而，构造处在动态不确定环境中的反应式系统，以及决策系统的方法却有待进一步研究。传统方法，尤其是面向对象方法在处理这些问题时，遇到的一系列困难用主体方法都迎刃而解。

首先，在动态、分布、不确定环境下，无法预知系统可能面对的所有情况。采用面向对象方法，只能按照预知的情况设计系统。对象间的关系一旦确定，则在运行过程中，这种关系将始终保持，系统结构难于动态调整，无法适应环境变化。例如，在网络环境下，系统编译执行后，对象的物理分布就基本固定，即使这种分布是不合理的，也无法动态改变，重新生成系统才能达到这个目的。尽管面向对象系统也可能含有某些协调及控制对象，复责管理及调度，但实际上，这些控制对象自身的行为也需要协调，否则，在系统规模增大时，这些对象首先成为系统瓶颈。主体系统中，数据、控制、服务、知识、资源高度分布，主体可以在运行过程中动态调整其行为，改变相互关系。

其次，在大型复杂系统、反应式系统或决策系统中，要求系统在一定程度上是基于知识的。面向对象技术是基于信息的，它对领域知识的表达不够清楚和直接。面向对象方法中的基本概念如类、关联、消息等，是偏软件的概念，过分强调概念表示形式，而不注重系统的实际内容。它不能清晰表达诸如规则、目标、角色、职责、限制等企业常用概念。这在很大程度上影响面向对象模型的实用性。利用面向主体技术则能够很方便地建立基于领域知识的模型，这样的模型易于理解，用户容易接受。同时主体技术还为灵活、多样的企业解决方案之间的竞争和融合提供了可能性。避免为实现系统的统一而被迫选用某种折衷策略。主体还能监控它们所处的环境，主动调整已有目标或生成新目标,建立新的行为规划。在这类系统中，有许多类似人们日常生活中思考推理活动的控制决策过程，而主体是研究模仿人的思维活动的计算模型，因此主体是开发这类复杂软件系统的最佳候选模式之一。

最后，在开放、异构、以及要求遗留系统集成的环境下，面向对象方法由于模块封装粒度过细，使得组件的集成和互操作异常复杂。面向主体方法则在更高的抽象层次上进行封装，它将解决专门问题的功能模块、数据和控制包装为大粒度的主题单元。这些主体具有组织结构方面的知识，遵守一定的交互协议，进行高级的对话活动，而不考虑各自的内部实现细节。这将大大降低系统集成工作的复杂度和构件间通信的开销。

面向主体的需求分析方法主要用于分布网络环境下的系统。当然，我们也主张不仅用主体的观点进行概念分析，设计和实现过程也要主体化。最终建立包括企业工作流程管理主体、电子商务协调主体、私人助手、网络管理主体、信息管理与检索主体、软件开发与维护主体在内的各种软件主体，它们合作完成系统任务，并为信息系统引入并发性、适应性、自主性、开放性等优良特性。主题思想很自然的适用于当前的网络服务软件。

参考文献：

[1]Fuxman A，Liu L，Mylopoulos J，et al.2004. Specifying and Analyzing Early Requirements in Tropos. Journal of Requirements Engineering，9 （2）：132~150.

系统开发的主要方法篇(2)

摘 要 信息系统现代企业的发展和进步越来越重要，其不仅能够提高企业运作及管理的效率，更能够保障企业管理制度的标准化和科学化。随着医药行业的不断发展，医药企业在管理中应用信息系统的趋势也愈发明显，我国医药企业只自身经营和管理中对信息系统的开发力度和应用范围也在逐步增强。本文通过医药企业管理过程中的实际情况，对信息系统在其管理中的开发与应用进行研究与分析，旨在提高医药企业在管理中对信息系统应用的利用率，进而是我国医药企业能够迈向信息化、国际化领域。

关键词 管理 信息系统 开发 应用

一、引言

医药企业的发展状况影响着我国社会发展和经济进步的整体程度，是保障国民健康状况与经济建设的重要支柱产业。随着时代的不断变化和信息化的到来，社会主体传统的管理形式已经不再适用于现代企业之中，尤其是医药企业这种对产品质量要求极其严格的企业中，过分繁冗的管理制度必须被淘汰除去，取而代之的应该是高效的、科学化管理方式。科技迅速发展的今天，在企业的管理中运用信息系统已经成为企业发展的主要趋势，在医药企业管理中对信息系统的开发和应用也是主要解决企业管理复杂而低效的基本措施，其不仅能够为医药企业产品和销售发面进行相应的管理，在行政管理方面也存在较高的使用价值，在很大程度上促进了医药企业对自身未来规划的科学性和长远性。

二、医药企业管理信息系统的开发

医药企业管理中对信息系统的的应用是迫切的，对于医药企业管理系统的开发，是及其进行合理应用的前提，在开发过程中能否满足时代的要求和企业自身的需要，据定了信息系统能否在企业的管理中充分发挥其优势。因此，医药企业在管理中对信息系统进行开发需要依据科学的标准并要与企业发展的实际情况相适应，是信息系统具有有效性和实用性特点。

（一）开发要遵循的基本原则

在医药企业管理信息系统开发的过程中需要遵循相应的原则，保证系统的开发具有科学的依据，并能够高效地完成企业管理任务，其需要遵循的基本原则有几下几点。

1、实用性原则。系统必须满足用户管理上的要求，既要保证系统功能的正确性又要方便实用。

2、系统性原则。在MIS的开发过程中，必须十分注重其功能和数据上的整体性、系统性。

3、符合软件工程规范的原则。MIS的开发是一项复杂的应用软件工程，应该按软件工程的理论、方法和规范去组织与实施。

（二）开发方法

医药企业管理信息系统的开发需采用科学的方法，使其能够满足企业管理和企业发展的需求，在信息系统开发方面所采用的方法主要包含结构化开发、原型开发、面向对象开发三种，下面将对这几种方法进行详细论述。

1、结构化开发方法

结构化的开发方法是由结构化系统分析和设计组成的一种管理信息系统开发方法。它将整个系统开发过程，从初始到结束划分为若干个阶段，预先定义好每个阶段的任务和目标，再按一定的策略和准则完成相应阶段的任务。

2、原型方法

快速原型法的开发过程是：首先利用RAD工具建立一个能反映用户主要需求的原型，让用户实际看见新系统的概貌，以便判断哪些功能符合要求，哪些需要改进；然后通过对原型的反复改进，最终建立符合用户要求的新系统。快速原型法在建立新系统时可分为4个阶段：确定用户的基本需求；开发初始原型；对原型进行评价；修正和改进原型。

3、面向对象的开发方法

在面向对象的方法中，对于系统分析、设计与实现的三阶段，其着眼点是相同的，即对象。对象与传统数据的本质区别是，对象包含了数据和操作，它能将数据和功能紧密地结合在一起，使开发出来的系统具有更好地稳定性、可重用性及可维护性。

三、信息系统实际应用

医药企业由于其自身的发展特点，对企业管理的要求较高，这就需要在信息系统开发完成之后，能够通过科学的方法进行合理应用，从而存进企业的发展。医药企业的经营和管理中，在管理信息系统应用方面，主要集中在产品市场开发、生产、库存和销售的管理，以及资源合理调配的管理，在这几方面的管理中，信息系统能够充分发挥其高效、高质量的优势。本文下面经对信息系统在医药企业管理方面的实际应用进行分析。

（一）真正实现单品的批次管理

单品的批次管理需要全面掌握每种药品的“进、销、调、存、结”情况，靠手工来实现大型企业的单品管理是不可能的。信息管理系统的目标就是要将准确的单品的批次管理为现实。将单品管理渗透到整个商业物流的每一个环节，管理者可对所经营的药品的进行准确的跟踪，为实现GSP持续认证打下坚实的基础。

（二）优化药品结构，减少资金占用

公司主力药品的销售情况决定着公司的命运，因此主力药品周转不快，体现的利润不大就会成为药品公司的重大问题了。为了药品结构的合理化，必须对药品公司的主力药品是什么进行具体的认定。通过系统的销售分析，可知客户群的消费水平和主力药品的种类、价格和品质，判断二者是否一致，客户对各种药品的需要是怎样一种倾向，这种药品今后是否有很大的销售增长。

（三）合理控制库存，提高资金利用率

在公司的经营活动中，准确掌握药品的销售情况，及时处理滞销药品，调整进货内容，提高药品周转率是非常重要的问题。如果通过信息管理系统分析药品周转率，就能很清楚的知道哪些是呆滞药品，从而最大限度的减少损失。

发达国家医药企业的管理中对信息系统开发和应用的方式制度更加完善，我国医药企业中对信息系统的开发和应用相对来说较为落后。继续进行研究和学习，改进管理信息系统的开发应用方法是一项长久的任务，是我国医药企业走向国际化管理的重要目标。

结束语：信息系统的开发工作需要根据相应的原则进行，在医药企业管理的过程中，对信息系统的开发更需要针对行业的特点与企业自身发展的实际情况进行，这是信息系统能够发挥其作用的基本条件。通过文中的研究可以发现，信息系统能够更好地保障医药产品的质量和效果稳定，使得消费者的利益受到了间接的保证，而且对市场需求可以更直接地进行分析，从而使医药企业能够更好地适应市场经济的发展。在满足市场需求的前提下，又能够高效地控制企业内部资源的配置和合理利用，从很大程度上保证了企业以有限的资金创造出更大的利益，进而为医药企业的长足发展起到巨大的推进作用。

系统开发的主要方法篇(3)

交通运输管理计算机网络系统的设计需要遵循以下几个原则：（1）可靠性原则。系统运行后的稳定性是评价系统设计优劣的重要指标。因此，在交通运输管理计算机信息网络系统设计过程中，应该采用冗余技术，增加系统的冗余性，并且在系统软件编制后，需要进行实验，及时的消除运行隐患，并赋予系统自我检查的能力。（2）实用性原则。在系统实际的设计开发过程中，必须本着务实的态度，立足于现实，避免目标过高而不切实际。将计算机工作与人力进行明确的分工，保证其发挥自身的优势。根据交通运输管理工作的实际要求，需要对系统功能进行详细的分析，突出重点、分清主次。（3）科学合理性。在系统设计过程中，需要对系统需要处理的对象进行全面的调查，并对现行的作业组织、作业制度等进行必要调整。（4）可扩充性原则。在计算机信息网络系统设计过程中，要具有一定的预见性，以面对交通运输发展的各个可能性。其中在硬件方面应该预留一定的扩充位置，并且根据实际需求对设备进行及时的更新；在软件设计方面，应该采用模块化、层次化的结构，为系统功能的扩充提供便利。

2交通运输管理计算机信息网络系统开发方法与工具

2.1交通运输管理计算机信息网络系统开发的方法对于计算机信息网络系统的开发方法，主要包括结构化方法、原型法、面向对象法等。下面就以结构化方法为例，对系统开发进行详细的介绍。结构化系统的开发是现阶段发展最成熟、应用最广泛的管理信息系统开发方式，是将工程化系统开发技术、自上而下结构化方式、生命周期方法有机结合在一起的开发方法。具体的系统开发步骤体现在以下几个方面：（1）系统的规划阶段。在交通运输管理计算机信息网络系统开发项目确定前，根据开发具体的要求，对其进行初步的调查，制定明确的开发设计任务，并系统研究进行可行性评价。（2）系统分析阶段。在系统规划的基础上，需要对现行的交通运输管理系统进行全面的分析，并制定出合理的逻辑方案。在整个系统分析阶段，具体的工作包括系统调查、数据功能分析、开发系统定义等。（3）系统设计阶段。需要在系统分析的基础上，将制定的可行性的逻辑方案转变为实际的物理模型。具体就是根据系统功能，结合开发资金、规模、系统开发的复杂程度等，进行具体的设计。这一阶段，主要的设计内容包括模块、代码、输入输出、数据库、可靠性等方面的设计。（4）系统实现阶段。这一阶段是系统实践的阶段，就是将转换成功的物理模型用专用的硬件设备进行相关功能的测试。这一阶段，主要的工作内容包括程序设计、硬件设备转杯、数据收集、开发人员培训、系统开发升级。（5）系统维护阶段。在系统开发完成后，就需要投入具体的运行，从而也就进入了系统的维护阶段。在这一个阶段，系统维护根本目的就是保证系统能够始终保持在正常运行的状态下，同时也需要就是的对系统相关数据进行调整与修改，或者是添加数据，满足系统更新的需求。

2.2交通运输管理计算机信息网络系统开发的工具在交通运输管理计算机信息网络系统开发过程中，应用的开发工具主要分为以下几种类型：（1）语言编程工具。常见的语言编程工具包括BASIC语言、C语言、C++语言、Prolog语言、PL/I语言、COBOL语言等。这类编程语言针对性很强，能够提供程序设计中相关命令的集合，并且适用范围也很广，在系统功能模块编写中具有很强的应用能力。（2）数据库工具。数据库是计算机信息网络系统开发中必要的工具，承担着整个系统数据交换、传输的重任，是数据交换与传输的枢纽。现阶段，提供管理信息系统开发的数据库工具主要有XBase系统以及大型数据库系统。（3）程序生成工具；（4）面向对象工具。这类工具主要是与OOP开发对应的编程工具，主要包括smalltalk、C++等，具有很强的针对性，在使用过程中，需要与OOP方式相互配合使用。

3计算机信息网络系统在交通运输管理中的应用

该系统主要包括长途客运管理信息系统、出租汽车管理信息系统、货运管理信息系统、汽车维修管理信息系统及违章处理系统。它们是交通运输管理中的基石和核心。基本功能如下：（1）车辆户籍管理功能。户籍管理数据包括：客运、货运和汽车维修业户的户籍。从业户的户籍名称、地址、电话号码、通讯方式、经济性质、许可证号、主管单位、经营范围、车辆数、工商执照号、法人代表、车牌号、缴费情况、发动机号等系数字段信息建库，建立起业户基本情况登记台账，完成对业户开业、户籍变更、歇业、业户经营许可证、户籍信息查询、营运证打印等功能。还有营运线路、总客座数、各运输企业的详细资料等。（2）税费改革管理功能。可以动态地记录税费征收情况，应缴税费，应罚金额，实缴税费，实罚金额，交费时间，滞纳金的收取，顺延情况，票据打印，以及用IC卡减免。实现监控交费情况，随时调整市场管理力度。（3）稽查管理功能。随时将违章信息记录入库，计算机可以迅速做出分类、处理。它能反映出结案率，违章处理力度，以及市场秩序等。（4）报表业务功能。通过日报表、月报表和年终报表，及时准确地把握各个环节的信息，及时调整行业发展中的薄弱点。既规范了市场，又提高了市场竞争能力。且数据非常可靠。（5）系统的优点。为合理利用资源，本系统可采用电话定点拨号来传输数据的方式。另外它的安全性能优越，服务器装有两块硬盘，一块有故障马上跳到另一块硬盘上，人们通过主机就能明白硬盘的运行状态，及时纠正硬件故障。

4结束语

系统开发的主要方法篇(4)

关键词：集成化，暖通空调，CAD开发环境

 

为满足暖通空调计算机辅助设计技术迅速发展和普及，对CAD系统的集成化必须有更高的要求。开发集成化程度更优异的CAD系统必须有计算机科学、人工智能、系统与控制科学为技术基础。笔者根据自己工作经验，在分析现有暖通空调CAD系统存在问题的基础上，提出了集成化CAD系统开发环境，并探讨了实现CAD集成化系统的主要途径。。

1.CAD系统现状

暖通空调CAD的发展是暖通空调专业计算机应用发展的较高阶段和成果的综合体现。我国开始研究暖通空调CAD系统始于80年代中期，到90年代才进入实用阶段。而在硬件与软件发展速度惊人的同时，一系列问题也逐渐暴露出来，这些问题不仅制约和影响着暖通空调CAD系统功能的全面提高，还影响了CAD系统开发环境。

1.1系统内部不均衡发展

一方面是CAD系统内部子系统之间的发展应用不协调、不均衡。一般认为，一个较为完善的暖通空调CAD系统至少应包括三大功能块，即：（1）设计计算，完成常规专业技术，如负荷计算、水力计算等；（2）模拟分析，对备选方案进行仿真模拟机分析，以利决策，如全年能耗分析、冷热源分析等；（3）图纸绘制，包括图形绘制及相关技术文件的编制，如施工图及设计说明书等。模拟分析和设计计算是暖通空调计算机开始应用发展的标识。。而现今，图纸绘制功能发展迅速，其应用普及程度远远超过了以上的两个方面。出现这种情况，究其原因是图纸绘制的简便使其成为最迫切需求的。而模拟分析及计算功能使用不方便，特殊问题不能解决以及其计算结果可信度不高等问题也是图纸绘制功能普及的原因之一。另一方面是功能模块中子模块之间的发展应用的不均衡性。例如，水利计算中的水系统计算就要比风系统表现为更成熟等等。由于上述各种不均衡现象的存在对CAD系统内部的发展造成不利影响，导致了系统整体功能水平不能发挥出来，有下降趋势。

1.2系统内部数据冗杂，交换能力差

CAD系统的数据库是由多个子库构成的，各子库之间的协调性不好往往导致系统数据处理难，交换能力差等问题。而暖通空调CAD系统设计的核心部分就是工程数据库，是实现暖通空调系统集成化的关键部分。CAD系统内部数据的交换能力差主要是两方面原因，一是数据重复冗杂，另一方面是系统内部数据之间的交换只能通过各自的输入/输出接口完成，并且要人工完成。。暖通空调CAD系统三大功能块之间的独立性导致相关信息的重复输入和存储，而图纸绘制功能在设计阶段的计算结果又必须用另一种格式输入，这些加大了系统数据库，是系统数据库内数据冗余的主要原因。系统各功能模块之间的相互独立使数据传递加大难度，增加了系统的负荷能力。由于数据库是CAD系统的核心部分，系统内部不理想的数据通讯能力在很大程度上影响了CAD系统的进一步发展。

1.3系统相对封闭

系统内部的功能、运行模式等在开发完成时就已经固定了，一旦实际情况与预先设置的情况不一致，则该系统就不能适应工作环境。系统的知识扩新能力较差，如果出现新的需求则无法运行或者结果差之千里。该系统内部子系统之间的不兼容性，限制了系统的使用范围。这种相对封闭的系统结构已经能够不能适应日新月异的工程设计的需要。

1.4用户界面的友好程度低

目前CAD系统都是以软件为中心，而不是用户，用户界面的开发往往被认为是次要的。而该系统的设计计算和模拟分析功能一般都是围绕程序进行的。在用户界面的可视化、操作性能等方面，用户的界面也存在缺陷。增强CAD系统的实用性，实现用户与程序逐步分离是提高用户界面友好程度的主要目的。

2.实现暖通空调CAD系统的主要途径

集成化暖通空调CAD系统开发环境包括广义集成概念中的集成化、交互式、智能化及网络化等内涵并具备暖通空调设计与CAD各项功能，是CAD系统开发应用的基础平台。大量相关科学技术理论为暖通空调的CAD系统环境的开发与研究指明了途径。

2.1信息流分析

暖通空调设计信息流是抽象的，又是CAD系统和暖通空调CAD系统开发环境的开发基础。分析信息流可以为软件开发确定功能模型，决定暖通空调CAD系统开发环境的集成方式、软件结构和功能结构，为交互式、网络化、智能化等功能概念的实现提供了现实依据。在整个信息分析过程要运用综合分析法来进行分析。明确信息过程中所有的逻辑关系和数量关系，使得原型系统设计以及系统的实现更加便捷。

2.2集成方式

集成的方式由集成要求、集成数据量、集成内容等确定。现今通用的集成方式主要有用公共界面集成和用工程数据库集成两种。由于暖通空调设计过程中均需粗粒大量图形，而且都要围绕建筑条件图来工作。因此，暖通空调的CAD集成系统的开发环境可以采用面向图形的用户界面集成方式。采用这种集成方式，不仅可以保证图形处理部分的独立性，还可以使一些典型图形成为界面的组成部分，例如，建筑条件图、暖通空调系统以及平面图。

2.3开发方法

对于开发周期长‘协调关系多的复杂系统的开发工作必须遵循和利用相关的标准规范，并且采用软件工程的方法进行。现今，最为通用的软件工程方法主要有结构化生命周期法和快速原型法等。快速原型法开发周期短，而且易于调动各方人士参与。由于其能构成局部反馈循环并惊醒修改和完善，因此，暖通空调的CAD系统开发环境的开发主要以快速原型法为主体，原型系统的建立是系统开发的关键。

3.结论

目前暖通空调CAD系统理论还不完全成熟，因此在分析暖通空调设计信息流的基础上，应尽量提高各个功能模块之间的联系性并符合标准化程度。暖通空调CAD系统是一个典型的计算机化信息系统，集成的内涵在于系统信息模型中信息的共享。这一概念还可扩展到ICAD和ICADDE的实现过程，将其视为一个更大的信息系统进行考察。充分运用建立在信息理论基础上的集成观点，对于集成化的暖通空调CAD系统开发环境的分析和实现，无疑是非常有益的。这样既能满足当前暖通空调工程设计的需要，又能随着计算机的发展而不断改善自身的软件需求。由此，对暖通空调CAD系统的开发与研究也能逐步跟上不同工作情况。

参考文献：

[1]陈在康.暖通CAD技术的开发与应用[J].暖通空调，2008，(6).

[2]施鉴诺.空调专业实用CAD技术[J].北京:北京工业大学出版社，2009

[3]江仇，洪天真.集成化建筑设计系统[J].暖通空调，2005，(6).

[4]姜振寰.自然科学学科辞典[J].中国经济出版社，2007

[5]钟义信.信息科学原理[J].北京邮电大学出版社.2009

[6]张泉，陈在康.暖通CAD建筑条件信息传输接口的研究[J].暖通空调，2008，

系统开发的主要方法篇(5)

论文摘 要:为提高高校计算机专业嵌入式系统课程的教学效果,以适应社会对嵌入式人才的要求,在分析嵌入式系统体系结构的基础上,分析了高校计算机专业嵌入式系统的教学现状、教学内容和教学方法,指出现有教学过程中存在的不足之处,并提出相应的解决方案。

嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁减的计算机系统,通俗地讲,就是具有智能处理功能的电子产品。如今,嵌入式系统已经被广泛应用于工业控制、医疗仪器、智能仪表、通信设备等众多领域,可以说,嵌入式系统无处不在,人们的生活也离不开嵌入式系统。

如今,社会对掌握嵌入式技术的人才需求量较大,近几年高校中的自动化类、电子类以及计算机类专业均开设了嵌入式系统的相关课程,社会上也有一些培训机构开始开展嵌入式工程师的培训。然而,由于面向对象、培养目标以及基础知识的不同,高校中各专业以及培训机构培养出的嵌入式人才的能力也不尽不同。本文结合嵌入式系统的体系结构和高校计算机专业的课程结构,对高校计算机专业嵌入式系统的教学现状、教学内容和教学方法展开探讨,指出现有教学过程中存在的不足之处,并提出相应的解决方案。

1 嵌入式系统的体系结构

一个完整的嵌入式系统可以分为软件部分和硬件部分,因此,大体上讲,嵌入式工程师可以分为嵌入式软件工程师和嵌入式硬件工程师。但我们认为,一个合格的嵌入式工程师应该既要懂软件,又要懂硬件,软件和硬件之间是相辅相成的。

嵌入式软件包含应用程序开发、驱动程序开发、操作系统的移植和裁减三个主要方面。然而,并非所有的嵌入式系统都需要进行驱动程序的开发以及操作系统的移植和裁减,如果使用的单片机较为简单,或者开发的程序较为简单,那么就没有必要基于操作系统来进行应用程序的开发。但是,如果基于操作系统来开发应用程序,那么应用程序开发过程和普通的软件开发几乎没有区别。

嵌入式硬件主要包含pcb设计和原理图设计两个方面。在原理图设计阶段,工程师需要根据实际需求选择合适的芯片,设计相应的电路图;而pcb设计主要是指pcb的布局和布线。对于高频电路,在布线完成之后,还需要进行pcb电路图的电磁兼容仿真和分析,以保证生产出的产品能够正常工作。

由此可见,嵌入式系统开发涉及到的知识面较多,这对相应的从业人员提出了较高的要求,因此,要称为一名合格的嵌入式工程师必须对上述所有方面都有所了解,并精通其中若干个方面。

2 高校计算机专业的课程结构

如今,高校计算机专业的课程结构除公共课外,可以分专业基础课程,专业必修课程和专业选修课程。专业基础课程主要是指电子技术基础和计算机程序设计;专业必修课程主要包括计算机体系结构、操作系统、数据结构、软件工程、计算机网络和编译原理等;专业选修课包括信息安全、图像处理、网络程序开发、嵌入式系统等。

从课程结构上,我们不难发现,该专业学生在学习嵌入式系统时存在一定难度,主要体现在对电路、数电和模电三门课程的掌握不牢固上。要想学好嵌入式系统,首先必须学好上述三门课程。而事实上,通常计算机专业将上述三门课程合成一门课程来进行讲授,并且学时较短。学生经过一个学期的学习,只能对这三门课程有个大概的了解,并不能达到较为灵活应用的程度。

3 教学现状、教学内容和教学手段

在教学现状上,如今高校在讲授嵌入式系统时,往往是一个教师会面对几十个,甚至上百个学生。在人数较多时,授课质量会下降。事实上,社会培训机构在进行嵌入式系统培训时,往往会限制学生的数量。

在教学内容上,主要是以一些基本概念为主,如单片机结构,linux嵌入式操作系统的原理和移植,linux嵌入式驱动程序的开发,以及嵌入式软件的设计方法等。事实上,对于刚接触嵌入式系统的学生来说,讲授这些空洞的基本概念是没有任何意义的。根据学生的反映,由于他们没有任何嵌入式方面的基础知识,讲授上述内容使得他们陷入一种迷茫的状态,除了强迫性记住一些概念之外,其它什么都没有学到。

在教学方法上,主要是以教师讲课为主,学生处于被动地接受状态。学生接受了大量的概念,却没有办法真正理解这些概念。尽管学生也会做一些嵌入式系统的实验,但在进行实验时,学生往往是根据实验手册上的说明,按照实验步骤一步步进行下去,最终除了能看到一些实验结果外,几乎根本无法理解其中的原理。

4 解决方案

为此,我们认为,高校计算机专业嵌入式系统的教学内容和教学方法必须进行改革,具体体现在以下三个方面:

第一,改变教学内容,注重实际应用。在教学内容上,不应讲授空洞的基本概念,不应以复杂的单片机,如arm为例进行讲授,不应讲授嵌入式操作系统的原理和移植操作,也不应讲授驱动程序开发,这些内容都不适合初学者。而应该以一个简单的单片机,如c51为例进行讲授。同时,在讲授c51时,应从一个应用者的角度,而不是一个设计者的角度来进行授课,这一点往往是一些教师没有注意到的问题。他们往往过于强调单片机的内部原理,而忽略了单片机的应用方法。

第二,应以教师教课为辅,学生动手为主的教学方法。由于嵌入式系统是一门实践性很强的课程,对于这类课程,过多的教学是无益的,往往会让学生对嵌入式失去兴趣。而如果能够让学生动手实验,学生则能够很直观地感受到嵌入式的魅力。

第三,在动手实践上,应以一个小型项目为主,基于开发板实验为辅的方法。事实上,基于开发板进行实验,学生往往只是简单地对他人的程序进行编译和下载,并观看开发板上的运行效果,并不能主动地研究其中的原理,也无法提高学生解决问题的能力。而如果让学生开发一个小型项目,如温度显示器等,那么学生不仅能够真正了解嵌入式系统的开发流程,解决开发过程中遇到的各种问题,而且能够获得开发成功后的成就感,增加学生对嵌入式系统的乐趣。

5 结语

本论文在分析嵌入式系统体系结构的基础上,分析了高校计算机专业嵌入式系统的教学现状、教学内容和教学方法,指出现有教学过程中存在的不足之处,并提出了相应的解决方案。该方案有利于提高高校计算机专业嵌入式系统课程的教学效果,以适应社会对嵌入式人才的要求。

参考文献

[1] 蒋伟杰．计算机专业本科嵌入式系统方向可见建设研究[j]．计算机教育,2011,10(5):61～64．

系统开发的主要方法篇(6)

【关键词】城市；水资源配置；复杂适应；主体

0 引言

城市化进程的不断加快导致水资源供需矛盾日益突出，迫切需要加强城市水资源的科学管理。城市水资源管理涉及的内容十分广泛，需要收集和处理大量的水文地质、环境以及社会经济等多方面信息，而在复杂的信息中又需要及时提出合理的管理方案，因此，有必要设计和开发城市水资源管理决策支持系统，辅助城市水资源的日常管理和规划，实现水资源的集成规划和智能管理。

水资源管理涉及大量水资源信息，除具有时间性和动态性特点外，还具有空间分布的特点。目前，地理信息系统（GIS）已经成为水资源管理和决策的重要辅助工具，将GIS与传统的城市水资源管理决策支持系统结合已经成为目前水资源管理决策支持系统设计和开发的主流。

1 城市水资源管理决策支持系统的总体设计

1.1 系统的设计目标

城市水资源管理决策支持系统的主要目标是结合水资源管理迫切需要解决的问题，将GIS、数据库、网络通信、人工智能等现代计算机技术和水文水资源的专业模型相结合，实现水资源信息管理的数字化、GIS化、网络化，提高城市水资源的管理水平。系统应能实现城市水资源日常管理的办公自动化，可以对水资源的属性信息和空间信息进行有效管理；系统应能够应用GIS的空间分析等功能，结合城市的社会经济和环境等情况对供需水资源量进行预测、动态生成水资源配置方案、对方案进行智能优选，为水资源的科学管理提供技术支持服务。

1.2 系统的功能及子系统的设计

在需求分析的基础上，以实用性、先进性和可扩展性等为设计原则，将系统划分成基础资料管理、业务管理、合理配置管理、水质管理、用水合理性评价和信息六个子系统，系统的结构如图1所示。

1.2.1 基础资料管理子系统

基础资料管理子系统由降雨量管理、地表水管理和地下水管理三部分组成。降雨量管理实现降雨量数据的输入、查询、统计分析功能，具体包括统计分析降雨量及其变化趋势以及雨量站、降水量分布和降水量等值线等的图形化显示。地表水管理实现地表水资源相关数据的输入、查询、统计分析功能，具体包括统计计算径流量及其变化趋势以及河流水系分布、水库和水文站分布、径流量等值线等的图形化显示。地下水管理实现地下水资源相关数据的输入、查询、统计分析功能，具体包括统计分析地下水位变化趋势，进行地下水资源量的相关计算，观测井分布、地下水埋深等值线等的图形化显示等。

1.2.2 业务管理子系统

业务管理子系统包括供水调度管理、取水许可管理和水资源费征收管理三部分。供水调度管理实现对整个供水管网运行状态的管理，包括实时数据的采集、监测报警与分析、调度方案的生成等，另外，还实现水库水情等的实时水情的查询、供水需求平衡计算及统计报表的生成等功能。取水许可管理实现地表水和地下水取水许可业务的办公自动化以及地表水取水口、地下水开采井等空间信息的查询统计和分析。水资源费征收管理主要实现水资源费征收管理的办公自动化，包括对水资源费缴纳情况、单井开采量以及单位取水量等的统计分析。

1.2.3 合理配置子系统

合理配置子系统由需水预测管理、可供水量预测管理、优化配置及方案评价管理三部分组成。需水预测管理基于历史年份、现状年以及规划年的相关信息分别预测生活、工业、农业和生态环境需水量。可供水量预测管理将城市水源工程概化为蓄水、提水、地下水、中水、海水、外调水以及其它水源等，对城市在不同水平年、不同保证率情况下的可供水量进行预测。水资源优化配置及方案评价管理基于需水量预测和可供水量预测的结果，采用人机交互的方式进行水资源供需平衡分析，生成水资源配置情景方案，对配置方案进行综合评价，推荐在不同发展目标下的最优配置方案。

1.2.4 水质管理子系统

水质管理子系统由地表水水质管理和地下水水质管理两部分组成。地表水水质管理实现三个功能，一是，对水质监测数据进行管理；二是，进行排污口或污染源的空间查询与统计、缓冲区分析等；三是，对污染物在水中的扩散过程进行模拟和预测，并以专题图或空间分布图可视化表达污染物的扩散过程。地下水水质管理主要对城市地下水水质监测数据进行管理，包括水质监测数据的录入、修改和评价。另外，该部分还提供对地下水运动的模拟功能，对地下水开采进行辅助决策。

1.2.5 用水合理性评价子系统

用水合理性评价子系统采用人机交互的方式对城市水资源利用的合理性进行评价，包括评价指标体系管理、评价指标标准值管理、评价模型管理、评价结果显示与调控管理四部分。评价指标体系管理采用与决策者交互的方式建立用水合理性评价指标体系。评价指标标准值管理确定评价指标的评价等级划分及各等级的标准值。评价模型管理一方面为用户提供添加评价模型的接口，另一方面，为用户提供已有的评价模型列表，由决策者选择适当的评价模型进行用水合理性评价。评价结果显示与调控管理部分首先根据已有信息对用水合理性进行评价，然后与决策者交互，对关键指标进行调控，模拟在不同调控措施下的用水水平，为决策者制定水资源可持续利用的对策提供参考。

1.2.6 信息子系统

该部分基于广域网向公众与水资源管理相关的信息。主要包括三方面内容：一是，与水资源管理相关的政策、法律法规、技术规章等的；二是，水资源管理成果的；三是，基于GIS的专题地图查询。

1.3 数据库设计

城市水资源管理决策支持系统的数据库分成基础资料库、GIS数据库、模型方法库和知识库。

基础资料库存储水文地质、社会经济、业务管理、水资源开发利用等不与空间数据直接相关的数据。水文地质数据主要包括降雨、径流、地下水等；社会经济数据包括社会经济基本情况、工农业产值等；业务管理数据包括与供水管理、取水许可管理和水资源费征收有关的数据，如登记单位、取水水源等；水资源开发利用数据包括各行业用水数据以及水资源开发利用规划中各项数据等。

GIS数据库存储用GIS软件处理过的、可由GIS组件直接调用的数字化产品。主要包括全市的基础地理信息、水利要素分布信息等，如地形地质、地面高程、河流水系、观测井、水利工程、行政区划、降雨等数据。

模型方法库存储辅助决策所需的各种数学模型，这些模型均以源程序和可执行程序的形式存放，主要包括水量评价模型、水质评价模型、水资源预测模型、水资源多目标决策模型、配置方案评价模型和水流运动模拟模型等。

知识库存储主要包括与相关法律法规、专业知识以及其它各项有助于决策分析的基础资料。法律法规包括水法、城市供水管理办法等，专业知识包括水文地质和社会经济知识等，其它基础资料包括由专家经验得到的启发式知识等。

1.4 系统设计的相关问题研究

1.4.1 系统体系结构的设计

目前，常用的体系结构可以分为Client/Server（C/S）和Browser/Server（B/S）模式，其中C/S结构又可以分为两层C/S结构和三层C/S结构。两层C/S结构将应用程序分成客户端应用程序和数据库服务器，主要缺点是维护和升级成本较高。三层C/S结构将业务处理部分从数据库服务器和客户端独立出来，由应用服务器来完成，客户端完成显示和交互的工作，这样大大减轻了维护升级的复杂性。B/S结构是三层C/S结构在Web应用上的特例，将客户端简化为浏览器，主要缺点是客户端的数据操纵能力有限。在城市水资源管理决策支持系统中，基础资料管理、合理配置、水质管理和用水合理性评价子系统的用户相对比较固定，一般为局域网内的管理者，基本使用统一的操作系统，对数据的安全性和操作的交互性要求比较高，因此，上述四个子系统采用三层C/S结构；业务管理和信息子系统面向的是广域网内的用户，并且以浏览和简单录入等操作为主，因此采用B/S体系结构。

1.4.2 GIS开发模式的选择

目前GIS开发主要有三种模式：独立开发模式、宿主型二次开发模式以及基于组件技术的开发模式。

独立开发模式无须依赖任何GIS工具软件，所有的算法都由开发者独立设计，投资大、开发难度大、周期长，不适于一般的开发用户。宿主型二次开发模式是以原GIS软件为开发平台，开发针对不同应用对象的应用程序，其特点是简单易行，但不能脱离原系统单独运行，效率低。组件式GIS是指基于组件对象平台，以一组具有某种标准通信接口的、允许跨语言应用的组件提供的GIS。大多数GIS软件产商都提供商业化的GIS组件，这些组件具备GIS的基本功能，开发人员可以基于通用软件开发工具，如Delphi、Power Builder等，进行二次开发。组件式GIS的开发成本低，易于集成，已经成为GIS开发的主流方式。

对比GIS的三种开发模式，城市水资源管理决策支持系统宜采用组件式开发模式。业务管理和信息子系统的应用对象是广域网内的所有用户，可以通过Internet访问服务器进行水资源管理相关信息的综合查询，因此，采用Web GIS开发技术；基础数据管理、合理配置、用水合理性评价和水质管理子系统的应用对象是局域网内的管理者，可以将更适合局域网内开发的MapObjects、MapX等GIS组件嵌入到系统中进行二次开发。

1.4.3 集成式设计开发方式

城市水资源管理决策支持系统是一个具有复杂功能的大型软件系统，在设计开发过程中应尽可能地集成已有工具软件的功能，缩短开发周期。

以水资源合理配置管理子系统的设计开发为例，配置方案的生成涉及到大量的矩阵计算，如果直接在VB或VC等开发环境下编程实现，需要花费很大的精力进行程序的设计与调试。Matlab具有强大的数值分析、矩阵运算等功能，很容易实现配置方案的生成，因此可以将VB或VC等通用软件开发工具与Matlab有效地集成起来，首先，在Matlab环境下实现分析计算功能，然后借助ActiveX技术或动态链接库技术将其集成到VB或VC开发的应用程序中。这样可以将Matlab强大的计算功能和VB或VC等在图形用户界面开发方面的优势结合起来，优化系统性能。

系统开发的主要方法篇(7)

关键词：嵌入式系统；开发技术；应用

在当今时代因为信息产业和集成电路高速发展已经进入信息化时代，在信息化时代中嵌入式系统已经越发的重要，同时嵌入式系统也已经在科学研究、工程设计、商业文化、人们的日常生活方面都有着广泛的应用。随着现在手机产品和数码产品的进一步的普及和推广嵌入式系统开发技术将会更加快速的发展，也会更加广泛的被应用。

1嵌入式系统概述

嵌入式系统主要是分为操作系统和相应的硬件两部分，嵌入式系统和其他操作系统的一些区别主要是体现在嵌入式系统的运行环境和相应的运用上。本文将主要对嵌入式系统的处理器、微内核结构、任务调度、硬实时和软实时、内核加载方式、内存管理进行简要分析。嵌入式系统的处理器主要有三种：嵌入式微处理器、嵌入式DSP、嵌入式微控制器。其中微处理器就相当于计算机中的CPU，微处理器主要是配置在主板上以便于达到体积小、低能耗的优越性能；嵌入式DPS主要是对离散的时间信号进行处理计算，从而可以提高编译效率；嵌入式微控制器俗称单片机，是一种集CPU、存储器、外设与一体的集成电路。嵌入式系统一般都是采用微内核结构，让内核只是提供基本的功能，这样就可以使系统可以更为方便的进行裁减，方便用户更加合理的选配相应的组件。嵌入式系统一般是可以支持多任务的，任务之间通过CPU进行切换和调度，任务根据需要有着各自的优先级，现阶段嵌入式系统对不同的优先级任务进行基于优先级的抢占调度法、对相同优先级的任务进行时间片轮换调度法。

嵌入式系统有专门的实时系统，主要分为硬实时和软实时：硬实时要求系统必须在相应的时间中完成相应的任务，系统必须满足相应的系统响应时间；软实时则只要系统能够尽快的将所有的任务完成，只要所用的时间足够短就好。嵌入式系统的内核可以直接在Flash上进行运行，也可以直接在内存中进行运行，现在很多嵌入式系统采用的是Flash运行，虽然内存运行的速度更快，但是Flash运行更加的便捷。嵌入式系统的内存管理多数是没有针对MUU的处理器设计的，所以嵌入式系统采用的多是实存储器管理策略，对内存的访问不经过MUU直接进行地执行上输出，这些访问地址都是物理地址，同时很多嵌入式系统缺乏对内存空间的保护。因此作为嵌入式系统的开发人员在进行嵌入式系统的开发时必须要参与到内存的管理中去，要在编译内核时清楚的知道系统的开发板有多少内存，并且由此进行相应的应用程序的编写。

2嵌入式系统开发技术

针对嵌入式系统开发技术的研究，本文将主要从嵌入式系统的开发过程、嵌入式系统平台移植软件这两个主要的方面进行介绍，其中嵌入式系统平台移植软件是关键的环节又涉及到字节顺序、字节对齐、位段、代码优化等问题。首先介绍嵌入式系统的开发过程，在嵌入式系统的开发过程中分为宿主机和目标机，宿主机进行编译、链接、定址过程，目标机作为嵌入式系统的硬件平台。在进行开发时，要将程序转化为可以在目标机上进行运行的二进制代码，整个过程分为编译、链接、定址这三个部分：所谓的编译就是用一个平台为另一个平台产生代码，这一过程一般通过交叉编译器完成；链接就是将编译过程中产生的所有的目标文件链接成一个目标文件，定址过程就是将物理存储器地址指定给目标文件的每一个相对偏移处。完成以上部分后还需要对目标机上的应用程序进行调试，只有通过相应的调试才能保证系统能够完整的发挥其想要达到的效果。

嵌入式系统平台移植软件主要是因为多数的嵌入式系统的开发人员都是先在PC机上进行软件的编写，之后将软件进行相应的移植，在进行PC机上软件编程过程中一定要注意软件的可移植性，防止编程完成后无法移植。想要保证软件的可移植性就必须要提到字节顺序、字节对齐、位段、代码优化的问题。其中字节顺序是数据在内存中的排放顺序，一般分为大端字节顺序、小端字节顺序两种，大端字节顺序是高字节排到低地址处、低字节排到高位置处，小端字节顺序与大端字节顺序相反，是将高字节排到高地址处、低字节排到低地址处。嵌入式系统多数都是大端字节顺序的。字节对齐主要是因为嵌入式处理器的寻址方式中占据某字节的数据只能放在该字节整数倍的内存地址中去，这种处理方式使得有时进行编程时结构成员之间产生空洞，导致数据读取错误或无法读取，一般情况下我们运用在GCC的项目管理文件,MakeFile中增加编译选项pack-struck的方式来解决字节对齐问题，有时还在收数据包处增加拆包函数、发数据包处增加组包函数来解决字节对齐问题。位段问题主要是因为位段的空间分配方向因硬件平台而异：部分平台的位段是从右向左分配的、部分平台是从左向右分配的。解决位段问题可以采用条件编译的方式也可以编码两个对等函数解决。代码优化主要是嵌入式系统对代码的质量要求较高，需要注意提高代码效率、减小代码的大小、避免内存泄露。

3嵌入式系统的应用

在信息化时代的今天嵌入式系统已经涉及到我们生活的方方面面，在我们的生活中随处可以发现嵌入式系统的产品。这些应用嵌入式系统的产品有我们的智能洗衣机、智能空调、轿车、无线办公设备、蓝牙设备等。例如在21世纪的今天，人们都比较注重生活的质量水平，很多家庭都使用了智能家居系统，智能家居系统通过家居中建立的网络结构进行全面控制家电，嵌入式系统是构成智能家居系统的关键，在整个智能家居体系中，无论是网关端口还是安装在各个家电上的控制模块都是需要嵌入式系统的，也正是因为嵌入式系统具有较好的内嵌式、实时性好的特点，所以智能家居体系才能这么完善和便于使用。嵌入式系统还可以用于嵌入式语言芯片、嵌入式移动数据库等方面。

参考文献

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[2]鸿磊,张雪松,王鸿磊.张雪松基于信息传播算法的云存储系统架构研究[J].河北软件职业技术学院学报,2014(04).