1、23.10.19,2023/10/19,张锦,第三讲 信息系统集成专业技术知识,全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试培训,2,【知识要点】,1、信息系统集成简述信息系统的生命周期、各阶段目标及主要工作内容信息系统开发方法2、信息系统建设方案设计系统架构设备、DBMS和技术选型3、软件工程软件需求分析与定义软件设计、测试与维护软件质量保证及质量评价软件配置管理软件过程管理软件开发工具软件复用,4、面向对象系统分析与设计 面向对象的基本概念统一建模语言UML与可视化建模面向对象系统分析面向对象系统设计5、软件系统结构（软件架构）软件体系结构定义典型体系结构软件体系结构设计方法软件体系结构分
2、析与评估软件中间件6、典型应用集成技术7、计算机网络知识,P.81,3,信息系统集成：指将计算机软件、硬件、网络通信等技术和产品集成成为能够满足用户特定需求的信息系统，包括总体策划、设计、开发、实施、服务及保障。信息系统集成的4个显著特点：需求引导全面的解决方案、软件是核心完整系统技术是核心、管理和服务是保障,3.1 信息系统集成简述,1、信息系统集成概念,P.81,4,系统集成主要包括设备系统集成和应用系统集成设备系统集成（硬件系统集成、简称系统集成），包括智能建筑系统集成、计算机网络系统集成、安防系统集成。应用系统集成（行业信息化解决方案）为用户提供一个全面的系统解决方案，应用集成已经深入
3、到用户具体的业务和应用层面。应用系统集成是系统集成的高级阶段，独立的应用软件供应商成为其核心。,3.1 信息系统集成简述,2、信息系统集成分类,P.81,5,1、立项阶段 概念形成过程、需求分析过程2、开发阶段 规划、分析、设计、实施、验收3、运维阶段 运行、维护4、消亡阶段 退出、重建,3.2 信息系统建设,3.2.1 信息系统的生命周期,P.82,6,1、结构化方法 思想、特点、优点、缺点2、原型法 思想、特点、优点、缺点、类型 3、面向对象方法 思想、关键点、阶段、模型4、组合应用,3.2 信息系统建设,3.2.2 信息系统开发方法,P.83,7/82,软件是计算机系统中与硬件相互依存的
4、另一部分；软件是有一定功能和性能的程序、数据和文档它的完整集合。,图1-3 软件的组成要素,3.3 软件工程,软件的定义,7,8/82,一个软件系统通常包括：在计算机运行中能够提供所希望的功能和性能的程序；使程序能够正确运行的数据结构和数据；描述系统结构的文档和如何使用与维护系统的用户文档。程序是软件的窗口，它展示着系统的能力；数据是软件的根本，它决定了系统的价值；文档是软件的灵魂，它关系到系统的命运。,软件的定义,3.3 软件工程,8,9,3.3 软件工程,P.85,工程 是将自然科学的理论应用到具体工农业生产部门中形成的各学科的总称。如:水利工程、化学工程、土木建筑工程、遗传工程、系统工程
5、亦称“工程学”。软件工程是应用计算机科学、数学及管理科学等原理，开发软件的工程。软件工程借鉴传统工程的原则、方法，以提高质量、降低成本。,10,软件需求是一个为解决特定问题而必须由被开发或被修改的软件展示的特性。软件的需求通常来自一个组织不同层次的不同人员的需求和来自软件将要在其中运行的环境的需求的复杂组合。所有软件的需求的一个基本特性就是可验证性。,3.3 软件工程,3.3.1 软件需求分析与定义,P.85,11,需求分析涉及分析需求的过程，其主要目的是：（1）检测和解决需求之间的冲突（2）发现软件的边界，以及软件与其环境如何交互。（3）详细描述系统需求，以导出软件需求。,3.3 软件工程,
6、3.3.1 软件需求分析与定义,P.86,12,1、软件设计软件设计是“定义一个系统或组件的架构、组件、接口和其他特征的过程”，并得到“这个过程的结果”。软件的设计过程，就是将软件需求转化为数据结构和软件的系统结构的过程。软件设计由两个处于软件需求和软件构造之间的活动组成。软件架构设计：描述软件的结构和组织，标识各种不同的组件。软件详细设计：详细地描述各个组件，使之能被构造。,3.3 软件工程,3.3.2 软件设计、测试与维护,P.86,13,2、软件测试测试是为评价和改进软件产品质量、识别产品缺陷和问题而进行地活动。软件测试应该包括在整个开发和维护过程之中，测试是实际产品构造地一个重要部分。
7、测试包括单元测试、集成测试和系统测试三个阶段。,3.3 软件工程,3.3.2 软件设计、测试与维护,P.87,14,3、软件维护软件维护处于软件生命周期的运维阶段，处于系统投入生产运行以后的时期中，不属于软件开发过程。随着软件的大型化和使用寿命的延长，软件维护费用日益增长。正确地使用软件系统，发挥软件的作用，可能是生死攸关的大问题。,3.3 软件工程,3.3.2 软件设计、测试与维护,P.87,15,3、软件维护平均来说，大型软件的维护成本高达开发成本的4倍左右。软件系统整个生存期总成本的4070要用于软件的维护。目前国外许多软件开发组织把60%以上的人力用于维护已有的软件，而且随着软件数量增
8、多和使用寿命延长，这个百分比还在持续上升。,3.3 软件工程,3.3.2 软件设计、测试与维护,P.87,16,3、软件维护按照不同的维护目的，维护工作可分成4类：更正性维护：对在测试阶段未能发现的，在软件投入使用后才逐渐暴露出来的错误的测试、诊断、定位、纠错以及验证、修改的回归测试过程。适应性维护：使运行的软件能适应运行环境的变动而修改软件的过程。完善性维护：扩充原有系统的功能，提高原有系统的性能，满足用户的实际需要的过程。预防性维护：为了改善软件的可靠性和易维护性，或为将来的维护奠定更好的基础而对软件进行修改的过程。,3.3 软件工程,3.3.2 软件设计、测试与维护,P.87,17,软件
9、复用是指利用已有软件的各种有关知识构造新的软件，以缩减软件开发和维护的费用。软件复用是提高软件生产力和质量的一种重要技术。被复用的知识包括程序、领域知识、开发经验、设计决策、架构、需求、设计、代码和文档等。,3.3 软件工程,3.3.3 软件复用,P.87,18,概括地说，软件质量就是“软件与明确地和隐含地定义的需求相一致的程度”。具体地说，软件质量是软件符合明确叙述的功能和性能需求、文档中明确描述的开发标准、以及所有专业开发的软件都应具有的隐含特征的程度。,3.3 软件工程,3.3.4 软件质量保证,P.88,19,软件质量定义强调：软件需求是度量软件质量的基础，与需求不一致就是质量不高。指
10、定的标准定义了一组指导软件开发的准则，如果没有遵守这些准则，几乎肯定会导致质量不高。如果软件满足明确描述的需求，但却不满足隐含的需求，那么软件的质量仍然是值得怀疑的。,3.3 软件工程,3.3.4 软件质量保证,P.88,20,软件质量管理涉及5个过程:1、质量保证过程2、验证过程3、确认过程4、评审过程5、审计过程,3.3 软件工程,3.3.4 软件质量保证,P.88,21,软件配置管理（Software Configuration Management，SCM）是一种标识、组织和控制修改的技术，其目的是使错误降为最小并最有效地提高生产效率。SCM活动的目标就是为了标识变更、控制变更、确保变
11、更正确实现并向其他有关人员报告变更。,3.3 软件工程,3.3.5 软件配置管理,P.89,22,软件配置管理（Software Configuration Management，SCM）是一种标识、组织和控制修改的技术。SCM活动的目标就是为了标识变更、控制变更、确保变更正确实现并向其他有关人员报告变更。SCM是一种技术，其目的是使错误降为最小并最有效地提高生产效率。SCM活动包括：过程的管理和计划、标识、控制、状态记录、审计和软件发布管理与交互。,3.3 软件工程,3.3.5 软件配置管理,P.89,23,软件配置管理贯穿于整个软件生命周期，是项目管理过程中相当重要的一部分。配置管理简单来
12、说是对软件版本进行管理，然而它还远不只这些，它是改进软件过程、提高过程能力成熟度的理想切入点。配置管理可以帮助我们对软件开发过程进行有效的变更控制，高效地开发高质量的软件。,3.3 软件工程,3.3.5 软件配置管理,P.89,24,软件开发环境(Software Development Environment，SDE)是指在基本硬件和软件的基础上，为支持系统软件和应用软件的工程化开发和维护而使用的一组软件。SDE由软件工具和环境集成机制构成，前者用以支持软件开发的相关过程、活动和任务，后者为工具集成和软件的开发、维护及管理提供统一的支持。,3.3 软件工程,3.3.6 软件开发环境,P.90
13、,25,软件开发工具是用于辅助软件生命周期过程的基于计算机的工具。工具的种类包括支持单个任务的工具以及囊括整个生命周期的工具。主要的9个软件开发工具有：需求工具、设计工具、构造工具、维护工具、配置工具、工程管理工具、工程过程工具、软件质量工具等。,3.3 软件工程,3.3.6 软件开发环境,P.90,26,软件过程(Software Procedure)是指软件生存周期所涉及的一系列相关过程。是提高软件生产率和保证软件质量的一个重要的方法，过程是活动的集合；活动是任务的集合；任务要起着把输入进行加工然后输出的作用。软件工程管理集成了过程管理和项目管理，包括启动和范围定义、项目计划、实施、评审和
14、评价、关闭和工程度量等6个方面。,3.3 软件工程,3.3.7 软件过程管理,P.91,27,传统的结构化方法学适合需求比较确定的应用领域，实际上，系统的需求往往是变化的，而且用户对系统到底要求些什么也不是非常清楚。在20世纪60年代后期出现的面向对象编程语言中首次引入了类和对象的概念，自20世纪80年代中期，人们开始注重面向对象分析和设计研究，逐步形成了面向对象方法学。到20世纪90年代，面向对象方法学已经成为开发软件时的首选技术。,3.4 面向对象系统分析与设计,3.4.1 基本概念,P.92,28,面向对象的软件开发主要包括3个阶段：面向对象分析（OOA)：系统分析员对将要开发的系统进行
15、定义和分析，得到各个对象类以及对象类之间的关系描述。面向对象设计（OOD)：系统设计人员将面向对象的结果转化为适合程序设计语言中的具体描述，它是进行面向对象程序设计的蓝图。面向对象程序设计（OOP）：程序设计人员利用程序设计语言，根据OOD得到的对象类的描述，建立实际可行的系统。面向对象的基本概念有对象、类、抽象、封装、继承、多态、结构、消息、组件、模式和复用等。,3.4 面向对象系统分析与设计,3.4.1 基本概念,P.92,29,软件工程领域在1995年至1997年取得了前所未有的进展,其成果超过软件工程领域过去15年来的成就总和。其中最重要的、具有划时代重大意义的成果之一就是统一建模语言
16、(UML，Unified Modeling Language)的出现。在世界范围内，至少在近10年内，UML将是面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言。UML是软件界第一个统一的建模语言，该方法结合了Booch,OMT和OOSE方法的优点，统一了符号体系，并从其它的方法和工程实践中吸收了许多经过实际检验的概念和技术。,3.4 面向对象系统分析与设计,3.4.2 可视化建模与统一建模语言,P.96,30,UML是一种用于描述、构造可视化和文档化系统的语言。UML是一种标准的表示，它已成为国际软件界广泛承认的标准。UML是第三代面向对象的开发方法，是一种基于面向对象的可视化的通用建模语言。,3
17、.4 面向对象系统分析与设计,3.4.2 可视化建模与统一建模语言,P.97,31,根据一个模型、多个视图的观点，UML提供了用例图、类图、对象图、构件图、部署图、状态图、序列图、活动图等9种主要的图形来对系统进行建模。（表3-1 UML视图）这些图提供了对系统进行分析或开发时的多角度描述。基于这些图可以分析和构建一个一致系统。这些图与其他支持文档一起，是从建模者角度看到的基本实体。,3.4 面向对象系统分析与设计,3.4.2 可视化建模与统一建模语言,P.98,32,统一软件开发过程(RUP,Rational Unified Process)是最佳软件开发经验的总结。RUP的6 个基本最佳实
18、践包括:迭代式开发；需求管理；使用以组件为中心的软件架构；可视化软件建模；验证软件质量；控制软件变更。以上6大经验是判断是否真正实施RUP的一个重要标准。,3.4 面向对象系统分析与设计,3.4.3 使用面向对象技术进行软件开发的最佳实践-RUP,P.99,33,3.4 面向对象系统分析与设计,3.4.4 面向对象技术进行软件开发的最佳实践-RUP,P.100,图3-4 RUP的二维结构,34,面向对象方法的兴起与发展和结构化分析方法一样，也是从面向对象的程序设计开始的，逐步发展到面向对象的设计，最后发展到面向对象的分析。面向对象方法学的出发点和基本原则，是尽可能模拟人类的思维方式，使开发软件
19、的方法与过程尽可能接近人类认识世界解决问题的方法与过程，也就是使描述问题的问题空间与实现解法的解空间在结构上尽可能一致。面向对象分析方法（OOA)，就是抽取和整理用户需求并建立问题域精确模型的过程。,3.4 面向对象系统分析与设计,3.4.4 面向对象系统分析,P.100,35,OOA的关键是识别出问题内的类与对象，并分析它们相互的关系，最终建立起问题域的简洁、精确、可理解的正确模型。OAA的大致方法是：标识出问题域的对象；定义这些类的属性和方法；定义这些类的行为；对这些类间的关系建模。后续步骤是通过添加与解系统的行为级实现相关的类对模型加以扩展。,3.4 面向对象系统分析与设计,3.4.4
20、面向对象系统分析,P.100,36,1、模型 用例模型、类-对象模型、对象-关系模型、对象-行为模型2、方法 描述用户需要 建立设计基础 定义完成后可认可的需求3、步骤 从发现角色与参与者到建立功能模型共7个步骤,3.4 面向对象系统分析与设计,3.4.5 面向对象系统分析,P.100,37,面向对象的系统设计阶段是对分析阶段给出的问题域模型，用面向对象方法设计出软件基础架构（概要设计）和完整的类结构（详细设计），以实现业务功能。设计阶段主要包括用例设计、类设计和子系统设计。,3.4 面向对象系统分析与设计,3.4.5 面向对象系统设计,P.101,38,在韦伯词典中，架构（Architect
21、ure）的定义是“作为一种意识过程结果的形态或框架；一种统一或有条理的形式或结构；建筑的艺术或科学”。这个定义的关键部分是具有特定结构的，体现某种美感的事物以及针对该事物的有意识的、有条理的方法。,3.5 软件架构,3.5.1 软件架构定义,P.102,39,软件架构（software architecture）为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象。软件架构由构成系统的元素的描述及元素的相互作用、元素集成的模式以及这些模式的约束组成。,3.5 软件架构,3.5.1 软件架构定义,P.102,40,软件架构设计的核心问题是能否使用重复的架构模式，也就是说，能否在不同的软件系统中使用同一
22、种架构。使用一些经过实践证实的模式（解决方案）可以有效地解决更多的软件开发问题。6种常见的软件架构模式。,3.5 软件架构,3.5.2 典型架构,P.102,41,3.5 软件架构,3.5.3 软件架构设计方法,P.107,软件架构设计的总体目标是：最大化复用、复杂问题简单化、具备灵活的扩展性。找出系统中相对稳定的部分，确定它们的关系，使用适当的模式作为指导原则设计解决方案。区分模式与系统架构的特点和区别，结合各种模式构建系统架构。,42,3.5 软件架构,3.5.4 软件架构分析与评估,P.108,软件架构设计需要考虑的主要问题：数据库用户界面系统性能技术路线具有的经验,43,3.5 软件架
23、构,3.5.5 中间件,P.108,中间件是位于硬件、操作系统等平台和应用之间的通用服务，如图3-10所示。这些服务具有标准的程序接口和协议。,中间件,图3-10 中间件的应用结构,44,3.5 软件架构,3.5.5 中间件,P.109,中间件是一种独立的系统软件或服务程序，其主要目的是实现应用与平台的无关性。中间件主要分为5类：数据库访问中间件远程过程调用中间件面向消息中间件分布式对象中间件事务处理中间件,45,3.6 典型应用集成技术,3.6.1 数据库与数据仓库技术,P.111,数据库技术以单一的数据资源即数据库为中心，进行事务处理、批处理、决策分析等各种数据处理工作，主要包括操作型处理
24、和分析型处理。传统数据库系统主要强调优化组织的日常事务处理工作，难以实现对数据分析处理要求，无法满足数据处理多样化的要求。操作型处理和分析型处理的分离成为必然。,46,3.6 典型应用集成技术,3.6.1 数据库与数据仓库技术,P.111,数据仓库是一个面向主题的、集成的、相对稳定的、反映历史变化的数据集合。数据仓库用于支持管理决策，这是它的一个最主要和最关键的特点与功能。数据仓库的系统结构分为数据源、数据的存储与管理、联机事务处理和前端工具等4个层次，如图3-11所示。,47,3.6 典型应用集成技术,3.6.2 WEB 服务技术,P.113,Web服务（Web Services）是指由企业
25、发布的完成其特别商务需求的在线应用服务，其它公司或应用软件能够通过Internet来访问并使用这项在线服务。Web服务技术促进了因特网上企业之间的协作，使用Web服务可以使合作伙伴的信息系统之间更容易地进行通信。但随之而来的问题是：如何集成来自不同企业的服务？为了使Web服务易于使用，众多组织已经致力于Web服务技术，进行标准协议的制定，提供Web服务的创建工具和解决方案。,48,3.6 典型应用集成技术,3.6.2 WEB 服务技术,P.113,Web服务的主要目标是实现跨平台的互操作，其典型技术包括：简单对象访问协议（SOAP）Web服务描述语言（WSDL）通用描述、发现和集成规范（UDD
26、I）数据交换语言（XML）,49,3.6 典型应用集成技术,3.6.3 J2EE架构与.NET架构,P.113,J2EE（Java 2 Platform Enterprise Edition Java2平台企业版）是一套全然不同于传统应用开发的技术架构，包含许多组件，主要可简化且规范应用系统的开发与部署，进而提高可移植性、安全与再用价值。J2EE核心是一组技术规范与指南，其中所包含的各类组件、服务架构及技术层次，均有共通的标准及规格，让各种依循J2EE架构的不同平台之间，存在良好的兼容性，解决过去企业后端使用的信息产品彼此之间无法兼容,企业内部或外部难以互通的问题。,50,3.6 典型应用集成
27、技术,3.6.3 J2EE架构与.NET架构,P.115,.NET是 Microsoft XML Web services 平台，它是基于一组开放的互联网协议的系列产品、技术和服务。.NET开发框架如图3-12所示。,51,3.6 典型应用集成技术,3.6.3 J2EE架构与.NET架构,P.115,J2EE应用将开发工作分成业务逻辑开发和表示逻辑开发 2 大类。J2EE技术规范由平台、应用编程模型、兼容测试套件和参考实现等 4 部分组成。J2EE应用服务器运行环境包括构件、容器和服务等3部分。J2EE规范包含一系列构件及服务技术规范.,52,3.6 典型应用集成技术,3.6.4 工作流技术,
28、P.116,工作流（Work Flow）就是工作流程的计算模型，即将工作流程中的工作如何前后组织在一起的逻辑和规则在计算机中以恰当的模型进行表示并对其实施计算。工作流要解决的主要问题是：为实现某个业务目标，在多个参与者之间，利用计算机，按某种预定规则自动传递文档、信息或者任务。简单地说，工作流就是一系列相互衔接、自动进行的业务活动或任务。,53,3.6 典型应用集成技术,3.6.4 工作流技术,P.116,工作流管理联盟(WfMC，Workflow Management Coalition)给出的关于工作流管理系统的定义是：工作流管理系统是一个软件系统，它完成工作流的定义和管理，并按照在计算机
29、中预先定义好的工作流逻辑推进工作流实例的执行。工作流需要依靠工作流管理系统来实现。,54,3.6 典型应用集成技术,3.6.5 构件及其在系统集成项目中的重要性,P.116,构件（component）是面向软件体系架构的可复用软件模块。它是可复用的软件组成成份，可被用来构造其他软件。构件可以是被封装的对象类、类树、一些功能模块、软件框架、软件构架、文档、分析件、设计模式等。构件是能够实现某些功能的、有输入输出接口的黑匣子。,55,3.6 典型应用集成技术,3.6.6 常用构件标准,P.117,1、COM/DCOM/COM组件对象模型/分布式组件对象模式/组件对象模式扩展2、CORBA 对象请求
30、代理体系结构3、EJB Enterprise Java Bean是J2EE 的一部分，定义了一个用于开发基于组件的企业多重应用程序的标准。,56,3.7 计算机网络知识,3.7.1 网络技术标准与协议标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。协议是指两个或两个以上实体为了开展某项活动，经过协商后双方达成的一致意见。,P.118,57,3.7 计算机网络知识,3.7.1 网络技术标准与协议当今局域网中最常见的3个协议是：微软的NETBEUINOVELL的IPX/SPXTCP/IP
31、,P.118,58,3.7 计算机网络知识,3.7.2 Internet技术及应用Internet，中文正式译名为因特网，又叫做国际互联网。它是由那些使用公用语言互相通信的计算机连接而成的全球网络。1969年，美国国防部高级研究计划管理局（ARPA）开始建立一个命名为ARPAnet的网络，把美国的几个军事及研究用电脑主机联接起来。,P.119,59,3.7 计算机网络知识,3.7.2 Internet技术及应用1983年，ARPA和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络的TCP/IP协议，美国加利福尼亚伯克莱分校把该协议作为其BSD UNIX的一部分，使得该协议得以在社会上流行起来，从而诞生了
32、真正的Internet。1995年，互联网开始大规模应用在商业领域，同年10月，“联合网络委员会”通过了一项有关决议：将“互联网”定义为全球性的信息系统。,P.119,60,3.7 计算机网络知识,3.7.3 网络分类网络分类标准有2种：分布范围与网络拓扑结构。按分布范围分布包括：局域网、城域网、广域网和因特网。按网络拓扑结构分类包括：总线拓扑型结构、星型拓扑结构、环形拓扑结构。,P.120,61,3.7 计算机网络知识,3.7.4 网络管理网络管理主要工作包括4个方面：网络设备管理服务器管理资源管理用户管理,P.122,62,3.7 计算机网络知识,3.7.5 网络服务器,P.123,服务器
33、作为硬件来说，通常是指那些具有较高计算能力，能够提供给多个用户使用的计算机。服务器与PC机的不同点太多了，例如PC机在一个时刻通常只为一个用户服务。服务器与主机不同，主机是通过终端给用户使用的，服务器是通过网络给客户端用户使用的。,63,3.7 计算机网络知识,3.7.5 网络服务器,P.124,作为最重要的网络资源设备，服务器按其发展历程可分为如下 4 种：文件服务器数据库服务器因特网/内部网服务器应用服务器,64,3.7 计算机网络知识,3.7.6 网络交换技术,P.125,网络交换是指通过一定的设备，如交换机等，将不同的信号或者信号形式转换为对方可识别的信号类型从而达到通信目的的一种交换形式，常见的有:数据交换，线路交换，报文交换，分组交换。网络交换技术经历了电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和异步传输模式（ATM）技术4个发展阶段。,65,3.7 计算机网络知识,3.7.7
