2022年下半年系统架构设计师 下午I试题解析与参考答案.docx

该【2022年下半年系统架构设计师 下午I试题解析与参考答案 】是由【碎碎念的折木】上传分享，文档一共【8】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【2022年下半年系统架构设计师 下午I试题解析与参考答案 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。2022年下半年系统架构设计师_下午I试题解析与答案
试题一、阅读以下关于软件系统架构选择的说明,在答题纸上答复以下问题1至问题3
试题分析
[问题1]
本问题主要考察软件架构风格的定义,并考察对两种与此题相关的架构风格的定义。软件架构风格是描述特定软件系统组织方式的惯用模式。组织方式描述了系统的组成构件和这些构件的组织方式,惯用模式则反映众多系统共有的构造和语义。
主程序-子程序架构风格中,全部的计算构件作为子程序协作工作,并由一个主程序挨次地调用这些子程序,构件通过共享存储区交换数据。
管道-过滤器架构风格中,每个构件都有一组输入和输出,构件承受数据输入,经过内部处理,然后产生数据输出。这里的构件成为过滤器,构件之间的连接件称为数据流传输的管道。
[问题2]
本问题是一道填表题,其核心是对两种架构风格在算法变更、功能变更、数据表示变更和性能等方面的特点进展比较。
共享数据的主程序-子程序在算法变更方面敏捷性较差,算法变更时一般需要重编译整个系统;在功能变更方面也比较差;在数据表示方面,当需要变更是,也意味着程序传递参数的变化以及整个程序的调整,表现比较差;在性能方面,由于整个程序处在一个紧耦合的状态,因此性能较高。
管道-过滤器架构风格在算法变更方面实现比较简洁,只需要修改正滤器的实现即可;在功能变更方面也比较简洁;在数据表示方面,需要同时转变数据格式和过滤器的构造,相比照较简单;在性能方面,由于整个系统是松耦合连接在一起的,因此性能不高。
依据题干描述:“用户后续还有可能承受其他方式展现帮助内容”,因此KWIC系统对功能变更要求较高;依据题干描述:“后续还将承受其他的方法实现这一功能”,因此KWIC系统对实现某一个功能的算法变更要求较高;KWIC是一个支持用户交互的窗口界面程序,因此对性能要求并不高;KWIC系统的现实帮助内容为文本,数据的表示根本不变,因此对数据表示变更要求不高。针对这些考虑,可以看出应当承受管道-过滤器的架构风格。
[问题3]
本问题是一道读图题,考察用户都系统架构的理解程度。依据题干中的关键描述“接收用户输入的查询关键字,依据字母挨次给出相关帮助文档并依据帮助内容进展循环滚动阅读”和“公司的技术人员打算通过重复剪切帮助文档中的第一个单词并将其插入到行尾的方式实现帮助文档内容的循环滚动”,可以看出整个系统的流程是:输入→文档检索→查询结果按字母排序→剪切行首单词→单词插入行尾→输出。
解答要点
【问题1】
软件架构风格是描述特定软件系统组织方式的惯用模式。组织方式描述了系统的组成构件和这些构件的组织方式,惯用模式则反映众多系统共有的构造和语义。
主程序-子程序架构风格中,全部的计算构件作为子程序协作工作,并由一个主程序挨次地调用这些子程序,构件通过共享存储区交换数据。
管道-过滤器架构风格中,每个构件都有一组输入和输出,构件承受数据输入,经过内部处理,然后产生数据输出。这里的构件称为过滤器,构件之间的连接件称为数据流传输的管道。
【问题2】
选择李工方案的缘由:
依据题干描述:“用户后续还有可能承受其他方式展现帮助内容”,因此KWIC系统对功能变更要求较高;
依据题干描述:“后续还将承受其他的方法实现这一功能”,因此KWIC系统对实现某一功能的算法变更要求较高。
KWIC是一个支持用户交互的窗口界面程序,因此对性能要求并不高。
KWIC系统的显示帮助内容为文本,数据的表示根本不变,因此对数据表示变更要求不高。综上所述,可以看出应当承受李工提出的管道-过滤器架构风格。
【问题3】
试题二、阅读以下关于软件系统数据架构建模的说明,在答题纸上答复以下问题1至问题3
试题分析
此题考察考生对于软件系统数据架构建模的把握状况。
数据架构定义了信息系统中文件和数据库的分布构造。数据架构建模是以数据为中心,建模业务数据类型和构造,以及设计满足应用需求的数据库系统。传统以主机为中心的信息系统开发中,利用单个的数据库系统实现数据的集中式存储,物理上全部的数据位于同一个位置,构成的是一种集中式的数据架构;现代基于网络的分布式系统开发中,很少有组织会将其全部的数据存储在单个的数据库中,通常需要多个数据库系统组成,数据在这些数据库系统之间可以传送,由多个不同的数据库治理系统掌握,构成的是一种分布式的数据架构。
【问题1】
集中式数据架构中,一个或多个局域网中的客户共享一个单独计算机系统中的单个数据库。系统供给数据处理力量,用户可以在同样的站点上操作,也可以在地里位置隔开的其他站点上通过远程终端来操作。系统及其数据治理被某个站点或中心站点集中掌握。单个数据库效劳器构造的主要优点就是简洁、易维护开发及运行本钱低;但由于全部的客户直接恳求效劳器,简洁发生性能瓶颈,假设效劳失败,单个效劳器不能供给备份和恢复,全部依靠的应用程序都将不能工作。
分布式数据架构中,使用多个计算机系统,用户能够访问远程系统的数据,数据可以在
多个不同的数据库中进展传送,由不同的数据库治理系统软件进展治理,运行在多种不同的计算机上,支持多种不同的操作系统。这些机器位于〔或分布在〕不同的地理位置并通过多种通信网络连接在一起。企业数据可以分布在不同的计算机上,一个应用程序可以操作位于不同地理位置的机器上的数据。多个数据库效劳器构造的主要优点就是系统的容错力量和对
广域网容量的需求有所降低,可以承受多种策略提升整个系统的效劳质量;由于多个数据库系统分布在不同的网络节点上,位于不同位置的数据之间需要同步和协作,系统构造简单、运行本钱高并且维护困难。
在实际应用系统的数据架构建模中,应依据不同的应用需求选择集中式或分布式的数据架构。此题中由于RMO要扩展其销售区域,其潜在客户数量也会因此大幅度增加,所以良好的可扩展性是CRSS系统所必需的质量属性;并且由于其销售区域扩大后,系统中的数据会存储于不同的地理位置,所以承受分布式数据架构最为合理。
【问题2】
读写分别架构应用格外广泛,很多网站承受数据库+缓存的方式实现。通过缓存层来承载大量的读访问,如广泛承受的Mencached,其自身往往不具备长久层存储的功能,通常和数据库一起组成分布式的数据架构,由数据库负责数据长久化存储和写入功能,缓存负责承载大量的并发访问,从而提高了系统的数据处理效率。要避开数据访问的单点故障,通常承受主数据库热备份的方式实现。所以,要实现题目要求的分布式数据架构,需要多个局部数据库系统、多个热备份数据库系统和多个数据缓存组成。
读写分别构造中,应用读取数据时访问缓存,假设没有命中所需数据,则从主数据库中读取数据并写入缓存;对于增、修改和删除操作,需要承受延迟加载的策略,增时至修改主数据库,修改和删除时处理修改主数据库中的内容,还需要将缓存中的数据标记为失效。
【问题3】
传统的集中式数据架构中由于只有的单个的数据库系统,所以要满足可扩展性的要求,更多的只能通过硬件的方式来实现。具体的实现方式包括硬件扩容〔增加CPU、内存容量和磁盘数量〕和硬件升级〔更换高端主机或高速磁盘等〕。
基于网络的分布式数据架构中由多个数据库系统共同组成,可以通过更改和优化数据分布来满足系统可扩展性的要求。具体的实现方式包括数据复制、数据垂直切分或/和水平切分、缓存和全文搜寻。
解答要点:
【问题1】
张工提出的集中式数据架构是由一个处理器、与它相关联的数据存储设备以及其他外围设备组成,它被物理定义到单个位置。系统供给数据处理力量,用户可以在同样的站点上操作,也可以在地理位置隔开的其他站点上通过远程终端来操作。系统及其数据治理被某个或中心站点集中掌握。
刘工提出的分布式数据架构使用多个计算机系统上的多个局部数据库系统构成,数据可以在多个不同的局部数据库中进展传送,由不同的数据库治理系统软件进展治理,运行在多种不同的计算机上,支持多种不同的操作系统。这些机器位于〔或分布在〕不同的地理位置并通过多种通信网络连接在一起。企业数据可以分布在不同的计算机上,一个应用程序可以操作位于不同地理位置的机器上的数据。
【问题2】
读写分别架构利用了数据库的复制技术,将数据的读和写分布在不同的处理节点上,从而到达提高可用性和扩展性的目的。
CRSS的分布式数据库系统需要由多个局部数据库系统、多个热备份数据库系统和多个数据缓存组成。局部数据库负责数据的写入,多个热备份数据库系统用以解决单点故障的问题,数据缓存负责为应用供给所读取的数据。
读取数据:应用访问缓存,假设命中则返回,否则从局部数据库系统中读取数据并将数据加载到缓存后返回。
添加数据:承受延迟加载策略,应用将数据直接写入局部数据库。
更改数据:应用更改局部数据库中的数据,将缓存中的数据标志为失效。(4)删除数据:应用删除局部数据库中的数据,将缓存中的数据标记为失效。
【问题3】
张工提出的集中式数据架构通过向上扩展〔ScaleUp〕提升系统的扩展性。具体的实现方式包括硬件扩容〔增加CPU数量、内存容量、硬盘数量〕和硬件升级〔更换为高端主机或高速磁盘等〕。
刘工提出的分布式数据架构通过向外扩展〔ScaleOut〕提升系统的可扩展性。具体的实现方式包括数据复制、数据垂直切分或/和水平切分、缓存和全文搜寻。
试题三、阅读以下关于汽车电子根底软件架构的说明,在答题纸上答复以下问题1至问题3
试题分析
此题主要考察汽车电子根底软件架构的分析和设计,特别是系统的开发和架构设计方面。
[问题1]
本问题主要考察在肯定标准的约束下,系统设计流程的设计与定义。
AUTOSAR标准中要求,汽车电子软件开发流程应尽量满足并发、可屡次迭代的特性。因此应当紧扣该标准对系统设计流程方面的要求,对李工和王工定义的流程进展评价。具体来说:
李工定义的流程是将软件组件描述、系统描述和ECU资源描述同时定义,而王工定义的流程仅仅只做系统描述;
王工定义的流程没有考虑软件组件的描述,只是简洁讲软件组件作为第4步被集成;(3)李工定义的ECU软件开发流程的优势是明确了顶层定义阶段,并行度高,迭代清楚。综上,应当承受李工的设计方案。
[问题2]
本问题是一道读图题,要求考生在分析AUTOSAR定义的操作系统构造进展分析与理解的根底上进展填写。依据图示,系统从上至下依次可以分为中断治理、大事治理、警报治理、进程治理和调度以及资源治理4个局部。依据图中模块之间的关系,可以看出:
(1)处主要表示当操作系统的警报治理觉察ECU系统出错时,启动错误处理程序;(2)处表示错误处理程序将具体动作交由进程治理完成对发生错误的任务进展处理;(3)处表示错误处理程序产生一个错误大事;
(4)处表示任务掌握块处理程序调用资源治理功能,实现硬件资源重安排;(5)处表示任务掌握块处理程序通知大事治理,对错误大事进展应答。
[问题3]
此题主要考察考生对AUTOSAR架构的分析与总结力量。依据题干和上述两个题目的答复,可以看出,承受AUTOSAR开放式架构的优点主要包括:
具有厂商独立性,可以有效支持多厂家汽车电子根底软件的研制;
软件层次上的重用性,可依据不同的ECU构造,通过数据配置,自动生成各种ECU软件组件;
支持汽车电子软件的全生存周期,包括架构、开发、测试、验证、授权、版本和接口。另外,该标准掩盖整个汽车电子的三大领域为动力、底盘和车身。
解答要点
【问题1】
李工设计的流程符合AUTOSAR要求,理由是:
李工定义的流程是将软件组件描述、系统描述和ECU资源描述同时定义,而王工定义的流程仅仅只做系统描述;
王工定义的流程没有考虑软件组件的描述,只是简洁将软件组件作为第4步被集成;李工定义的ECU软件开发流程的优势是明确了顶层定义阶段,并行度高,迭代清楚。
【问题2】
操作系统的警报治理觉察ECU系统出错时,启动错误处理程序;
错误处理程序将具体工作交由进程治理完成对发生错误的任务进展处理;(3)错误处理程序产生一个错误大事;
(4)任务掌握块处理程序调用资源治理功能,实现硬件资源重安排;(5任务掌握块处理程序通知大事治理,对错误大事进展应答。
【问题3】
承受AUTOSAR开放式架构的优点是:
可以有效支持多厂家汽车电子根底软件的研制;
有利于软件重用,可依据不同的ECU构造,通过数据配置,自动生成各种ECU软件组件;
AUTOSAR定义的软件框架支持了汽车电子软件的全生存周期,包括架构、开发、测试、验证、授权、版本和接口。
AUTOSAR标准掩盖整个汽车电子的三大领域:动力、底盘、车身。
试题四、阅读以下关于系统设计与开发工具集成的说明,在答题纸上答复以下问题1至问题3
试题分析
此题主要考察系统集成的相关学问及应用,需要考生结合题干描述和自己的实际阅历进展答复。
[问题1]
本问题主要考察企业效劳总线〔ESB〕的根本概念,需要考生列举出企业效劳总线7个核心功能中的任意4个。依据ESB的特点,其核心功能包括:
应用程序的位置透亮性
传输协议转换
消息格式转换
消息路由
消息增加
安全支持
监控和治理
选择ESB作为根底架构的好处:
从部署方式看,承受ESB作为集成框架,能够实现敏捷的部署构造,包括CS构造、P2P构造等。
从待集成系统之间哦耦合程度看,承受ESB作为集成框架,带集成系统只需要和总线进展联系,彼此之间不需要相互通信,这样就大大降低了系统的耦合程度。
从集成系统的可扩展性,可以看出承受ESB作为集成框架,在参加的待集成系统时,只需要承受插件的方式实现传输协议和数据格式的适配即可,系统的可扩展性较强。
[问题2]
对于需求(1)“目前使用的系统设计与开发工具的运行平台和开发语言差异较大,集成框架应无缝集成各个工具的功能”来说,由于需要共享系统的功能,并且系统的运行平台与语言差异较大,应当承受面对效劳的方式进展功能集成,可以将工具的功能包装为效劳,实现跨语言与跨平台的访问。
对于需求(2)“目前使用的系统设计与开发工具所支持的通信协议和数据格式各不一样,集成框架应实现工具之间的敏捷通信和数据格式转换”来说,应当基于消息总线,以协议及数据适配器的方式实现敏捷的通信协议和数据格式转换。
对于需求(3)“集成框架需要依据实际的开发流程敏捷、动态地定义系统工具之间的协作关系”来说,应当承受解释器架构风格,引入工作流定义语言及其引擎来动态描述工具之间的协作关系。
对于需求(4)“集成框架应能集成一些常用的第三方使用工具,如即时通信、邮件系统等”
来说,应当承受界面集成的方法对第三方工具进展集成,绕过工具内部的简单处理规律,实现集成功能。
[问题3]
本问题主要考察数据转换在实现层面上的常用方法。在实现工具之间数据格式的敏捷转换时,通常承受适配器设计模式。即应首先定义一个统一的哦数据转换接口类,然后针对不同的数据格式转换需求定义对应的实际转换类,实际转换类需要继承数据转换接口类,并实现接口转换类定义的接口。
解答要点
【问题1】
ESB的主要功能包括:(1)应用程序的位置透亮(2)传输协议转换
(3)消息格式转换(4)消息路由
(5)消息增加(6)安全支持(7)监控和治理
承受ESB作为集成框架的好处:
部署方式:能够实现敏捷的部署构造,包括CS构造、P2P构造等。
耦合度方面:待集成系统只需要和总线进展联系,彼此之间不需要相互通信,这样就大大降低了系统的耦合程度。
可扩展性方面:在参加的待集成系统时,只需要承受插件的方式实现传输协议和数据格式的适配即可,系统的可扩展性较强。
【问题2】
对于需求〔1〕来说,由于需要共享系统的功能,并且系统的运行平台与语言差异较大,应当承受面对效劳的方式进展功能集成,可以将工具的功能包装为效劳,实现跨语言与跨平台的访问。
对于需求〔2〕来说,工具所支持的通信协议和数据格式各不一样,并需要实现工具之间的敏捷通信协议和数据格式交换,因此应当基于消息总线,以协议及数据适配器的方式实现敏捷的通信协议和数据格式交换。
对于需求〔3〕来说,集成框架需要依据实际的软件系统开发流程,敏捷、动态地定义系统设计与开发工具之间的协作关系,因此应当承受解释器架构风格,引入工作流定义语言及其引擎来动态描述工具之间的协作关系。
对于需求〔4〕来说,应当承受界面集成的方法对第三方工具进展集成,绕过工具内部的简单处理规律。
【问题3】
在实现工具之间数据格式的敏捷转换时,通常承受适配器设计模式。即应首先定义一个统一的数据转换接口类,然后针对不同的数据格式转换需求定义对应的实际转换类,实际转换了需要集成数据转换接口类,并实现接口转换类定义的接口。
试题五、阅读以下信息系统牢靠性的问题,在答题纸上答复以下问题1至问题3
试题分析
此题考察信息系统中牢靠性的设计,是比较传统的题目,要求考生细心分析题目中所描述的内容。
[问题1]
本问题考察信息系统牢靠性的两个根本概念:牢靠度和失效率。
在软件牢靠性的定量描述中,软件牢靠性可以基于使用条件、规定时间、系统输入、系统使用和软件缺陷等变量构建数据表达式,来对软件牢靠性进展定量描述。相关概念有规定时间、失效概率、牢靠度、失效强度、失效率、平均无失效时间等。
其中牢靠度是表示牢靠性的最直接的方式,是软件系统在规定的条件下、规定的时间内不发生失效的概率。
而失效率又称风险函数,也可以称为条件失效强度,是指运行至此刻系统为消灭失效的状况下,单位时间系统消灭失效的概率。
[问题2]
本问题考察才常规的软件设计中,应用各种方法和技术,使程序设计在兼顾用户功能和性能需求的同时,全面满足软件的牢靠性要求。常见的软件牢靠性技术主要有容错设计、检错设计和降低简单度设计等技术。
其中,容错设计技术主要有恢复块设计、N版本程序设计和冗余设计三种方法。N版本程序设计是一种静态的故障屏蔽技术,其设计思想是用N个具有一样功能的程序同时执行一项计算,结果通过多数表决来选择。其中N个版本的程序必需由不同的人独立设计,使用不同的方法、设计语言、开发环境和工具来实现,目的是削减N个版本的程序在表决点上相关错误的概率。动态冗余又称主动冗余,它是通过故障检测、故障定位及故障恢复等手段到达容错的目的。其主要方式是多重模块待机储藏,当系统检测到某工作模块消灭错误是,就用一个备用的模块来替代它并重运行。各备用模块在其待机时,可与主模块一样工作,也可以不工作。前者叫热备份系统〔双重系统〕,后者叫冷备份系统〔双工系统、双份系统〕。
计算机系统是一个简单系统,影响其牢靠性的因素很多,很难直接进展牢靠性分析,往往需要建立对应的数据模型。组合模型是分析系统牢靠性的一种常用方法。
组合模型下牢靠性的计算方法为:
串联系统:R=R×Rׄ×R;
1 2 n
并联系统:R=1-(1-R)×(1-R)ׄ×(1-R);
1 2 n
串联和并联混合系统则依据实际状况,敏捷运行上述两个计算公式。
M2承受动态冗余后,称为并联系统,则其牢靠度为:R=1-(1-)3=。
李工给出的方案同时承受了串联和并联方式,其计算方法为首先计算出中间M2和M3两个并联系统的牢靠度,在依据串联系统的计算方法计算出整个系统的牢靠度。
R=***=。
[问题3]
此题考察软件牢靠性设计中的检错技术。
检错技术常见的实现方式有多种,最直接的一种实现方式是推断返回结果,假设返回结果超出正常范围,则进展特别处理;计算运行时间也是一种常用技术,假设某个模块或函数运行时间超过推测时间,可以推断消灭故障;还有置状态标志位等多种方法,自检的实现方式需要依据实际状况来选择。
检错技术的处理方式也有多种,大多数都承受“查处故障-停顿软件运行-报警”的处理方式。但依据故障的不同状况,也有承受不停顿或局部停顿软件系统运行的状况,这一般有故障是否需要实时处理来打算。
检错技术实现的代价一般低于容错技术和冗余技术,但有一个明显的缺点,就是不能自动解决故障,消灭故障后假设不进展人工干预,将最终导致软件系统不能正常运行。
解答要点
【问题1】
牢靠度就是系统在规定条件下、规定时间内不发生失效的概率。
失效率又称风险函数,也可以称为条件失效强度,是指运行至此刻系统未消灭失效的状况下,单位时间系统消灭失效的概率。
【问题2】
动态冗余又称为主动冗余,它是通过故障检测、故障定位及故障恢复等手段到达容错的目的。其主要方式是多重模块待机储藏,当系统检测到某工作模块消灭错误时,就用一个备用的模块来替代它并重运行。各备用模块在其待机时,可与主模块一样工作,也可以不工作。前者叫热备份系统〔双重系统〕,后者叫冷备份系统〔双工系统、双份系统〕。
N版本程序设计是一种静态的故障屏蔽技术,其设计思想是用N个具有一样功能的程序同时执行一项计算,结果通过多数表决来选择。其中N个版本的程序必需由不同的人独立设计,使用不同的方法、设计语言、开发环境和工具来实现,目的是削减N个版本的程序在表决点上相关错误的概率。
王工的模块示意图M2承受动态冗余后,称为并联系统,则其牢靠度为:
R=1-(1-)3=。
李工给出的方案同时承受了串联和并联方式,其计算方法为首先计算出中间M2和M3两个并联系统的牢靠度,再依据串联系统的计算方法计算出整个系统的牢靠度。
R=***=
【问题3】
检错技术实现的代价一般低于容错技术和冗余技术,但有一个明显的缺点,就是不能自动解决故障,消灭故障后假设不进展人工干预,将最终导致软件系统不能正常运行。
检错技术常见的实现方式:最直接的一种实现方式就是推断返回结果,假设返回结果超出正常范围,则进展特别处理;计算运行时间也是一种常用技术,假设某个模块或函数运行时间超过预期时间,可以推断消灭故障;还有置状态标志位等多种方法,自检的实现方式需要依据实际状况来选用。
检错技术的处理方式,大多数都承受“查出故障-停顿软件运行-报警”的处理方式。但依据故障的不同状况,也有承受不停顿或局部停顿软件系统运行的状况,这一般由故障是否需要实时处理来打算。