軟件構(gòu)架
關(guān)注創(chuàng)建者：奈何氵 創(chuàng)建時間：2020-05-20
軟件構(gòu)架的實例教程
構(gòu)架應(yīng)該描述不同子系統(tǒng)間相互通信的方式，而一個良好的構(gòu)架應(yīng)該將子系統(tǒng)間的通信關(guān)系降到最低。
成功構(gòu)架的一個重要特色，在于標(biāo)明最可能變更的領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)列出程序中最可能變更的部分，說明構(gòu)架的其他部分如何應(yīng)變。
復(fù)用分析、外購：縮短軟件開發(fā)周期、降低成本的有效方案未必是自行開發(fā)軟件，可以對現(xiàn)有軟件進行復(fù)用或進行外購。應(yīng)考慮其對構(gòu)架的影響。
除了系統(tǒng)組織的問題，構(gòu)架應(yīng)重點考慮對于細(xì)節(jié)全面影響的設(shè)計決策，深入這些決策領(lǐng)域：外部軟件接口（兼容性、通信方式、傳遞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、用戶接口（用戶接 口和系統(tǒng)層次劃分）、數(shù)據(jù)庫組織和內(nèi)容、非數(shù)據(jù)庫信息、關(guān)鍵算法、內(nèi)存管理（配置策略）、并行性、安全性、可移植性、網(wǎng)絡(luò)多人操作、錯誤處理。
要保證需求的可追蹤性，即保證每個需求功能都有相應(yīng)模塊去實現(xiàn)。
構(gòu)架不能只依據(jù)靜態(tài)的系統(tǒng)目標(biāo)來設(shè)計，也應(yīng)當(dāng)考慮動態(tài)的開發(fā)過程，如人力資源的情況，進度要求的情況，開發(fā)環(huán)境的滿足情況。構(gòu)架必須支持階段性規(guī)劃，應(yīng)該 能夠提供階段性規(guī)劃中如何開發(fā)與完成的方式。不應(yīng)該依賴無法獨立運行的子系統(tǒng)構(gòu)架。將系統(tǒng)各部分的、依賴關(guān)系找出來，形成一套開發(fā)計劃。
六、結(jié)語
系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計和千差萬別的具體的開發(fā)平臺密切相關(guān)，因此在此無法給出通用的解決方案，主要是為了說明哪些因素是需要考慮的。對于每個因素的設(shè)計策略和本文 未提到的因素需要軟件構(gòu)架設(shè)計師在具體開發(fā)實踐中靈活把握。不同因素之間有時是矛盾的，構(gòu)架設(shè)計時需要根據(jù)具體情況進行平衡。
參考文獻
《軟件構(gòu)架實踐》SEI軟件工程譯叢，林·巴斯著
《微軟項目：求生法則》Steve McConnell著，余孟學(xué)譯
《實用軟件工程》第二版，鄭人杰、殷人昆、陶永雷等著
《軟件工程：實踐者的研究方法》（第5版）Roger S.Pressman著
《軟件開發(fā)的科學(xué)與藝術(shù)》陳宏剛等著
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現(xiàn)在一些人嘗試用軟件計算，算量軟件種類繁多，有EXCEL等通用軟件，有表格軟件，還有圖形軟件。圖形軟件的優(yōu)勢是顯而易見的，就是可視直觀，可導(dǎo)入CAD電子文檔，可與鋼筋等軟件互導(dǎo)，然而圖形軟件的復(fù)雜性使有些人望而卻步。一些非成功用戶對圖形軟件評價消極，這些都影響了圖形算量軟件的普及。但不論是根據(jù)軟件發(fā)展規(guī)律還是建筑行業(yè)發(fā)展趨勢，似乎只有圖形算量軟件更有生命力，更有可持續(xù)性。由于BIM的出現(xiàn)和應(yīng)用，圖形算量軟件更是不可或缺了。BIM將是未來建筑的通用平臺，BIM將在工程生命周期的全過程全方位應(yīng)用。BIM模型是一個帶有信息的項目構(gòu)件和部件數(shù)據(jù)庫，可以為造價人員提供造價管理需要的項目構(gòu)件和部件信息，從而大大減少根據(jù)圖紙人工統(tǒng)計工程量的工作量。造價人員首先必須對設(shè)計過程形成的信息進行過濾，得到滿足項目不同階段造價管理精細(xì)程度需要的項目信息，即設(shè)計提供信息和造價管理需要信息的匹配。
現(xiàn)在應(yīng)用BIM工程項目越來越多，應(yīng)用領(lǐng)域以設(shè)計院為多，但建企應(yīng)作好迎接的準(zhǔn)備。那么圖形算量軟件如何作好與BIM的接軌？是在原有軟件上增加BIM擴展功能，還是要改變原有的軟件構(gòu)架和模式？各分散的軟件是否需要整合？能尋找到最優(yōu)的解決方案嗎？目前的算量軟件模式都是各自獨立而又能互導(dǎo)的，而BIM建筑信息化模型是要看到建筑的全貌，包括建筑外表和內(nèi)部空間，還要能顯示隱蔽工程內(nèi)容和各種各樣的設(shè)備，那么是否需要把建筑、安裝、鋼筋軟件整合到一塊？天下形勢，分久必合，合久必分。從理論上講，這幾個專業(yè)的軟件合在一塊似乎更接近BIM軟件了，并且用戶可以在同一軟件平臺上操作，各專業(yè)同步更新，但這幾個軟件整合為一談何容易啊，意味著把原來的軟件構(gòu)架推倒重來，軟件開發(fā)難度將增加N倍，BUG也將幾何級增長，并且計算機硬件也承受不了，所以只得另尋出路。
展開 ADS不得不說的的兩大缺點
第一、相比AWR的版圖設(shè)計也就是 Layout功能， ADS的Layout功能單一，且需要借助第三方的工具才能較好完成3D Layout，如下圖：
ADS的3D Layout效果圖
左下角為其平面Layout ，右下角為 ADS 最新收購XFDTD 軟件代碼后推出的EMDS 三維仿真軟件內(nèi)的建模。與AWR最大的不同是ADS的電路原理圖Schematic與Layout處于不同的數(shù)據(jù)庫，一旦Layout較為復(fù)雜，同步的時間就會非常長，而且很容易出錯。而AWR本身的Layout以及電路原理圖Schematic就是一個數(shù)據(jù)庫，從根本上避免了這個問題。
第二、ADS 2008的發(fā)布介紹中提到了，ADS 2008推出了新的2D多層透3視Layout和3D Layout的技術(shù)，注意觀察其3D Layout，以及之前沒有3D Layout的對比情況，如以下這兩幅圖：
ADS 2008的2D與3D效果圖對比
要知道，類似這樣的2D以及3D Layout，AWR早在 2000年發(fā)布的Microwave Office 版本中就推出了，比ADS領(lǐng)先了七八年。問題的關(guān)鍵在于，ADS的Layout信息很難反饋到電路原理圖Schematic 中來。
相比AWR操作的便利性，以及以測試量為驅(qū)動的直接的仿真設(shè)置， ADS則需要工程師設(shè)置一大堆參數(shù)才能進行仿真。如下圖中ADS 2008提供的簡便設(shè)置：
ADS 2008的“簡單”設(shè)置圖示
對比AWR的設(shè)置，才知道什么是“簡單”：
AWR的相同電路圖的簡單設(shè)置與效果
造成差異的根本原因是AWR的軟件構(gòu)架是統(tǒng)一的，軟件本身的數(shù)據(jù)鏈接是動態(tài)的，可以允許單純的使用測試量來驅(qū)動仿真引擎，而ADS的軟件構(gòu)架是分立的，必須在電路原理圖中就要對仿真求解器進行設(shè)置。
展開 典型例子就是CAE技術(shù)在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設(shè)計中的應(yīng)用，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架相當(dāng)于轉(zhuǎn)向架的地基，是轉(zhuǎn)向架的各個零部件的載體，200公里轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是全鋼焊接構(gòu)架，主要由側(cè)梁、橫梁、縱向輔助梁組成，在側(cè)梁、橫梁上焊接有各種零部件的安裝座，首先根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求，建立構(gòu)架的主體框架尺寸，根據(jù)軸重要求，應(yīng)用力學(xué)的相關(guān)知識計算得出側(cè)梁、橫梁、縱向輔助梁的初步截面尺寸，各個安裝座根據(jù)接口關(guān)系進行設(shè)計，在完成方案設(shè)計的三維模型后，首先應(yīng)用有限元前處理軟件對構(gòu)架進行網(wǎng)格剖分，然后應(yīng)用強度分析軟件對構(gòu)架進行強度分析，驗證構(gòu)架的強度，調(diào)整安裝座的形狀，根據(jù)仿真結(jié)果對方案設(shè)計進行完善，得到最終設(shè)計方案。
通過CAE技術(shù)的應(yīng)用，轉(zhuǎn)向架設(shè)計的周期大大縮短，為后期的試驗提供了時間，通過后期的試驗，驗證了仿真分析的準(zhǔn)確性。
2. CAE技術(shù)在高速列車車體研發(fā)中的應(yīng)用
高速列車車體的研發(fā)技術(shù)難點在于如何保證車體剛度、強度不變的前提下實現(xiàn)車體輕量化的目標(biāo)；由于車輛速度的提高，車輛的空氣動力學(xué)性能在進行高速列車車體的研發(fā)時必須加以考慮，因此需要對車體的斷面進行優(yōu)化以使車體達到最優(yōu)的空氣動力學(xué)性，減少高速列車的動力消耗，也是高速列車車體的研發(fā)中遇到的一個急需解決的難題。
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軟件構(gòu)架的最新內(nèi)容
<p>為了進一步推動OpenFOAM在科研與工程實踐中的應(yīng)用，在中國顆粒學(xué)會顆粒計算專委會（籌）的指導(dǎo)下，多相流在線/上海積鼎信息科技有限公司舉辦“OpenFOAM多相流基礎(chǔ)課程培訓(xùn)”，幫助科研/技術(shù)人員掌握不同流體模型下的求解方法及應(yīng)用，通過學(xué)習(xí)OpenFOAM軟件源代碼及構(gòu)架，實現(xiàn) OpenFOAM 更深層次的應(yīng)用。
4 結(jié)語
根據(jù)工程項目三維GIS+BIM排水體系實體模型，從系統(tǒng)軟件管理體系構(gòu)架、框架設(shè)計方案等層面詳細(xì)論述了三維GIS+BIM數(shù)據(jù)可視化仿真系統(tǒng)的設(shè)計方案與開發(fā)。
如下圖中ADS 2008提供的簡便設(shè)置：
ADS 2008的“簡單”設(shè)置圖示
對比AWR的設(shè)置，才知道什么是“簡單”：
AWR的相同電路圖的簡單設(shè)置與效果
造成差異的根本原因是AWR的軟件構(gòu)架是統(tǒng)一的，軟件本身的數(shù)據(jù)鏈接是動態(tài)的，可以允許單純的使用測試量來驅(qū)動仿真引擎，而ADS的軟件構(gòu)架是分立的，必須在電路原理圖中就要對仿真求解器進行設(shè)置。
其中包括硬件體系架構(gòu)的設(shè)計，包括硬件的選型與多控制芯片的架構(gòu)；硬件電路的熱設(shè)計和電磁兼容性設(shè)計；多傳感器和多源信息融合算法、推理決策以及深度學(xué)習(xí)；軟件構(gòu)架；網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架；整車電氣網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架；整車傳感器布局與構(gòu)架設(shè)計。這些都是大的條條框框的，另外里面還有一些詳細(xì)的點。如果有機會再和大家進行詳細(xì)探討，共同探討智能底盤的大腦如何設(shè)計的問題。
OpenFOAM多相流基礎(chǔ)課程內(nèi)容主要包括 OpenFOAM 安裝及基礎(chǔ)使用、基礎(chǔ)編程及多相流基礎(chǔ)（包括氣液兩相流、空化模型、蒸發(fā)/沸騰模型），通過理論講授結(jié)合上機實踐的方式，幫助科研/技術(shù)人員掌握不同流體模型下的求解方法及應(yīng)用，深度學(xué)習(xí)OpenFOAM軟件源代碼及構(gòu)架
其中包括硬件體系架構(gòu)的設(shè)計，包括硬件的選型與多控制芯片的架構(gòu)；硬件電路的熱設(shè)計和電磁兼容性設(shè)計；多傳感器和多源信息融合算法、推理決策以及深度學(xué)習(xí)；軟件構(gòu)架；網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架；整車電氣網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架；整車傳感器布局與構(gòu)架設(shè)計。這些都是大的條條框框的，另外里面還有一些詳細(xì)的點。如果有機會再和大家進行詳細(xì)探討，共同探討智能底盤的大腦如何設(shè)計的問題。
從理論上講，這幾個專業(yè)的軟件合在一塊似乎更接近BIM軟件了，并且用戶可以在同一軟件平臺上操作，各專業(yè)同步更新，但這幾個軟件整合為一談何容易啊，意味著把原來的軟件構(gòu)架推倒重來，軟件開發(fā)難度將增加N倍，BUG也將幾何級增長，并且計算機硬件也承受不了，所以只得另尋出路。
，然后應(yīng)用強度分析軟件對構(gòu)架進行強度分析，驗證構(gòu)架的強度，調(diào)整安裝座的形狀，根據(jù)仿真結(jié)果對方案設(shè)計進行完善，得到最終設(shè)計方案。
最近在使用CiSGTCAD軟件，前處理中可以很方便的建立構(gòu)架模。CiSGTCAD軟件使用SAP2000進行構(gòu)架的分析與設(shè)計，與常用的STAAD.Pro軟件沒有接口。研究了從SAP2000到STAAD.Pro 的模型轉(zhuǎn)換。
1 根據(jù)SAP2000軟件可以導(dǎo)出的文件格式和STAAD.Pro文件支持的導(dǎo)入文件格式，確認(rèn)可以使用CIS/2 STEP文件格式進行模型轉(zhuǎn)換。
我們需要重點關(guān)注哪些因素，才能讓無人駕駛車輛像當(dāng)今的手機那樣實現(xiàn)“預(yù)期”技術(shù)？MSC 軟件花費了大量的時間來完善軟件工具，以幫助工程師通過計算機仿真來設(shè)計更快速、更輕便且更安全的車輛。但是，要從仿真由人駕駛的汽車過渡到仿真由車輛控制中樞駕駛的汽車，還需要彌補當(dāng)今車輛設(shè)計過程中的巨大空
白。
由于無人駕駛車輛既新穎又復(fù)雜，因此需要對無數(shù)不同汽車品牌之間的車輛間通信進行規(guī)范。例如，福特貨車與豐田轎車之間的通信
