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软件体系结构框架研究
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2009-07-10
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任何信息系统都需要一个体系结构来提供其战略性描述。这将大大促进软件的互操作性、集成性，提高开发效率，减少重复开发，降低开发成本。体系结构是一个非常值得研究的课题，本文综述了软件体系结构在软件开发应用中所取得的进展，主要介绍了国内外典型的软件体系结构及其应用原理。最后探讨和展望了我国今后的发展方向。
IEEE Std 1471-2000把“体系结构”定义为“一个系统的基本组织，体现在组成系统的各构件、构件的相互关系、构件与环境的关系、以及指导构件设计和随时间演进的原则当中”。根据其具体的应用，体系结构有两方面的含义[1]：
一个系统的形式化描述，或系统在构件层的详细计划，以便指导其实现；
构件的结构、相互关系，以及指导构件设计和随时间演进的原则与指南。
任何复杂的基于计算机的信息系统都需要一个体系结构来提供其演化的一个战略性环境描述。体系结构提供了对组成信息系统的组件或构造块的描述以及这些组件间复杂的内部关系。确切地说，一个体系结构是对一个信息技术（IT）系统的正式描述，它定义了组成整个信息系统的组件或构造块，并提供获取产品的计划，以及开发系统，这些因素共同运作实现整个系统。因而，你可以通过它管理你的全部IT投资，使其适合你的商业需求。
虽然体系结构对系统设计至关重要，但过去人们对于体系结构的理解和使用却是非常不规范的，往往是隐含的、粗糙的、片面的。直到二十世纪九十年代，人们才开始较系统地研究软件系统的体系结构问题。目前主要的研究领域有体系结构框架、技术参考模型、体系结构描述语言、体系结构的形式基础、体系结构分析技术、体系结构开发模型与方法、体系结构恢复与重用、体系结构设计工具与环境、领域体系结构等。
对软件系统体系结构的研究[2]，美国DoD有关机构研究[3,4]的TAFIM、DOD TRM和Open Group研究的TOGAF最具有代表性。
由于我国各行业的大部分软件系统是按项目开发的[5~7]，立足于满足当前某一领域的需求，客观上易于造成“烟囱”式系统，即系统之间的互连、互通、互操作性差，系统的重复开发现象普遍。具体表现在：
没有进行系统的体系结构设计，许多软件系统都是由若干子项目组成的“拼盘”；
数据通信的协议、格式不统一，造成互连、互通上的问题；
图形系统，尤其是数字地图不统一，直接影响图形数据的交换和互用；
由于缺乏统一的数据模型、数据元素定义和灵活的、可扩展的数据交换格式，无法进行直接的数据（库）共享。
目前各行业使用的软件除了一些大型项目外，很大一部分是属于短期的小型项目。这些软件由于贴近需求，在功能和人机界面上比较适合使用。但我们不应只注重开发短时期内解决局部问题的单个系统，坐等“烟囱林立”的局面出现后再寻求解决之道。通过公共体系结构框架的设计和规划，使不同应用单位在不同时期开发的软件系统能够按作战需求实现互连、互通和互操作，即保证信息资源的共享和不同系统资源的相互动用。
IEEE Std 1471-2000把“体系结构”定义为“一个系统的基本组织，体现在组成系统的各构件、构件的相互关系、构件与环境的关系、以及指导构件设计和随时间演进的原则当中”。根据其具体的应用，体系结构有两方面的含义[1]：
一个系统的形式化描述，或系统在构件层的详细计划，以便指导其实现；
构件的结构、相互关系，以及指导构件设计和随时间演进的原则与指南。
任何复杂的基于计算机的信息系统都需要一个体系结构来提供其演化的一个战略性环境描述。体系结构提供了对组成信息系统的组件或构造块的描述以及这些组件间复杂的内部关系。确切地说，一个体系结构是对一个信息技术（IT）系统的正式描述，它定义了组成整个信息系统的组件或构造块，并提供获取产品的计划，以及开发系统，这些因素共同运作实现整个系统。因而，你可以通过它管理你的全部IT投资，使其适合你的商业需求。
虽然体系结构对系统设计至关重要，但过去人们对于体系结构的理解和使用却是非常不规范的，往往是隐含的、粗糙的、片面的。直到二十世纪九十年代，人们才开始较系统地研究软件系统的体系结构问题。目前主要的研究领域有体系结构框架、技术参考模型、体系结构描述语言、体系结构的形式基础、体系结构分析技术、体系结构开发模型与方法、体系结构恢复与重用、体系结构设计工具与环境、领域体系结构等。
对软件系统体系结构的研究[2]，美国DoD有关机构研究[3,4]的TAFIM、DOD TRM和Open Group研究的TOGAF最具有代表性。
由于我国各行业的大部分软件系统是按项目开发的[5~7]，立足于满足当前某一领域的需求，客观上易于造成“烟囱”式系统，即系统之间的互连、互通、互操作性差，系统的重复开发现象普遍。具体表现在：
没有进行系统的体系结构设计，许多软件系统都是由若干子项目组成的“拼盘”；
数据通信的协议、格式不统一，造成互连、互通上的问题；
图形系统，尤其是数字地图不统一，直接影响图形数据的交换和互用；
由于缺乏统一的数据模型、数据元素定义和灵活的、可扩展的数据交换格式，无法进行直接的数据（库）共享。
目前各行业使用的软件除了一些大型项目外，很大一部分是属于短期的小型项目。这些软件由于贴近需求，在功能和人机界面上比较适合使用。但我们不应只注重开发短时期内解决局部问题的单个系统，坐等“烟囱林立”的局面出现后再寻求解决之道。通过公共体系结构框架的设计和规划，使不同应用单位在不同时期开发的软件系统能够按作战需求实现互连、互通和互操作，即保证信息资源的共享和不同系统资源的相互动用。
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