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  第7题      
  知识点:   需求管理概述   软件需求   信号
  关键词:   存储容量   信号   需求   容量        章/节:   项目整体管理       

 
软件需求可以分为几个类型,诸如处理速度、存储容量、信号速度等方面的需求属于(7)。
 
 
  A.  功能需求
 
  B.  性能需求
 
  C.  外部接口需求
 
  D.  设计约束
 
 
 

 
  第1题    2008年上半年  
   28%
需求规格说明书的内容不应当包括(1)。
  第46题    2011年上半年  
   40%
某项目在执行过程中,软件的需求基线已经确定后,客户需要增加新的功能,但该需求变更会对已经完成系统的稳定性有较大影响。作为..
  第9题    2011年下半年  
   62%
软件需求分析所要做的工作是(9),因此,进行需求分析时(10)。
   知识点讲解    
   · 需求管理概述    · 软件需求    · 信号
 
       需求管理概述
        需求和需求管理
        需求是指由项目接受的或项目产生的产品和产品构件需求,包括由组织征集的对项目的需求。有技术性的,也有非技术性的。
        需求管理的目的是确保各方对需求的一致理解;管理和控制需求的变更;从需求到最终产品的双向跟踪。
        需求工程
        需求工程是所有与需求直接相关的活动的通称,它的活动可分为两大类:需求开发和需求管理。
        需求开发的目的是通过调查和分析获取用户需求并定义产品需求。
        需求基线:软件项目需求开发的结果应该有项目视图和范围文档、用例文档、软件需求规格说明及相关分析模型,经评审批准,这些文档就定义了开发工作的需求基线。
        需求开发的主要活动:
        .需求获取。与用户进行交流,捕捉、分析用户对目标系统的需求,提炼出符合解决问题的用户需求,产生《用户需求说明书》。
        .需求分析。对各种需求信息进行分析并抽象描述,为目标系统建立一个概念模型。
        .需求定义。根据需求调查和需求分析的结果,进一步定义准确无误的产品需求,产生《需求规格说明书》。
        .需求验证。指开发方和用户共同对需求文档评审,经双方对需求达成共识后作出书面承诺,使需求文档具有商业合同效果。
        需求管理和需求开发密切合作,需求开发涉及把项目关系人的需要转换成产品需求和决定如何在各个产品构件之间安排或分配需求;需求管理要收集需求的变更和变更的理由,并且维持对原有需求和所有产品及产品构件需求的双向跟踪。
        CMMI中的需求管理流程
        CMMI中的需求管理流程如下:
        (1)制订需求管理计划。
        (2)求得对需求的理解。
        (3)求得对需求的承诺。
        (4)管理需求变更。
        (5)维护对需求的双向跟踪性。
        (6)识别项目工作与需求的不一致。
        需求属性
        除了文本,每个功能需求应该有一些相关的信息或属性与之相联系。这些属性在它的预期功能性之外为每个需求建立了一个上下文和背景资料。
        需求文档中需要考虑的属性包括:
        .创建需求的时间。
        .需求的版本号。
        .创建需求的作者。
        .负责认可该需求的人员。
        .需求状态。
        .需求的原因或根据。
        .需求涉及的子系统。
        .需求涉及的产品版本号。
        .使用的验证方法或接受的测试标准。
        .产品的优先级或重要程度。
        .需求的稳定性。
 
       软件需求
        在进行需求获取之前,首先要明确需要获取什么,也就是需求包含哪些内容。软件需求是指用户对目标软件系统在功能、行为、性能、设计约束等方面的期望。通常,这些需求包括功能需求、性能需求、用户或人的因素、环境需求、界面需求、文档需求、数据需求、资源使用需求、安全保密需求、可靠性需求、软件成本消耗与开发进度需求等,并预先估计以后系统可能达到的目标。此外,还需要注意其他非功能性的需求。具体内容如下。
        (1)功能需求。
        (2)性能需求。
        (3)用户或人的因素。
        (4)环境需求。
        (5)界面需求。
        (6)文档需求。
        (7)数据需求。
        (8)资源使用需求。
        (9)安全保密要求。
        (10)可靠性要求。
        (11)软件成本消耗与开发进度需求。
        (12)其他非功能性要求。
               需求分析的任务
               需求分析主要是确定待开发软件的功能、性能、数据、界面等要求。具体来说有下面几点。
               (1)确定软件系统的综合要求,包括系统界面、功能、性能、安全性、保密性、可靠性、运行等方面的要求。
               (2)分析软件系统的数据要求,包括基本数据元素、数据元素之间的逻辑关系、数据量、峰值等。
               (3)导出系统的逻辑模型,在结构化方法中可用数据流图来描述;在面向对象分析方法中可以用类模型来描述。
               (4)修正项目开发计划。
               (5)如有必要,可开发一个原型系统以验证用户的需求。
               软件需求的分类
               下面介绍软件需求的分类。
               (1)功能需求。所开发的软件必须具备什么样的功能。
               (2)非功能需求。它是指产品必须具备的属性或品质,如可靠性、性能响应时间、容错性和可扩展性等。
               (3)设计约束。其也称为限制条件、补充规约,这通常是对解决方案的一些约束说明。
               软件需求分析方法
               需求分析方法由对软件的数据域和功能域的系统分析过程及其表示方法组成。它定义了表示系统逻辑视图和物理视图的方式。大多数的需求分析方法是由数据驱动的,数据域具有数据流、数据内容和数据结构3种属性。通常一种需求分析方法总要利用其中一种或几种属性。
 
       信号
        任务间同步的另一种方式是异步信号。在两个任务之间,可以通过相互发送信号的方式,来协调它们之间的运行步调。
        所谓的信号,指的是系统给任务的一个指示,表明某个异步事件已经发生了。该事件可能来自于外部(如其他的任务、硬件或定时器),也可能来自于内部(如执行指令出错)。异步信号管理允许任务定义一个异步信号服务例程ASR(Asynchronous Signal Routine),与中断服务程序不同的是,ASR是与特定的任务相对应的。当一个任务正在运行的时候,如果它收到了一个信号,将暂停执行当前的指令,转而切换到相应的信号服务例程去运行。不过这种切换不是任务之间的切换,因为信号服务例程通常还是在当前任务的上下文环境中运行的。
        信号机制与中断处理机制非常相似,但又各有不同。它们的相同点是:
        .都具有中断性:在处理中断和异步信号时,都要暂时地中断当前任务的运行;
        .都有相应的服务程序;
        .都可以屏蔽响应:外部硬件中断可以通过相应的寄存器操作来屏蔽,任务也能够选择不对异步信号进行响应。
        信号机制与中断机制的不同点是:
        .中断是由硬件或特定的指令产生,而信号是由系统调用产生;
        .中断触发后,硬件会根据中断向量找到相应的处理程序去执行;而信号则通过发送信号的系统调用来触发,但系统不一定马上对它进行处理;
        .中断处理程序是在系统内核的上下文中运行,是全局的;而信号处理程序是在相关任务的上下文中运行,是任务的一个组成部分。
        实时系统中不同的任务经常需要互斥地访问共享资源。当任务试图访问资源时被正使用该资源的其他任务阻塞,可能出现优先级反转的现象,即当高优先级任务企图访问已被某低优先级任务占有的共享资源时,高优先级任务必须等待直到低优先级任务释放它占有的资源。如果该低优先级任务又被一个或多个中等优先级任务阻塞,问题就更加严重。由于低优先级任务得不到执行就不能访问资源、释放资源。于是低优先级任务就以一个不确定的时间阻塞高优先级的任务,导致系统的实时性没有保障。下图为是一个优先级反转的示例。
        
        一个优先级反转的示例
        如上图所示,系统存在任务1、任务2、任务3(优先级从高到低排列)和资源R。某时,任务1和任务2都被阻塞,任务3运行且占用资源R。一段时间后,任务1和任务2相继就绪,任务1抢占任务3运行,由于申请资源R失败任务1被挂起。由于任务2的优先级高于任务3,任务2运行。由于任务3不能运行和释放资源R,因此任务1一直被阻塞。极端情况下,任务1永远无法运行,处于饿死状态。
        解决优先级反转问题的常用算法有优先级继承和优先级天花板。
               优先级继承协议
               L. Sha、R. Rajkumar和J. P. Lehoczky针对资源访问控制提出了优先级继承协议(Priority Inheritance Protocol,PIP)。
               PIP协议能与任何优先级驱动的抢占式调度算法配合使用,而且不需要有关任务访问资源情况的先验知识。优先级继承协议的执行方式是:当低优先级任务正在使用资源,高优先级任务抢占执行后也要访问该资源时,低优先级任务将提升自身的优先级到高优先级任务的级别,保证低优先级任务继续使用当前资源,以尽快完成访问,尽快释放占用的资源。这样就使高优先级任务得以执行,从而减少高优先级任务被多个低优先级任务阻塞的时间。低优先级任务在运行中,继承了高优先级任务的优先级,所以该协议被称作优先级继承协议。
               由于只有高优先级任务访问正被低优先级任务使用的资源时,优先级继承才会发生,在此之前,高优先级任务能够抢占低优先级任务并执行,所以优先级继承协议不能防止死锁,而且阻塞是可以传递的,会形成链式阻塞。另外,优先级继承协议不能将任务所经历的阻塞时间减少到尽可能小的某个范围内。最坏情况下,一个需要μ个资源,并且与v个低优先级任务冲突的任务可能被阻塞min(μ,v)次。
               优先级冲顶协议
               J. B. Goodenough和L. Sha针对资源访问控制提出了优先级冲顶协议(Priority Ceiling Protocol,PCP)。
               PCP协议扩展了PIP协议,能防止死锁和减少高优先级任务经历的阻塞时间。该协议假设所有任务分配的优先级都是固定的,每个任务需要的资源在执行前就已确定。每个资源都具有优先级冲顶值,等于所有访问该资源的任务中具有的最高优先级。任一时刻,当前系统冲顶值(current priority ceiling)等于所有正被使用资源具有的最高冲顶值。如果当前没有资源被访问,则当前系统冲顶值等于一个不存在的最小优先级。当任务试图访问一个资源时,只有其优先级高于当前系统冲顶值,或其未释放资源的冲顶值等于当前系统冲顶值才能获得资源,否则会被阻塞。而造成阻塞的低优先级任务将继承该高优先级任务的优先级。
               已经证明,PCP协议的执行规则能防止死锁,但其代价是高优先级任务可能会经历优先级冲顶阻塞(Priority ceiling blocking)。即高优先级任务可能被一个正使用某资源的低优先级任务阻塞,而该资源并不是高优先级任务请求的。这种阻塞又被称作回避阻塞(avoidance blocking),意思是因为回避死锁而引起的阻塞。即使如此,在PCP协议下,每个高优先级任务至多被低优先级任务阻塞一次。使用PCP协议后,能静态分析和确定任务之间的资源竞争,计算出任务可能经历的最大阻塞时间,从而能分析任务集合的可调度性。在PCP协议下,高优先级任务被阻塞时会放弃处理器,因此,访问共享资源的任务可能会产生4次现场切换。
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第7题    在手机中做本题