【軟考】系統集成項目管理工程師（三）系統集成專業技術知識

目錄

一、信息系統建設

1. 信息系統的生命周期

2. 信息系統開發方法

二、信息系統設計

1. 方案設計

2. 系統架構設計

3. 設備、DBMS 及技術選型設計

三、軟件工程

1. 軟件需求分析和定義

2. 軟件設計、測試和維護

3. 軟件質量保證及質量評價

4. 軟件配置管理

5. 軟件過程管理

6. 軟件開發工具

7. 軟件復用

四、面向對象系統分析與設計

1. 面向對象的基本概念

2. 統一建模語言與可視化建模

3. 面向對象的系統分析和設計

五、軟件架構

1. 軟件架構定義

2. 軟件架構模式

3. 軟件結構分析與評估

4. 軟件中間件

六、典型應用集成技術

1. 數據庫與數據倉庫技術

2. WEB?Services 技術

3. JavaEE

4. .NET 架構

5. 軟件引擎技術

6. 組件在系統集成項目中的重要性

七、新興信息技術

1. 云計算

2. 物聯網

3. 移動互聯網

4. 大數據

一、信息系統建設

信息系統集成是將計算機軟件、硬件、網絡通信、信息安全等技術和產品集成為能夠滿足用戶特性需求的信息技術，信息系統建設的內容包括

采購

、

系統集成

、

軟件開發

和

運維服務

。

1. 信息系統的生命周期

立項階段；即概念階段或需求階段，該階段會形成《需求規格說明書》并確定立項。

開發階段；以立項階段所作的需求分析為基礎，進行總體規劃，之后通過系統分析、系統設計、系統實施、系統驗收等工作實現并交付系統。

運維階段；信息系統通過驗收，正式移交給用戶以后，進入運維階段。運維分為更正性維護、適應性維護、完善性維護、預防性維護。

消亡階段；

2. 信息系統開發方法

（1）結構化方法

應用結構化系統開發方法，把整個系統的開發過程分為若干階段（規劃、分析、設計、實施等），前一階段是后一階段的工作依據，按順序完成。根據用戶至上的原則，自始至終的按照結構化、模塊化，自頂向下、逐步分解的對系統進行分析與設計。【數據處理、流程】

結構化方法是目前最成熟、應用較廣泛的一種工程化方法，特別是適合用于數據處理領域的問題，但不適用于規模較大、比較復雜的系統開發。

結構化方法的主要特點為開發目標清晰化、開發工作階段化、開發文檔規范化、設計方法結構化；它也有一定的局限，如開發周期長、難以適應需求變化、很少考慮數據結構、用戶需求必須清楚等。

（2）原型化方法

原型法認為在很難一下子準確的提出客戶需求的情況下，首先不要求一定要對系統做全面、詳細的調查、分析，而是本著開發人員對用戶需求的初步理解，先快速開發一個原型系統，然后通過反復修復來實現用戶的最終需求。【先開發原型系統】

原型法適用于那些需求不明確的系統開發，對于分析層面難度大、技術層面難度不大的系統，適合原型化開發，對于技術層面難度遠大于分析層面的系統則不適合。

根據原型是否可以實現功能分為水平原型（只有頁面，沒有功能）和垂直原型（實現了一些功能），從原型的最終結果分為拋棄式原型和演化式原型。原型化方法執行流程如下：

（3）面向對象方法

一種把面向對象的思想應用于軟件開發過程中，指導開發活動的系統方法，簡稱 OO（Object - Oriented）方法，是建立在【對象】的概念基礎上的方法學。

二、信息系統設計

從信息系統的總體目標出發，根據系統邏輯功能的要求，并結合經濟、技術條件、運行環境和進度等要求，確定系統的總體架構和系統各組成部分的技術方案，合理的選擇計算機、通信及存儲的軟硬件設備，制定系統的實施方案。

1. 方案設計

系統總體設計：總體架構方案設計、軟件系統的總體架構設計、數據存儲的總體設計、計算機和網絡系統的方案設計等。

系統詳細設計：包括代碼設計、數據庫設計、人/機界面設計、處理過程設計等。

2. 系統架構設計

通過對系統的一系列分解，最終形成系統的整體架構，系統的選型主要取決于系統架構。

3. 設備、DBMS 及技術選型設計

綜合考慮功能要求、內外部環境和主客觀條件。

DBMS（DataBase Manage System）數據庫管理系統。

三、軟件工程

1. 軟件需求分析和定義

軟件需求是針對解決問題的特征的描述。所定義的需求必須可以被驗證，在資源有限時，可以通過優先級對需求進行權衡。通過需求分析，可以：

檢測和解決需求之間的沖突；

發現系統的邊界；

詳細描述出系統需求。

需求分為不同的層次：業務需求（對系統層次的目標要求，來自項目項目投資人、客戶、市銷人員或產品策劃部門）、用戶需求（最終用戶的具體目標，需要系統必須可以完成的任務）、系統需求（從系統的角度來說明軟件的需求，包括功能、非功能需求和設計約束）。

2. 軟件設計、測試和維護

（1）軟件設計

根據軟件需求，產生一個軟件內部結構的描述，并作為軟件構造的基礎。通過軟件設計，描述出軟件架構及相關組件之間的接口，然后進一步詳細的描述組件，以便能構造這些組件。軟件設計分為軟件架構設計和詳細設計兩個階段。

（2）軟件測試

測試是為評價和改進產品質量、識別產品的缺陷和問題而進行的活動，測試貫穿整個開發和維護過程中，它本身是產品構造的一個重要部分。

根據軟件的開發過程可以把軟件測試分為多個階段：

單元測試；對軟件中的最小可測試單元進行檢查和驗證。

集成測試；也叫組裝測試或聯合測試，在單元測試的基礎上，將所有模塊按照設計要求組裝成子系統或者系統，進行集成測試。

系統測試；將已經確認的軟件、硬件、外設、網絡等結合在一起，進行系統的各種組裝測試和確認測試。

驗收測試；部署軟件前的最后一個測試操作（單元、集成、系統測試之后，產品發布之前），也成為交付測試，目的是確保軟件已經就緒。

（3）軟件維護

可以將軟件維護定義為需要提供軟件支持的全部活動，這些活動包括在交付前完成的活動，以及交付后完成的活動，維護的類型有更正性維護、適應性維護、完善性維護（主要部分）、預防性維護。

3. 軟件質量保證及質量評價

軟件質量管理過程

4. 軟件配置管理

軟件配置管理貫穿于整個軟件生命周期，它為軟件研發提供了一套管理辦法和活動原則。軟件配置管理包括三方面內容：

VersionControl - 版本控制；

ChangeControl - 變更控制；

ProcessSupport - 過程支持；

關鍵活動包括：配置項、工作空間管理、版本控制、變更控制、狀態報告、配置審計等。

5. 軟件過程管理

軟件過程管理涉及技術過程和管理過程，有以下幾個方面：

項目啟動與范圍定義；

項目規劃；

項目實施；

項目監控與評審；

項目收尾與關閉。

6. 軟件開發工具

需求工具包括需求建模工具與需求追蹤工具；

設計工具包括軟件設計創建和檢查工具；

構造工具包括程序編輯器、編譯器、代碼生成器等；

測試工具包括測試生成器、測試執行框架、測試評價工具、性能分析工具；

維護工具包括可視化工具、再造工具；

軟件配置管理工具包括追蹤工具、版本管理工具、發布工具；

軟件工程管理工具包括項目計劃與追蹤工具、風險管理工具、度量工具；

軟件工程過程工具包括建模工具、管理工具、軟件開發環境；

軟件質量工具包括檢查工具和分析工具。

7. 軟件復用

軟件復用是指利用已有的軟件的各種組件構成新的軟件，以縮減軟件開發和維護的費用。是一種提高軟件生產力和質量的重要技術。

四、面向對象系統分析與設計

1. 面向對象的基本概念

面向對象的基本概念包括對象、類、抽象、封裝、繼承、多態、接口、消息、組件、復用和模式等。

對象：由數據及其操作構成的封裝體，系統中用來描述客觀事物的一個模塊，是構成系統的基本單位。包含對象標識、對象狀態、對象行為三個基本要素。

類：類是現實中實體的形式化描述，將實體的屬性和操作封裝在一起。對象是類的實例、類是對象的模板。

抽象：通過特定的實例抽取共同特征以后形成概念的過程。對象是現實世界中某個實體的抽象，類是一組對象的抽象。

封裝：將相關的概念組成一個單元模塊，并通過一個名稱來引用它（Java 與其他語言最大的區別在于 Java 是完全面向對象的，變量和方法都是封裝的）。

繼承：類之間的層次關系（父類與子類）。

多態：父類引用指向子類對象，調用方法時會調用子類的實現，而不是父類的實現，這就是多態。

接口：描述對操作規范的說明，其只說明操作應該做什么，并沒有定義操作如何做。

消息：體現對象間的交互，通過它向目標對象發送操作請求。

組件：標識軟件系統可替換的、物理的組成部分。

復用：將已有的軟件及其有效成分用于構成新的軟件或系統。

模式：描述了一個不斷重復發生的問題，以及該問題的解決方案。

2. 統一建模語言與可視化建模

統一建模語言 UML（Unified Modeling Language），適用于各種軟件開發方法、軟件生命周期的各個階段、各種應用領域以及各種開發工具，是一種總結了以往建模技術的經驗并吸收當今優秀成果的標準建模方法。

統一建模語言 RUP（Rational Unified Process），是使用面向對象技術進行軟件開發的最佳實踐之一，是軟件工程的過程，對所有關鍵開發活動提供了準則、模板、工具等。

UML 圖有以下幾種：

用例圖（use case diagram），用戶能觀察到系統功能的模型圖，列出了系統種的用例和參與者。用于業務建模、需求獲取、定義。

類圖（class diagram），展示實體類的靜態關系，是軟件的藍圖，詳細描述了系統內各個對象的相關的類以及類之間的靜態關系；

對象圖（object diagram），表示在某一時刻類的對象靜態結構和行為；

組件圖（component diagram），描述各種軟件組件之間的依賴關系；

部署圖（deployment diagram），描述系統所需的硬件結構的物理部署；

狀態圖（state diagram），利用狀態和事件描述對象本身的行為；

序列圖（sequence diagram），也叫順序圖，按時間順序描述對象間的交互；

協作圖（collaboration diagram），表示對象間的協作關系；

活動圖（activity diagram），主要用來表示活動次序。

3. 面向對象的系統分析和設計

面向對象的分析（Object-Oriented Analysis，OOA）【做什么】

運用面向對象的方法分析問題，建立基于對象、消息的業務模型，由用例模型、類-對象模型、對象-關系模型、對象-行為模型組成。

面向對象的設計（Object-Oriented Design，OOD）【怎么做】

基于系統分析得出的問題域模型，用面向對象的方法設計出軟件基礎架構（概要設計）和完整的類結構（詳細設計），以實現業務功能，包括用例設計、類設計、子系統設計。

五、軟件架構

1. 軟件架構定義

軟件架構將軟件系統劃分為多個模塊，明確各模塊之間的相互作用，組合起來實現系統的全部功能。軟件架構設計的核心問題是能否使用結構模式，達到架構級的軟件復用。

2. 軟件架構模式

各種架構不是不是互斥的，可以綜合使用。

管道/過濾器模式；每個組件都有輸入輸出，典型應用包括批處理系統。

面向對象模式；在面向對象的基礎上將模塊數據的表示方法及相應操作封裝在更高抽象層次的對象中，典型應用是基于組件的軟件開發。

事件驅動模式；組件不直接調用操作，而是觸發一個或多個事件。

分層模式；每一層為上一層提供服務，并使用下一層提供的功能，如分層通信協議 OSI。

客戶/服務器模式；將應用一分為二，服務器負責數據操作和事務處理，客戶端完成與用戶的交互任務，有C/S、B/S，還有三層模式（通過中間層解決服務端問題）。

3. 軟件結構分析與評估

軟件架構設計需要考慮的問題有：

關系數據庫與非關系數據庫的選擇；

用戶界面選擇 C/S、B/S；

靈活性和技能的考慮；

技術的選擇；

人員問題。

4. 軟件中間件

定義1：在一個分布式環境中處于操作系統和應用程序之間的軟件；

定義2：是一種獨立的系統軟件或服務，分布式應用軟件借助這種軟件在不同的技術之間共享資源，位于客戶機服務器的操作系統之上，管理計算機資源和網絡通信。

中間件包括數據庫訪問中間件、遠程過程調用中間件、面向消息中間件、分布式對象中間件、事物中間件。

六、典型應用集成技術

1. 數據庫與數據倉庫技術

傳統的數據庫以單一的數據源即數據庫為中心，進行事務處理、批處理、決策分析等數據處理工作，主要有操作型處理和分析型處理兩類。

操作型處理也稱事務處理，指對聯機數據庫的日常操作，通常是對數據庫中記錄的查詢和修改，主要為企業的特定應用服務，強調處理的響應時間、數據的安全性和完整性等；

分析型處理則用于管理人員的決策分析，經常要訪問大量的歷史數據。

數據倉庫（DataWarehouse）是一個面向主題的、集成的、相對穩定的、反映歷史變化的數據集合，用于支持管理決策。可從兩個層面理解數據倉庫：

首先數據倉庫用于決策支持，面向分析型數據處理，不同于企業現有的操作型數據庫；

其次數據倉庫是對多個異構數據源的有效集成，集成后按主題重組，且放在數據倉庫中的數據一般不再修改。

數據倉庫系統結構包含四個層次：

數據源，數據倉庫系統的基礎；

數據的存儲與管理，核心；

聯機分析處理（OLAP），服務器對分析需要的數據進行有效集成，按多維模型組織，以便進行多角度、多層次的分析并發現趨勢。

前端工具。

2. WEB?Services 技術

web 服務定義了一種松散的、粗粒度的分布式計算模式，使用標準的 HTTP(S) 協議傳送 XML 表示和封裝的內容；

web services 技術使得運行在不同機器上的不同應用無需借助附加的、專門的第三方軟件或硬件，可相互交換數據或集成。根據 web services 服務規范來實施的應用與應用之間無論它們使用什么語言、平臺或者內部協議，都可以互相交換數據。

XML，可拓展性標記語言，類似 HTMl，設計宗旨是傳輸數據，而非顯示數據；XML 標簽沒有被預定義，需要自行定義，是 W3C 的推薦標準。

3. JavaEE

JavaEE（Java Platform Enterprise Edition）即 Java 的平臺企業版，是 Sun 公司為企業級應用推出的標準平臺，用來開發 B/S 架構軟件，JavaEE 是一個框架，也可以說是一種規范。

4. .NET 架構

.NET 是微軟新一代技術平臺，為敏捷商務構建互聯互通的應用系統。它的執行機制與很多編程語言都不同，先將高級語言（C#、VB）編譯成為中間語言（IL），然后在編譯為機器語言。

5. 軟件引擎技術

軟件引擎通常是系統的核心組件，目的是封裝某些過程方法，使得在開發的時候不需要過多關注具體實現，從而可以將關注點聚焦在與業務的結合上。

6. 組件在系統集成項目中的重要性

組件是實現了某些功能的、有輸入輸出接口的黑盒子，它將一些人們所關心的，但不便讓最終用戶去直接操作的細節進行封裝，同時實現各種業務邏輯規則，用于處理用戶的內部操作細節。

常用的組件標準有：微軟的 COM/DCOM/COM+、OMG 的 CORBA、Java 的 RMI/EJB。

七、新興信息技術

1. 云計算

云計算是基于互聯網的超級計算模式，通過互聯網來提供大型計算能力和動態易拓展的虛擬化資源；它還是一種大集中的服務模式，服務端可以通過網格計算將大量低端計算機和存儲資源整合在一起，提供高性能的計算能力、存儲服務、應用和安全管理等。

客戶端可以根據需要，動態申請計算、存儲和應用服務，在降低硬件、開發和運維成本的同時大大拓展了客戶端的處理能力。除此之外，云計算通過網絡提供的可動態伸縮的廉價計算能力。

云計算具有以下特點：

超大規模；

虛擬化；

高可靠性；

通用性；

高可拓展性；

按需服務；

極具廉價；

潛在的危險性。

云計算服務類型分為：

IaaS（基礎設施即服務）：提供計算能力、存儲空間等基礎方面的服務；

PaaS（平臺即服務）：提供虛擬的操作系統、數據庫管理系統、Web 應用等平臺化服務；

SaaS（軟件即服務）：提供應用軟件、組件、工作流等虛擬化軟件的服務。

從云計算的核心及大型數據中心的內部結構來看，云計算結構包括：

資源池：集群管理的各種硬件資源如 CPU、存儲和網絡帶寬等；

云操作系統：通過虛擬化技術對資源池中的各種資源進行統一調度管理；

云平臺接口：用戶調用云計算資源的接口。

從應用范圍來看，云計算又可分為：

公有云：通常為第三方提供商為用戶提供的能使用的云；

私有云：為一個客戶單獨使用而構建的云；

混合云：將公有、私有兩種模式結合，根據需要提供統一服務。

2. 物聯網

物聯網是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議把物與物、人與物進行智能化連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種新興網絡。

物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡。其用戶延伸和拓展到了任何物品和物品之間，進行信息交換和通信，即物物相聯。

物聯網從架構上分為：

應用層：是物聯網發展的根本目標，將物聯網技術與行業信息化需求相結合，實現廣泛智能化應用的解決方案；

網絡層：對采集的數據進行編碼、認證和傳輸；

感知層：負責信息采集和物物之間的信息傳輸，是實現物聯網全面感知的核心能力。該層的技術主要包括產品和傳感器、自動識別技術、無線傳輸技術、自組織組網技術、中間件技術。

物聯網應用如下：

智能微塵；

智能電網；

智慧物流；

智能家居；

智能交通；

智慧農業；

環境保護；

醫療健康；

城市管理，智慧城市；

金融服務保險業，如手機錢包；

公共安全。

3. 移動互聯網

移動互聯網一般是用手機等無線終端，通過 3G、4G、5G、WLAN 等速率較高的移動網絡接入互聯網，可以在移動的情況下使用互聯網的網絡資源。

關鍵技術包括架構技術 SOA、頁面展示技術、web2.0、HTML5 以及主流的開發平臺 Android 和 ios、鴻蒙。

移動互聯網 = 移動網絡通訊 + 互聯網內容和應用，它是互聯網的延伸，也是發展方向。

移動互聯網具有以下特征：

接入移動性；

時間碎片性；

生活相關性；

終端多樣性。

4. 大數據

大數據（big data）是指無法在可承受的時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合。針對大數據的分析處理，不能使用隨機分析法，而是應該對所有數據進行分析處理。

大數據的特點如下（5V）：

Volume（大量）

Variety（多樣）

Value（價值）

Velocity（高速）

Veracity（真實性）

運維 項目管理 ProjectMan

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