学科前沿讲座课程设计.docx
《学科前沿讲座课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学科前沿讲座课程设计.docx（22页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
学科前沿讲座课程设计
《学科前沿讲座》课程设计
姓名
学院
信息与电气工程学院
专业
软件工程
班级
2012级软工1班
学号
任课教师
2014年月日
课程设计指导
一、课程设计的目的和意义
本学期《学科前沿讲座》的学习内容是《软件架构设计》。
通过本课程学习，旨在达到以下目标：
1、帮助学生掌握需求分析的流程、方法以及技巧；
2、帮助学生了解软件体系结构的基本概念，初步掌握中大型软件系统构架的分析与设计方法；
3、使学生了解构建系统的目的是为了满足组织的需求，认识软件行业和开发组织在系统设计及其最终成败所起的作用，提高软件设计的基本素养；
4、使学生了解常用软件设计模式的使用场景，解决方案；
5、引导学生认识系统的性能、可用性、安全性等质量属性都是受软件构架制约的，或者说这些属性的实现影响着设计师的设计选择。
课程设计是学生学习完本课程后进行的一次的实践训练，主要是在目前主流的软件平台上实践各种常用的软件架构风格的实现方法，从而进一步理解和掌握软件架构的相关概念、基本方法和常用的体系结构风格。
二、设计要求
课程设计以实际应用中的小型题目为主，要求设计小组独立完成。
要求学生能把软件架构的基本原理和方法应用到软件的实际开发和设计中。
通过该课程设计，使学生认识到软件架构设计对于软件非功能属性的重要作用；使学生系统地了解设计5视图法设计软件架构模型的方法，培养学生的系统需求分析、设计能力。
要求如下：
1、班级按项目小组进行分组，每组不得超过5人；
2、每个项目小组合作选定设计项目（名称不得重复），并推选组长，组长负责对组员进行任务分工；
3、项目中的每项任务要落实到人且规定该任务的起止日期和时间；
4、题目自定或采用附录中的题目；
5、独立按时完成规定的工作任务，不得弄虚作假，不准抄袭他人内容，否则成绩以不及格计。
6、在设计过程中，要严格要求自己，树立严肃、严密、严谨的科学态度，必须按时、按质、按量完成课程设计。
三、设计内容
本课程设计包括三部分内容：
第一部分是分析论述题：
1、简述软件设计风格、软件应用框架和软件设计模式的特征和区别？
（不少于600字，10分）；
2、简述SOA软件体系结构的基本概念，简述Web Service的主要协议。
（不少于600字，10分）；
3、针对win7或者win8操作系统，运用课程知识分析其软件架构设计（10分）。
第二部分针对某中小型软件系统（题目自定但名称不得重复）采用5视图法设计其软件架构模型（40分）；
第三部分是小组合作完成指定题目的企业级软件系统的架构模型设计（5视图法）（30分）。
前两个部分的任务，请每位同学独立完成。
四、课程设计评分方式
课程设计成绩的评定依据是设计文档资料。
抽取部分学生进行答辩。
优：
有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确，其中有总体设计思想的论述，设计方案先进，具有较好的非功能属性；
良：
有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确，设计方案较先进；
中：
有完整的符合标准的文档，设计方案正确；
及格：
有完整的符合标准的文档，设计方案基本正确；
不及格：
没有完整的符合标准的文档，设计方案不正确。
课程设计必须独立完成，发现相同题目或文档内容有30%雷同者，教师有权视其情况扣分或记零分。
五、提交的资料
基本内容至少包括封面、正文两部分。
1．封面
封面包括“《学科前沿讲座》课程设计”、班级、姓名、设计时间等信息。
2．正文
正文是课程设计报告的主体，具体由以下几部分组成：
第一部分分析论述题：
3个小题；
第二部分中小规模软件系统架构设计：
依照5视图法完成架构设计；
第三部分企业级软件系统架构设计：
小组合作完成，每人完成其中一个视图的设计。
六、提交方式
提交内容：
课程设计文档的电子版以及打印稿（A4正反面）；
提交：
2014年11月30日前，全班收齐后学习委员送到西4-424室。
七、小组合作完成的设计题目
题目一：
图书馆管理（R.A.Kemmerer）
一个小型图书馆管理系统，需完成以下工作:
1. 借书，还书；
2. 在图书馆中增加/删除一本书；
3. 按照作者名或专业领域检索一批书；
4. 找出被某位读者借出的一批书；
5. 找出最近借走某本图书的读者.
该系统有两类用户：
图书管理员与普通读者。
.功能4可供普通读者查找他们自己借出的书目。
功能1，2，5只供图书管理员使用。
该系统必须满足以下限制：
1. 馆中所有未借出的书籍能够供读者随时借阅.
2. 在同一时刻，一本书不能既被借出，又可供借阅.
3. 一个读者一次借出的书籍数目不能超过预定值。
题目二：
保温系统（S.White）
如果主开关置于”加热”状态，保温系统的控制器负责开关锅炉，监视锅炉系统的燃油流量和燃烧状态，进而调节进入房间的热量流.当室内温度降至（Tr －2）0C以下，控制器启动锅炉.这里， Tr是用户设置的理想室温.
锅炉启动过程如下:
1. 控制器向锅炉的马达发信号.
2. 控制器监视马达速度.马达达到正常操作速度时，启动点火并打开油阀.
3. 控制器监视水温，一旦水温达到预定值，发信号打开水流循环阀.热水开始在室内循环.
4. 如果发生异常情况，燃油流量指示器和光感器向控制器发信号.此时控制器发信号关闭系统.
5. 一旦室内温度达到（Tr +2）0C，控制器首先关闭油阀，延迟5s后关闭锅炉马达.
系统必须满足以下限制:
1. 锅炉停机后重启必须延迟5min.
2. 在主开关关闭或油阀关闭5s内应指示锅炉停机.
题目三：
字符串格式化（A.Mili）
给定非负整数MAXPOS和包含空格与换行作为分隔符的字符集.对字符串S，称两分隔符之间或分隔符到S的结尾处的非空字符串为字.
程序以有穷字符串为输入，输出满足以下条件的字符串:
1. 如果输入串包含长度为MAXPOS+1的字，则输出串为一空格.
2. 如果输入串的任何MAXPOS+1个相邻字符至少含有一个分隔符，则:
2-1 输入串的所有字以相同的次序出现在输出串中；并且，输出串不含有未在输入串中出现的字；
2-2 此外，输出串满足以下限制:
2-2-1 输出串中不出现前导和后导分隔符，也不出现相邻的分隔符.
2-2-2 任何MAXPOS+1个相邻字符中含有一个换行符；
2-2-3 对于输出串中的任意子串S，如果:
（1） S的长度不超过MAXPOS；
（2） S是输出串的首部，或S的前一字符是换行符；
（3） S是输出串的尾部，或S的后一字符是空格符.
那么，S中不包含换行符.
题目四：
电梯问题（N.Davb）
在M层的建筑物内安装N个电梯.电梯问题是指这些电梯的逻辑控制问题:
1. 每个电梯有一些按钮，每个按钮对应一个楼层.当按下按钮后，按钮灯亮，并指出电梯开往相应的楼层.当电梯到达该楼层后，按钮灯熄灭。
2. 除底层和顶层只有一个按钮外，每个楼层有两个按钮，分别指示上楼和下楼请求.当按下后，按钮灯亮.如果电梯已到达该楼层，或者电梯正在沿所请求的方向运动，或者遇到有冲突的请求时，按钮灯灭.在后一情况下，如果两楼层同时发出请求，则只能取消其中一个请求.决定服务优先次序的算法应尽量减少两个请求的等待时间。
3. 当没有服务请求时，电梯保持在最后一个目的楼层，电梯门关闭。
4. 系统以事件驱动方式响应楼层对电梯的请求.所有楼层的优先级是相同的。
5. 系统以事件驱动方式响应楼层内部对到达楼层的要求，并按照电梯运动方向依次完成这些要求。
6. 每个电梯都有一个紧急按钮，按下后向管理人员发出报警信号，然后电梯被置为”不可用”状态.每个电梯都有取消”不可用”状态的机制。
题目五：
Tool Warehouse System
1. 项目背景
FastRepair®是一家大型的跨国机械电子修理公司，公司总部位于美国印第安纳州。
目前公司总部有超过10000人的全职雇员。
公司拥有8家较小的子公司，位于整个美国境内，每个子公司的全职员工人数在3000到9000之间。
FastRepair 的业务主要涉及四个领域：
大型建筑设备修理（Construction Device Repair）、汽车修理（Automobile Repair）、家电修理（Appliance Repair）和计算机修理（Computer Repair），相应的划分为四个大的部门（Department）。
每个公司的一般员工（Employee）都根据自己的专业特长隶属于一个部门。
然而，一些具有跨行业技能的专家（Specialist）独立于任何部门，他们平时会做一些与自己专业相关的工作，在遇到紧急情况或特殊项目时，需要立即被分配到这些项目上去。
公司的每一个员工都有两类工具（Tool），每类工具有50‐100件左右。
第一类工具放入员工工具箱中的一组常用廉价工具（Inexpensive Tool），另外一类是一些贵重工具（Expensive Tool）。
对于工具箱中的廉价工具，员工在领取时需要进行登记（Register），自行保管，但在损坏时需要进行注销（Cancellation）。
而对于贵重工具（>200$的工具），必须通过工具仓库管理系统进行统一管理。
在使用时需要办理租借（Lend）手续。
需要注意的是，对于一般员工，只能借与自己专长相关的工具（也就是本部门内的工具），而对于专家，则可以借所有类型的工具。
由于工具种类庞杂、数量巨大、分布在不同的地理位置。
FastRepair决定开发一套工具仓库管理系统（Tool Warehouse System，TWS）。
TWS 主要分为两个部分：
第一部分是员工与工具信息管理系统（Employ and Tool Management System，ETMS），详细记录工具的借、还与工具状态，员工可以通过内网（Intranet）查询自己工具的借还情况，并发出对贵重工具的请求。
对于本地没有的特殊工具，员工可以使用ETMS通过互联网在总公司或各个子公司的仓库中查找特定工具，并发出借用该工具的请求。
第二部分是一个仓库的实时管理系统（Warehouse Management System，WMS），位于总公司和每个子公司的工具仓库，在提取具体工具时，用户需要到具体的工具仓库进行工具的提取（也可以在工具仓库现场借工具）。
仓库的工具借用过程的示意图如下所示：
第二部分是一个仓库的实时管理系统（Warehouse Management System，WMS），位于总公司和每个子公司的工具仓库，在提取具体工具时，用户需要到具体的工具仓库进行工具的提取（也可以在工具仓库现场借工具）。
仓库的工具借用过程的示意图如下所示：
WMS的具体要求如下所示：
1、仓库的实时管理系统中存在多个工具抓取机器人，每个机器人都可从货柜上获取工具并将其放在工具传送带上，工具传送带装置根据重量传感器得知是否有工具在传送带上，并将工具传送到出口处。
（注：
实现时，用软件简单模拟机器人抓取的过程即可）
2、用户在仓库的出口处向仓库管理员提交工具租借请求，由管理员将该请求输入仓库控制电脑，电脑将控制仓库中的机器人抓取相应的工具并将其放到工具传送带上。
一旦机器人出现故障，将通知控制电脑以便及时进行维修。
待开发的软件系统将分布在控制电脑，机器人装置以及工具传送带装置上。
（不考虑工具归还系统）
2. 项目任务
1. 根据上面的描述（具体的案例假设可自行设定，但应该合理），进行需求分析，并给出TWS的用例图；
2. 任选一种主流商业架构（.NET、Java EE……），给出ETMS系统详细设计的体系结构图，并给出分析；
3. 利用质量属性以及根据质量属性设计软件体系结构的方法进行体系结构设计。
4. 分别对ETMS和WMS进行简单构建与实现，对于核心功能给出演示结果与说明；
题目六：
电子商务网站建设
是一个集客户购物、下订单、订单处理、销售统计等功能于一体的系统。
通过浏览器，让客户可以查询货物，把货物放入购物车，创建账户/登陆账户，创建订单，通过信用卡支付等。
系统划分成了多个模块，松耦合的设计架构，允许可以和多个数据源，EIS（企业信息系统）进行交互。
功能如下：
1．用户
注册/登陆/忘记密码/管理个人信息
查询货物
购物车管理
提交订单
信用卡支付
查询历史购物记录
2．货物商店
接受/处理订单消息
手工接受/拒绝订单
用E-mail来通知客户
发订单给供应商
销售统计
3．供应商
接受订单
派送货物给用户
提供一个基于web的库存管理
维护库存数据库
题目七：
外文图书采购系统
1.问题概述
某图书馆外文采购有两个组--征订组和验收，登记组。
分别承担书籍订购和进书验收任务。
为了减轻劳动强度和提高工作效率，打算采用计算机进行管理。
为此，系统分析员在进行了调查研究，描述出外文采购室现行系流程。
1）订书组从供书单价收到订书目录，根据各单位的需要选择出要订购的书目。
2）为了避免浪费，对于已进入过或已订过的图书和订单留底。
3）打印的订单，要送给订书单位和验收登记组，并留底。
4）对所记的书进行统计表。
5）验收，登记组从供书单位收到图书和发票，根据订单留底进行验收。
6）发票交给财务科进行报账。
7）了避免浪费，对于已进图书再做查重，如果重了，转让出去或作别处理。
如果不重，则登账和打印查重卡。
8）查重卡要交给订书组用于查重。
9）已登记的书籍要送给编目室进行编目。
10）已进的书要记入图书总账并进行进书统计和打印进行统计表。
11）订书统计表和进书统计表交馆领导。
这里没有考虑出错和例外情况的处理。
这些验收不合格怎么办？
查重的书号或书名输入错误怎么办？
等等。
在实际运行中，这些问题都必须考虑到。
2．这个问题比较适合用面向数据流的方法来求解。
求解这类问题应理解和当前系统（可能是人工系统可能是计算机系统）的业务流程，首先获得当前系统的物理模型。
接着从当前系统的物理模型抽象出当前系统的的"怎么做到当前系统的"做什么"的现象到本质的抽象过程。
然后通过分析目标系统与当前系统在逻辑上的差异，导出目标系统的逻辑型。
最后通过对目标系统的逻辑模型，才能得到最终所要求的目标系统。
题目八：
毕业设计指导网站
毕业设计指导网站的目的是使学生和教师能够通过网络进行毕业设计辅导，这样能够得到最新的毕业设计信息，更好的辅导效果。
内容如下：
1．学生
注册/登陆/忘记密码/管理个人信息
上传文件和下载文件
向指导教师提问
查询问题
2．教师
登陆/忘记密码
管理所辅导学生的账户
上传文件和下载文件
回答问题
群发消息
3．管理员
管理教师和学生信息
查询统计数据（日问题量，答疑率）
提醒教师答疑
发布公告
群发消息
要求：
1.加入评价机制（学生评价教师；系统根据网络利用效率评价教师对学生的指导质量等）
2.扩展文档管理功能（根据毕业设计的特点，催交/管理/评价学生在不同阶段上交的毕业设计文档）
3.考虑适应所有学院/大学的毕业设计指导网站
题目九：
教务处课程网站
教务处课程管理网站的目的是使教务处方便地管理学生的选课情况、学习成绩等信息，并通过该系统向学校的其他管理部门提供或获取数据。
内容如下：
1．学生
登陆/忘记密码
查询成绩
上传平时作业
选课
2．教师
登陆/忘记密码
查询学生花名册
布置作业
批改学生作业
提交学生成绩
上传课程资料（教学大纲、教学日历和课件等）
3．教务处
管理学生的账户
管理教师帐户
发布公告
启动/关闭课程注册功能
查询成绩
统计成绩数据
提供查询学生成绩服务的接口
4．学生处
提供学生信息导入的接口
要求：
1.通过WebService提供服务或使用服务（如查询成绩服务和学生处学生信息获取服务）
2.考虑通用的教务处课程网站
题目十：
病员监护系统
本例为医院特级护理病房的病员监视系统。
1）在每一病床旁有一个监护器。
2）在病员身上附着各种传感叹器，监测各种生理参数，诸如血压，呼吸，体温。
信号被被送到监护器。
3）监护器带有输入键盘，用以输入病员的病号的病历号，各种监测的生理因素的安全范围值（上下限值），以及监测频率定期（监测周期）等。
4）各监测部件与中心计算机相连，后者按指定的监测频率定期地对监视器进行检查。
5）检查所得到的数据记录在每个病员的记录文件上。
6）如果发现病员的生理因数超出在安全范围时，在护理室有各病员的各种报警信号（灯光）出现。
7）每个监视器有一开关，用来控制监测工作。
8）本例中假设监视255个病员，每人设定4个因素。
监视周期可从1秒到小时变化，对每一病员监视1秒时间。
9）安全范围为十进数值，内部表示为浮点数。
病历号为9整数。
题目十一：
简易办公系统
很多办公室的计算机完成了大量的文字处理功能，并没有行使管理功能，现对其改进如下：
（1）收发文管理：
对收到的公文进行登记，分类编号，（学校主要发文部门分为：
教务处、财务处、学生处、人事处、保卫处、工会以及其他），并形成文件主要内容关键字，使收文能够按照关键字、时间和部门查询；对发文进行登记，并形成文件主要内容关键字，使发文能够按照关键字、时间和部门查询。
（2）会议管理：
对所管理的2个会议室进行自动化管理，即由申请部门提交申请，然后统一安排会议室以及各种会议资源（如投影仪、计算机、桌子、凳子等），能形成会议资源使用通知单送达申请部门，主管领导随时查询会议室使用情况（管理者直接负责管理）。
能够按照申请者的要求自动生成会议通知单，由办公室负责通知发放。
能够形成会议纪要，存档并送到需要的部门（由申请者提供的信息决定）
题目十二：
低值易耗品管理系统
为了加强对学校实验室低值易耗品的管理和监督，将指定专门的部门对其进行管理，为了方便管理，减少工作量，拟定开发一个低值易耗品管理系统，描述如下：
（1）学校每个院系及工程训练中心均有一个实验室，每个实验室每学期均有低值易耗品。
（2）基本管理流程：
每学期期末由各实验室上报下学期的低值易耗品清单，由材料管理科负责分类汇总，并报送审计处、财务处和校长，由实验主管部门负责对所有清单进行审核，将清单中所有物品分为未批、待批、统购和自购四大部分。
并将审批后的清单返还给实验室。
其中统购和自购物品作为实验室计划内消耗，并根据参考价格计算出各个实验室下学期的计划消耗金额。
并形成计划汇总表，报送上级部门。
统购物品由材料管理科统一购买，应能自动生成全校统购物品清单，清单上的物品能够按院系和按物品类别分类汇总。
物品购买后，入库。
各个实验室按照指定计划到库房领用，其对应消耗进入实验室计划消耗内。
自购物品由实验室自行购买，购买后将清单送到材料管理科审核，备案后，方可报帐。
自购物品也进入本实验室计划消耗内。
材料管理科应能随时查询当前还未购买的物品、以及当前各个实验室计划内物品的领和消耗情况。
对未在计划内的物品消耗，采取由实验室填报申请表（在表中，必须说明申报原因），送上级领导审核后，执行所需费用仍然进入相应院系的消耗。
学期末，应产生学校各类物品消耗汇总表，各个院系实际消耗汇总表，所有物品计划消耗与实际消耗对比分析表，各个院系计划消耗与实际消耗对比分析表。
题目十三：
超市管理系统
一个面向小型超市的管理系统，可完成以下工作：
1.实现客户购物收银管理；
2.向超市仓库中添加商品，记录商品的损耗（如过期、变质等非购买方式的损耗）；
3.查询某商品的库存情况；
4.当各种商品库存量少于某规定值时，系统给予提示；
5.实现月度、年度商品销售情况统计（如销售量最大的商品，销售额最多的商品，各商品的销售量、销售额汇总等）
题目十四：
学生管理系统
1.学生档案信息维护，包括注册、注销、更新等；
2.学生选课管理，从可选的课程中选择若干课程；
3.学生成绩管理，实现学生成绩的登记；
4.学生信息、选课情况、成绩的查询和报表输出；
满足以下限制：
每个学生选择的课程数在15～18之间；
学生信息注销后，便不允许对与之相关的信息作任何修改，但可查阅；
成绩的登记是按照课程来登记的；
学生只能实现2、4功能，且只涉及与自身相关的内容；
题目十五：
企业单位物资管理系统
1.实现物资的购入、登记、报废等管理；
2.可将各类物资分配到企业各个科室以便使用；
3.可按照物资类别，名称，价格、科室等查询、统计；
4.可生成相应的统计报表；
其他说明、限制：
所管理的物资分两大类：
固定资产（如家具、电器）、耗材（文具等）；
每一件固定资产有唯一的资产编号；
物资管理员可以完成以上1、2、3、4功能，而普通员工只可查询本人、本科室相关的情况；
题目十六：
高等数学学习、测试系统
系统紧扣高等数学教学大纲，根据教学大纲的要求，将高等数学的全部教学内容分为课程学习、随堂练习、综合测试三大部分。
系统制作应遵循的几个原则：
1.教学性原则；2.可操作性原则；3.科学性原则；
4.简约性原则；5.艺术性原则；6.适度信息量原则
题目十七：
高等学校毕业生就业服务信息系统
不仅仅提供基础的信息服务，而且要充分利用丰富的网络资源，将现代化的管理手段与先进网络技术的有机结合，对毕业生顺利就业将起到重大的促进和保障作用。
（最好要具有就业论坛的信息过滤功能）.
题目十八：
学校教材订购系统
本系统可细化为两个子系统：
销售系统和采购系统销售系统的工作过程为：
首先由教师或学生提交购书单，经教材发行人员审核是有效购书单后，开发票、登记并返给教师或学生领书单，教师或学生即可去书库领书。
采购系统的主要工作过程为：
若是脱销教材，则登记缺书，发缺书单给书库采购人员；一旦新书入库后，即发进书通知给教材发行人员。
以上的功能要求在计算机上实现。
技术要求和限制条件：
当书库中的各种书籍数量发生变化（包括领书和进书时），都应修改相关的书库记录，如库存表或进/出库表。
在实现上述销售和采购的工作过程时，需考虑有关单据的合法性验证。
系统的外部项至少包含三个：
教师、学生和教材工作人员。
系统的相关数据存储至少包含6个：
购书表、库存表、缺书登记表、待购教材表、进/出库表。
题目十九：
机票预订系统
航空公司为给旅客乘机提供方便，需开发一机票预定系统。
各旅行社把预定机票的旅客信息（姓名、性别、工作单位、身份证号码、旅行时间、旅行目的地等）输入到该系统，系统为旅客安排航班。
当旅客交付了预定金后，系统印出取票通知和帐单给旅客，旅客在飞机起飞的前一天凭取票通知和帐单交款取票，系统核对无误即印出机票给旅客。
此外航空公司为随时掌握各航向飞机的乘载情况，需定期进行查询统计，以便适当调整。
技术要求及限定条件：
（1）在分析系统功能时要考虑有关证件的合法性验证（如身份证、取票通知、交款发票等）。
（2）对于本系统还应补充以下功能：
1）旅客延误了取票时间的处理
2）班机取消后的处理
3）旅客临时更改机票班次的处理
系统的外部项至少包含三个：
旅客、旅行社和航空公司。
题目二十：
实验室设备管理系统
每学年要对实验室设备使用情况进行统计、更新，其中：
（1）对于已彻底损坏的作报废处理，同时详细记录有关信息。
（2）对于有严重问题（故障）的要即使修理，并记录修理日期、设备名、修理厂家、修理费、责任人等。
（3）对于急需但又缺少的设备需以“申请表”的形式送交上级领导请求批准购买。
新设备购入后要立即进行设
升级会员 