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系统架构

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此条目介绍的是广义的系统架构。关于在电脑上的结构说明，请见“计算机系统结构”。

系统架构是定义系统的结构、行为及其他视图（英语：view model）（view）的概念模型[1]。架构叙述（architecture description）是有关系统的正式描述以及呈现，以有助于了解系统结构和行为的方式来组织。

系统架构可以包括系统中的组件以及子系统，这些元件以及子系统共同工作来实现整个系统。有许多人设法将描述系统架构的语言形式化，这些语言称为架构描述语言（ADL）[2][3]。

简介

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许多组织用不同的方式在定义系统架构，以下是一些例子：

  • 系统的基本组织，由其组件、组件之间的关系以及组件和环境的关系、主导其设计以及演进的原则所组成[4]。
  • 一个系统的呈现，包括从机能到硬件组件和软件组件的映射、从软件架构到硬件架构的映射，以及这些界面和人的互动[5]。
  • 实体元件的分配安排，针对消费产品或是产品生命周期提供其设计方案，目的是要满足机能架构的需求，以及需求的基线（baseline）[6]。
  • 包括最重要、普遍、顶层、策略性发明、决策的架构，以及这些和整体架构之间的基本原理（即其基本要素和关系），以及其相关的特征以及行为[7]。
  • 有关电子计算机设计以及内容的叙述。若有文件，可能会包括目前硬件、软件以及网络能力的细节清单，有关长期计划以及后续优先购买项目的叙述，以及升级或更换过期设备或软件的计划[8]
  • 系统的正式叙述，或是在组件层级的系统详细计划，目的是为了做为实作的指引[9]。
  • 产品设计架构的组成，以及其生命周期过程[10]
  • 组件的结构，组件之间的关系，主导其设计以及演进的定律及指引[9]。

系统架构可以视为是一组已有系统（或是未来系统）呈现方式的组合。其呈现一开始会说明一般性，高阶的机能组织，渐渐会到更细节，更具体的叙述。

系统架构承载了组成系统元素的资讯、元素之间的关系、主导这些关系的原则。系统架构可能包括硬件、软件、文件、设备、人工程序或是由组织或是人员所扮演的角色。

系统架构一般会专注在系统组件或是子系统的界面，以及系统和外部环境（特别是用户）之间的界面。系统和使用者之间的界面会称为用户界面或人机交互。

系统架构可以和系统架构工程（system architecture engineering、SAE）对比，系统架构工程是有效实现系统架构的方法以及原则[11]：

  • 系统架构工程是一种方式，因为其中有提到许多步骤，在许多条件的约束下，产生系统架构或是更改系统架构。
  • 系统架构工程是一种原则，因为使用了知识体系来告知实作者，在许多条件的约束下，最有效设计系统的方式是什么。

和其他领域的关系

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系统架构和许多领域中长时间发展的技术和实务紧密相关，其中最重要的领域应该是土木架构。

在数位电脑发明之前，在电子学以及其他领域都已使用“系统”一词，其意义也和现代的意义相近。不过随着数位电脑的出现，软件工程也发展成独立的学科，因此开始需要区分工程制作的硬件工件、软件工件，以及合并硬件和软件的工件。可编程化的硬件工件（电脑的硬件）若没是没有软件，无法发挥其作用，而软件工件若是没有可以执行其程序的硬件，也无法发挥作用。而硬件和软件配合，就可以进行非常多的工作。因此，在电脑及软件领域（也包括其他工程领域，例如通讯）中，常会用“系统”来表示有所有基本元件（一般来说，会包括硬件和软件），可以执行特定工作的工件。

在上述的领域中，系统多半是指可编程的硬件以及其中的软件，系统工程师会关注整体的设备（包括硬件和软件），特别关注其中各单元之间的界面，也包括软件和硬件的界面，以及设备和人之间的界面（人机界面）。硬件工程师会负责硬件元件的开发，软件工程师会负责软件的开发，而系统工程师的工作是确认软件可以在硬件上正常执行，以及使用者是否可以正常使用此一设备，执行预期的功能。

系统架构会用到硬件元件和软件元件，用这些元件来设计整体的系统。好的系统架构可以视为是分割方案，将系统现有（或是预期会有）的功能分割到一组可以清楚划分的有界子系统中，没有任何遗漏。分割的主要目的是安排各个子系统中的元件，使元件之间的相互相依性降到最低。不论是软件或是硬件，好的子系统多半本身就是一个有意义的“物件”。而且，好的系统可以将使用者的需求以及对应的测试相对应。理想上，每一个元件也都会有对应的需求以及测试。

种类

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以下是不同种类的系统架构（其基本原则都相同[12]）[13]：

相关条目

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参考资料

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  1. ^ Hannu Jaakkola and Bernhard Thalheim. (2011) "Architecture-driven modelling methodologies." In: Proceedings of the 2011 conference on Information Modelling and Knowledge Bases XXII. Anneli Heimbürger et al. (eds). IOS Press. p. 98
  2. ^ Paul C. Clements (1996) "A survey of architecture description languages （页面存档备份，存于互联网档案馆）." Proceedings of the 8th international workshop on software specification and design. IEEE Computer Society, 1996.
  3. ^ Nenad Medvidovic and Richard N. Taylor (2000). "A classification and comparison framework for software architecture description languages. （页面存档备份，存于互联网档案馆）" Software Engineering, IEEE Transactions on 26.1 (2000): 70-93.
  4. ^ 来自美国国家标准协会/电气电子工程师学会 IEEE 1471（英语：1471-2000）
  5. ^ From the Carnegie Mellon University （页面存档备份，存于互联网档案馆）'s Software Engineering Institute （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  6. ^ From The Human Engineering Home Page's Glossary. 互联网档案馆的存档，存档日期2015-02-13.
  7. ^ From OPEN Process Framework (OPF) Repository 互联网档案馆的存档，存档日期2006-03-05..
  8. ^ From The National Center for Education Statistics glossary （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  9. ^ 9.0 9.1 开放组体系结构框架
  10. ^ From 电气电子工程师学会 1220-1998 as found at their glossary 互联网档案馆的存档，存档日期2006-05-17..
  11. ^ The Method Framework for Engineering System Architectures, Donald Firesmith et al., 2008
  12. ^ The fundamental principles of Systems Architecture （页面存档备份，存于互联网档案馆）, by Boris Golden
  13. ^ The Art of Systems Architecture, Mark Maier and Eberhardt Rechtin, 2nd ed 2002
  14. ^ Choosing A Strategic Systems Architecture, by Brad Day

外部链接

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