系统工程定义:运用系统方法,对系统进行规划、研究、设计、制造、试验和使用的组织管理技术。方法特点 5 个:整体性、综合性、协调性、科学性、实践性。
| 方法论 | 核心内容(细节即考点) |
|---|---|
| 霍尔三维结构(1969,A.D.Hall) | "硬系统"方法论,三维空间结构:时间维——规划、拟订方案、研制、生产、安装、运行、更新 7 个阶段("作出研制方案及生产计划"的是研制阶段——真题);逻辑维——明确问题、确定目标、系统综合、系统分析、优化、决策、实施 7 步;知识维——工程、医学、建筑、商业、法律、管理、社会科学、艺术等 |
| 切克兰德方法 | "软系统"方法论;核心不是"最优化"而是"比较"与"探寻";7 步骤:认识问题、根底定义、建立概念模型、比较及探寻、选择、设计与实施、评估与反馈 |
| 并行工程(Concurrent Engineering) | 对产品及其相关过程(制造+支持)进行并行、集成化处理;目标:提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和上市时间 |
| 综合集成法(钱学森) | 系统分简单系统和巨系统;开放的复杂巨系统一般原则:整体论、相互联系、有序性、动态;主要性质:开放性、复杂性、进化与涌现性、层次性、巨量性 |
| WSR 系统方法 | 物理—事理—人理;具中国传统哲学思辨、定性与定量综合集成的东方系统思想;工作过程 7 步:理解意图、制定目标、调查分析、构造策略、选择方案、协调关系、实现构想 |
生命周期 7 阶段:探索研究、概念阶段、开发阶段、生产阶段、使用阶段、保障阶段、退役阶段。生命周期方法 4 种:计划驱动方法、渐进迭代式开发、精益开发、敏捷开发。
MBSE 基于模型的系统工程:建模方法的形式化应用,支持系统需求、分析、设计、验证和确认活动,贯穿所有生命周期阶段。三大支柱:建模语言、建模工具、建模思路。各阶段产物(SysML 图):
| 阶段 | 产物图 |
|---|---|
| 需求分析 | 需求图、用例图、包图 |
| 功能分析与分配 | 顺序图、活动图、状态机图 |
| 设计综合 | 模块定义图、内部块图、参数图 |
| 对象 | 主要性能指标 |
|---|---|
| 计算机 | 时钟频率(主频)、运算速度、运算精度、数据处理速率 PDR、吞吐率 |
| 路由器 | 设备吞吐量、端口吞吐量、全双工线速转发能力、路由表能力、背板能力、丢包率、时延、时延抖动、协议支持 |
| 交换机 | 端口速率、背板吞吐量、缓冲区大小、MAC 地址表大小 |
| 网络 | 设备级、网络级、应用级、用户级性能指标和吞吐量 |
| 操作系统 | 系统上下文切换、系统响应时间、吞吐率(量)、资源利用率、可靠性和可移植性 |
| 数据库管理系统 | 最大并发事务处理能力、负载均衡能力、最大连接数(真题:另加"数据库所允许的索引数量") |
| Web 服务器 | 最大并发连接数、响应延迟、吞吐量 |
性能指标计算方法 4 种:定义法、公式法、程序检测法、仪器检测法。
| 公式 | 说明与例题 |
|---|---|
| MIPS = 指令条数 / (执行时间 × 10⁶) | 例:基本指令需 5 个机器周期、每周期 3μs → 每条指令 15μs → MIPS = 1/(15×10⁻⁶×10⁶) = 0.067(注意 μs 与"百万"恰好抵消) |
| 理论浮点峰值 = CPU 主频 × 每时钟周期执行浮点运算次数 × 系统中 CPU 数 | 峰值计算 = 每秒能完成的浮点计算最大次数,分理论浮点峰值与实测浮点峰值 |
| 等效指令速度法(吉普森 Gibson 法) | 各指令运算时间 × 使用占比求和:T = ΣWiTi;经典占比:加/减 50%、乘 15%、除 5%、程序控制 15%、其他 15% |
核心思想:对某一部件采用更快执行方式所获得的系统性能改变程度,取决于这种方式所占总执行时间的比例。
性能调整 = 查找和消除瓶颈:数据库系统——CPU/内存使用、优化数据库设计、优化数据库管理、进程/线程状态、硬盘 I/O 及剩余空间、日志文件大小;应用系统——可用性、响应时间、并发用户数、特定应用资源占用。
基准测试程序(Benchmark):用"应用程序中用得最多、最频繁的核心程序"来测试。评测准确程度依次递减:真实的程序 > 核心程序 > 小型基准程序 > 合成基准程序(真题排序)。常见基准程序:Dhrystone(整数)、Linpack(浮点)、Whetstone、SPEC、TPC。Web 服务器性能评测 3 方法:基准性能测试、压力测试、可靠性测试。系统监视 3 方式:系统内置命令、查阅系统日志、可视化技术。