系统架构设计师模拟题及答案解析第十九套.docx

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系统架构设计师模拟题及答案解析第十九套

系统架构设计师模拟题及答案解析第十九套

一、简答题

是一家在线旅游信息服务公司，其主要业务是为自助旅游者提供关于旅游线路及周边信息的服务。

随着公司业务的不断发展，公司用户要求提供基于位置的增值旅游信息服务，即希望能够在给定位置（利用Gps全球定位系统获取）的情况下得到周边的地理位置、住宿、餐饮和交通等旅游相关信息。

针对该需求，公司技术人员对现有系统的架构和运行模式进行了认真分析，决定采用Mashup（一种基于互联网的内容聚合技术）集成来自其合作网站（设为A、B、C、D.的信息，满足用户的需求。

具体实现方式如下：

①利用A网站提供的地图信息，得到用户位置相关的周边地理信息。

②B网站根据用户的位置信息向其提供周边的住宿信息。

③c网站根据用户的位置信息向其提供周边的餐饮信息。

④D网站根据用户的位置信息向其提供周边的公交线路等信息。

1、如下图所示是公司进行Mashup的流程示意图，请阅读并补充图中数字标出部分的内容。

2、目前，互联网上已经存在很多Mashup应用，各大网站也纷纷提供了各种格式的Mashup数据接口。

请用300字以内的文字给出3种目前经常使用的Mashup数据接口，并加以简单说明。

3、在实现Mashup应用时，进行内容聚合的物理位置是一个十分重要的因素。

目前很多Mashup站点都选择在客户端机器上进行内容聚合，构成所谓的胖互联网应用程序（RichInternetApplication，RIA.。

请你用200字以内的文字说明在客户端进行内容聚合的优点。

RMO是一家运动服装制造销售公司，计划在5年时间内将销售区域从华南地区扩展至全国范围。

为了扩大信息技术对于未来业务发展的价值，公司邀请咨询顾问帮助他们制订战略信息系统规划。

经过评审，咨询顾问给出的战略规划要点之一是建立客户关系支持系统（CRSS）。

RMO公司决定由其技术部成立专门的项目组负责CRSS的开发和维护工作。

项目组在仔细调研和分析了系统需求的基础上，确定了基于互联网的CRSS系统架构。

但在确定系统数据架构时，张工认为应该采用集中式的数据架构，给出的理由是结构简单、易维护且开发及运行成本低；而刘工建议采用分布式的数据架构，并提出在开发中通过“局部数据库+缓存”的读写分离结构实现，具有较好的运行性能和可扩展性。

项目组经过集体讨论，考虑到公司的未来发展规划，最终采用了刘工的建议。

4、请用300字以内的文字，说明张工和刘工提出的数据架构的基本思想。

5、在刘工建议的基础上，为了避免CRSS系统的单点故障，请用200字以内文字简要说明如何建立CRSS的数据库系统；对于数据的读取、添加、更改和删除操作分别如何实现。

6、RMO公司销售区域将在未来5年大面积扩展，其潜在客户数量也会因此大幅度增加，所以良好的可扩展性是CRSS系统所必需的质量属性。

请分别说明在集中式和分布式数据架构下，可以采用哪些方法提升系统的可扩展性。

随着信息系统的深入应用，它在政府或企业中发挥着越来越重要的作用。

由此也产生了一些问题：

一旦由于故障、甚至灾难导致信息系统局部或全部瘫痪，就会对相关的政府或企业造成重大的损失，因此需要业务持续和灾难恢复规划。

业务持续和灾难恢复规划涉及一些特定的或相关的规划，当正常的信息处理业务突然中断时，用来减轻甚至避免其所带来的影响。

它们用来保证维持组织运作的关键系统的可用性。

某大型网上书店通过Internet为用户提供网上图书查询及订购等多种服务。

由于每天的业务量非常多，因此对业务有持续性要求，并且需要具备灾难恢复功能。

在对原有系统的改进方案中提供：

①对于一些关键应用系统，采用双机冗余热备的方式进行保护。

②由于资金问题，公司并不打算建设自己专有的用于备份数据的备份中心（假设这里的备份中心仅用于备份数据），而是决定租用其他公司提供的商业备份中心，每隔一段时间，把公司的业务数据备份到备份中心。

7、请用150字以内文字，说明双机冗余热各方式主要解决的是系统运行中的哪些问题？

在选择双机元余热备产品时通常需要考虑哪些问题？

8、请用300字以内文字，从技术方面说明备份中心的作用，以及在租用商业备份中心时的注意事项。

9、请用300字以内文字，分析公司向备份中心备份数据的时间间隔的选取、公司日常业务系统的运行性能，以及在灾难发生时数据损失情况三者之间的关系。

某软件公司开发一项基于数据流的软件，其系统的主要功能是对输入的数据进行多次分析、处理和加工，生成需要的输出数据。

需求方对该系统的软件可靠性要求很高，要求系统能够长时间无故障运行。

该公司将该系统设计交给王工负责。

王工给出该系统的模块示意图如图所示。

王工解释：

只要各个模块的可靠度足够高，失效率足够低，则整个软件系统的可靠性是有保证的。

图1李工建议的软件系统模块示意图

李工对王工的方案提出了异议。

李工认为王工的说法有两个问题：

第一，即使每个模块的可靠度足够高，假设各个模块的可靠度均为0.99，但是整个软件系统模块之间全部采用串联，则整个软件系统的可靠度为

，即整个软件系统的可靠度下降明显；第二，软件系统模块全部采用串联结构，一旦某个模块失效，则意味着整个软件系统失效。

李工认为，应该在软件系统中采用冗余技术中的动态冗余或者软件容错的N版本程序设计技术，对容易失效或者非常重要的模块进行冗余设计，将模块之间的串联结构部分变为并联结构，来提高整个软件系统的可靠性。

同时，李工给出了采用动态冗余技术后的软件系统模块示意图，如图2所示。

图2李工建议的软件系统模块示意图

刘工建议，李工方案中M1和M4模块没有采用容错设计，但M1和M4发生故障有可能导致严重后果。

因此，可以在M1和M4模块设计上采用检错技术，在软件出现故障后能及时发现并报警，提醒维护人员进行处理。

注：

假设各个模块的可靠度均为0.9910、在系统可靠性中，可靠度和失效率是两个非常关键的指标，请分别解释其含义。

11、请解释李工提出的动态冗余和N版本程序设计技术，给出如图1所示模块M2采用如图2所示的动态冗余技术后的可靠度。

请给出采用李工设计方案后整个系统可靠度的计算方法，并计算结果。

12、请给出检错技术的优缺点，并说明检测技术常见的实现方式和处理方式。

甲公司承担了一项为宇航系统配套生产高性能嵌入式计算机系统的任务，用户要求该系统要具有高速并发处理能力、低功耗、高可靠性，并可以有效地防止系统故障的蔓延。

根据用户对本项目的要求，甲公司成立了软/硬件两个项目组，总体设计由硬件组承担，负责高性能嵌入式计算机系统体系结构设计，软件组负责确定软件的技术需求和应用软件开发平台的软件设计工作。

在处理器选型方面，硬件组王工与软件组张工在讨论采用哪种CPU体系结构方面发生争议。

目前，流行的处理器结构包括单核结构、多处理器结构、超线程结构、多核结构、共享Cache的多核结构和超线程技术的多核结构共6种，如图1所示。

图1多种处理器结构

13、王工提出，根据用户要求，本嵌入式系统应具有高速并行处理能力，采用多处理器结构比较适合，主要理由是多处理器结构设计简单、可支持多个进程在不同处理器上并发处理；而张工提出，必须分清“多处理器结构”与多核结构”的优点和缺点，多处理器结构虽然支持多进程的并发处理，但没有直接实现多线程并发执行；多核结构可以直接实现多线程并发执行。

要提高应用的并行性就必须利用多个硬件资源的并行工作，建议采用超线程技术的多核结构的处理器。

请填写图1（f）中的

（1）~

（8），并用300字以内的文字对上述6种处理器结构的工作原理进行简要描述。

14、在本项目中，如果计算机采用了多线程技术实现应用程序的并发操作，程序设计人员将面临多种挑战，其主要原因在于：

程序会同时发生多个动作，对这些同时发生的动作及它们之间的交互进行管理将面临4方面的挑战，即同步、通信、负载均衡和可伸缩性，用200字以内的文字对上述4种挑战进行简要描述，并给出如表1所示的常用并发程序设计模式的分解方式。

15、为了防止系统故障的蔓延，解决应用进程问的相互影响，在超线程技术的多核结构需要选择一种嵌入式操作系统作为本高性能嵌入式计算机系统的运行环境，请用200字以内的文字说明选择的操作系统应具备哪些主要功能。

某公司最近签订了一份控制系统软件的研制合同。

合同技术要求如下：

①本控制系统的软件运行平台拟采用嵌入式实时操作系统，控制系统的工作周期为10ms，要求控制软件能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出。

②为了提高整个系统的可靠性，控制系统采用容错处理，即用两个相对独立的计算机承担相同的工作，通过交叉对比，实现控制的双余度管理；当任何一台计算机出现故障时，系统可以进行单余度控制。

系统结构如图所示。

③在10ms工作周期内的时间分配如表所示。

公司总工程师将本项任务交付给项目主管李工程师实施，要求李工按双方合同要求完成本项目的策划、需求分析和方案设计工作，重点强调系统的可靠性要求，并特别提示：

目前比较流行的嵌入式操作系统普遍采用可抢占式优先级调度策略，不能满足用户关于“能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出”的要求。

16、李工接到任务后，认为本项目比较简单，很快就安排3名技术人员分别负责数据采集/输出模块、数据处理模块和比较监控模块的编写。

总工程师听到汇报后，认为李工的方案和安排不妥，理由是李工忽视了系统的可靠性要求，对系统需求的理解不够深入。

为实现系统关于可靠性方面的需求：

①你认为在组织结构、人员分工、设计开发等方面应做出哪些安排和规定？

②请写出关于余度表决算法的考虑。

17、请用200字以内的文字说明李工应如何设计优先级调度策略，并按照如表所示的要求实现任务流程处理。

18、如下图所示为控制软件的数据流程关系，请根据本题给出的各个功能模块，填补其中的空缺处。

19、请用150字以内的文字说明什么是系统失步，系统失步后应如何处理。

某研究所承担了一项宇航嵌入式系统的研制任务，本项任务技术难度大、可靠性要求高、进度要求紧，预计软件规模约在一万行以上。

而该所原先承担的相关项目均是用汇编语言编写（软件规模较小，一般是几百行）。

项目主管工程师将软件开发的论证工作分别布置给了王工和李工，要求他们根据本项目的技术要求，在一周内分别提出软件的实施方案。

①该宇航嵌入式系统由数据处理机、信号处理机及数据采集模块组成。

信号处理机主要通过数据采集模块将大量不同时间周期的外部数据采集进来，进行预处理（如FFT变换）后提交给数据处理机：

数据处理机根据功能要求完成各种计算处理工作，并将结果输出。

为了达到数据处理机和信号处理机的标准化，这两类处理机均采用同种处理机的体系结构（如：

PowerPC7410）。

整个系统工作的最大周期为1s，最小周期为5ms。

数据处理机上任务分布如表所示。

②一周后，王工和李工提交了各自的实施方案，其共同之处在于二者均提出采用操作系统及相应的软件开发环境。

但是，王工和李工在选择什么样的操作系统及开发环境方面出现了较大分歧。

王工的实施方案指出，为了满足本项目的技术要求，并有利于本所软件的长期发展，应选用具有硬实时处理能力的嵌入式实时操作系统及开发环境（如VxWorks）；而李工的实施方案指出，操作系统主要完成对计算机资源的管理与分配工作，考虑到人们对操作系统及软件开发工具的熟悉程度，本项目应选用具有大众化的、开发人员容易上手的嵌入式操作系统（例如，WindowsCB、Linux）。

③在两人争执不下的情况下，项目主管工程师组织了相关专家对王工和李工提交的实施方案进行了评审。

最后，专家组一致认为王工的方案切实可行，操作系统的选型论证充分、客观，可以作为本所未来几年中相关项目的软件开发的基本环境。

同时专家组还就具体实施选择嵌入式实时操作系统及开发环境产品时应着重考虑的相关问题提出了几点建议。

20、为什么专家组一致认为王工的实施方案