《系统分析师》案例分析真题汇编

某软件企业为电信公司开发一套网上营业厅系统，以提升服务的质量和效率。项目组经过分析，列出了项目开发过程中的主要任务、持续时间和所依赖的前置任务，如表1-1所示。在此基础上，绘制了项目PERT图。

【问题1】（10分）

PERT图采用网络图来描述一个项目的任务网络，不仅可以表达子任务的计划安排，还可以在任务计划执行过程中估计任务完成的情况。针对表1-2中关于PERT图中关键路径的描述（1）（5），判断対PERT图的特点描述是否正确，并说明原因。

表1-2 PERT图特点描述

【问题2】（5分）

根据表1-1所示任务及其各项任务之间的依赖关系，计算对应PERT图中的关键路径及项目所需工期。

【问题3】（10分）

根据表1-1所示任务及其各项任务之间的依赖关系，分别计算对应PERT图中任务C～G的松弛时间（SlackTime），将答案填入（a）（e）中的空白处。

某公司是一家以运动健身器材销售为主营业务的企业，为了扩展销售渠道，解决原销售系统存在的许多问题，公司委托某软件企业开发一套运动健身器材在线销售系统。目前，新系统开发处于问题分析阶段，所分析各项内容如下所述：

（a）用户需要用键盘输入复杂且存在重复的商品信息；

（b）订单信息页面自动获取商品信息并填充；

（c）商品订单需要远程访问库存数据并打印提货单；

（d）自动生成电子提货单并发送给仓库系统；

（e）商品编码应与原系统商品编码保持一致；

（f）商品订单处理速度太慢；

（g）订单处理的平均时间减少30%；

（h）数据编辑服务器CPU性能较低；

（i）系统运维人员数量不能增加。

【问题1】（8分）

问题分析阶段主要完成对项目开发的问题、机会和/或指示的更全面的理解。请说明系统分析师在问题分析阶段通常需要完成哪四项主要任务。

【问题2】（9分）

因果分析是问题分析阶段一项重要技术，可以得出对系统问题的真正理解，并且有助于得到更具有创造性和价值的方案。请将题目中所列（a） ~（i）各项内容填入表中（1） ~ （4）对应位置。

表1-1问题、机会、目标和约束条件

【问题3】（8分）

系统约束条件可以分为四类，请将类别名称填入表中（1） ~ （4）对应的位置。

表1-2 约束条件分类

某软件公司启动了一个中等规模的软件开发项目，其功能需求由5个用例描述。项目采用增量开发模型，每一次迭代完成1个用例；共产生5个连续的软件版本，每个版本都比上一个版本实现的功能多。

每轮迭代都包含实现、测试、修正与集成4个活动，且前一个活动完成之后才能开始下一个活动。不同迭代之间的活动可以并行。例如，1个已经实现的用例在测试时，软件开发人员可以开始下一个用例的实现。实现和修正活动不能并行。

每个活动所需的工作量估算如下：

（1）实现1个用例所需的时间为10人天；

（2）测试1个用例所需的时间为2人天；

（3）修正1个用例所需的时间为1人天（平均估算）；

(4)集成1个用例所需的时间为0.5人天。

项目开发过程中能够使用的资源包括：5名开发人员共同完成实现和修正工作、2名测试人员完成测试工作和1名集成人员完成集成工作。

该项目的Gannt图（部分）如图1-1所示。

图1-1 某软件公司软件开发项目的Gannt图（部分）

【问题1】（8分）

根据题目描述中给出的工作量计算方法，计算1个用例的实现，测试、修正、集成4个活动分别所需的日历时间（单位：天）

【问题2】（9分）

（1）根据图1-1给出的项目Gannt图，估算出项目开发时间。

（2）计算测试人员和集成人员在该项目中的平均工作时间（占项目总开发时间的百分比）。

【问题3】（8分）

在项目实施过程中，需不断将实际进度与计划进度进行比较分析，进行项目进度计划的修正与调整，以保证项目工期。用300字以内文字，从活动和资源的角度，说明项目进度计划调整所涉及的内容。

某软件开发企业受对外贸易公司委托开发一套跨境电子商务系统，项目组从多个 方面对该电子商务系统进行了可行性分析，在项目组给出的可行性分析报告中，对项目的成本、收益情况进行了说明：建设投资总额为300万元，建设期为1年，运营期为4年，该方案现金流量表如表1-1所示。

表1-1 系统解决方案现金流量表（单位：万元）

【问题1】（12分）

软件系统可行性分析包括哪几个方面？用200以内文字说明其含义。

【问题2】（7分）

成本和收益是经济可行性评价的核心要素，成本一般分为开发成本和运营成本， 收益包括有形收益和无形收益，请对照下列7项内容，将其序号分别填入成本和收益 对应的类别。

a）系统分析师工资；

b）采购数据库服务器；

c）系统管理员工资；

d）客户满意度增加；

e）销售额同比提高；

f）软件许可证费用；

g）应用服务器数量减少。

【问题3】（6分）

根据表1-1所示现金流量表，分别给出该解决方案的静态投资回收期、动态投资回收期和投资收益率的算术表达式或数值（结果保留2位小数）。

某公司拟开发一个网络约车调度服务平台，实现基于互联网的出租车预约与管理。公司的系统分析师王工首先进行了需求分析，得到的系统需求列举如下：

系统的参与者包括乘客、出租车司机和平台管理员三类；

系统能够实现对乘客和出租车司机的信息注册与身份认证等功能，并对乘客的信用信息进行管理，对出租车司机的违章情况进行审核；

系统需要与后端的银行支付系统对接，完成支付信息审核、支付信息更新与在线支付等功能；

针对乘客发起的每一笔订单，系统需要实现订单发起、提交、跟踪、撤销、支付、完成等业务过程的处理：

系统需要以短信、微信和电子邮件多种方式分别为系统中的用户进行事件提醒。

在系统分析与设计阶段，公司经过内部讨论，一致认为该系统的需求定义明确，建议尝试采用新的微服务架构进行开发，并任命王工为项目技术负责人，负责项目开发过程中的技术指导工作。

【问题1】 （12 分）

请用 100字以内的文字说明一个微服务中应该包含的内容，并用 300 字以内的文字解释基于微服务的系统与传统的单体式系统相比的 2 个优势和带来的 2 个挑战。

【问题2】 （8 分）

识别并设计微服务是系统开发过程中的一个重要步骤，请对题干需求进行分析，对微服务的种类和包含的业务功能进行归类，完成表 1-1 中的（1）~（4）。

表1-1 微服务名称及所包含业务功能

【问题3】（5分）

为了提高系统开发效率，公司的系统分析师王工设计了一个基于微服务的软件交付流程，其核心思想是将业务功能定义为任务，将完成某个业务功能时涉及到的步骤和过程定义为子任务，只有当所有的子任务都测试通过后改业务功能才能上线交付。请基于王工设计的在线支付微服务交付流程，从（a）~（f）中分别选出合适的内容填入图1-1中的（1）~（5）处。

图3-1 在线支付微服务交付流程

选项：（a）提交测试 （b）全量上线 （c） 对接借记卡

（d） 获取个人优惠券 （e）试部署 （f）对账

随着宽带应用快速发展，用户要求系统服务提供商提供基于互联网的多种服务。数字视频监控作为一种区域级的安全监控方式，越来越为更多的用户所使用。数字视频监控告警系统采用与数字视频监控相结合的多媒体技术和基于互联网的信息传递方案，为企业用户以及个人用户提供多种媒体的、不同时间、地点的信息通知服务。数字视频监控告警系统可以将用户需要查看的监控视频或告警信息，通过互联网门户系统以多种媒体方式传送给用户，方便用户随时随地了解与自身相关的视频信息。

【问题1】（10分）

在设计数字视频监控告警系统时，张工将该系统划分为五个层次：服务代理层、门户服务层、流程服务总线层、业务流程应用管理层和企业服务层，其中流程服务总线层是整个数字视频监控告警系统的核心，实现了服务消息、服务指令与数据的集中传递。系统五个层次在实现时可以采用图1-1左侧所示的技术或工具，请将系统的5个层次填入空（1）～（5），使其与左侧技术或工具相对应。

图1-1 数字视频监控告警系统架构图

【问题2】（8分）

请用300字以内文字说明服务代理层、门户服务层、业务流程应用管理层和企业服务层的主要功能。

【问题3】（7分）

张工认为，系统设计实现时需要重点关注系统的私密性、实时性、稳定性和扩展性，为什么？请用300字以内文字说明。

某企业委托软件公司开发一套运动器材综合销售平台，以改进已有的销售管理系统，拓展现有的实体店销售模式，综合管理线上线下的器材销售业务。该软件公司组建项目组开发该系统，现正处于需求获取阶段。经过项目组讨论，由于目标系统业务功能比较复杂，所以在需求获取中针对不同类型的业务需求，采用不同的需求获取方法。项目组列出可选的需求获取方法包括：用户访谈、联合需求计划（JRP）、问卷调查、文档分析和实地观察等。

需求获取的要求如下：

（1）获取已有销售管理系统中所实现的实体店销售模式和过程；

（2）获取系统的改进需求和期望增加的业务功能；

（3）获取当前业务过程中的详细数据并深入了解这些数据产生的原因；

（4）从企业管理人员、销售人员、各种文档资源等尽可能多的来源获取需求；

（5）消除需求中出现的冲突，尽可能获取全面、一致的需求；

（6）尽可能多地让用户参与需求获取过程。

【问题1】（10分）

联合需求计划（JRP）是一种流行的需求获取方法。请说明什么是JRP，JRP与其他需求获取方法相比有什么优势？

【问题2】（12分）

针对题目中所描述的需求获取要求（1）~（6），选择最适合的需求获取方法填入表1-1中的（a）~（f）处。

表1-1 需求获取方法选择

【问题3】（3分）

由于该企业销售规模较大，所积累的企业业务文档数量庞大，所以只能通过抽样实现不同类型的文档分析。如果对于每种类型的文档要求90%的可信度（可信度因子为1.645），那么不同类型的文档分别需要抽样多少份就能达到该要求？

某软件公司拟为物流企业开发一套库存管理系统，该系统的部分需求陈述如下：

（1）库存管理系统主要包括货物入库管理、货物出库管理、仓库管理、统计报表和系统管理等功能；

（2）库存管理系统的用户包括仓库管理员、仓库经理和系统管理员，用户必须在注册后才能使用系统功能；用户可以选择使用邮件注册或电话注册。

（3）仓库管理员在进行出入库操作前必须先登录；仓库经理可以通过系统查看统计报表，如果前一个月的报表未生成，则系统自动生成统计报表，否则直接显示。

（4）系统管理员可以在系统中设置仓库温度范围，当仓库内温度超过最高值或者低于最低值时，系统自动调用温控管理操作，连接温度调节系统进行制冷或加热。

（5）仓库管理功能要求每个月1日零点对前一个月货物入库和出库记录进行数据汇总操作。项目组决定构造用例模型以描述系统需求。

【问题1】（6分）

用例建模的首要任务是识别系统中的参与者。请根据题目中所描述的需求，识别出系统中有哪些参与者？

【问题2】（7分）

用例建模的主要工作是书写用例规约。用例规约通常包括哪几部分内容？

【问题3】（12分）

建立了用例模型后，可以利用用例之间的关系调整用例模型，用例之间的关系包括哪几种？对于每种关系，请根据题目中所描述的需求分别给出一组用例。

某软件企业为电信公司开发一套网上营业厅系统，以提升服务的质量和效率。项目组经过分析，列出了项目开发过程中的主要任务、持续时间和所依赖的前置任务，如表1-1所示。在此基础上，可分别绘制出管理该系统开发过程的PERT图和Gantt图。

表1-1

【问题1】（6分）

请用300字以内的文字分别解释说明PERT图和Gantt图的具体含义，并说明两种方法所描述开发过程的差异。

【问题2】（9分）

根据表1-1所示活动及其各项活动之间的依赖关系，分别计算对应PERT图中活动C~H的松弛时间（Slack Time）填入（a）～（f）中。

【问题3】（7分）

根据表1-1所示活动及其各项活动之间的依赖关系，计算对应PERT图中的关键路径及所需工期。

【问题4】（3分）

如果将关键路径对应的工期作为期望工期；通过资源调配和任务调度，可以使得最优工期比期望工期少2周时间；根据项目组开发经验，解决项目开发过程中所有可能会遇到的问题最多需要8周时间，即最差工期比期望工期多8周时间。请计算项目最可能的开发工期。

某信息技术公司拟开发一套新的信息系统，以提高公司业务运作的效率。按照公司总裁的要求，公司软件开发部系统分析人员张工和李工对新系统方案的各项可行性指标进行分析，重点分析了新系统方案的经济可行性。张工根据财务部门提供的各项数据给出了项目的投资回收表如表1-1所示。

通过对上面数据进行分析，计算出项目的投资回收期是2.75年。李工对此提出了自己的观点，认为应该基于货币时间价值来计算各项数据，并给出了在贴现率是12%时的投资回收表如表1-2所示，其中“***”表示此处的数据未给出。

大家经过讨论，认为李工给出的投资回收表中的数据更为合理，并将其作为系统方案建议书的部分内容上报公司管理层。

【问题1】（8分）

请简要说明系统分析中可行性分析包括哪几个方面，并简要说明其具体含义。

【问题2】（6分）

在系统生命周期内，运行系统的成本可按照固定成本和可变成本分类。请判断下列费用的成本类型及理由。

（1）系统设计工具软件的许可证费用；

（2）计算机使用时的开销；

（3）信息系统操作人员的工资；

（4）购买的光盘和闪存等存储设备花费。

【问题3】（7分）

请利用现值计算公式计算相应的数值并填入表1-2中的（1）~（8）内，并根据李工的数据计算项目的投资回报期。

【问题4】（4分）

请结合张工和李工给出的投资回收表，用200以内文字简要解释货币时间价值及其意义。

某软件企业为网络音像制品销售公司 W 重新开发一套影音产品在线管理及销售系统，以改进原有系统 AVMSS 中存在的问题。在系统需求分析阶段，完成的工作包括：

1.系统分析员老王利用 PIECES 框架组织了系统需要获取的非功能性需求，如表1-1所示。

2.项目组小赵从 W 公司客户代表处了解到现有系统中经常有会员拒绝履行订单，并将其作为问题记录了下来。老王指出了小赵并未发现系统真正的问题，并以会员拒绝履行订单为例，利用如图1-1所示的鱼骨图分析了系统中真正存在的问题。

图1-1

3.获取到相应的需求之后，将需求记录下来形成需求定义文档，同其他项目信息合并形成需求陈述，作为需求分析阶段最终的交付成果。

【问题 1】（10 分）

PIECES框架的主要作用是什么？请将以下需要获取的需求（1）～（8）根据PIECES框架进行分类并将序号填入表1-1对应的单元格内。

（1） 系统能否采用新方法以降低使用资源的成本？

（2） 系统可接受的吞吐率是多少？

（3） 系统可接受的响应时间是多少？

（4） 应该减少多少开支或增加多少收益？

（5） 对用户隐私有什么要求？

（6） 对系统的可靠性和可用性有什么要求？

（7） 系统中需要包括哪些文档和培训材料？

（8） 对外部系统的接口是什么？

【问题 2】（8 分）

请将下列问题按照不同的类型序号填入图1-1所示的鱼骨图（g）～（n）中。

（1） 缺少强制履行合同的规定；

（2） 合同相关信息没有通知到会员；

（3） 没有催单提示客户；

（4） 没有跟踪执行情况；

（5） 设备成本太高造成价格不合理；

（6） 合同的履行缺乏灵活性；

（7） 账务问题或者隐瞒相关内容；

（8） 价格太高并且无法修改。

【问题 3】（7 分）

一份需求定义文档应该包括哪些内容？对于与系统开发相关的人员：系统所有者、用户、系统分析人员、设计人员和构造人员、项目经理，需求定义文档各有什么作用？

某软件企业拟开发一套基于移动互联网的在线运动器材销售系统，项目组决定采用FAST开发方法进行系统分析与设计，在完成了初步的调查研究之后进入了问题分析阶段，分析系统中存在的问题以及改进项，其分析的主要内容包括：

（1）器材销售订单处理的时间应该减少20%;

（2）移动端支持IOS和Android两类操作系统;

（3）器材销售订单处理速度太慢导致根多用户取消订单;

（4）后台服务器硬件配置比较低;

（5）用户下单过程中应该减少用户输入的数据量;

（6）订单处理过程中用户需要输入大量信息;

（7）利用云计算服务可以降低50%的服务器处理时间;

（8）公司能投入的技术维护人员数量有限;

（9）大量的并发访问会导致App页面无法正常显示。

【问题1】（12分）

FAST开发方法在系统分析中包括了初始研究、问题分析、需求分析和决策分析等四个阶段，请简要说明每个阶段的主要任务。

【问题2】（8分）

在问题分析阶段，因果分析方法常用于分析系统中的问题和改进项，请结合题目中所描述各项内容，将题干编号（1）-（9）填入表1-1的（a）~（d）中。

表1-1问题、机会

【问题3】（5分）

在决策分析阶段，需要对候选方案所述内容按照操作可行性、技术可行性、经济可行性和进度可行性进行分类。请将下列（1）~（5）内容填入表1-2的 （a）-（d）中。

（1）新开发的器材销售系统能够满足用户所需的所有功能;

（2）系统开发的成本大约需要40万元人民币;

（3）需要对移动端App开发工程师进行技术培训;

（4）系统开发周期需要6个月;

（5）系统每年维护的费用大约5万元人民币。

表1-2候选方案指标分类

某公司拟开发一套手机通讯录管理软件，实现对手机中联系人的组织与管理。公司系统分析师王工首先进行了需求分析，得到的系统需求列举如下：

用户可通过查询接口查找联系人，软件以列表的方式将查找到的联系人显示在屏幕上。显示信息包括姓名、照片和电话号码。用户点击手机的“后退”按钮则退出此软件。

点击联系人列表进入联系人详细信息界面，包括姓名、照片、电话号码、电子邮箱、地址和公司等信息。为每个电话号码提供发送短信和拨打电话两个按键实现对应的操作。用户点击手机的“后退”按钮则回到联系人列表界面。

在联系人详细信息界面点击电话号码对应的发送短信按键则进入发送短信界面。界面包括发送对象信息显示、短信内容输入和发送按键三个功能。用户点击发送按键则发送短信并返回联系人详细信息界面；点击“后退”按钮则回到联系人详细信息界面。

在联系人详细信息界面内点击电话号码对应的拨打电话按键则进入手机的拨打电话界面。在通话结束或挂断电话后返回联系人详细信息界面。

在系统分析与设计阶段，公司经过内部讨论，一致认为该系统的需求定义明确，建议基于公司现有的软件开发框架，采用新的基于模型驱动架构的软件开发方法，将开发人员从大量的重复工作和技术细节中解放出来，使之将主要精力集中在具体的功能或者可用性的设计上。公司任命王工为项目技术负责人，负责项目的开发工作。

【问题1】（7分）

请用300字以内的文字，从可移植性、平台互操作性、文档和代码的一致性等三个方面说明基于MDA的软件开发方法的优势。

【问题2】（8分）

王工经过分析，设计出了一个基于MDA的软件开发流程，如图2-1所示。请填写图2-1中（1）～（4）处的空白，完成开发流程。

【问题3】（10分）

王工经过需求分析，首先建立了该手机通信录管理软件的状态机模型，如图2-2所示。请对题干需求进行仔细分析，填写图2-2中的（1）～（5）处空白。

某软件公司受快递公司委托，拟开发一套快递业务综合管理系统，实现快递单和物流信息的综合管理。项目组在系统逻辑数据模型设计中，需要描述的快递单样式如图2-1所示，图 2-2 是项目组针对该快递单所设计的候选实体及其属性。

图2-2 候选实体及属性

【问题1】（6分）

数据库设计主要包括概念设计、逻辑设计和物理设计三个阶段，请用 200字以内文字说明这三个阶段的主要任务。

【问题 2】（11分）

根据快递单样式图，请说明:

1）图 2-2中三个候选实体对应的主属性PK1、PK2和PK3分别是什么？

2）图 2-2 中应设计哪些实体之间的联系，并说明联系的类型。

【问题3】（8分）

在图2-2中添加实体之间的联系后，该实体联系图是否满足第一范式、第二范式和第三范式中的要求（对于每种范式判定时，假定已满足低级别范式要求）。如果不满足，请用 200 字以内文字分别说明其原因。

某软件公司为共享单车租赁公司开发一套单车租赁服务系统，公司项目组对此待开发项目进行了分析，具体描述如下：

1）用户（非注册用户）通过手机向租赁服务系统进行注册，成为可租赁共享单车的合法用户，其中包括提供身份、手机号等信息，并支付约定押金；

2）将采购的共享单车注册到租赁服务系统后方可投入使用。即将单车的标识信息（车辆编号、二维码等）录入到系统；

3）用户（注册或非注册用户）通过手机查询可获得单车的地理位置信息以便就近取用；

4）用户（注册用户）通过手机登录到租赁服务系统中，通过扫描二维码或输入车辆编号以进行系统确认，系统后台对指定车辆状态（可用或不可用），以及用户资格进行确认，通过确认后对车辆下达解锁指令；

5）用户在用完车辆后关闭车锁，车辆自身将闭锁状态上报到租赁服务系统中，完成车辆状态的更新和用户租赁费用结算；

6）系统应具备一定的扩容能力，以满足未来市场规模扩张的需要。

项目组李工认为该系统功能相对独立，系统可分解为不同的独立功能模块，适合采用结构化分析与设计方法对系统进行分析与设计。但王工认为，系统可管理的对象明确，而且项目团队具有较强的面向对象系统开发经验，建议采用面向对象分析与设计方法。经项目组讨论，决定采用王工的建议，采用面向对象分析与设计方法开发系统。

【问题1】 （7分）

在系统分析阶段，结构化分析和面向对象分析方法主要分析过程和分析模型均有所区别，请将（a）~（g）各项内容填入表2-1（1）~（4）处对应位置。

表2-1系统分析方法比较

（a）确定目标系统概念类；

（b）实体关系图（ERD）；

（c）用例图；

（d）通过功能分解方式把系统功能分解到各个模块中；

（e）交互图；

（f）数据流图（DFD）；

（g）建立类间交互关系。

【问题2】 （12分）

请分析下面A~Q所列出的共享单车租赁服务系统中的概念类及其方法，在图2-1所示用例图（1）~ （12）处补充所缺失信息。

A.用户，B.共享单车，C.用户管理，D.注册，E.注销，F.用户查询，G.单车管理，H.租赁，I.归还，J.单车查询，K.费用管理，L.保证金管理，M.租赁费管理，N.数据存储管理，O.用户数据存储管理，P.单车数据存储管理，Q.费用结算，R.身份认证

图2-1单车租赁服务系统用例图

【问题3】（6分）

随着共享单车投放量以及用户量的增加会存在系统性能或容量下降问题，请用200字以内的文字说明，在系统设计之初，如何考虑此类问题？

某软件公司为电子商务企业开发一套网上交易订单管理系统，以提升服务的质量和效率。在项目之初，项目组决定采用面向对象的开发方法进行系统开发，并对系统的核心业务功能进行了分析，具体描述如下：

注册用户通过商品信息页面在线浏览商品，将需要购买的商品添加进购物车内， 点击“结算”按钮后开始录入订单信息。

用户在订单信息录入页面上选择支付方式，填写并确认收货人、收货地址和联系方式等信息。点击“提交订单”按钮后产生订单，并开始进行订单结算。

订单需要在30分钟内进行支付，否则会自动取消，用户也可以手工取消订单。

用户支付完成，经确认后，系统开始备货，扣除该商品可接单数量，并移除用户购物车中的所有商品资料。

生成订单表单，出货完毕，订单生效。为用户快递商品，等待用户接收。

用户签收商品，交易完成。

【问题1】（12分）

识别设计类是面向对象设计过程中的重要工作，设计类表达了类的职责，即该类所担任的任务。请用300字以内的文字说明设计类通常分为哪三种类型，每种类型的主要职责，并针对题干描述案例涉及的具体类为每种类型的设计类举出2个实例。

【问题2】（3分）

在面向对象的设计过程中，活动图（activity diagram）阐明了业务用例实现的工作流程。请用300字以内的文字给出活动图与流程图（flow chart）的三个主要区别。

【问题3】（10分）

在面向对象的设计过程中，状态图（statechart diagram）描述了一个实体基于事件反应的动态行为。请根据题干描述，填写图2-1中的（a）-（e）空白，完成订单处理的状态图。

图2-1 订单处理状态图

某集团下属煤矿企业委托软件公司开发一套煤炭运销管理系统，该系统属于整个集团企业信息化架构中的业务层，系统针对煤矿企业开发，包括合同管理、磅房管理、质检化验、运费结算等功能。部分业务详细描述如下：

（1）合同管理：合同签订、合同查询、合同跟踪等。

（2）磅房管理：系统可以从所有类型的电子磅自动读数；可以自动从电子磅上读取车辆皮重、毛重，计算出净重；可根据合同内容自动减少相应提货单剩余数量，如果实际发货量超过合同额则拒绝发货。

（3）质检化验：根据过磅单、车号，生成化验分析委托单，生成化验分析报告。

（4）运费结算：依据过磅单上的净重、化验单、合同规定，自动计算出原料结算单、运费结算单。

煤矿企业根据集团的工作计划制订本企业的业务计划，煤矿企业根据集团划拨指标和提供的原料生产煤炭，所生产的煤炭交由集团统一管理和销售给客户。软件公司采用Zachman框架对企业业务架构和业务过程进行分析，结果如表2-1所示。

表2-1 煤炭运销管理系统Zachman框架分析

【问题1】（13分）

Zachman框架是什么？请在表2-1中（a）-（e）位置补充企业业务架构中的信息类别。

【问题2】（8分）

项目组在该煤炭企业业务架构分析中完成了四项主要工作：数据流图、实体联系图、网络拓扑结构和计划时间表，这四项工作在表2-1中处于什么位置，请用表2-1中的位置编号表示。

【问题3】（4分）

根据题目所述业务描述，请分别给出表2-1中A11和A23位置应该填入的内容。（物流关系用“→”表示）

A公司承接了开发机载信息处理系统数据管理软件的任务。该机载信息处理系统数据管理软件在机载设备中的地位十分重要，因此对该软件的安全性和可靠性有很高的要求。尽管对设备供电的稳定性有较充分的考虑及措施，但鉴于该机载信息处理系统中存储的数据至关重要，用户仍提出在任何时候设备断电都不应对数据造成破坏。该机载信息处理系统采用非易失的NandFlash（按串行方式访问的Flash）作为存储介质，该NandFlash的特点是以页为最小存储管理单位，每一页只有在擦除后才可写入，擦写是有寿命的，假设每页可擦写十万次。NandFlash在使用过程中可能受到其它机载电子设备的干扰而发生一位的跳变，即读出的数据块中可能存在一位是错误的。为了机载软件的安全，在这样的条件下也要保证系统正确运行。

【问题1】（7分）

A公司指派李工组织进行需求分析，并完成机载信息处理系统数据管理软件需求规格说明。以下4条需求描述摘录自该需求规格说明，请判断这4条描述是否满足软件需求的一般要求，如果不满足，请指出存在的问题，并将答案填写在答题纸中。

（1）软件应能够纠正一位读错误；

（2）软件一般应提供存储介质的均匀擦写功能，以解决因频繁擦写NandFlash的某一固定块而导致该NandFlash过早损害的问题；

（3）NandFlash擦写是有寿命的；

（4）软件对安全性和可靠性有很高的要求。

【问题2】（9分）

在开发上述信息处理系统数据管理软件过程中，按照总体设计单位要求，采用开发库、受控库和产品库三库进行软件配置管理，并规定软件产品装机后，该数据管理软件项目在受控库中保存3年。但到发布后第2年时，用户报告了一个bug，经分析，是数据管理软件的一个缺陷。此时，A公司重新调配人员对该数据管理软件进行变更。图3-1是A公司软件变更管理的流程，请从配置管理的角度分析此次变更应开展哪些活动，在图中的（1）到（6）处填写恰当的活动，答案填写在答题纸对应处。

（注：CCB，Change Control Board，变更控制委员会。）

【问题3】（9分）

针对用户提出在任何时候设备断电都不应对数据造成破坏并保证数据系统的完整性的要求， A公司指派王工进行机载信息处理系统数据管理软件设计。王工设计了一种数据完整性保护机制，图3-2是该机制处理流程的示意图。请将表3-1列出的数据完整性保护机制活动索引按照正确的顺序填入图3-2的数据完整性保护机制处理流程中，并将答案写在答题纸的对应栏中。

某大型咨询服务公司欲对现有的核心咨询业务系统进行升级改造，以适应大量用户的个性化咨询服务要求，提高系统的灵活性。公司主管将核心业务系统的升级改造工作交给了公司的系统分析师王工和李工。

一个月后，王工和李工分别向公司提交了自己的方案。王工主张以公司现有的、采用面向对象技术和Java语言实现的业务系统为基础，针对新的业务需求对系统进行重构、改造与升级。李工则认为现有系统的业务逻辑过于复杂，对系统进行重构的成本太高，可以采用面向服务的思想，提炼可复用的业务功能形成服务，实现系统的灵活性。经过公司相关人员共同开会讨论，最终采用了李工的改造方案。

【问题1】（10分）

请用500字以内的文字，从系统业务功能实现和功能集成两个方面对王工和李工的方案进行分析和对比，并结合项目需求说明公司为何会选择李工的方案。

【问题2】（9分）

采用服务思想设计系统时，需要考虑服务的耦合性。服务的耦合性可以分为两类，分别是服务契约耦合（Service Contract Coupling）和服务消费者耦合（Service Consumer Coupling）。请对各种耦合关系进行分析，填写（a）～（g），完成表2-1。

表2-1 服务耦合关系分析

【问题3】（6分）

在对系统的业务服务进行初步分析后，李工首先提取了客户注册、业务受理和发票开具三个典型的业务服务。但进一步分析后，李工发现这三个服务需要使用数据库中的客户实体、业务实体和发票实体，而发票实体包含客户实体和业务实体的信息，这样会导致发票开具服务内部包含并重复实现客户注册和业务受理的处理过程，降低服务的复用性。请说明这种情况产生的主要原因，并针对这种情况，说明该如何对这三个服务进行重构，使它们具有更好的重用性。

某电子商务公司为了扩大业务规模，提高企业的信息化程度与工作效率，决定由公司的IT部门开发一套ERP系统。在系统建设之初，该公司召开了项目论证会，对于项目的可行性进行了分析。

在论证会上，公司主管领导王总首先介绍了公司目前的运营情况，分析了竞争对手的优势和劣势，认为该项目的成功实施将大大提高公司的竞争力，因此对该项目大力支持，并要求项目必须按期、高质量地完成。公司的中高层管理人员一致认为现有业务大量依靠人工记录，效率低下，急切希望能够依靠该系统的部署提高工作效率，也表示将大力支持项目的开发工作。

公司IT部门的负责人李总对项目开发中的技术问题进行了分析，他认为IT部门多年来一直从事J2EE平台上的应用开发，开发经验丰富。由于近两年来基于B/S结构的Web应用逐渐流行，加之该项目是公司的内部项目，系统功能清楚明确，因此建议可以首先基于B/S架构，采用Web技术进行项目开发，让员工边学边练，即使项目进展不顺利，也可以迅速切换到J2EE平台之上。李总还透露，IT部门最近通过内部关系得到了某竞争对手公司的部分核心业务组件，只要稍加修改就可以立即加入到新系统中，这样就会大大加快项目的进度。

公司业务部门的代表小张表示，ERP系统上线后需要大量的数据采集工作，现有业务人员没有足够的IT技能，短期内难以保证数据录入质量。另外，新系统可能会导致一些现有业务流程的改变，业务人员一开始将难以适应新的业务处理方式，可能会抵制使用该系统。

最后，公司销售部门和财务部门的代表在会上对ERP系统的建设成本和收益进行了详细的分析和比较，给出了相应的结论。

【问题1】（8分）

在信息系统建设项目中，通常从经济可行性、技术可行性、法律可行性和用户使用可行性四个方面来进行可行性分析。请用300字以内的文字简要说明项目可行性分析这四个方面各自的主要内容。

【问题2】（10分）

请根据题干描述的项目开发总体思路，用600字以内的文字对技术可行性、法律可行性和用户使用可行性进行初步分析，并给出分析结论。

【问题3】（7分）

假设本项目有甲、乙、丙三个解决方案，投资总额均为1000万元，建设期均为2年，运营期均为4年，运营期各年末净现金流入量总和为2000万，年利率为10%，三种方案的现金流量表如表2-1所示。

表2-1 三种方案的现金流量（单位：万元）

请根据表2-1中的数据，计算甲、乙、丙三种方案的净现值，给出具体计算过程，并说明哪种方案最优。

某高校计算机学院实验中心有5个机房，200个机位，主要承担学生计算机软件相关课程的上机实践任务。实验中心每年工作时间约为200天，每天平均工作时间为8小时。2013年初，实验中心决定对机房进行升级改造，其中UPS电源等设备不需要重新购置，改造后每个机位机器的基本配置要求如表2-1。实验中心现公开征集硬件改造方案。

表2-1 实验中心机器配置要求

一个月后，实验中心的主管从众多的改造方案中选择了A公司和B公司提出的方案进行最终评审。A公司主张采用PC机更新换代的方式进行改造，其主要的设备和报价如表2-2所示。

表2-2 A公司的改造方案

B公司主张以桌面云的方式对实验中心进行全面改造，其主要的设备和报价情况如表2-3所示。

表2-3 B公司的改造方案

实验中心组织多名专家召开论证会，会上专家对这两种方案进行了评审，最终采纳了B公司的改造方案。

【问题1】（7分）

桌面云方案的核心是虚拟化技术，请用200字以内的文字说明什么是虚拟化技术，并从应用角度列举3种虚拟化技术。

【问题2】（18分）

请以A公司方案中的机器性能为基准，从应用模式、投入成本、运维成本、安全性、能源消耗等5个方面对两种方案进行详细比较（其中投入成本与能源消耗要求量化比较），说明为什么专家采纳了B公司的改造方案。

某市政府部门有近30个委、办、局，分别承担着法定的政府职能，这些部门都有信息中心，负责本单位信息系统的建设和信息资源的采集、维护等工作，同时向业务部门提供信息化技术支持。该市的电子政务建设发展很快，统一规划实施了政务内网，实现了各个政府部门百兆以上带宽的互联互通，并在此基础上规划信息资源网。该政务内网的运行维护成本较高，所以在政务内网开通之后，市财政逐渐削减了各个委办局自身信息系统的维护费用，市政府也要求尽快实现信息资源的共享，以发挥电子政务网的效益。

【问题1】（13分）

该市决定将各个委办局的信息系统采取物理集中的方式进行统一管理，一些部门对此提出了异议，主要理由是集中管理后，由于管理部门对业务应用不了解，难以保证对本单位业务进行有力支持。

请用300字以内文字，从技术角度论述该市实现信息系统统一管理是否可行。

【问题2】（6分）

该市在信息系统集中管理建设过程中，需要在信息系统中重点规划建设哪些内容？

【问题3】（6分）

发挥信息系统效益的关键是信息资源的有机共享，请给出该市政务信息资源共享的建议（200字以内）。

A 市经过软课题研究已经形成了一整套宏观经济指标体系，用于描述该市的经济状态，涉及包括区域GDP、人口与就业、城市建设与投资、财政收入和支出、土地、进出口贸易、社会保障、人民生活、制造业和高新技术产业等方面，并为主要指标建立了计算模型。与宏观经济指标有关的数据称为宏观经济数据，主要的宏观经济数据广泛地分布于政府统计部门、计划部门、财政部门、税收部门、教育部门、商业部门、物价部门、农业主管部门、工业信息化主管部门等等，还分布于金融部门、大中型企业等。这些部门针对自身业务，多数都有自己的管理信息系统或者办公自动化系统，主要的宏观经济数据都已经实现了电子化。

目前，A 市宏观经济指标的获得还采取传统方式，即通过有关部门逐级报表汇总宏观经济数据的方式和统计调查的方式得到。统计调查方式存在系统性的误差，而报表汇总方式则存在基础数据不准确、人为影响较大、指标分析灵活性差等问题。

为准确掌握经济动态信息，进一步规范各级经济信息资源管理行为，加快信息资源共享，提高政府的管理科学化和服务社会化水平，该市决定建设宏观经济数据库，将宏观经济数据统一管理。

【问题 1】（10 分）

为稳步推动 A 市宏观经济数据库建设，A 市市政府委托咨询公司 B 进行项目原型研究。B 公司经过调研，认为 A 市电子政务网络、存储和计算平台非常完善，为宏观经济数据库的建设奠定了良好的基础。请用200字以内文字指出此时 B 公司在进行原型分析的时候应重点做好哪几方面的工作？

【问题 2】（6 分）

经过分析比较，B 公司确定了“物理分散，逻辑集中”的建设思路，因此未来宏观经济数据库是一个分布式数据库系统。请用200字以内文字简要分析，除了数据交换机制外，是否还需要建设一个集中的数据库？并叙述理由。

【问题 3】（9 分）

小张是 B 公司的开发经理，在开发 A 市宏观经济数据库原型的时候，用前端分析工具按照指标计算模型，计算“宏观投资现状”指标，该指标计算模型的输入参数包括：

交易额，信息来源是市国税局和市地税局的税收征管系统；

项目立项信息，信息来源是市发改委的立项审批管理系统；

资金拨付信息，信息来源是市财政局的统一支付系统；

贷款信息，信息来源于银行的信贷管理系统等；

资源消耗信息，信息来源于电力公司、自来水公司等。

……

小张按照输入参数来源单位提供的数据接口说明取得了输入参数，经过计算得到了“宏观投资现状”指标，但发现该指标与传统方式得到的指标差别很大。

请用200字以内文字，指出存在差别的可能技术原因。

某商校拟开发一套图书馆管理系统，在系统分析阶段，系统分析师整理的核心业务流程与需求如下：

系统为每个读者建立一个账户，并给读者发放读者证（包含读者证号、读者姓名），账户中存储读者的个人信息、借阅信息以及预订信息等，挂有读者证可以借阅图书、返还图书、查询图书信息、预订图书、取消预订等。

在借阅图书时，需要输入读者所借阅的图书名、ISBN号，然后输入读者的读者证号，完成后提交系统，以进行读者验证，如果读者有效，借阅请求被接受，系统查询读者所借阅的图书是否存在，若存在，则读者可借出图书，系统记录借阅记录；如果读者所借的图书已被借出，读者还可预订该图书。读者如期还书后，系统清除借阅记录，否则需缴纳罚金，读者还可以选择续借图书。同时，以上部分操作还需要系统管理员和图书管理员参与。

【问题1】（6分）

采用面向对象方法进行软件系统分析与设计时，一项重要的工作是进行类的分析与设计。请用200字以内的文字说明分析类图与设计类图的差异。

【问题2】（11分）

设计类图的首要工作是进行类的识别与分类，该工作可分为两个阶段“”首先，采用识别与筛选法，对需求分析文档进行分析，保留系统的重要概念与属性，删除不正确或冗余的内容；其次，将识别出来的类按照边界类、实体类和控制类等三种类型进行分类。

请用200字以内的文字对边界类，实体类和控制类的作用进行简要解释，并对下面给出的候选项进行识别与筛选，将合适的候选项编号填入表2-1中的（1）~（3）空白处， 完成类的识别与分类工作。

表2-1图书管理系统类识别与分类表格

候选项：

a）系统管理员

b）图书管理员

c）读者

d）读者证

e）账户

f）图书

g）借阅

h）归还

i）预订

j）罚金

K）续借

I）借阅记录

【问题3】（8分）

根据类之间的相关性特点，可以将类之间的关系分为组合（composition），继承（inheritance），关联 （association），聚合（aggregation）和依赖 （dependency）等5种， 请用300字以内的文字分别对这5种关系的内涵进行叙述，并从封装性、动态组合和创建对象的方便性三个方面对组合和继承关系的优缺点进行比较。

某公司机电管理系列产品被广泛应用于飞行器后，外场事故频繁发生，轻则飞机座舱显示机电设备工作异常，重则系统预警，切入备份运行。这些事故给航空公司带来重大经济损失。

公司领导非常重视航空公司的问题反馈，责令公司王总带队到现场进行故障排查。经过一个多月的排查，故障现象始终未复现，同时，公司实验室内也在反复复现故障，结果未取得显著成效，但发现产品存在偶然丢失协议包的现象。随后，公司领导组织行业专家召开故障分析会。王总在会上对前期故障排查情况进行了说明，指出从外场现象看CCDL协议包丢失是引起系统报警、切换的主要原因。图3-1给出了机电管理产品的工作原理，机电管理系统主要承担了对飞行器的刹车、燃油和环控等子系统进行监视与控制，它对飞行器而言是安全攸关系统，因此，从系统结构上采用了双余度计算机系统。具体工作流程简要说明如下：

1.机电管理系统由1号计算机和2号计算机组成，双机互为余度备份；

2.双机中分别驻留了一个100ms周期的CCDL任务，完成双机间的交叉对比和实时监控等工作。10ms定时器作为任务的工作频率；

3.交叉对比协议包包含一组“AA55”报头、消息长度、数据和校验码；

4.2号机将协议包通过422总线发送给1号机（422总线接口芯片有8级缓冲）；

5.1号机通过中断方式将422总线数据接收到大环形缓冲区中（大小为4096B）；

6.100ms的CCDL定时任务将大环形缓冲区的数据以512B为单位拷贝到小环形缓冲区中（大小512B）；

7.CCDL任务按照协议包格式解析小环形缓冲的数据，如果校验错误，丢弃当前协议包；

8.在协议包格式正确的情况下，进行数据交叉比对，比对正确则输出；比对不正确，并连续不正确超过门限，则报警。

【问题1】（12分）

王总汇报时指出，在设计安全攸关系统软件时，往往不重视安全攸关软件设计方法, 不遵守C语言安全编码规范，导致程序质量较差，代码中存在支全隐患。请简要说明表 3-1给出的C语言代码是C语言安全编码标准中（如：MISARC标准）不允许采用的代码 结构的原因。

表3-1 C语言代码实例

【问题2】（10分）

请根据自己对图3-1所示机电管理系统工作原理的分析，用300字以内的文字说明本实例中可能存在哪三方面数据传输时丢失协议包现象，并简要说明原因。

问题3（3分）

针对以上分析出的三种丢包原因，请举例给出两种以上的修改丢包bug的可能的方法。

近年来，多核技术已被广泛应用于众多安全关键领域（如：航空航天等）的电子设备中，面向多核技术的并行程序设计方法已成为软件人员急需掌握的主要技能之一。某宇航公司长期从事宇航电子设备的研制工作，随着宇航装备能力需求的提升，急需采用多核技术以增强设备的运算能力、降低功耗与体积，快速实现设备的升级与换代。针对面向多核开发，王工认为多核技术是对用户程序透明的，开发应把重点放在多核硬件架构和硬件模块设计上面，而软件方面，仅仅需要选择一款支持多核处理器的操作系统即可。而李工认为，多核架构能够使现有的软件更高效地运行，构建一个完善的软件架构是非常必要的。提高多核的利用率不能仅靠操作系统，还要求软件开发人员在程序设计 中考虑多进程或者多线程并行处理的编程问题。

【问题1】（12分）

请用300字以内文字说明什么是多核技术和多线程技术，并回答李工的意见是否正确，为什么？

【问题2】（6 分）

在多核环境下，线程的活动有并行和并发两种方式，请用300字以内的文字说明这两种方式的含义及差别。

【问题3】（7 分）

请根据自己所掌握的多核、多线程的知识，判别表 3-1给出的说法是否正确，并将答案写在答题纸上对应空白处（填写正确或错误）。

表3-1 关于多核和单核体系结构的说明

某公司长期从事计算机产品的研制工作，公司领导为了响应国家军民融合的发展战略，决定要积极参与我国军用设备领域的研制工作，将本公司的计算机及软件产品通过提升和改造，应用到军用装备的安全关键系统中。公司为了承担军用产品的研发任务，公司领导将论证工作交给王工负责。王工经调研分析，提交了一份完整论证报告。

【问题1】 （12分）

论证报告指出：我们公司长期从事民用市场的计算机研制工作，在研制流程、管理方法以及环境试验等方面都不能达到军用设备相关技术要求。要承担武器装备生产研制工作，就必须建立公司的武器装备生产研制质量体系，需要拿到军方或政府部门颁发的资格认证。从技术上讲，军用设备产品大部分都属于安全关键系统，其计算机及软件的缺陷会导致武器装备失效，因此，公司技术人员应及早掌握相关安全性基本概念和相关设计知识。

1）企业要承担武器装备产品生产任务，需获得一些资格认证，请列举两种资格认证名称。

2）请说明安全关键系统的定义，并列举出两个安全关键系统的实例设备。

3）请简要说明安全性（safety）的具体含义，并给出产品设计时，安全性分析通常采用哪两种方法？

【问题2】（6分）

IEC 61508 （《电气/电子/可编程电子安全系统的功能要求》）是国际上对安全关键系统规定的一种较完整的安全性等级划分标准，本标准是由国际电工委员会（International Electronic Commission）正式发布的电气和电子部件行业标准（GB/T 20438等同于此标准）。本标准对设备或系统的安全完整性等级（SIL）划分为4个等级（SIL1、SIL2、SIL3、SIL4），SIL4是最高要求。

表3-1给出了本标准对安全功能等级和失效容忍概率的对应关系。请根据自己所掌握的安全功能等级相关知识，补充完善表3-1给出的（1）~（6）空格，并将答案写在答题纸上。

表3-1 安全功能等级(SIL)和失效容忍惯率对照表

【问题3】（7分）

实时调度是安全关键系统的关键技术。实时调度一般分为动态和静态两种。其中，静态调度是指在离线情况下计算出的任务的可调度性，静态调度必须保证所有任务的时限、资源、优先级和同步的需求。图3-1给出了一组分布式任务执行的优先级关系，请根据图3-1给出任务间的优先级关系实例，按静态调度算法的基本原理，补充完善图3-2给出的任务静态调度搜索树的（1） ~ （10）空白，并给出最佳调度路径。

图3-1分布式任务的优先权关系图

图3-2静态调度搜索树图

某软件公司长期从事移动智能终端设备等嵌入式软件研制工作，积累了丰富的嵌入式软件开发经验。某日，该公司经理派在嵌入式软件开发方面已具有很强经验的王工程师到某宇航设备研制单位洽谈一项软件合作项目，但是，在与对方洽谈需求时王工程师感觉沟通并不顺畅，许多概念较难达成一致。主要原因是王工程师长期从事移动智能终端的软件开发，开发平台主要是Android操作系统，开发语言是Java，而这次洽谈是王工程师第一次接触宇航系统软件，对于其特殊需求和要求缺少相关知识积累，不了解强实时、高安全和高可靠嵌入式软件设计等方面应用。

【问题1】（7分）

王工程师与某宇航设备研制单位洽谈的业务，涉及到了嵌入式系统的知识。根据你的理解请用100宇以内文字说明嵌入式系统的主要特点。

【问题2】（8分）

王工程师到某宇航设备研制单位洽谈软件项目时，宇航设备研制单位技术人员提出了以下需求：此宇航设备主要面向无人飞行器，用于飞行姿态控制，实现飞行器的自主起飞和着陆，要求应用软件按最高安全等级（即A级软件要求）开发。为了提高飞行器系统的安全性和可靠性，便于应用软件的可重用性，需要选择一款满足宇航设备要求的嵌入式操作系统，并在操作系统之上开发飞行器控制软件。请根据你对嵌入式操作系统选择方法的理解，判断表3-1给出的有关选择嵌入式操作系统的观点是否正确，将解答写在答题纸的对应栏内。

表3-1 选择嵌入式操作系统的8种观点

【问题3】（10分）

请用300字以内文字，说明宇航设备的嵌入式软件与移动智能终端嵌入式软件在安全性（safety）、实时性、交互性设计和编码方面的要求有何差异，请填写表3-2中的空格（1）～（8），将解答写在答题纸的对应栏内。

表3-2 两类软件的主要差异

随着嵌入式系统智能化技术的持续发展，系统的能耗问题已成为亟待解决的难题。某宇航公司研发的一款手持式野外辅助装备，需要较长的巡航时间，由于设计时对功耗问题考虑不周，使得产品出现了批次责任事故。公司领导决定抽调王工等5人组建专门的攻关小组，要求在三个月内完成故障归零。王工接到任务后，经反复论证 与实验，给公司提交了一份基于软件动态节能的改进方案，得到了领导及专家的好评。

【问题1】（7分）

在嵌入式系统中节能技术一般分为静态节能和动态节能两种，请用300字以内文 字分别说明什么是静态节能技术和动态节能技术，并列举三种动态节能技术。

【问题2】（6分）

王工的方案得到认可后，他带领团队研究了调度方式和系统能耗之间的关系，请用150字以内的文字说明为了节约系统能耗而采用的设备调度策略的核心思路，并说明设备调度策略与任务实时性的关系。

【问题3】（12分）

根据上述设备有效调度时刻的策略，分析以下实例，并将答案写在答题纸上。

手持式野外辅助装备由三个实时任务和三个独立设备组成（分别表示为：t1、t2 和t3；s1、s2和s3），表3-1给出了手持式设备实时任务的时间参数表，这些任务使用独立的设备并且所有设备的特征一致，各设备待机超时可直接进入睡眠状态，处于睡眠状态的设备要经过转换状态后才能进入运行状态。假设初始状态（t=0）设备处于工作状态，且所有设备的工作状态功率为60mw/ms，转换功率为30mw/ms，睡眠功率 为10mv/ms。同时假设设备被唤醒的转换时间为10ms。设备待机后被关闭的超时值为10ms。

图3-1给出了未考虑节能需求时任务调度算法，在采用了设备有效时刻调度策略之后，三个设备100ms周期内将按一定顺序被依次关闭和唤醒。图3-2给出了采用设备有效时刻调度策略后s1的功率随时间的变化规律。请计算此时三个设备在100ms 周期内的功耗，并计算100ms周期内，每个设备的节能比。

节能比 = （未节能情况下的系统能耗 - 节能后系统能耗）÷ 未节能情况下的系统能耗

表3-1实时任务事件参数表

图3-1 任务调度算法

图3-2 设备s1的功率随时间变化情况

某软件公司开发基于云计算的分布式文档协作平台（DDCP），系统部分需求如下所示：

（1）实现文档的分布式存储，客户端可随时随地上传和下载文档；

（2）支持多客户端并发编辑同一文档，某个客户端所做修改会实时显示在其他客户端；

（3）要求系统具有自我修复机制，当系统中某个节点失效时，无需人工干预能够自动实现节点替换并恢复到一致状态。

项目组经过讨论，决定采用现有的分布式文件系统作为基础架构，但在具体选用哪种设计方案时产生了分歧。王工建议采用Hadoop分布式文件系统HDFS作为系统参考架构，但张工认为Google分布式文件系统GFS更适合该系统需求。最后经过更为详细的分析和讨论，同意了张工的建议，采用GFS作为分布式文档协作平台的文件系统架构。

【问题1】（12分）

请用300字以内的文字说明GFS和HDFS有何异同，并针对系统需求，用200字以内的文字说明选择GFS的原因。

【问题2】 （8分）

针对图2-1所示DDCP基础架构，请分别说明一次数据读操作和一次并发写操作的过程。

图2-1 DDCP系统架构

【问题3】（5分）

请分别叙述采用GFS和HDFS架构，单点失效问题是如何解决的。

计算机虚拟化是一种型的计算模式，能够动态组织多种计算资源，隔离硬件体系结构和软件系统之间的依赖关系，实现透明化、可伸缩的计算系统构架，提高计算资源的使用效率和遗产软件的重用。

某公司是一家长期从事嵌入式软件研制的单位。随着虚拟化技术发展，公司决策层决定在公司原有嵌入式实时操作系统基础上，研制具备虚拟化能力的新一代嵌入式操作系统产品。公司将该项目的总体设计任务交给了王工，要求他充分调研用户需求，尽快拿出项目的计划书，并给出项目的技术实施途径。一个月后，王工向公司决策层提交了项目计划书和技术实施途径报告，在公司讨论会上引起技术争议，其焦点主要集中在两个方面：虚拟化体系架构问题和虚拟化中的安全因素问题。

【问题1】（14分）

当前虚拟化的实现技术主要有全虚拟化和半虚拟化两种，请用200字以内的文字说明两种虚拟化技术的主要差别，并用箭线指出图3-1所示的虚拟化特性分属哪种虚拟化技术。

图3-1 虚拟化技术特性归属关系

【问题2】（11分）

具有虚拟化能力的嵌入式实时操作系统目前仅支持单核处理器，而不支持多核，请用100字以内的文字说明其主要原因。表3-1给出如果采用虚拟化技术支持多核时存在的四种共享资源和四种潜在安全隐患，请用箭线指出这些潜在安全隐患分别会发生在哪种共享资源的环境下。

表3-1 四种共享资源和四种潜在的安全隐患

近年来，分区化（Partitioning）技术已被广泛应用于大型嵌入式系统，此项技术重在解决嵌入式系统中多类应用软件共享计算机资源的安全性问题，同时，也可降低软件开发成本，提高软件的可重用能力。某公司承担了一项宇航计算机系统研制任务，要求将以前采用的多处理机系统精简为由单个处理器系统完成，而整体功能应在原有功能不变的基础上，可灵活扩展，并要求原应用软件可被快速移植到新系统。公司将任务交给王工程师组织并承担总体设计工作。在采用何种嵌入式实时操作系统的选型问题上，王工认为宇航系统强调安全性，原系统应用软件功能分布在各自的处理机上，在保持功能不变的情况下，应适当地维持各个软件的相对独立性，因此采用具有分区能力的操作系统（如：VxWorks653）比较合适。

【问题1】（共9分）

图3-1给出了具有分区能力的操作系统架构，该架构支持分区和进程两类调度，并提供了分区的时间、空间隔离保障，保证了应用软件可安全共享计算机资源。请用300字以内文字说明该类操作系统中分区化技术的主要特点。

图3-1 具有分区能力的操作系统架构

【问题2】（共16分）

完成该项目总体设计后，王工将软件设计工作交给李工，要求李工在原有软件基础上，完成新环境下的软件设计。经分析，李工统计出了原系统的任务基本情况（见表3-1）。原系统包含三个子系统，为了保证各子系统软件间的相对独立性，将三个子系统移植到新系统的三个分区工作，假设将“显示子系统”、“雷达子系统”和“任务子系统”分别用P1、P2和P3表示，系统的最小时间计时（tick）设为1ms，调度表的主时间框架将是40ms。

根据表3-1给出的原系统各任务周期和最坏执行时间数据，新系统中的所有任务可被调度，请对此进行分析说明，完善表3-2所示的分区调度表的设计，在空（1）~（10）填写正确内容并将解答填入答题纸的对应栏内。

（注：WCET，Worst-Case Execution Time）。

表3-1 原系统软件任务情况

表3-2 分区调度表设计（时间单位：ms）

表3-2（续） 分区调度表设计（时间单位：ms）

在传统的嵌入式系统中，由于应用背景的不同，架构风格存在着差异。某公司长期从事各类嵌入式电子产品的研发工作，为了扩展业务，拟承担安全关键嵌入式产品的研制，为了统一本公司嵌入式产品的架构，以兼顾安全关键系统和非安全关键系统，公司领导层提出了采用国外近年新的跨领域嵌入式系统架构，新架构主要有6个特点：

（1）面向构件化

（2）开放式

（3）支持多种安全级别

（4）服务的层次化

（5）确定性核心

（6）内部组合的标准化

图3-1给出了跨领域嵌入式系统架构，图中CS表示领域无关的核心服务、OS表示领域无关的选择性服务、DSC表示领域相关的中心服务、DSO表示领域相关的选择性服务。该架构通常称为“腰”型架构，将嵌入式系统分为核心服务层、域服务层和应用服务层三个层次，实现了应用间相对无关性设计，架构的腰部为与领域无关的核心服务。

图3-1 跨领域嵌入式系统架构

【问题1】（8分）

请用200字以内文字说明图3-1“腰”型架构的特点。

【问题2】（10分）

针对图3-1的“腰”部的核心层，表3-1中给出了10种服务，请判断这些服务中哪些属于核心服务（Core Services），哪些属于选择性服务（Optional Service），将结果填到表3-1中。

表3-1 10种服务类归属CS/OS两类服务

【问题3】（7分）

该公司遵从图3-1定义的嵌入式架构风格，梳理了现有产品序列，定义了公司产品中涉及的软件主要包括以下4类：

（1）基于分区化的嵌入式操作系统（如：VxWorks653）

（2）存储管理部件（如：文件系统）

（3）支持产品互联的多种网络协议部件（如：TCP/IP、ppp、CAN、1394等）

（4）应用软件

请根据你所掌握上述软件的相关知识，说明这些软件应归属图3-1中核心服务层、域服务层和应用服务层中的哪一层。并举例说明上述软件提供的服务中哪些归属于架构的OS、CS、DSC和DSO服务，填写表3-2。

表3-2 4类服务的服务举例

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了单核结构、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。

【问题1】（11分）

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3-1（f）中的（1）~（8），并用300字以内的文字对上述六种处理器结构的工作原理进行简要描述。

【问题2】（9分）

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以及它们之间的交互进行管理将面临四方面的挑战，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四种挑战进行简要描述，并给出表 3-1 所述的常用并发程序设计模式的分解方式。

【问题3】（5分）

为了防止系统故障的蔓延，解决应用进程间的相互影响，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。

某公司长期从事嵌入式商用软件的开发工作。随着业务范围的扩展，公司最近签署了一项大型客机信息综合处理的软件研制合同，作为机载软件，其可靠性和安全性直接影响着大型客机的安全特性。合同要求承制方在开展工作之前必须完成安全性、可靠性分析报告，在软件开发过程中应严格遵循相关工程化标准。

公司总经理将此项任务交给了张工程师，要求他尽快掌握航空软件研制的各项要求，并拿出项目的策划书。张工在深入研究了可信计算等相关知识的基础上，结合航空软件的特点，提出了一项项目实施策划方案。此方案在安全性设计方面借鉴了可信计算的相关技术，得到了甲方的认可，但是，针对此方案，公司领导层存在极大争议，问题主要焦点在于按此方案实施，公司的人员、成本和资源投入将远远超过本公司的承受能力，张工指出，传统商用软件的开发模式不能满是航空用户的需要，软件可信度太低，对后续发展不利。经过认真讨论，公司领导层形成了统一认识，按可信计算的技术要求，提升公司的整体软件开发水平。

【问题 1】（13 分）

ISO/IEC 15408 标准定义可信为：参与计算的组件，其操作或过程在任意的条件下是可预测的，并能够抵御病毒和物理干扰。而航空设备的基本特点就是要求设备工作的实体行为应该总是以预期的方式达到预期的目的（即行为、资源的确定性要求）。基于这种思想，张工依据可信计算组织定义的可信链模型（即可信测量根（RTM）—BIOS—OSLoader—OS 构成链式信任链模型）理论，给出了一种适应本项目的带数据恢复的星型信任模型（图 3-1）。该模型的中心思想是将可信测量根植入机载设备平台模块内部NVRAM（非易失存储器）中，在信任链中增加数据恢复功能，并将信任链延伸到应用。请根据张工设计思想，完善图3-1所示的带数据恢复星型信任模型的空白部分。并用100字以内的文字，解释该模型与链式信任链模型相比的特点。

图3-1 带数据恢复星型信任模型

【问题 2】（12 分）

交叉编译器是嵌入式软件开发必备的基础工具软件之一。目前比较流行的交叉编译器是 GNU 系列产品，它是一种开源软件。编译器生成代码正确与否严重影响机载设备的安全，因此，张工在方案中提出对本项目采用的交叉编译器开展可信技术研究。可信编译器包括两方面含义，其一是编译器自身的可信性，即必须保证整个编译操作的可信性，保证编译器在编译过程中不会给编译处理对象带来任何安全问题；其二是必须保证编译器编译所得程序可执行代码的可信，即编译器必须保证，通过其编译生成的程序代码是安全和可靠的。因此，张工提出在传统编译操作的基础上加入代码安全性加强机制、代码可信性验证机制和可执行代码保护机制。图3-2给出了可信编译系统的框架。

请说明三种可信机制在传统编译操作步骤中的位置，并给出图3-2的（a）～（c）对应的可信机制名称。

根据表3-1所示的信息流名称，给出图3-2中（d）～（h）对应的功能模块间的信息流编号。

图3-2 可信编译系统框架

某大型企业在长期信息化建设过程中，面向不同应用，开发了各种不同类型的应用软件系统，以满足不同的业务需求，随着用户需求和市场的快速变化，要求企业应能快速地整合企业的各种业务能力。为不同类型的用户提供多种流程的业务服务。但现有各个独立的应用系统难以满足日益增长和快速变化的用户需求。

目前该企业各个应用系统主要存在以下问题：

（1）应用系统是异构的，运行在不同软硬件平台上的信息系统。

（2）应用系统的数据源彼此独立，相互封闭，使得数据难以在系统之间交互，共享和融合，即存在“信息孤岛”。

（3）系统是面向应用的、各个应用系统中的数据模型差异大，即使同一数据实体，其数据类型、长度均存在不一致甚至相互矛盾的问题，为此，该企业专门成立了研发团队，希望能尽快解决上述问题。

【问题1】

李工建议采用数据集成的方式来实现数据的整合，同时构建新系统来满足新的需求，针对题干中的问题（3），李工提出首先面向企业核心的业务主题，做好企业战略数据规划。建立企业的主题数据库，然后再进行集成系统的开发。

请用200字以内的文字简要说明主题数据库的设计要求和基本特征。

【问题2】

张工认为数据集成的方式难以充分利用已有应用系统的业务功能实现不同业务功能的组合，建议采用基于S0A的应用集成方式将原有系统的功能包装为多个服务，并给出了基本的集成架构，见图：

图4-1基于SOA的集成架构示意图

请补充实善图4-1中（1） - （3） 处空白的内容。

【问题3】

研发团队在对张工的方案进行分析后，发现该方案没有发挥SOA的核心理念，即松耦合的服务带来业务的复用通过服务的编排助力业务的快速响应和创新、未实现“快速整合企业业务的能力，不同类型用户提供各种不同功能，不同流程的业务服务的核心目标，目前方案仅仅是通过SOA实现了系统集成。

请用200字以内文字分析该方案未满足本项目核心目标的原因。

某软件企业开发了一套新闻社交类软件，提供常见的新闻发布、用户关注、用户推荐、新闻点评、新闻推荐、热点新闻等功能，项目采用MySQL数据库来存储业务数据。系统上线后，随着用户数量的增加，数据库服务器的压力不断加大。为此，该企业设立了专门的工作组来解决此问题。

张工提出对MySQL数据库进行扩展，采用读写分离，主从复制的策略，好处是程序改动比较小，可以较快完成，后续也可以扩展到MySQL集群，其方案如图4-1所示。李工认为该系统的诸多功能，并不需要采用关系数据库，甚至关系数据库限制了功能的实现，应该采用NoSQL数据库来替代MySQL，重新构造系统的数据层。而刘工认为张工的方案过于保守，对该系统的某些功能，如关注列表、推荐列表、热搜榜单等实现困难，且性能提升不大；而李工的方案又太激进，工作量太大，短期无法完成，应尽量综合二者的优点，采用Key-Value数据库+MySQL数据库的混合方案。

经过组内多次讨论，该企业最终决定采用刘工提出的方案。

【问题1】（8分）

张工方案中采用了读写分离，主从复制策略。其中，读写分离设置物理上不同的主/从服务器，让主服务器负责数据的（a）操作，从服务器负责数据的（b）操作，从而有效减少数据并发操作的（c），但却带来了（d）。因此，需要采用主从复制策略保持数据的（e）。

MySQL数据库中，主从复制是通过binary log来实现主从服务器的数据同步，MySQL数据库支持的三种复制类型分别是（f） 、 g） 、（h）。

请将答案填入（a）～（h）处的空白，完成上述描述。

【问题2】（8分）

李工方案中给出了关系数据库与NoSQL数据的比较，如表4-1所示，以此来说明该新闻社交类软件更适合采用NoSQL数据库。请完成表4-1中的（a） ~ （d）处空白。

表4-1关系数据库与NoSQL数据库特征比较

【问题3】（9分）

刘工提出的方案采用了Key-Value数据库+MySQL数据库的混合方案，是根据数据的读写特点将数据分别部署到不同的数据库中。但是由于部分数据可能同时存在于两个数据库中，因此存在数据同步问题。请用200字以内的文字简要说明解决该数据同步问题的三种方法。

某电子商务企业随着业务不断发展，销售订单不断增加，每月订单超过了50万笔，急需开发一套新的互联网电子订单系统。同时该电商希望建立相应的数据中心，能够对订单数据进行分析挖掘，以便更好地服务用户。

王工负责订单系统的数据库设计与开发，初步设计的核心订单关系模式为：

orders（order_no，customer_no ，order_date，product_no，price，……）；

考虑订单数据过多，单一表的设计会对系统性能产生较大影响，仅仅采用索引不足以解决性能问题。因此，需要将订单表拆分，按月存储。

王工采用反规范化设计方法来解决，给出了相应的解决方案。李工负责数据中心的设计与开发。李工认为王工的解决方案存在问题，建议采用数据物理分区技术。在解决性能问题的同时，也为后续的数据迁移、数据挖掘和分析等工作提供支持。

【问题1】（8分）

常见的反规范化设计包括增加冗余列、增加派生列、重新组表和表分割。为解决题干所述需求，王工采用的是哪种方法?请用300字以内的文字解释说明该方法，并指出其优缺点。

【问题2】（8 分）

物理数据分区技术一般分为水平分区和垂直分区，数据库中常见的是水平分区。水平分区分为范围分区、哈希分区、列表分区等。请阅读下表，在(1)~(8) 中填写不同分区方法在数据值、数据管理能力、实施难度与可维护性、数据分布等方面的特点。

表4-1 水平分区比较表

【问题 3】（9 分）

根据需求，李工宜选择物理水平分区中的哪种分区方法?请用300字以内的文字分别解释说明该方法的优缺点。

某软件企业开发一套类似于淘宝网上商城业务的电子商务网站。该系统涉及多种用户角色，包括购物用户、商铺管理员，系统管理员等。

在数据库设计中，该系统数据库的核心关系包括：

产品（产品编码，产品名称，产品价格，库存数量，商铺编码）

商铺（商铺编码，商铺名称，商铺地址，商铺邮箱，服务电话）

用户（用户编码，用户名称，用户地址，联系电话）

订单（订单编码，订单日期，用户编码，商铺编码，产品编码，产品数量，订单总价）

不同用户角色有不同的数据需求，为此该软件企业在基本数据库关系模式的基础上，定制了许多视图。其中，有很多视图涉及到多表关联和聚集函数运算。

【问题1】 （8分）

商铺用户需要实时统计本商铺的货物数量和销售情况，以便及时补货，或者为商铺调整销售策略。为此专门设计了可实时查看当天商铺中货物销售情况和存货情况的视图，商铺产品销售情况日报表（商铺编码，产品编码，日销售产品数量，库存数量，日期）。

数据库运行测试过程中，发现针对该视图查询性能比较差，不满足用户需求。

请说明数据库视图的基本概念及其优点，并说明本视图设计导致查询性能较差的原因。

【问题2】（8分）

为解决该视图查询性能比较差的问题，张工建议为该数据建立单独的商品当天货物销售、存货情况的关系表。但李工认为张工的方案造成了数据不一致的问题，必须采用一定的手段来解决。

1）说明张工方案是否能够对该视图查询性能有所提升，并解释原因。

2）解释说明李工指出的数据不一致问题产生的原因。

【问题3】（9分）

针对李工提出的问题，常见的解决手段有应用程序实现，触发器实现和物化视图实现等，请用300字以内的文字解释说明这三种方案。

随着信息化的发展，某银行的中心账务系统，从城市中心、省中心模式已经升级到全国中心模式。但是处理各种代收代付业务的银行中间业务系统，目前仍然采用省中心模式，由各省自行负责，使得全国中间业务管理非常困难。因此总行计划将银行中间业务系统全部升级到全国中心模式，对各省中间业务进行统一管理。

各省行采用的银行中间业务系统，均为各省自建，或者自行开发，或者自行采购，系统的硬件平台、软件系统、数据模式等均有非常大的差异。同时，对一些全国性的代收代付业务的处理方式，各省行也存在很大的差异。为统一管理，总行决定重新开发一套全国中心模式的银行中间业务系统，用来替代各省自建的中间业务系统，但要求能够支持目前各省的所有中间业务。

【问题1】（9分）

各省已建的银行中间业务系统属于遗留系统，在如何对待遗留系统上，设计组存在两种不同的策略：淘汰策略和继承策略。请简要解释这两种策略，并说明新开发的银行中间业务系统适合采用哪种策略及其原因。

【问题2】（10分）

遗留系统和新系统之间的转换策略常见的有直接转换、并行转换和分段转换。请简要说明达三种转换策略的含义；并请结合银行中间业务的特点，说明该银行新开发的中间业务系统上线时适合采用哪种策略？为什么？

【问题3】（6分）

银行中间业务系统中，最为核心的是业务数据。因此在新旧系统切换时存在一项重要的工作：数据迁移。考虑到各省中间业务系统的巨大差异，因此需要做好数据迁移前的准备工作。请简要说明数据迁移准备工作的内容。

某航空公司要开发一个订票信息处理系统，以方便各个代理商销售机票。开发小组经过设计，给出该系统的部分关系模式如下：

航班（航班编号，航空公司，起飞地，起飞时间，目的地，到达时间，剩余票数，票价）

代理商（代理商编号，代理商名称，客服电话，地址，负责人）

机票代理（代理商编号，航班编号，票价）

旅客（身份证号，姓名，性别，出生日期，电话）

购票（购票单号，身份证号，航班编号，搭乘日期，购票金额）

在提供给用户的界面上，其核心功能是当用户查询某航班时，将该航班所有的代理商信息及其优惠票价信息，返回给用户，方便用户购买价格优惠的机票。在实现过程中发现，要实现此功能，需要在代理商和机票代理两个关系模式上进行连接操作，性能很差。为此开发小组将机票代理关系模式进行了扩充，结果为：

机票代理（代理商编号，航班编号，代理商名称，客服电话，票价）

这样，用户在查找信息时只需对机票代理关系模式进行查询即可，提高了查询效率。

【问题1】（6分）

机票代理关系模式的修改，满足了用户对代理商机票价格查询的需求，提高了查询 效率。但这种修改导致机票代理关系模式不满足3NF，会带来存储异常的问题。

1）请具体说明其问题，并举例说明。

2）这种存储异常会造成数据不一致，请给出解决该存储异常的方案。

【问题2】（9分）

在机票销售信息处理系统中，两个代理商的售票并发执行，可能产生的操作序列如表4-1所示。

表4-1 两个代理商可能的操作序列

假设两个代理商执行之前，该航班仅剩1张机票。

1）请说明上述两个代理商操作的结果。

2）并发操作会带来数据不一致的问题，请具体说明3种问题。

【问题3】（10分）

为了避免问题2中的问题，开发组使用库的读写锁机制，操作序列变为表4-2所示。

表4-2 加入读写锁机制后，两个代理商可能的操作序列

请填写表中的空白项，并用150字以内的文字说明读写锁机制的缺点。

某软件公司欲开发一个社交网络系统，该系统能够接收多个不同种类客户端发送的信息，并将这些信息实时显示在每个客户端的页面上供客户阅读。该系统将为数以百万计的用户服务，因此，要求采用的数据库能够支持大量信息存储，能够满足并发读写要求，并要求随着数据规模的扩大，数据库系统要易于进行扩充。关于数据库架构的设计，王工和张工提出了两种模式：王工提出基于传统的关系型数据库模式，通过向上扩展（Scale-up）以满足数据库的可扩展性要求；李工提出利用新兴的NoSQL数据库模式，通过向外扩展（Scale-out）以满足数据库的可扩展性要求。项目组经过讨论，决定采用李工提出的设计方案。

【问题1】（11分）　　

请指出关系数据库模式和NoSQL模式在并发支持、存储与查询、扩展方式、索引方式和应用领域五个方面各自的特点，结果填入表4-1中（1）～（10）；并针对应用需求，说明项目组选择李工提出的设计方案的原因。

表 4-1 关系数据库模式和NoSQL模式之间的比较

【问题2】（8分）

与传统的关系型数据库相比，NoSQL数据库所支持的典型数据存储类型有哪些？

【问题3】（6分）

在实际应用中，NoSQL数据库存在的问题有哪些？

某企业经过多年的信息化建设，存在大量的应用软件系统，为了保证这些系统的运行与维护，专门组建应用系统维护部门。该部门的主要工作是保证系统的正常运行、处理问题以及扩展这些应该系统的功能，以满足企业业务功能的变化与扩展。

目前该部门存在人员流失、变更频繁，文档丢失或长期失于维护，维护成本愈来愈高等问题，具体表现为：

问题（1）：随着时间和人员的变动，程序被多人修改，往往导致程序难以理解，注释混乱，流程复杂；

问题（2）：随着不断修改程序和增加新的功能，模块之间的耦合关系日益复杂，维护成本不断增加。

这些问题导致新来的维护人员需要直接面对大量流程、结构复杂的源程序，维护困难，往往一次改动需要设计大量的软件模块。

为解决应用系统维护部门面对的问题，企业信息部门组织了专门的专家讨论会。各位专家一致认为，逆向工程与重构工程是目前预防性维护采用的主要技术，应该采用逆向工程的技术方法，重构相关应用系统文档，同时采用软件重构来降低软件代码的复杂性，最终降低维护成本。

【问题1】（8分）

软件的逆向工程是分析已有程序，寻求比源代码更高级的抽象表现形式。与之相关的概念包括软件重构、设计恢复、重构工程等。请说明设计恢复中常见的恢复信息的4种级别。

【问题2】（11分）

重构是对软件内部结构的一种调整，目的是不改变软件功能的前提下，提高其可理解性，降低其修改成本。请说明软件重构的三个类别，并简要说明常见的重构方法。针对题干中的问题（1）和问题（2），宜采用何种重构方法？

【问题3】（6分）

软件重构做出的修改可能导致程序运行变慢，但也更容易进行软件的性能优化和调整，请分析原因。

某集团公司在各省均设有分公司，现欲建立全国统一的销售管理信息系统，以便总公司及时掌握各分公司的销售情况。公司成立专门的项目组进行该系统的研发工作，其中张工负责其中的数据库设计工作。

张工和需求分析小组紧密合作，在设计出数据流图和数据字典的基础上，给出了数据库关系模式和相应的索引设计。同时考虑到未规范化关系模式可能引起的各类数据错误，对关系模式进行了全面的规范化处理，使所有关系模式均达到了3NF或BCNF。

在项目实施过程中，应用开发小组认为该设计方案未考虑应用功能的实际需求。如果严格按照设计方案实施，会对应用系统中整体性能产生较大影响。主要的原因在于进行数据查询时，会产生大量的多表连接操作，影响性能。而设计方案中的索引设计，并不能完全满足数据查询的性能要求。

应用开发小组还认为，该设计方案未考虑到信息系统中核心销售数据处理的特点：各分公司在使用该信息系统时只能操作自己分公司的销售数据，无权操作其他分公司的销售数据；只有总公司有权利操作所有销售数据，以便进行统计分析。

应用开发小组要求，在数据库设计方案中，必须针对实际应用功能的实现来考虑关系模式的规范化，必要时需要采用逆规范化或解除规范化的方法来保证性能要求。

【问题1】（8分）

系统需要管理供应商和货物等信息，具体包括供应商姓名、地址以及货物名称、价格等，供应商可以提供0~n种货物，其公司地址也可能发生变化。请以供应商关系模式supplier（name,address,product,price）为例，解释不规范的关系模式存在哪些问题。

【问题2】（6分）

应用开发小组认为张工的规范化设计虽然解决了未规范化关系模式带来的问题，但实际实现功能时会造成系统性能的下降，请解释其原因。

【问题3】（5分）

请解释逆规范化方法，说明其优缺点。

【问题4】（6分）

针对该信息系统中核心销售数据处理的特点，如采用关系表水平分割的逆规范化方法，请给出具体的解决方案，并说明该方案存在的问题。

某企业欲研制某宇航控制系统。该系统对软件的可靠性要求很高，分配给软件的可靠性指标为R≥0.99。根据软件结构设计方案，该软件由7个模块X1，X2，…，X7组成，分别完成不同的控制功能。

为了保证该控制系统能够满足环境可靠性指标，李工认为应该首先采用故障树方法分析，预测出可靠性指标。该企业主管采用了李工的建议，建立了该软件的故障树模型（如图4-1所示），评估出了每个模块的可靠性指标，同时在每个模块的设计与实现过程中，采用了流程优化、结构优化、降低设计复杂度等方法来提高模块的可靠性指标。

软件开发完成后，项目组对该软件进行了相应的可靠性测试，得到了各模块的失效概率为：FX1=FX2=0.05，FX3=0.008，FX4=0.07，FX5=FX6=0.05，FX7=0.08，通过计算割集的失效概率来近似计算整个软件的可靠性指标，计算结果表明该软件的可靠性未达到分配的指标要求。

图4-1 某控制系统故障树

【问题1】（8分）

请给出该故障树的所有最小割集。

【问题2】（10分）

根据题中给出的、经过可靠性测试后得到的每个模块的失效概率，计算每个割集失效概率，并近似计算出整个软件的失效概率，说明该软件的可靠性测试指标确未达要求。

【问题3】（7分）

请进一步分析导致该软件可靠性测试未能满足分配指标要求的原因，并给出后续的改进策略。

银行金融系统对数据库中的数据安全要求很高，必须在技术层面上采用必要的措施，以保证数据的有效和不丢失。数据库的备份与恢复是保证数据安全的一种基本方法，一般将数据库备份划分为冷备份、热备份和数据导出，而数据导出根据导出数据的范围，又可以分为完全导出、增量导出和累计导出。

该金融系统上线初期，整个业务系统采用了内网方式运行，不与外网发生联系。为了保证数据库内部数据的安全，该银行信息中心的刘工提出的备份方案如表4-1所示。

信息中心的李工对刘工的方案提出了异议，认为数据库一旦发生故障，刘工的方案无法做到数据库的实时恢复，会导致业务数据的丢失，银行应该采用数据库冷备份和热备份相结合的方式来完成数据库的备份。

【问题1】（3分）

针对金融数据库安全，从技术层面上分析应重点考虑哪些因素？

【问题2】（4分）

请用200字以内的文字评价刘工的备份策略的优缺点。

【问题3】（10分）

请分别说明冷备份和热备份的概念，并补充表4-2中的空（1）～（6）。

【问题4】（8分）

银行金融系统需要支持数据库的实时/秒级恢复（即恢复到故障之前的时间点上），请设计合理的备份策略，并说明其基本恢复过程。

某互联网销售企业需要建立自己的电子商务平台，将所有产品信息集中在一起，为用户提供全方位的产品信息检索服务。但产品供应商大多数已经建有自己的电子商务平台，且数据独立存储，而且数据格式和数据平台有较大差异，有的供应商甚至没有采用数据库来存储商品信息。为此该企业专门成立专家组来论证其数据集成方案。

李工提出采用集中式集成方式把产品供应商的数据集中在一起，采用数据仓库技术来实现与各家供应商的数据集成。而王工提出采用松耦合的联邦数据库集成方案。专家组经过激烈讨论，认为王工方案更为合理，建议采用王工提出的集成方案。

【问题 1】（10 分）

请结合数据仓库和联邦数据库集成方案各自的特点，简要说明专家组采用王工提出的集成方案的原因。

【问题 2】（7 分）

部分供应商的产品信息没有相应的数据库，而是直接嵌入在 WEB 页面中供用户浏览。数据集成时需要直接从供应商电子商务平台的网页上获取其产品信息。请简要给出此类数据集成的方法和基本步骤。

【问题 3】（8 分）

在方案评审会上，项目组针对李工和王工的方案展开了激烈的讨论。刘工指出两种方案在实施的过程中，都存在数据源之间的语义映射和转换问题，都会带来数据集成的不确定。请简要说明产生不确定的原因。

某公司拟开发一个基于web的远程康复系统，该系统的主要功能要求如下：

（1）康复设备可将患者的康复训练数据实时传入云数据库。

（2）医生可随时随地的通过浏览器获取患者康复训练数据并进行康复训练的结果评估和康复处方的更新。

（3）患者可通过此系统查看自己的康复训练记录和医生下达的康复训练处方，并可随时与医生进行在线沟通交流。

（4）平台管理员可借助此系统实现用户的管理和康复设备的监控与管理，及时获悉设备的数据信息，便于设备维护和更新。

该公司针对上述需求组建了项目组，并召开了项目开发研讨会，会上，张工建议云数据库采用关系型数据库来实现数据存储；李工提出来用三层架构实现该远程康复系统。

【问题1】（6分）

请用200字以内文容说明什么是云数据库以及云数据库特点。

【问题2】（9分）

根据该系统的功能需求，列举该系统中存在的实体，以辅助张工进行关系数据库设计。

【问题3】（10分）

根据李工建议，该系统采用三层架构，请用300字以内的文字分析层次型架构优势，并从下面给出的（a）-（i）候选项中进行选择，补充完善图5- 1中（1）-（6）处空白的内容，完成该系统的架构设计方案。

候选项：

（a）治疗仪

（b）接入层

（c）Socket

（d）Spring

（e）应用层

（f）MySQL

（g）MVC

（h）无线通信

（i）网络层

某公司因业务需要，拟在短时间内同时完成“小型图书与音像制品借阅系统”和“大学图书馆管理系统”两项基于B/S的Web应用系统研发工作。

小型图书与音像制品借阅系统向某所学校的所有学生提供图书与音像制品借阅服务。所有学生无需任何费用即可自动成为会员，每人每次最多可借阅5本图书和3个音像制品。图书需在1个月之内归还，音像制品需在1周之内归还。如未能如期归还，则取消其借阅其他图书和音像制品的权限，但无需罚款。学生可通过网络查询图书和音像制品的状态，但不支持预定。

大学图书馆管理系统向某所大学的师生提供图书借阅服务。有多个图书存储地点，即多个分馆。搜索功能应能查询所有的分馆的信息，但所有的分馆都处于同一个校园内，不支持馆际借阅。本科生和研究生一次可借阅16本书，每本书需在1个月内归还。教师一次可借阅任意数量的书，每本书需在2个月内归还，且支持教师预定图书。如预定图书处于被借出状态，系统自动向借阅者发送邮件提醒。借阅期限到达前3天，向借阅者发送邮件提醒。超出借阅期限1周，借阅者需缴纳罚款2元/天。存在过期未还或罚款待缴纳的借阅者无法再借阅其他图书。图书馆仅向教师和研究生提供杂志借阅服务。

基于上述需求，该公司召开项目研发讨论会。会议上，李工建议开发借阅系统产品线，基于产品线完成这两个Web应用系统的研发工作。张工同意李工观点，并提出采用 MVP（Model View Presenter）代替MVC的设计模式研发该产品线。

【问题1】（6分）

软件产品线是提升软件复用的重要手段，请用300字以内的文字分别简要描述什么是软件复用和软件产品线。

【问题2】（16分）

产品约束是软件产品线核心资产开发的重要输入，请从以下已给出的（a）～（k）各项内容，分别选出产品的相似点和不同点填入表5-1中（1）～（8）处的空白，完成该软件产品线的产品约束分析。

（a）项目当前状态；（b）项目操作；（c）预定策略；（d）会员分类；（e）借阅项目数量；（f）项目的类型和属性；（g）检索功能；（h）与支付相关的用户信息；（i）图书 编号；（j）教师；（k）学生

表5-1产品约束分析

【问题3】（3分）

MVP模式是由MVC模式派生出的一种设计模式。请说明张工建议借阅系统产品线采用MVP模式代替MVC模式的原因。

某公司开发的 B2C 商务平台因业务扩展，导致系统访问量不断增大，现有系统访问速度缓慢，有时甚至出现系统故障瘫痪等现象。面对这一情况，公司召开项目组讨论会议，寻求该商务平台的改进方案。讨论会上，王工提出可以利用镜像站点、CDN内容分发等方式解决并发访问量带来的问题。而李工认为，仅仅依靠上述外网加速技术不能完全解决系统现有问题，如果访问量持续增加，系统仍存在崩溃的可能。李工提出应同时结合Web内网加速技术优化系统改进方案，如综合应用负载均衡、缓存服务器、Web应用服务器、分布式文件系统、分布式数据库等。经过讨论，公司最终决定采用李工的思路，完成改进系统的设计方案。

【问题 1】（10分）

针对李工提出的改进方案，从 a ~j 中分别选出各技术的相关描述和对应常见支持软件填入表 5-1 中的（1） ~（10） 处。

表5-1 技术描述与常见支持软件

（a）保存静态文件，减少网络交换量，加速响应请求

（b） 可采用软件级和硬件级负载均衡实现分流和后台减压

（c） 文件存储系统，快速查找文件

（d） FastDFS

（e） HAProxy

（f） JBoss

（g） Hadoop Distributed File System（HDFS）

（h） Apache Tomcat

（i） Squid

（j） MongoDB

【问题 2】（9 分）

请用100字以内的文字解释分布式数据库的概念，并给出提高分布式数据库系统性能的 3 种常见实现技术。

【问题3】（6 分）

针对 B2C 商务购物平台的数据浏览操作远远高于数据更新操作的特点，指出该系统应采用的分布式数据库实现方式，并分析原因。

某汽车配件销售厂商拟开发一套网上销售与交易系统，以扩大产品销量，提升交易效率。项目组经过讨论与分析，初步确定该系统具有首页、商品列表、商品促销、商品库存、商品价格、订单中心、订单结算、支付、用户管理、频道（用于区分不同类别的商品）、搜索、购物车等主要功能。

【问题1】（6分）

根据业务逻辑切分系统功能是进行系统功能分解的一项重要原则。项目组目前已经将该系统分解为网站、交易和业务服务三个子系统，请将题干中已经确定的系统功能归入这三个子系统中，填写表5-1中的空白，将解答写在答题纸的对应栏内。

表5-1 系统功能分解

【问题2】（12分）

商品实时价格查询是该系统一个重要的业务场景，其完整业务流程如图5-1所示。其中商品实时价格由采销人员在后台设置，包括基础价格与促销信息（例如直降、打折等）；用户在前台商品详情页面请求实时价格；商品实时价格则由商品的基础价格与促销信息计算得出。

基于上述流程，系统设计人员进一步将业务流程细分为商品价格写逻辑流程、商品价格读逻辑流程和回源写逻辑流程三个部分。根据图5-1所示的业务流程和题干描述，从备选答案中选择正确的选项填写表5-2中的空（a）～（h），将解答写入答题纸的相应栏内。

表5-2 业务流程详细描述

【问题3】（7分）

在设计实现商品实时价格查询业务流程时，项目组的分析师王工向系统设计师和实现人员提出了一些原则，请分析并判断这些原则的正确性，将应填入表5-3中（a）～（d）处的解答写在答题纸的相应栏内。

表5-3

某软件企业拟开发一套基于Web的云平台配置管理与监控系统，该系统按租户视图、系统管理视图以及业务视图划分为多个相应的Web应用，系统需求中还包含邮件服务、大文件上传下载、安全攻击防护等典型Web系统基础服务需求。

【问题1】（5分）

在选择系统所采用的Web开发框架时，项目组对Alibaba开发的WebX框架与轻量级Spring MVC框架进行了对比分析，最终决定采用WebX框架进行开发。请用300字以内文字，从多应用支持、基础服务支持以及可扩展性这三个方面对WebX与Spring MVC框架进行对比。

【问题2】（12分）

在确定系统采用的持久层技术方案时，项目组梳理了系统的典型持久化需求，对照需求对比分析了 Hibernate和MyBatis两种持久化方案，请分析两种持久化方案对表 5-1中所列项目需求的支持情况，将候选答案序号A或B填入表5-1相应位置。

表5-1 两种持久化方案对项目需求的支持情况

【候选答案：A 支持 B 不支持或支持差】

问题3（8分）

系统实现相应的配置管理与监控功能时，需要集成云平台侧提供的大量服务以实现配置数据的读取写入与不同视图监测数据的获取。项目组在确定服务集成方案时，对比了REST风格RPC与SOAP RPC两种方案，经过分析讨论，项目组最终决定采用REST风格RPC机制实现服务集成，请判断表5-2中给出的选择REST方案的理由是否合理。

表5-2 选择REST方案的理由及判断

某电子商务公司进行机构重组后，业务规模和用户规模不断扩大，现有的在线销售系统已经无法满足公司的发展要求。公司决策层对现有系统的不足进行了认真分析，决定提高现有系统客户端访问速度，增强客户端的动态交互能力，并提高整个系统代码的模块化和重用性，最终完成网上交易系统的改造与升级。在对该系统的升级方案进行设计和讨论时，公司的系统分析师王工提出采用开发浏览器插件的方式提高客户端访问速度并增强访问体验，通过重写服务端代码提高系统的模块化和重用性。另外一位系统分析师李工则提出采用Ajax技术提高客户端性能，采用JavaScript技术进一步增强客户端的动态交互能力，并在服务端采用JavaScript技术提高系统代码的模块化和重用性。公司的分析师和架构师对这两种思路进行讨论与评估，最终采纳了李工的方法。

【问题1】（8分）

请从系统的客户端开发和服务端开发两个方面说明为何没有采用王工提出的方法。

【问题2】 （9分）

请说明什么是Ajax 技术，并从信息表示、动态显示及交互、数据交换和异步数据交换四个功能特点说明Ajax包含的基本技术，对应填入表5-1中的（1）、（2）、（3）、（4）空白中。

表5-1 Ajax技术包含的基本技术

【问题3】（8分）

在论证服务端实现策略时，李工以“用户身份验证”和“客户请求信息传递与返回”两个应用场景为例说明在服务端采用JavaScript技术的优势。请给出李工可能的论证过程。

A公司承担了某企业应用系统的开发任务，用户要求系统最终应发布到Web上供企业员工及企业客户使用。项目组在进行方案论证时，首先肯定了该系统需使用B/S结构，但在系统应采用的底层平台上产生了分歧，一方认为应采用微软.NET平台，一方认为应采用Java企业版平台。经过认真讨论，结合两种平台的特点及项目的实际需求，项目组最终决定采用Java企业版平台作为系统开发运行的基础平台。

【问题1】（9分）

请在以下平台特点（1）~（9）中，选择出.NET平台与Java企业版平台各自具备的优势填入表5-1的（a）~（f）项中，选择出两个平台共有的特点填入表5-1的（g）~（i）项中。

（1）良好跨平台可移植性支持

（2）易于部署与配置

（3）多程序设计语言支持

（4）良好的Web多层应用开发支持

（5）丰富的多厂商外部支持

（6）良好的O/R（对象/关系）映射支持

（7）针对特定平台的优化支持

（8）良好的源代码以外的可定制性支持

（9）良好的Web服务支持

表5-1 .NET平台与Java平台的优势对比

【问题2】（8分）

MVC（Model-View-Controller）模式是Web应用系统开发中常用的一种软件架构模式。请分别针对基于EJB的重量级框架和基于Struts等的轻量级框架，说明MVC模式中的各组件应采用何种构件实现。

项目组在进行需求调研时，发现用户界面部分的变动可能会比较频繁，因此需要降低系统界面与业务逻辑之间的耦合度。MVP（Model–View–Presenter）模式是由MVC模式派生出的一种设计模式，其主要目的是降低MVC模式中模型（Model）与视图（View）的耦合度，请用300字以内文字，从组件耦合度、组件分工及对开发工程化支持等三方面说明MVP模式与MVC模式的主要区别。

【问题3】（8分）

因为系统中大量业务逻辑涉及企业的核心商业数据，为保证系统数据一致性，完善的事务（Transaction）控制是系统实现时必需考虑重要因素之一。请用200字以内文字说明事务的基本特征，并简单描述EJB规范中提供的两种事务控制的基本方法。

某企业两年前自主研发的消防集中控制软件系统在市场上取得了较好的业绩，目前已成功应用到国内外众多企业用户的消防管理控制系统中。该软件系统通过不同型号消防控制器连接各种消防器件，实现集中式消防告警信息显示与控制。日前该软件系统的系统维护主管组织召开会议，对近期收集到的该软件系统的如下维护申请进行了讨论：

（1）将系统目前的专用报表功能改成通用报表生成功能，以适应未来用户可能提出的报表格式变化需求；

（2）在界面语言中增加德文支持，以满足新增的两个德国企业用户的使用要求；

（3）修正系统在与控制器通信时由于硬件网络故障导致的与控制器之间的连接失效，而控制器后续无法重新连接的问题；

（4）完成因某已支持型号消防控制器通信协议改变而导致的相应软件修改；

（5）增加与某新型号消防控制器的互连通信功能，以支持在后续推广过程中与该型号消防控制器进行互连；

（6）修正用户报告的由于系统从Win7平台迁移到最新发布的Win8平台而导致的部分显示功能失效的问题；

（7）修正用户报告的系统自动切换消防平面图形时部分器件位置显示错误的问题；

（8）改进系统历史消防告警记录的检索算法，以提高系统在处理大量消防报警记录时的效率；

（9）将系统目前针对某一特定数据库管理系统的数据库访问方式改成基于数据源的通用数据库访问方式，以适应用户可能提出的使用其他数据库管理系统的需求。

【问题1】（6分）

软件维护的内容通常分为正确性维护、适应性维护、完善性维护以及预防性维护四类，请用300字以内文字说明这4类软件维护内容的特点与区别。

【问题2】（9分）

请根据不同类型软件维护的特点，将上述（1）~（9）的维护申请填入表5-1相应的类别中。

表5-1 维护申请分类表

【问题3】（4分）

对于软件维护申请的处理，首先需要确定维护工作的类型，不同类型的维护工作，其处理流程往往不同，图5-1是区分不同维护类型的典型处理流程，请将表5-1中代表维护类型的序号（1）~（4）填入图5-1的（a）~（d）。

【问题4】（6分）

在讨论第（4）项维护工作的方案时，项目组发现与相应的消防控制器通信的子模块重用了企业之前淘汰的某款软件中实现相应功能的源代码，而现有技术人员没有参加过该代码的开发工作，并且重用的这部分代码开发不规范，其数据和代码结构设计都很差，相应的文档极不完整，维护记录也很简略。针对上述情况，项目组一致认为在原有代码基础上进行修改维护难度很大，因此决定采用软件工程的方法对该子模块进行重新设计、编码和测试，请从可行性和该模块后续可维护性两个方面简要分析采取这种方案的原因。

某软件公司拟为其客户开发一套基于Web的电子商务系统，该系统向终端用户提供在线购物功能。近期，项目组召开会议对以下两项需求进行了重点讨论：

（1）系统终端用户的界面呈现应提供丰富的多媒体信息，包括文本、图片、动画、视频及语音消息。

（2）系统上线后需应对大量客户端并发请求处理，商家促销活动时，并发用户数可能会达到20万的规模；系统预期用户呈明显地地域集中分布特征。

【问题1】（12分）

项目组在讨论实现需求（1）的技术方案时，首先确定了以下技术原则：

（a）应在开发阶段容易获得良好的协作开发环境支持；

（b）应考虑客户端浏览器的兼容性；

（c）应尽可能使系统具有良好的可维护性；

（d）应考虑公司开发人员的技术学习成本。

项目组就Flex与HTML5两种技术方案进行了论证，综合考虑上述技术原则要求，最终采用了基于Flex的技术方案，请结合需求（1）及上述技术原则，对比Flex与HTML5两种技术方案的优劣，说明采用基于Flex的技术方案的原因。

【问题2】（13分）

项目组在讨论实现需求（2）的技术方案时，首先确定了以下技术原则：

（a）系统中商品信息及用户信息按类别划分不同数据库或表存放；

（b）系统应提供热备份机制以防止服务器意外失效；

（c）为满足大规模并发处理要求，系统软硬件投入可根据需要追加。

项目组经过集思广益，抽取了HTML静态化、缓存、库表散列、集群与镜像、负载均衡等候选技术手段。请结合需求（2）及相应技术原则，分析上述技术手段在本项目中的可行性，将结果填入表格5-1中。

表5-1 技术手段可行性分析

E-Mall是一家电子商务公司，其主要业务是在线购物，包括书籍、服装、家电和日用品等。随着公司业务规模不断增大，公司决策层决定重新设计并实现其网上交易系统，公司负责系统开发的王工和李工分别给出了两种不同的设计方案，如图5-1和5-2所示。

公司的架构师和开发者针对这两种设计方案，从服务器负载情况、业务逻辑的分离性、系统可靠性、实现简单性等方面进行讨论与评估，综合考虑最终采用了李工给出的方案。

【问题1】（8分）

请分析比较王工、李工两种方案的优点和不足，完成表5-1中的空白部分。

【问题2】（8分）

对数据库的访问是该系统开发中需要特别注意的一个问题，O/R 映射是一种常用的数据库访问编程技术。请用200字以内的文字说明O/R映射的含义，并指出采用O/R映射的三个主要好处。

【问题3】（9分）

性能是Web应用系统的一个重要质量属性。请用200字以内的文字说明三个主要影响Web应用系统性能的因素，针对每个因素提出解决方案以提高系统性能。

某电子商务公司的主要业务是书籍、服装、家电和日用品的在线销售。随着公司业务发展和用户规模的不断扩大，现有的网上交易系统无法正常处理日益增大的请求流量，公司决策层决定升级其网上交易系统。在对该系统的升级方案进行设计和讨论时，公司的系统分析师王工提出采用基于高性能主机系统的方法进行系统升级，另外一位系统分析师李工则提出采用基于负载均衡集群的方法进行系统升级。公司的分析师和架构师对这两种思路进行讨论与评估，最终采纳了李工的方法。

【问题 1】（9 分）

请从系统的可用性、可伸缩性和应用特点三个方面说明公司为何没有采用王工提出的方法。

【问题 2】（8 分）

负载均衡通常分为传输层负载均衡和应用层负载均衡两类。请基于这种分类方式，说明基于 DNS 的负载均衡方法和基于 HTTP 重定向服务器的负载均衡方法分别属于哪类负载均衡方法，并用200字以内的文字说明这两种方法实现负载均衡的方式。

【问题 3】（8 分）

在确定使用基于负载均衡集群的系统升级方法后，李工给出了一个基于LVS（Linux Virtual Server）的负载均衡集群实现方案。公司的系统分析师在对现有系统进行深入分析的基础上，认为以下两个实际情况对升级方案影响较大，需要对该方案进行改进。

1.系统需要为在线购物提供购物车功能，用来临时存放选中的产品。

2.系统需要保证向所有的VIP 用户提供高质量的服务。

针对上述描述，首先说明每种情况分别会引入哪些与负载均衡相关的问题，并用 200字以内的文字说明针对不同的问题，应该如何改进李工的解决方案。