目錄

一、系統工程

1.1 系統工程的方法

1.1.1 霍爾的三維結構

1.1.2?切克蘭德方法

1.1.3?并行工程方法

1.1.4?綜合集成法

1.1.5.WSR 系統方法。

二、系統工程生命周期

2.1 系統工程生命周期7階段

2.2 生命周期方法

三、基于模型的系統工程(MBSE)

四、系統性能

4.1?系統性能評價

4.2 性能設計(性能調整)

五、性能評估

5.1 基準測試程序

5.2 Web 服務器的性能評估

5.3 系統監視

六、相關推薦

七、歷年真題練習

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????????歷年真題考情：本章節每年單項選擇考4分左右。

? ? ? ? 主要學習系統工程和系統性能等內容。很少涉及超綱題。

一、系統工程

????????系統工程是運用系統方法，對系統進行規劃、研究、設計、制造、試驗和使用的組織管理
技術。是人們用科學方法解決復雜問題的一門技術。系統工程方法的特點是整體性、綜合性、協調性、科學性和實踐性。系統工程是利用計算機作為工具，對系統的結構、元素、信息和反饋等進行分析，以達到最優規劃、最優設計、最優管理和最優控制的目的。

????????系統之系統 (System of System,SoS)：適用于其系統元素本身也是系統的情況。這些系統
之系統帶來了大規模跨學科問題，涉及多重、混合和分布式的系統。這些部件系統的互操作集
合通常能產生單個系統無法單獨達成的結果。例如，全球定位系統 (GPS)是飛機機載導航系
統的基本組成部分，作為一個子系統其自身的復雜性不亞于航空運輸系統。 SoS的另一個特點
是部件系統可以是其他無關系統的一部分。例如， GPS 也是汽車導航系統的基本組成部分。

1.1 系統工程的方法

????????系統工程方法是一種現代的科學決策方法，也是一門基本的決策技術。它針對主要問題、主要情況和全過程，運用有效工具進行全面的分析和處理。

1.1.1 霍爾的三維結構

????????集中體現了系統工程方法的系統化、綜合化、最優化、程序化和標準化等特點是系統工程方法論的重要基礎內容。

????????霍爾三維結構是將系統工程整個活動過程分為前后緊密銜接的7個階段和7個步驟，同時還考慮了為完成這些階段和步驟所需要的各種專業知識和技能。這樣，就形成了由時間維、邏輯維和知識維組成的三維空間結構。
????????時間維表示系統工程活動從開始到結束按時間順序排列的全過程， 分為規劃、擬訂方案研制、生產、安裝、運行、更新7 個時間階段。

????????邏輯維是指時間維的每個階段內所要進行的工作內容和應該遵循的思維程序，包括明確問題、確定目標、系統綜合、系統分析、優化、決策、實施7 個邏輯步驟。

????????知識維需要運用包括工程、醫學、建筑、商業、法律、管理、社會科學、藝術等各種知識和技能。

1.1.2?切克蘭德方法

????????P.切克蘭德認為完全按照解決工程問題的思路來解決社會問題或“軟科學”問題。社會經濟系中的問題往往很難和工程技術系統中的問題一樣，事先將需求確定清楚，難以按價值系統的評價準則設計出符合這種需求的最優系統方案。切克蘭德方法論的核心不是“最優化”而是“比較”與“探尋”。從模型和現狀的比較中來學習改善現狀的途徑。
????????切克蘭德方法將工作過程分為7個步驟。

?????????1.認識問題。收集與問題有關的信息，表達問題現狀，尋找構成和影響因素及其關系，以便明確系統問題結構、現存過程及其相互之間的不適應之處，確定有關的行為主體和利益主體。

????????2.根底定義。初步弄清、改善與現狀有關的各種因素及其相互關系。根底定義的目的是弄清系統問題的關鍵要素以及關聯因素，為系統的發展及其研究確立各種基本的看法，并盡可能選擇出最合適的基本觀點。

? ? ? ? 3.建立概念模型。在不能建立精確數學模型的情況下，用結構模型或語言模型來描述系統的現狀。概念模型來自于根底定義，是通過系統化語言對問題抽象描述的結果，其結構及要素必須符合根底定義的思想，并能實現其要求。

? ? ? ? 4.比較及探尋。將現實問題和概念模型進行對比，找出符合決策者意圖且可行的方案或途徑。有時通過比較，需要對根底定義的結果進行適當修正。

? ? ? ? 5.選擇。針對比較的結果，考慮有關人員的態度及其他社會、行為等因素，選出現實可行的改善方案。

? ? ? ? 6.設計與實施。通過詳盡和有針對性的設計，形成具有可操作性的方案，并使得有關人員樂于接受和愿意為方案的實現竭盡全力。

? ? ? ? 7.評估與反饋。根據在實施過程中獲得的新認識，修正問題描述、根底定義及概念模
型等。

1.1.3?并行工程方法

????????并行工程 (Concurrent Engineering)是對產品及其相關過程(包括制造過程和支持過程)進行并行、集成化處理的系統方法和綜合技術。它要求產品開發人員從設計開始就考慮產品生命周期的全過程，不僅考慮產品的各項性能，如質量、成本和用戶要求，還應考慮與產品有關的各工藝過程的質量及服務的質量。

????????并行工程的目標是提高質量、降低成本、縮短產品開發周期和產品上市時間。

????????并行工程強調以下3點：

????????????????1.在產品的設計開發期間，將概念設計、結構設計、工藝設計、最終需求等結合起來，保證以最快的速度按要求的質量完成。
????????????????2.各項工作由與此相關的項目小組完成。進程中小組成員各自安排自身的工作，但可以隨時或定期反饋信息，并對出現的問題協調解決。
? ? ? ? ? ? ? ? 3.依據適當的信息系統工具，反饋與協調整個項目的進行。利用現代CIM 技術，在產品的研制與開發期間，輔助項目進程的并行化。

1.1.4?綜合集成法

????????錢學森等首次把處理開放的復雜巨系統的方法命名為從定性到定量的綜合集成法。綜合集成是從整體上考慮并解決問題的方法論，是現代科學條件下認識方法論上的一次飛躍。從系統的本質出發，可以把系統分為簡單系統和巨系統兩大類。

? ? ? ? ? ? ? ? 1.如果組成系統的子系統數量比較少，它們之間的關系比較單純的系統稱為簡單系統，
如一臺測量儀器。
? ? ? ? ? ? ? ? 2.如果子系統數量非常巨大(如成千上萬),則稱作巨系統。
? ? ? ? ? ? ? ? 3.如巨系統中子系統種類不太多(幾種、幾十種),且它們之間的關聯關系又比較簡單，就稱作簡單巨系統，如激光系統。
? ? ? ? ? ? ? ? 4.如果子系統種類很多并有層次結構，它們之間的關聯關系又很復雜，這就是復雜巨系統，如果這個系統又是開放的，就稱作開放的復雜巨系統 (Open Complex Giant Systems)。

? ? ? ? 開放的復雜巨系統的一般基本原則與一般系統論的原則相一致：一是整體論原則;二是相互聯系的原則; 三是有序性原則;四是動態原則。

????????開放的復雜巨系統主要性質：開放性、復雜性、進化與涌現性、層次性、巨量性。

????????綜合集成方法的主要特點有:
? ? ? ? ? ? ? ? 1.定性研究與定量研究有機結合，貫穿全過程。
? ? ? ? ? ? ? ? 2.科學理論與經驗知識結合，把人們對客觀事物的知識綜合集成解決問題。
? ? ? ? ? ? ? ? 3.應用系統思想把多種學科結合起來進行綜合研究。
? ? ? ? ? ? ? ? 4.根據復雜巨系統的層次結構，把宏觀研究與微觀研究統一起來。
? ? ? ? ? ? ? ? 5.必須有大型計算機系統支持，不僅有管理信息系統、決策支持系統等功能，而且還要有綜合集成的功能。

1.1.5.WSR 系統方法。

????????WSR 是物理 (Wuli)-事理 (Shili)-人理 (Renli)方法論的簡稱，物理、事理和人理三者如何巧妙配置、有效利用以解決問題的一種系統方法論。“懂物理、明事理、通人理”就是WSR 方法論的實踐準則。

????????WSR 方法論一般工作過程可理解為這樣的7 步：理解意圖、制定目標、調查分析、構造策略、選擇方案、協調關系和實現構想。

二、系統工程生命周期

2.1 系統工程生命周期7階段

? ? ? ? 1.探索性研究階段:目的是識別利益攸關者的需求，探索創意和技術。

????????2.概念階段:目的是細化利益攸關者的需求，探索可行概念，提出有望實現的解決方案。

? ? ? ? 3.開發階段:目的是細化系統需求，創建解決方案的描述，構建系統，驗證并確認系統。

????????4.生產階段:目的是生產系統并進行檢驗和驗證。

? ? ? ? 5.使用階段:目的是運行系統以滿足用戶需求。

? ? ? ? 6.保障階段:目的是提供持續的系統能力。

? ? ? ? 7.退役階段:目的是存儲、歸檔或退出系統。

2.2 生命周期方法

????????1.計劃驅動方法：特征在于整個過程始終遵守規定流程的系統化方法。特別關注文檔的完整性需求的可追溯性以及每種表示的事后驗證。

? ? ? ?2.漸進迭代式開發：允許為項目提供一個初始能力，隨之提供連續交付以達到期望的系統。目標在于快速產生價值并提供快速響應能力。適合需求不清晰，較小的，不太復雜的系統。

? ? ? ? 3.精益開發：精益思想是一種整體性的范式，聚焦于向客戶交付最大價值并使浪費活動最小化。是一個動態的、知識驅動的、以客戶為中心的過程，通過這一過程使特定企業的所有人員以創造價
值為目標不斷地消除浪費。

? ? ? ? 4.敏捷開發：敏捷的關鍵目標在于靈活性，當風險可接受時允許從序列中排除選定的事件。適用于系統工程的敏捷原則如下:

????????????????● 最高的優先級是通過盡早地和持續地交付有價值的軟件來滿足客戶。
????????????????● 歡迎需求變更，即使是在項目開發后期。敏捷流程利用需求變更幫助客戶獲得競爭優勢。
????????????????● 不斷交付可用的軟件，周期從幾周到幾個月不等，且越短越好。
????????????????● 在項目中業務人員與開發人員每天在一起工作，業務人員始終參與到開發工作中。
????????????????● 在開發團隊內部和團隊之間，傳遞信息最有效的方法是面對面交談。
????????????????● 工作軟件是進展的主要度量。
????????????????● 對技術的精益求精以及對設計的不斷完善將提升敏捷性。
????????????????● 簡單性(盡最大可能減少不必要的工作的藝術)是精髓。
????????????????● 最佳的架構、需求和設計出自于自組織的團隊。
????????????????● 團隊要定期反省如何能夠做到更加高效，并相應地調整團隊的行為。

三、基于模型的系統工程(MBSE)

???????是建模方法的形式化應用，以使建模方法支持系統需求、分析、設計、驗證和確認等活動，這些活動從概念性設計階段開始，持續貫穿到設計開發以及后來的所有生命周期階段。系統工程過程的三個階段分別產生三種圖形：

????????在需求分析階段，產生需求圖、用例圖及包圖；
????????在功能分析與分配階段，產生順序圖、活動圖及狀態機圖；
????????在設計綜合階段，產生模塊定義圖、內部塊圖及參數圖等。

????????MBSE 的三大支柱分別是建模語言(SysML目的統一系統工程中使用的建模語言)、建模工具(支持系統建模語言畫圖的計算機和網絡環境)和建模思路(如何利用建模語言的圖形來建模)。

四、系統性能

????????性能指標是軟、硬件的性能指標的集成。在硬件中，包括計算機、各種通信交換設備、各
類網絡設備等；在軟件中，包括操作系統、數據庫、網絡協議以及應用程序等。

4.1?系統性能評價

系統性能評價指標是軟件、硬件的性能指標的集成。其中：

????????1.評價計算機的主要性能指標有時鐘頻率（主頻）、運算速度、運算精度、數據處理速率（Processing Data Rate，PDR）、吞吐率等。
? ? ? ? 2.評價路由器的主要性能指標有設備吞吐量、端口吞吐量、全雙工線速轉發能力、路由表能力、背板能力、丟包率、時延、時延抖動、協議支持等。

? ? ? ? 3.評價交換機所依據的性能指標有端口速率、背板吞吐量、緩沖區大小、MAC 地址表大等。

? ? ? ? 4.評價網絡的性能指標有設備級性能指標、網絡級性能指標、應用級性能指標、用戶級性能指標和吞吐量。

? ? ? ? 5.評價操作系統的性能指標有系統上下文切換、系統響應時間、系統的吞吐率（量）、系統資源利用率、可靠性和可移植性。

? ? ? ? 6.衡量數據庫管理系統的主要性能指標有最大并發事務處理能力、負載均衡能力、最大連
接數等。

? ? ? ? 7.評價Web 服務器的主要性能指標有最大并發連接數、響應延遲和吞吐量。

4.2 性能設計(性能調整)

????????當系統性能降到最基本的水平時，性能調整由查找和消除瓶頸組成。對于數據庫系統，性能調整主要包括CPU/ 內存使用狀況、優化數據庫設計、優化數據庫管理以及進程/線程狀態、硬盤剩余空間、日志文件大小等；對于應用系統，性能調整主要包括應用系統的可用性、響應時間、并發用戶數以及特定應用的系統資源占用等。

????????在開始性能調整之前，必須做的準備工作有識別約束、指定負載、設置性能目標。在建立了性能調整的邊界和期望值后，就可以開始調整了，這是一系列重復的、受控的性能試驗，循環的調整過程為收集、分析、配置和測試。

五、性能評估

????????性能評估是為了一個目的，按照一定的步驟，選用一定的度量項目，通過建模和實驗，對一個系統的性能進行各項檢測，對測試結果做出解釋，并形成一份文檔的技術。性能評估的一個目的是為性能的優化提供參考。

5.1 基準測試程序

????????大多數情況下，為測試新系統的性能，用戶必須依靠評價程序來評價機器的性能。下面列
出了4種評價程序，它們評測的準確程度依次遞減：真實的程序、核心程序、小型基準程序和
合成基準程序。

????????把應用程序中用得最多、最頻繁的那部分核心程序作為評價計算機性能的標準程序，稱為基準測試程序 (benchmark)。基準測試程序有整數測試程序Dhrystone、 浮點測試程序 Linpack、Whetstone基準測試程序、 SPEC 基準測試程序和 TPC 基準程序。

5.2 Web 服務器的性能評估

????????在Web 服務器的測試中，反映其性能的指標主要有：最大并發連接數、響應延遲和吞吐
量等。

????????常見的Web 服務器性能評測方法有基準性能測試、壓力測試和可靠性測試。

5.3 系統監視

????????進行系統監視的方法通常有3種方式：

????????????????1.是通過系統本身提供的命令，如UNIX/Linux 中的W、ps、last,Windows中的 netstat等；

? ? ? ? ? ? ? ? 2.是通過系統記錄文件查閱系統在特定時間內的運行狀態；

? ? ? ? ? ? ? ? 3.是集成命令、文件記錄和可視化技術，如 Windows 的Perfmon應用程序。

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七、歷年真題練習

????????7.1 霍爾等人于 1969年提出了系統方法的三維結構體系，通常稱為霍爾三維結構，這是系統工程方法論的基礎。霍爾三維結構以時間維、(①)維、知識維組成的立體結構概括性地表示出系統工程的各階段、各步驟以及所涉及的知識范圍。其中時間維是系統的工作進程，對于一個具體的工程項目，可以分為7個階段，在(?②)階段會做出研制方案及生產計劃。

? ? ? ? ? ? ? ??①A.空間?????????B.結構????????C.組織? ? ? ? D.邏輯
????????????????②A.規劃?????????B.擬定????????C.研制? ? ? ? D.生產
?

????????7.2?對計算機評價的主要性能指標有時鐘頻率、①、運算精度和內存容量等。對數據庫管理系統評價的主要性能指標有 (②)、數據庫所允許的索引數量和最大并發事務處理能力等。

????????????????①A.丟包率????????B.端口吞吐量????????????????C.可移植性? ? ? ? ? ? D.數據處理速率
? ? ? ? ? ? ? ? ②A.丟包率????????B.支持協議和標準? ? ? ? ?C.最大連接數????????D.時延抖動

人工分割線-答案

? ? ? ? 7.1 D、B

? ? ? ? 7.2?D、C