问答题
阅读以下关于基于嵌入式系统的住宅安全系统的技术说明,根据要求回答问题1至问题4。
【说明】
基于某嵌入式系统的住宅安全系统可使用传感器(如红外探头和摄像头等)来检测各种意外情况,如非法进入、火警及水灾等。
房主可以在安装该系统时配置安全监控设备(如传感器、显示器和报警器等),也可以在系统运行时修改配置,通过录像机和电视机监控与系统连接的所有传感器,并通过控制面板上的键盘与系统进行信息交互。在安装过程中,系统给每个传感器赋予一个D编号和类型,
并设置房主密码以启动和关闭系统,设置传感器事件发生时应自动拨出的电话号码。当系统检测到一个传感器事件时,就激活警报,拨出预置的电话号码,并报告关于位置和检测到的事件的性质等信息。图6-19所示是住宅安全系统的顶层数据流图,图6-20所示是住宅安全系统的第0层数据流图,图 6-21所示是对住宅安全系统的第0层数据流图中加工4的细化图。

问答题
【问题1】
请将住宅安全系统的顶层数据流图(图6-19)中(A)~(D)空缺处,以及第0层数据流图(图6-20)中(E)空缺处的内容填写完整。
【正确答案】
【答案解析】(A)用户配置请求 (B)TV信号 (C)告警类型 (D)传感器 (E)传感器状态 这是一道要求读者掌握分层数据流图中数据流的平衡原则的综合分析题。本题的解答思路如下: ①本题的图6-19并不是完整的顶层数据流图,解答时需通过题干的说明信息以及第。层数据流图来分析顶层图并解答问题。 ②题干中提及的关键信息“房主可以在安装该系统时配置安全监控设备(如传感器、显示器和报警器等)”,在顶层数据流图(图6-19)中这3个名词并没有完整地出现,仅出现了“报警器”一词。在图6-19中“电视机”实际上起题干中关键信息“显示器”的作用。结合图6-19中“传感器状态”这一输出数据流可判断出(D)空缺处应填入“传感器”这一外部实体。 ③由于子层数据流图是其父数据流图中某一部分内部的细节图(或加工图),因此子层数据流图的输入/输出数据流应该保持一致,即在上一级数据流图中有几条数据流,其子图也一定有同样的数据流,而且它们的输送方向是一致的。 ④在住宅安全系统第0层数据流图(图6-20)中,加工5(信息及状态显示)的输出数据流为“TV信号”,其中“TV”是日常生活中电视机的英文缩写。在图6-19顶层数据流图中有一外部实体——“录像机、电视机”,因此可推理出图6-19中(B)空缺处的数据流就是“TV信号”。 ⑤根据数据流的方向可知,在图6-19所示的顶层数据流图中(C)空缺处的数据流属于输出数据流。在第0层数据流图(图6-20)中,共有“TV信号”、“电话拨号”、“告警类型”和“显示信息”四个输出数据流。在图6-19顶层数据流图中现已存在“TV信号”、“电话拨号”和“显示信息”三个输出数据流,因此可推理出图6-19中流向“报警器”外部实体的数据流是“告警类型”,即(C)空缺处填写的数据流应是“告警类型”。 ⑥根据数据流的方向可知,在图6-20所示的第0层数据流图中(E)空缺处的数据流属于输入数据流,且与“传感器监控”这一加工处理相关。在图6-19顶层数据流图中,外部实体“传感器”流入“住宅安全系统”的输入数据流是“传感器状态”,由此可推理出图 6-19中(E)空缺处的数据流就是“传感器状态”。 ⑦同理,根据数据流的方向可知,在图6-19所示的顶层数据流图中(A)空缺处的数据流属于输入数据流。在第0层数据流图(图6-20)中流入“住宅安全系统”加工的输入数据流共有四个,分别是“用户配置请求”、“开始/停止”、“用户密码”和“传感器状态”等。在图6-19所示的顶层数据流图中现已存在有“开始/停止”、“用户密码”和“传感器状态”三个输出数据流,因此可推理出图6-19中由“控制面板”外部实体流出的数据流是“用户配置请求”,即(A)空缺处填写的数据流应是“用户配置请求”。 ⑧将以上分析结果归纳整理成图6-23所示的完整的住宅安全系统顶层数据流图。
问答题
【问题2】
将图6-21所示的加工4的细化图中的数据流补充完整,请按以下答题格式分别指明加工名称、数据流名称和数据流方向(输入/输出)。
答题格式示例:
[4.2 评估设置]→(告警数据)→[4.3 产生告警信号]
或[4.3 产生告警信号]→(告警类型)
【正确答案】
【答案解析】5 拨号]→(电话拨号) (传感器状态)→[4.4 读传感器] [4.1 格式显示]→(传感器数据) 本试题的解答思路也是根据数据流图的数据流平衡原则进行分析的,详细的解答步骤如下: ①由于子图是其父图中某一部分内部的细节图(加工图),因此子图的输入/输出数据流应该保持一致。其含义是:在上一级中有几条数据流,其子图也一定有同样的数据流,而且它们的输送方向是一致的。 ②在第0层数据流图(图6-20)中,“4传感器监控”加工模块有1条输入数据流——“传感器状态”和3条输出数据流——“电话拨号”、“传感器数据”、“告警类型”。 ③在图6-21所示的加工4的细化图中,只有输出数据流“告警类型”,因此该加工图缺少了“传感器状态”、“电话拨号”及“传感器数据”这三条数据流。 ④由于加工4的细化图(图6-21)的内部结构、数据流向已清晰地给出,因此只需将“传感器状态”、“电话拨号”,“传感器数据”这3条数据流进行对号入座。 ⑤根据常识可知,“电话拨号”是加工处理“4.5拨号”的输出数据流;“传感器状态”是“4.4读传感器”处理的输入数据流。 ⑥“传感器数据”应该是经“4.1格式显示”处理过的数据流,所以作为“4.1格式显示”的输出数据流。其中,“格式显示”处理是指将准备输出显示的传感器数据处理成第0层数据流图(图6-20)中“5信息与状态显示”能够接受的传感器数据格式。 ⑦按照试题中“答题格式”的要求,将以上分析结果整理如下: [4.5 拨号]→(电话拨号) (传感器状态)→[4.4 读传感器] [4.1 格式显示]→(传感器数据) ⑧另外,将以上分析结果归纳整理出完整的加工4的细化数据流图,如图6-24所示。
问答题
【问题3】
修改在住宅安全系统第0层数据流图(图6-20)中的数据存储“配置信息”,将会影响第0层数据流图中的哪些加工?
【正确答案】
【答案解析】3密码处理 4传感器监控 5信息及状态显示 这是一道要求读者掌握数据流图(DFD图)中数据存储作用的综合分析题。本题的解答思路如下: ①在数据流图(DFD图)中,数据存储是指逻辑上要求存储的数据,它不考虑具体数据的存储介质和技术手段。 ②在图6-21所示的加工4的细化数据流图中,可以阅读到“4.2 评估设置”这一加工处理用到了配置信息文件,由此可知,在第0层数据流图(图6-20)中“4 传感器监控”加工将用到配置信息文件,即“4 传感器监控”加工处理与数据存储“配置信息”有关联。 ③由题干关键信息“房主……可以在系统运行时修改配置”可知,此处的“修改配置”结果将存储到“配置信息”这一数据存储中。在第0层数据流图(图6-20)中,“3 密码处理”是用于检验密码的,但是它只有一个输出数据流“检验ID信息”到“信息及状态显示”加工处理,并没有反馈回来的数据流,所以“检验ID信息”是已经验证通过的用户信息,用户输入密码应是在“3 密码处理”这个环节中进行验证的。如果密码验证是在“5 信息及状态显示”中进行的,那么从“5 信息及状态显示”应有一条不合法的用户数据流反馈到“密码处理”。可见,“密码处理”一定要用到数据存储“配置信息”中的用户名和密码。 ④由以上分析可知,在第0层数据流图(图6-20)中,由于输出到加工处理“5 信息及状态显示”的数据流是用来“检验ID信息”的,因此“5信息及状态显示”加工处理也将与“配置信息”这一数据存储相关联。
问答题
【问题4】
数据流图是系统分析阶段用于描述系统逻辑模型的图形描述工具。嵌入式实时系统分析阶段的主要任务是确定需要解决的问题或需要完成的目标及其{{U}} (1) {{/U}},同时对实时系统的软/硬件做全面的分析,并对软/硬件做合理的分解,为实时系统的设计打下基础。实时系统的分析需要建模和{{U}} (2) {{/U}},以便系统分析人员估计“时间和大小”。建立系统模型时应明确体现{{U}} (3) {{/U}}、{{U}} (4) {{/U}}、功能特点及约束条件等因素。
【正确答案】
【答案解析】(1)约束 (2)仿真 (3)性能描述 (4)技术指标 这是一道要求读者掌握嵌入式实时系统分析任务的基本常识题。本题涉及到的知识点如下: ①数据流图是系统分析阶段用于描述系统逻辑模型的图形描述工具,解决嵌入式系统“做什么”的问题。逻辑数据流图强调参与者所做的事情,可以帮助设计者决定需要哪些系统资源;为了运行系统,用户必须执行的活动;在系统安装之后,如何保护和控制这些系统。逻辑数据流图说明应该具有哪些加工和数据存储,而不关心这些加工和数据存储是如何实现的。 物理数据流图关注的是系统中的物理实体,以及一些具体的文档、报告和其他输入/输出硬拷贝。物理数据流图是用做系统构造和实现的技术性蓝图。物理数据流图需要说明加工和数据存储是如何实现的。 ②嵌入式实时系统分析阶段的主要任务是确定需要解决的问题或需要完成的目标及其约束,同时对实时系统的软/硬件做全面的分析,并对软/硬件做合理的分解,为实时系统的设计打下基础,实时系统的分析需要建模和仿真,以便系统分析人员估计“时间和大小”。(1)空缺处所填写的内容也可以从“建立系统模型时应明确体现……功能特点、约束条件等因素”中提取出“约束”以获得答案,(2)空缺处可填入“仿真”等内容。 ③嵌入式实时系统环境中,系统建模就是用于描述所建立系统的软/硬件模型、优化系统描述的过程。 ④建立系统模型时应明确体现性能描述、功能特点、技术指标、约束条件等因素。 其中,性能描述反映的是系统的整体面貌及体系结构,应明确地或隐含地说明系统I/ O及相关的中间状态,以及相互之间的关系。 功能描述应明确表述系统各项功能特点与系统I/O及相关的中间状态之间的关系,以便对系统描述进行核实。 技术指标是评价系统质量的指标体系,常与价格、速度、字,长和可靠性等具体项目有关。 约束条件应明确规定技术指标的适用范围、系统的工作环境要求及系统性能的缺陷、不足等。它们是确保系统正常工作的环境要求,是系统性能好坏的具体体现。 因此,(3)空缺处所填的内容是“性能描述”;(4)空缺处所填的内容是“技术指标”。