Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2026
Ключевые слова: architecture of complex software systems, abstraction levels, multi-level architecture, inter-level tracing, graph model, component structure, quantitative architecture evaluation, architecture synthesis, optimization of architectural solutions, comparison of architectural alternatives, архитектура сложных программных систем, уровни абстракции, многоуровневая архитектура, межуровневая трассировка, графовая модель, компонентная структура, количественная оценка архитектуры, синтез архитектуры, оптимизация архитектурных решений, сравнение архитектурных альтернатив
Аннотация: Работа посвящена исследованию уровней абстракции архитектуры сложных программных систем как основы для их формализованного анализа, оценки и синтеза. В современных подходах к проектированию архитектуры отсутствует механизм, позволяющий согласованно связывать цели системы, требования, архитектурные решения, компонентную структуру и Показать полностьюпрограммную реализацию. Это затрудняет сравнение архитектурных альтернатив, выявление причин снижения качества архитектуры и восстановление верхних уровней системы по её реализации. Предложен метод многоуровневого моделирования архитектуры, включающий целевой, концептуальный, компонентно-архитектурный, уровень взаимодействия, программно-модульный и уровень программных сущностей. Показано, что каждый уровень может быть представлен в виде графа, содержащего собственные элементы, связи и критерии оценки. Для формализации взаимосвязи между уровнями вводится механизм межуровневой трассировки, позволяющий связывать элементы и критерии различных уровней и определять влияние изменений программной реализации на свойства архитектуры в целом. Рассматривается метод вычисления локальных и интегральных оценок уровней с учётом их взаимного влияния. При этом итоговая оценка архитектуры определяется не только качеством отдельных уровней, но и степенью их согласованности. В отличие от существующих подходов предложенный метод обеспечивает двустороннюю связь между уровнями и позволяет выполнять как прямую трассировку - от целей и требований к реализации, так и обратное восстановление архитектурных свойств по программному коду. Апробация метода выполнена на примере фрагмента архитектуры мобильного клиент-серверного приложения. Показано, что применение межуровневой трассировки позволило выявить причину снижения пользовательской оценки на программно-модульном уровне серверной части, синтезировать новую архитектурную альтернативу и получить количественное улучшение интегральной оценки архитектуры. Полученные результаты позволяют использовать предложенный подход для анализа существующих программных систем, сравнения альтернативных архитектурных решений и синтеза новых вариантов архитектуры на основе заданных критериев. This paper examines the levels of architectural abstraction in complex software systems as a basis for their formal analysis, evaluation, and synthesis. Current approaches to architectural design lack a mechanism for consistently linking system goals, requirements, architectural solutions, component structure, and software implementation. This complicates the comparison of architectural alternatives, identification of causes for architectural degradation, and restoration of the upper levels of the system based on its implementation. A method for constructing multi-level architectural models is proposed, including target, conceptual, component-architectural, interaction, software-module, and software entity levels. It is shown that each level can be represented as a graph containing its own elements, relationships, and evaluation criteria. To formalize the relationship between levels, an inter-level tracing mechanism is introduced, allowing for linking elements and criteria at different levels and determining the impact of software implementation changes on the properties of the architecture as a whole. A method for calculating local and integral level scores, taking into account their mutual influence, is considered. The final architectural assessment is determined not only by the quality of individual levels but also by the degree of their consistency. Unlike existing approaches, the proposed method provides two-way communication between layers and enables both forward tracing-from goals and requirements to implementation-and reverse engineering of architectural properties from the software code. The method was tested using a fragment of a mobile client-server application's architecture. It was shown that the use of inter-layer tracing enabled the identification of the cause of user rating declines at the server-side software module level, the synthesis of a new architectural alternative, and a quantitative improvement in the integrated architecture assessment. The results obtained allow the proposed approach to be used for analyzing existing software systems, comparing alternative architectural solutions, and synthesizing new architectural options based on specified criteria.
Журнал: XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс
Выпуск журнала: Т.15, №2
Номера страниц: 74-84
ISSN журнала: 2221951X
Место издания: Пенза
Издатель: Пензенский государственный технологический университет