分級(jí)層次結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)中模塊劃分的分級(jí)

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)概述

當(dāng)今，消費(fèi)者的需求向多樣化、個(gè)性化方向發(fā)展，為了滿足日益廣泛而且快速變化的消費(fèi)需求，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者要盡可能的加快產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度并提高產(chǎn)品的適應(yīng)性。而模塊化的設(shè)計(jì)方法為快速高效的開(kāi)發(fā)系列化產(chǎn)品提供了有效的手段。模塊化設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)也是十分重要的一步就是模塊的劃分。模塊劃分的結(jié)果將直接影響到模塊化產(chǎn)品的功能、性能和成本。

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)模塊劃分過(guò)程的三個(gè)層次

通常情況下產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程分三個(gè)層次進(jìn)行：首先分析用戶需求，然后進(jìn)行產(chǎn)品的功能分析， 最后進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。類(lèi)似的，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行模塊劃分時(shí)，同樣可以分為三個(gè)層次進(jìn)行：

用戶層：這一層從用戶的角度對(duì)產(chǎn)品提出功能要求，并對(duì)這些要求進(jìn)行分類(lèi)，從而得到對(duì)用戶需求的模塊劃分。

功能層：在用戶層基礎(chǔ)上，從功能設(shè)計(jì)的角度，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行功能分析，全面的概括產(chǎn)品所應(yīng)具備的各項(xiàng)功能，并按一定的原則對(duì)這些功能進(jìn)行分解、合并，最終將產(chǎn)品劃分為一系列功能模塊。關(guān)于具體的功能模塊的劃分原則和方法將在后面作詳細(xì)的介紹。

結(jié)構(gòu)層： 在功能層的基礎(chǔ)上，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的劃分。結(jié)構(gòu)層模塊的劃分要盡量與功能模塊的劃分一一對(duì)應(yīng)，以便把功能模塊的劃分原則體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中。

通過(guò)對(duì)模塊劃分過(guò)程進(jìn)行層次化，可以簡(jiǎn)化整個(gè)模塊劃分的過(guò)程， 并使得模塊劃分中的問(wèn)題得到多角度、全方位的考慮。

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指通信系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，它為網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件、協(xié)議、存取控制和拓?fù)涮峁?biāo)準(zhǔn)。它廣泛采用的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在1979年提出的開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI-Open System Interconnection)的參考模型，分為7層即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)物理層（PhysicalLayer)

規(guī)定通信設(shè)備的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，用以建立、維護(hù)和拆除物理鏈路連接。具體地講，機(jī)械特性規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)所需接插件的規(guī)格尺寸、引腳數(shù)量和排列情況等；電氣特性規(guī)定了在物理連接上傳輸bit流時(shí)線路上信號(hào)電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率距離限制等；功能特性是指對(duì)各個(gè)信號(hào)先分配確切的信號(hào)含義，即定義了DTE和DCE之間各個(gè)線路的功能；規(guī)程特性定義了利用信號(hào)線進(jìn)行bit流傳輸?shù)囊唤M操作規(guī)程，是指在物理連接的建立、維護(hù)、交換信息時(shí)，DTE和DCE雙方在各電路上的動(dòng)作系列。數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer)

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer)

在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過(guò)差錯(cuò)控制提供數(shù)據(jù)幀（Frame）在信道上無(wú)差錯(cuò)的傳輸，并進(jìn)行各電路上的動(dòng)作系列。

數(shù)據(jù)鏈路層在不可靠的物理介質(zhì)上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址尋址、數(shù)據(jù)的成幀、流量控制、數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)、重發(fā)等。

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層(Network layer)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間可能會(huì)經(jīng)過(guò)很多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過(guò)很多通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是選擇合適的網(wǎng)間路由和交換結(jié)點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)及時(shí)傳送。網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)鏈路層提供的幀組成數(shù)據(jù)包，包中封裝有網(wǎng)絡(luò)層包頭，其中含有邏輯地址信息- -源站點(diǎn)和目的站點(diǎn)地址的網(wǎng)絡(luò)地址。

如果你在談?wù)撘粋€(gè)IP地址，那么你是在處理第3層的問(wèn)題，這是“數(shù)據(jù)包”問(wèn)題，而不是第2層的“幀”。IP是第3層問(wèn)題的一部分，此外還有一些路由協(xié)議和地址解析協(xié)議（ARP）。有關(guān)路由的一切事情都在第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。網(wǎng)絡(luò)層還可以實(shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能。

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)傳輸層(Transport layer)

第4層的數(shù)據(jù)單元也稱(chēng)作處理信息的傳輸層(Transport layer)。但是，當(dāng)你談?wù)揟CP等具體的協(xié)議時(shí)又有特殊的叫法，TCP的數(shù)據(jù)單元稱(chēng)為段（segments）而UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)單元稱(chēng)為“數(shù)據(jù)報(bào)（datagrams）”。這個(gè)層負(fù)責(zé)獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數(shù)據(jù)單元碎片、亂序到達(dá)的數(shù)據(jù)包和其它在傳輸過(guò)程中可能發(fā)生的危險(xiǎn)。第4層為上層提供端到端（最終用戶到最終用戶）的透明的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。所謂透明的傳輸是指在通信過(guò)程中傳輸層對(duì)上層屏蔽了通信傳輸系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)。

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)會(huì)話層(Session layer)

這一層也可以稱(chēng)為會(huì)晤層或?qū)υ拰?，在?huì)話層及以上的高層次中，數(shù)據(jù)傳送的單位不再另外命名，統(tǒng)稱(chēng)為報(bào)文。會(huì)話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問(wèn)驗(yàn)證和會(huì)話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機(jī)制。如服務(wù)器驗(yàn)證用戶登錄便是由會(huì)話層完成的。

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)表示層

這一層主要解決用戶信息的語(yǔ)法表示問(wèn)題。它將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象語(yǔ)法，轉(zhuǎn)換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語(yǔ)法。即提供格式化的表示和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮， 加密和解密等工作都由表示層負(fù)責(zé)。例如圖像格式的顯示，就是由位于表示層的協(xié)議來(lái)支持。

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)應(yīng)用層

應(yīng)用層為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

在模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，各模塊的設(shè)計(jì)齊頭并進(jìn)，無(wú)法尋找到一個(gè)可靠的決定順序，造成各種決定的“無(wú)序性” ，這將使程序設(shè)計(jì)人員很難做到“設(shè)計(jì)中的每一步?jīng)Q定都是建立在可靠的基礎(chǔ)上” ，因此模塊―接口法又被稱(chēng)為“無(wú)序模塊法” 。為了將模塊―接口法中“決定順序”的無(wú)序性變?yōu)橛行蛐裕肓擞行蚍謱臃?。分層法的設(shè)計(jì)任務(wù)是，在目標(biāo)系統(tǒng) A n 和裸機(jī)系統(tǒng)(又稱(chēng)宿主系統(tǒng))A 0 之間，鋪設(shè)若干個(gè)層次的軟件 A 1 、A 2 、A 3 、…、A n － 1 ，使 A n 通過(guò) A n － 1 、A n － 2 、…、A 2 、A 1 層，最終能在 A 0 上運(yùn)行。在操作系統(tǒng)中，常采用自底向上法來(lái)鋪設(shè)這些中間層。

自底向上的分層設(shè)計(jì)的基本原則是：每一步設(shè)計(jì)都是建立在可靠的基礎(chǔ)上。為此規(guī)定，每一層僅能使用其底層所提供的功能和服務(wù)，這樣可使系統(tǒng)的調(diào)試和驗(yàn)證都變得更容易。

例如，在調(diào)試第一層軟件 A 1 時(shí)，由于它使用的是一個(gè)完全確定的物理機(jī)器(宿主系統(tǒng))所提供的功能，在對(duì) A 1 軟件經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和幾乎是窮盡無(wú)遺的測(cè)試后，可以認(rèn)為 A 1 是正確的,而且它與其所有的高層軟件 A 2 、…、A n 無(wú)關(guān)；同樣在調(diào)試第二層軟件 A 2 時(shí)，它也只使用了軟件 A 1 和物理機(jī)器所提供的功能，而與其高層軟件 A 3 、…、A n 無(wú)關(guān)；如此一層一層地自底向上增添軟件層，每一層都實(shí)現(xiàn)若干功能，最后總能構(gòu)成一個(gè)能滿足需要的 OS。在用這種方法構(gòu)成操作系統(tǒng)時(shí)，已將一個(gè)操作系統(tǒng)分為若干個(gè)層次，每層又由若干個(gè)模塊組成，各層之間只存在著單向的依賴關(guān)系，即高層僅依賴于緊鄰它的低層。

分級(jí)層次結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)

分層結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)有：

(1) 易保證系統(tǒng)的正確性。自下而上的設(shè)計(jì)方式，使所有設(shè)計(jì)中的決定都是有序的，或者說(shuō)是建立在較為可靠的基礎(chǔ)上的，這樣比較容易保證整個(gè)系統(tǒng)的正確性。

(2) 易擴(kuò)充和易維護(hù)性。在系統(tǒng)中增加、修改或替換一個(gè)層次中的模塊或整個(gè)層次，只要不改變相應(yīng)層次間的接口，就不會(huì)影響其它層次，這必將使系統(tǒng)維護(hù)和擴(kuò)充變得更加容易。

分層結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是：系統(tǒng)效率降低了。由于層次結(jié)構(gòu)是分層單向依賴的，因此必須在相鄰層之間都要建立層次間的通信機(jī)制，OS 每執(zhí)行一個(gè)功能，通常要自上而下地穿越多個(gè)層次，這無(wú)疑會(huì)增加系統(tǒng)的通信開(kāi)銷(xiāo)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)效率的降低。

物流的供給是分層次的，其層次結(jié)構(gòu)分為如下四種。

(一)滿足普遍物流需求的基本供給

這是物流的普遍服務(wù)，其對(duì)象是絕大多數(shù)的、能夠接受普遍認(rèn)同的物流服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的、一般的物流需求。

(二)滿足不同領(lǐng)域不同要求的有針對(duì)性的基本供給

不同領(lǐng)域物流的對(duì)象存在差別，當(dāng)其規(guī)模足夠大時(shí)，對(duì)普遍服務(wù)也要求具有一定的針對(duì)性，這種針對(duì)性的服務(wù)，在初期的創(chuàng)新形成了有效的增值服務(wù)和特殊供給，但隨著規(guī)模的擴(kuò)大，會(huì)逐漸變成這個(gè)領(lǐng)域的普遍服務(wù)，變成一種有針對(duì)性的基本供給。

(三)滿足增值服務(wù)要求的特殊供給

特殊供給形式是需要條件的：一是物流需求方在實(shí)行物流管理之后，對(duì)本身的物流需求更加理性，有此需求并且能夠承受；二是物流供給方確有能力提供這種創(chuàng)新服務(wù)。因而，這種供給不存在普遍的適用性。

(四)滿足系統(tǒng)服務(wù)要求的系統(tǒng)供給

滿足系統(tǒng)服務(wù)要求的(如供應(yīng)鏈物流)系統(tǒng)供給形式面向高端客戶系統(tǒng)的物流需求，是當(dāng)前物流供給的最高形式，也是我國(guó)物流未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)。

人類(lèi)對(duì)物質(zhì)層次結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步而發(fā)展的。

19世紀(jì)以來(lái)的物理學(xué)，先后揭示了微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子和分子、原子核和基本粒子層次，并在更深入地揭示基本粒子的組成（層子）及其結(jié)構(gòu)。在對(duì)天體的認(rèn)識(shí)方面，人類(lèi)先后達(dá)到了三個(gè)新的層次，即銀河系、星系團(tuán)和總星系，并正在進(jìn)一步揭示總星系演化規(guī)律。

與此同時(shí)，生物學(xué)也揭示了一些新的層次。綜合人類(lèi)在這方面的認(rèn)識(shí)成果，可以大致畫(huà)出一幅人類(lèi)迄今已認(rèn)識(shí)到的物質(zhì)層次結(jié)構(gòu)示意圖：　隨著物質(zhì)系統(tǒng)空間尺度數(shù)量級(jí)的變化，就有新的物質(zhì)單元出現(xiàn)。各級(jí)物質(zhì)單元就是物質(zhì)結(jié)構(gòu)不連續(xù)系列中的各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)單元對(duì)于它所由以構(gòu)成的單元來(lái)講，是復(fù)雜的系統(tǒng);對(duì)于由它所構(gòu)成的更復(fù)雜的單元而言,又是簡(jiǎn)單的組成部分。這樣，物質(zhì)結(jié)構(gòu)就出現(xiàn)了層次性和系統(tǒng)性。有多少級(jí)物質(zhì)單元（或系統(tǒng)），相應(yīng)地就有多少個(gè)層次。在所列各級(jí)物質(zhì)單元內(nèi)部，還可細(xì)分出許多層級(jí)，如生物按其空間尺度由小到大可分為：生物大分子──細(xì)胞──器官──個(gè)體──群落──生物圈等。

物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同層次具有不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，具有不同的時(shí)空形式，其中也有共同的方面。所以物質(zhì)層次和時(shí)空形式并非簡(jiǎn)單地一一對(duì)應(yīng)。例如，從牛頓力學(xué)（見(jiàn)I.牛頓到經(jīng)典電磁學(xué)再到經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué),盡管涉及到幾個(gè)物質(zhì)層次，但都是在牛頓絕對(duì)時(shí)空的框架內(nèi)展開(kāi)的。直到相對(duì)論的建立，才打破了這個(gè)框架。所以一般說(shuō)來(lái)，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)空形式較之物質(zhì)存在的具體形態(tài)更加普遍、更加穩(wěn)定。

一定物質(zhì)層次的存在適應(yīng)于一定的能量狀態(tài)。物質(zhì)系統(tǒng)的結(jié)合能越大，就越穩(wěn)定。當(dāng)外加能量在數(shù)值上大于這個(gè)結(jié)合能時(shí)，系統(tǒng)就解體，而顯露其內(nèi)部的組成部分，即更深一個(gè)層次的物質(zhì)單元。在繼續(xù)加能的過(guò)程中，物質(zhì)系統(tǒng)就被一層層地剝開(kāi)。相反地，在不斷減能的過(guò)程中，物質(zhì)外殼則一層層地套上去，而且后套上去的層次把先前的層次包含在內(nèi)，作為自己的結(jié)構(gòu)成分和從屬要素。這種物質(zhì)系統(tǒng)分解和復(fù)合中的能態(tài)突變，更深刻地反映了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次性。

由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的高級(jí)層次由低級(jí)層次構(gòu)成，所以高級(jí)層次的運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)當(dāng)由低級(jí)層次的運(yùn)動(dòng)規(guī)律加以闡明。這種方法被稱(chēng)為還原方法，它在科學(xué)研究中具有重要的意義。但是，高級(jí)層次與低級(jí)層次之間在物質(zhì)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、屬性等方面又存在質(zhì)的差別,在層次過(guò)渡時(shí),這些因素的變化帶有間斷性。因此，那種企圖把高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式歸結(jié)為低級(jí)運(yùn)動(dòng)形式的還原論的想法是錯(cuò)誤的，是形而上學(xué)的一種表現(xiàn)。

國(guó)內(nèi)廣泛使用的重力分級(jí)設(shè)備有水力分級(jí)箱(云錫式分級(jí)箱)、圓錐分級(jí)機(jī)(俗稱(chēng)分泥斗)、機(jī)械攪拌分級(jí)機(jī)、篩板式槽形分級(jí)機(jī)、圓池形水力分級(jí)機(jī)(濃密機(jī))以及機(jī)械分級(jí)機(jī)(螺旋分級(jí)機(jī)、耙式分級(jí)機(jī)、浮槽分級(jí)機(jī))等。

分級(jí)箱、分泥斗主要在重選廠使用，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，無(wú)需動(dòng)力。分級(jí)箱系平流分級(jí)，配置高差小，可串聯(lián)使用，多用于搖床選別前的分級(jí)；缺點(diǎn)是阻砂條易堵塞，用水量大，分級(jí)效率低。分泥斗系上升水流分級(jí)機(jī)，可獲得較高的底流濃度，常用于階段磨礦細(xì)磨前的濃縮脫泥與分級(jí)；缺點(diǎn)是配置高差較大，溢流橫向流造成的細(xì)?；亓骱投搪份^多，沉砂夾細(xì)嚴(yán)重，分級(jí)效率低。

機(jī)械攪拌分級(jí)機(jī)在鎢選礦廠應(yīng)用較多，分級(jí)效率優(yōu)于分級(jí)箱，排礦濃度可滿足選別要求。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，消耗動(dòng)力，操作維護(hù)不便。同時(shí)，該類(lèi)設(shè)備在間斷排放底流時(shí)，才能達(dá)到較好的分級(jí)效果。水力分級(jí)機(jī)也稱(chēng)濃密機(jī)，主要用于料漿的濃縮脫水。當(dāng)給料流量較大時(shí)，細(xì)粒從溢流中排出，起分級(jí)作用。設(shè)備單位占地處理量小，底流夾細(xì)嚴(yán)重，分級(jí)效率低。若分級(jí)粗顆粒，需維持較大的給礦量，容易引起埋耙，影響正常生產(chǎn)。

機(jī)械分級(jí)機(jī)主要與磨機(jī)構(gòu)成閉路磨礦，以螺旋分級(jí)機(jī)、耙式分級(jí)機(jī)和浮槽分級(jí)機(jī)為代表，起預(yù)先分級(jí)和控制分級(jí)作用。耙式分級(jí)機(jī)因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分級(jí)效果差，逐漸被螺旋分級(jí)機(jī)取代。浮槽分級(jí)機(jī)多用于二、三段磨礦中與磨機(jī)閉路，占地面積大，分級(jí)效率低，逐漸被水力旋流器取代。螺旋分級(jí)機(jī)的特點(diǎn)是運(yùn)行平穩(wěn)可靠，返砂濃度高，并能提升到需要的高度而直接返入磨機(jī)給料端，配置較方便，能實(shí)現(xiàn)高濃度分級(jí)，分級(jí)粒度可粗可細(xì)，由給料量和溢流濃度控制。缺點(diǎn)是分級(jí)區(qū)面積小，溢流的粒度特性差，含粗顆粒較多，返砂夾細(xì)嚴(yán)重，分級(jí)效率較低，質(zhì)效率一般僅為30%～50%。上述重力分級(jí)設(shè)備的重要特征在于，設(shè)備處理量的大小與設(shè)備的橫截面積成正比，即Q=AU。分級(jí)粒度確定后，顆粒群的沉降速度U也確定，故處理量Q僅與橫截面積A相關(guān)。Q加大，A需相應(yīng)加大，設(shè)備外形尺寸或半徑加大，則細(xì)粒溢流的橫向流路程加長(zhǎng)；Q的加大，還使橫向流的數(shù)量增加。液流在橫向流動(dòng)中，會(huì)產(chǎn)生細(xì)粒再沉降和循環(huán)短路，再沉降的細(xì)粒與新上升的細(xì)粒級(jí)會(huì)相互碰撞、凝聚，使其沉降速度加快，而重新沉落至底部或成為懸浮顆粒，造成底流夾細(xì)增加，降低分級(jí)效率。若靠加大上升液流速來(lái)避免細(xì)粒短路和循環(huán)流問(wèn)題，又易造成溢流跑粗，降低分級(jí)精度和分級(jí)效率 。