1.2软考系统架构设计师：系统架构的定义与作用 - 练习题附答案及超详细解析

系统架构定义与作用综合知识单选题

题目覆盖核心概念、发展历程、设计原则、评估标准及易混淆点，附答案解析：

1. 系统架构的标准定义源自于以下哪个标准？

A. ISO/IEC 9126

B. IEEE 1471-2000

C. TOGAF 9.2

D. ITIL v4

答案：B
简略解析：IEEE 1471-2000标准对软件密集系统的架构定义为"体现在组件中的系统基本组织、彼此关系、环境关系及指导设计与发展的原则"。

详细解析：

IEEE 1471-2000（ANSI/IEEE Std 1471-2000）作为软件密集型系统领域首个正式的架构标准，对系统架构描述的内容与结构进行了明确规范，堪称架构领域的基石。该标准围绕架构的核心要素，清晰界定了"架构"概念，涵盖系统基本组织形式、组件交互关系，以及设计与演进遵循的原则。

在标准的发展历程中，IEEE 1471-2000于2007年被国际标准化组织（ISO）采纳，演变为ISO/IEC 42010:2007，成为软件架构描述的推荐实践，进一步扩大了其影响力与应用范围。

相较于IEEE 1471-2000这类直接定义系统架构的标准，TOGAF和ITIL有着明显差异。TOGAF虽参考ISO/IEC 42010:2007，但本质上是提供企业架构框架；而ITIL则聚焦于IT服务管理，与系统架构的定义并无直接关联。

因此，正确答案是 B. IEEE 1471-2000。

2. 现代系统架构的三要素是？

A. 组件、接口、协议

B. 构件、模式、规划

C. 模块、服务、数据

D. 逻辑层、物理层、安全层

答案：B
简略解析：现代系统架构的核心三要素为构件（组件）、模式（结构模式）和规划（设计原则）

详细解析：

现代系统架构的核心三要素已被明确界定为构件、模式、规划。相关研究指出，规划是架构的基石，也是三要素中最为关键的组成部分；构件作为架构的基本构成单元，而模式和规划则分别对应系统集成的方法约束与整体架构设计的指导原则。多项权威论述均佐证了这一观点，充分肯定了"构件、模式、规划"在现代系统架构中的核心地位。

其他选项解析：

A. 组件、接口、协议：尽管这些元素在系统架构中发挥重要作用，但与现代系统架构三要素概念存在差异。有研究虽将系统架构组成部分划分为元素（组件）、接口和端口，但这与题目所述"三要素"并非同一概念体系。
C. 模块、服务、数据：此类概念更多聚焦于系统开发与模块化设计领域，并非现代系统架构的核心三要素。
D. 逻辑层、物理层、安全层：这些层次结构属于系统架构的分层设计范畴，与现代系统架构的核心三要素定义不同。

因此，正确答案为 B. 构件、模式、规划。

3. 系统架构设计的主要作用不包括以下哪一项？

A. 解决复杂需求分析问题

B. 优化单一功能模块的性能

C. 确保非功能属性（如安全性）的设计

D. 处理生命周期长、扩展性高的结构问题

答案：B
简略解析：架构设计关注整体结构，非单一模块优化。其核心作用包括解决复杂需求、非功能属性和扩展性问题。

详细解析：

系统架构设计主要有三大作用。

其一，解决复杂需求分析问题，通过对复杂需求进行抽象与分解，保障系统满足用户需求且性能良好；

其二，确保非功能属性的设计，重点关注安全性、可靠性、可扩展性、可维护性等非功能性需求，将其作为重要设计目标；

其三，处理生命周期长、扩展性高的结构问题，考虑系统长期稳定性、扩展性与灵活性，以适应未来变化。

需注意，系统架构设计核心并非优化单一功能模块性能，其更着眼于整体系统设计、非功能需求实现及整体结构优化。

因此，选项B"优化单一功能模块的性能"不属于系统架构设计的主要作用。

4. 模块分解时遵循的原则不包括？

A. 最高模块内聚

B. 最低耦合

C. 模块大小统一

D. 接口简单且信息隐蔽

答案：C
简略解析：模块大小应适度，而非统一。其他原则包括高内聚、低耦合和接口简洁。

详细解析：

在进行模块分解时，存在一些通用的重要原则。

一是高内聚，即模块内部元素关联紧密，专注完成单一功能，防止功能混杂。

二是低耦合，要让模块间依赖关系尽量少，降低相互影响。

三是接口简单且信息隐蔽，模块外部接口应清晰易懂，内部实现细节需隐藏，以此保障模块的独立性与可维护性。

值得注意的是，"模块大小统一" 并非普遍遵循的原则。尽管有文献指出模块大小要适中，但这并非硬性要求，更多是依据具体需求和实际情况灵活变动，并非作统一的规定。

因此，选项 C. 模块大小统一 不属于模块分解时普遍遵循的原则。

5. 软件架构的抽象层级主要描述的是？

A. 具体代码实现逻辑

B. 系统的结构、行为与属性

C. 数据库表结构设计

D. 用户界面交互流程

答案：B
简略解析：软件架构是对系统结构、行为和属性的高级抽象，而非具体实现细节。

详细解析：

软件架构的抽象层级聚焦于系统的整体结构、行为与属性。

它是一种高级抽象，用于阐述系统的基本组织方式、组件间关系及其行为和属性。其为软件系统构建起结构、行为和属性的高级抽象模式，涵盖系统元素的描述、元素间的相互作用，以及指导元素集成的模式与约束。

在软件架构的描述阶段，重点关注的是各组件的连接规则、交互关系和行为，而非具体的实现细节。

此外，软件架构这一抽象概念有助于理解系统属性和质量需求，还涉及行为与环境的交互，而这些交互行为会对系统的可接受性和性能产生影响。

因此，选项B"系统的结构、行为与属性"是正确的答案。

其他选项分析：

A. 具体代码实现逻辑：这是实现层面的内容，而非架构层面的抽象描述，因此不符合题意。
C. 数据库表结构设计：这是数据库设计的范畴，与软件架构的抽象层级无关。
D. 用户界面交互流程：这是用户界面设计的范畴，属于表现层，与架构的抽象层级无关。

6. 以下哪项是系统架构设计师的核心职责？

A. 编写详细的功能模块代码

B. 连接用户需求与系统设计，保证早期质量

C. 负责项目预算管理

D. 设计用户界面原型

答案：B
简略解析：架构师角色为需求与设计的桥梁，并确保架构质量。

详细解析：

系统架构设计师的核心职责主要集中在以下几个方面：

系统架构设计：系统架构设计师需要负责整体架构的设计，包括确定系统的整体结构、组件及其相互关系，以及功能模块划分、数据流设计和系统交互设计等。
需求分析与沟通：系统架构设计师需要与客户和团队成员进行需求分析和沟通，将用户需求转化为技术解决方案，并确保这些需求在系统设计中得到体现。
技术选型与架构规划：负责选择合适的技术栈和架构模式，以满足业务需求和技术环境的要求。
指导开发团队：提供开发规范和技术指导，确保开发团队按照架构设计进行开发。

从以上职责可以看出，系统架构设计师的核心任务是连接用户需求与系统设计，并通过架构设计确保项目的早期质量。这与选项B"连接用户需求与系统设计，保证早期质量"完全吻合。

其他选项分析：

A. 编写详细的功能模块代码：这是开发人员的职责，而非系统架构设计师的主要任务。
C. 负责项目预算管理：这是项目经理或财务人员的职责，与系统架构设计师无关。
D. 设计用户界面原型：这是UI/UX设计师的职责，而非系统架构设计师的主要任务。

因此，正确答案是 B. 连接用户需求与系统设计，保证早期质量。

7. 信息系统架构框架的组成部分不包括？

A. 语义模型

B. 功能模型

C. 物理模型

D. 性能测试报告

答案：D
简略解析：框架包含语义、概念、逻辑、物理、组件和功能模型，性能测试属于评估阶段

详细解析：

信息系统架构框架的组成部分主要包括语义模型、功能模型和物理模型等内容。这些模型分别对应于信息系统架构的不同层次和维度：

语义模型：语义模型通常用于描述数据的抽象表示和结构关系，是信息系统架构的重要组成部分之一。
功能模型：功能模型用于描述系统的功能模块及其交互关系，也是信息系统架构的关键部分。
物理模型：物理模型描述了信息系统的具体实现方式，包括硬件、软件和数据存储等。

然而，"性能测试报告"并不属于信息系统架构框架的组成部分。性能测试报告更多是针对系统性能的评估和测试结果，而不是架构设计的一部分。因此，选项D"性能测试报告"不属于信息系统架构框架的组成部分。

8. 架构设计中"高内聚低耦合"原则的主要目的是？

A. 提高代码执行效率

B. 简化模块间依赖，增强可维护性

C. 减少系统开发成本

D. 统一技术栈选择

答案：B
简略解析：高内聚低耦合通过模块独立性和接口简化降低复杂度，提升可维护性

详细解析：

在软件架构设计中，"高内聚低耦合" 是核心原则。

**"高内聚"**指模块内元素紧密相关，专注单一任务，能减少内部复杂性，提升代码可读性与可维护性；

**"低耦合"**强调降低模块间依赖，使模块可独立变化，互不干扰，降低系统复杂度，增强灵活性与可扩展性。

这一原则的主要作用体现在：提升可维护性，模块化设计便于理解维护，低耦合减少模块修改的相互影响；简化模块依赖，避免 "多米诺效应"，让系统更灵活易扩展；增强系统可扩展性与可重用性，支持模块独立开发替换，适应业务需求变化。尽管该原则或对开发效率、成本有间接影响，但核心目标在于优化模块交互，强化系统可维护与可扩展能力。

因此，选项B是最符合题意的答案。

9. 系统架构的"概念层"与"物理层"区别在于？

A. 概念层描述逻辑结构，物理层描述技术实现

B. 概念层关注代码细节，物理层关注部署环境

C. 两者均为技术实现层面

D. 概念层用于测试，物理层用于开发

答案：A
简略解析：概念层为逻辑抽象（如组件关系），物理层为具体技术实现（如服务器部署）

详细解析：

系统架构的"概念层"和"物理层"在功能和关注点上有明显的区别：

概念层：
- 概念层主要关注系统的高层次抽象，包括业务需求、功能逻辑以及系统如何运作。它通常从业务和应用的角度出发，定义系统应完成的任务和结构，是系统设计的核心部分。
- 概念层涉及逻辑视图、用例视图和过程视图，这些视图强调系统的功能性和业务流程。
- 概念层也被称为"逻辑层"，其目的是将业务需求转化为技术可实现的形式。
物理层：
- 物理层则专注于系统的具体实现细节，包括硬件、软件、网络等技术层面的配置和部署。
- 它包括实现视图和部署视图，关注系统的性能、可扩展性、吞吐量以及实际的硬件和软件环境。
- 物理层描述了系统解决方案的具体实现方式，例如服务器的部署、存储设备的选择以及数据的物理存储方式。
两者的区别：
- 概念层描述的是系统的逻辑结构，即系统应该做什么，而物理层描述的是技术实现，即系统是如何实现的。
- 概念层更关注业务需求和功能逻辑，而物理层则更关注技术细节和实际部署环境。

因此，选项A正确地反映了概念层和物理层的主要区别。其他选项要么混淆了两者的功能（如B选项错误地将概念层与代码细节联系起来），要么完全偏离了概念层和物理层的实际定义（如C和D选项）。

10. 架构评估的核心指标不包括？

A. 响应时间与吞吐量

B. 代码行数统计

C. 可扩展性与安全性

D. 可维护性文档完整性

答案：B
简略解析：性能、安全性、可维护性为关键评估指标，代码行数无关架构质量。

详细解析：

架构评估的核心指标通常包括以下几个方面：

性能指标：如响应时间、吞吐量、并发处理能力等，用于评估系统在高负载下的表现。
可扩展性：评估系统在业务增长或用户量增加时的扩展能力，包括水平扩展和垂直扩展的能力。
安全性：包括数据加密、访问控制、漏洞修复等，确保系统符合安全合规要求。
可维护性：涉及代码质量、文档完整性、模块化程度等，以降低维护成本。

然而，代码行数统计并未被明确列为架构评估的核心指标。证据中提到的可维护性指标更多关注的是代码的可读性、模块化和文档的完整性，而非具体的代码行数统计。

因此，选项B"代码行数统计"不属于架构评估的核心指标。

11. 以下描述中属于"设计"而非"架构"的是？

A. 定义系统组件间的通信协议

B. 选择微服务架构模式

C. 实现用户登录功能的加密算法

D. 规划系统的分层结构

答案：C
简略解析：加密算法实现属详细设计，架构关注整体结构和模式选择。

详细解析：

选项A：定义系统组件间的通信协议

根据证据，通信协议的定义属于系统架构设计的一部分，因为它是系统组件间交互的基础，是架构设计中的关键组成部分，用于确保系统的模块化和解耦性。因此，这属于架构设计。
选项B：选择微服务架构模式

选择架构模式（如微服务架构）是架构设计的核心内容。架构设计需要根据需求选择合适的架构模式，如分层架构、微服务架构、事件驱动架构等。因此，这属于架构设计。
选项C：实现用户登录功能的加密算法

实现具体的加密算法属于软件设计的范畴，是针对特定功能（如用户登录）的实现细节，与架构设计无关。架构设计更多关注的是系统整体结构和组件间的交互方式，而非具体功能的实现。
选项D：规划系统的分层结构

分层架构是架构设计的重要组成部分，通过将系统划分为表示层、业务逻辑层和数据访问层，来实现系统的模块化和解耦性。因此，这属于架构设计。

综上，选项C"实现用户登录功能的加密算法"是唯一属于"设计"而非"架构"的描述。

12. 系统架构的"静态结构"与"动态结构"分别指？

A. 设计时的组件关系 vs 运行时的交互

B. 硬件配置 vs 软件流程

C. 逻辑模型 vs 物理模型

D. 数据存储结构 vs 网络拓扑

答案：A
简略解析：静态结构描述设计时元素关系，动态结构关注运行时交互。

详细解析：

系统架构的静态结构和动态结构分别描述了系统设计和运行时的不同方面：

静态结构：
- 静态结构主要体现在设计阶段，描述系统内部的组件及其组合方式，包括模块、组件、接口等元素之间的关系。这些关系在设计时已经确定，不会随时间变化。
- 静态结构强调的是系统组织结构的框架和模块划分，通常用于描述系统的基本结构和功能。
- 例如，静态结构会明确组件之间的关系，如模块之间的依赖关系或接口的定义，这些关系在设计阶段是固定的。
动态结构：
- 动态结构关注的是系统运行时的元素及其交互方式，即系统在运行时组件之间的动态行为和通信机制。
- 动态结构描述了系统运行时的交互关系，例如组件之间的实时通信或数据流动，这些特性在运行时可能会发生变化。
- 例如，动态结构可能涉及进程调度、任务分配或资源分配的动态调整，这些内容在运行时根据需求进行调整。

因此，静态结构和动态结构分别对应设计时的组件关系和运行时的交互方式，这与选项 A 的描述一致。其他选项（如 B、C、D）虽然涉及系统架构的不同方面，但并未准确描述静态结构和动态结构的定义和区别。

13. 架构设计中"非功能属性"通常指？

A. 用户需求的具体功能

B. 性能、安全性与可扩展性

C. 数据库表字段定义

D. 界面布局与颜色方案

答案：B
简略解析：非功能属性包括性能、安全性等质量属性，非具体功能实现。

详细解析：

在架构设计中，"非功能属性"通常指那些不直接体现为用户需求的具体功能，而是描述系统整体质量属性或约束条件的特性。这些特性包括但不限于性能、安全性、可扩展性、可靠性、可用性等。这些属性通常用于衡量系统的质量，而非直接满足用户的功能性需求。

根据证据：

非功能需求（NFR）被定义为系统质量的属性，包括性能、安全性、可扩展性等，这些是架构设计中不可或缺的重要考量因素。
非功能需求通常分为两类：质量属性和约束条件。其中，质量属性如性能、安全性、可靠性等，是系统整体质量的体现，而约束条件则涉及系统必须满足的限制。
在架构设计中，非功能需求的重要性被多次强调，例如性能需求（响应时间、吞吐量等）、安全性需求（数据加密、防攻击等）以及可扩展性需求（水平扩展、垂直扩展等）都是典型的非功能需求。
功能性需求与非功能性需求的区别在于前者关注系统具体的功能实现，而后者关注系统整体的质量和约束条件。

因此，选项B"性能、安全性与可扩展性"最符合非功能属性的定义，而其他选项如用户需求的具体功能（A）、数据库表字段定义（C）以及界面布局与颜色方案（D）均属于功能性需求或与架构设计无直接关联。

14. 模块接口设计的关键原则是？

A. 复杂化以支持多种场景

B. 简单性、隐蔽性与复用性

C. 依赖其他模块的内部实现

D. 动态调整接口参数

答案：B
简略解析：接口应简洁、隐蔽信息，并支持复用。

详细解析：

模块接口设计的关键原则包括以下几点：

简单性：接口设计应尽量简单明了，避免复杂性，因为复杂的接口容易导致错误，并降低系统的可维护性。例如，中提到"接口方法命名应有意义，参数类型应简单，避免复杂数据结构"；也指出"降低模块接口的复杂程度是软件设计中的一项重要原则"。
隐蔽性：模块内部的实现细节应对外部隐藏，只暴露必要的接口，这样可以保护模块的内部结构，提高模块的独立性。例如，中提到"封装内部实现，模块应该隐藏其内部复杂性，只暴露必要的接口"；也提到"信息隐藏是模块设计的重要原则"。
复用性：模块的接口设计应具有良好的通用性，以便在不同的场景中被复用。例如，提到"接口设计应确保接口的独立性和通用性"，也提到"模块的独立性增强了其复用性"。

其他选项的分析：

A. 复杂化以支持多种场景：此选项与模块化设计的基本原则相违背。模块化设计强调的是降低复杂性，而不是增加复杂性来支持多种场景。
C. 依赖其他模块的内部实现：这违背了模块化设计中的"低耦合"原则。模块之间的通信应该通过接口进行，而不是依赖于具体的实现细节。
D. 动态调整接口参数：动态调整接口参数可能导致接口的不稳定性和不一致性，这与模块设计的稳定性原则相矛盾。

因此，综合分析，模块接口设计的关键原则是"简单性、隐蔽性与复用性"，即选项 B。

15. 架构决策的主要依据是？

A. 开发团队的技术偏好

B. 业务目标与技术约束

C. 当前流行技术趋势

D. 硬件采购成本

答案：B
简略解析：架构需平衡业务需求与技术可行性，非单纯技术偏好或成本。

详细解析：

架构决策的主要依据是业务目标与技术约束，这在多个证据中得到了明确支持。例如：

提到，架构设计需要考虑业务和技术约束，这些约束包括监管合规性、业务活动的固有限制以及与现有技术的集成等。这些因素共同决定了架构设计的方向和限制条件。
强调了业务需求分析的重要性，指出业务目标、用户需求和流程优化等是架构设计的基础，而技术约束则是实现这些需求的关键限制条件。
进一步说明，技术架构的选择必须紧密围绕业务需求展开，同时结合技术栈兼容性、可扩展性、成本效益等因素进行综合考量。这表明业务目标和技术约束是架构决策的核心依据。
明确指出，业务需求是架构设计的首要因素，而技术依赖性和约束条件（如现有技术栈和系统集成）则直接影响架构的选择。
提到，架构决策需要平衡系统目标、技术选型、性能要求、安全性、扩展性等多个方面，其中业务目标和约束条件是架构设计的核心驱动力。

虽然其他选项（如开发团队的技术偏好、当前流行技术趋势、硬件采购成本）可能在某些情况下对架构决策有一定影响，但它们并不是架构决策的主要依据。例如：

开发团队的技术偏好：虽然团队技能和偏好会影响架构选择，但其主要作用是提高开发效率和降低学习成本，而非决定架构的核心方向。
当前流行技术趋势：虽然了解技术趋势有助于选择未来可持续发展的技术，但它并非架构决策的主要依据，而是辅助参考。
硬件采购成本：硬件成本通常是预算限制的一部分，但其影响更多体现在运维和实施阶段，而非架构设计的核心依据。

因此，架构决策的主要依据是业务目标与技术约束。

16. 以下哪种架构模式最强调"独立部署与服务自治"？

A. 单体架构

B. 微服务架构

C. 分层架构

D. 事件驱动架构

答案：B
简略解析：微服务通过独立部署和自治服务实现高内聚低耦合

详细解析：

微服务架构最强调"独立部署与服务自治"。以下是详细分析：

微服务架构的核心特点：
- 微服务架构将应用程序拆分为多个小型、独立的服务单元，每个服务围绕特定业务功能构建，并且可以独立开发、部署、扩展和运行。
- 每个微服务具有高度自治性，能够独立进行开发、测试、部署和扩展，同时彼此之间通过轻量级通信机制（如HTTP/REST API）进行交互。
- 微服务架构支持团队并行开发，每个团队可以独立负责一个或多个微服务，从而提高开发效率和灵活性。
与其他架构模式的对比：
- 单体架构：单体架构将所有功能模块集成在一个应用程序中，难以实现独立部署和扩展，灵活性较低。
- 分层架构：分层架构将应用程序逻辑划分为多个层次，但各层之间仍然存在耦合，缺乏独立部署的能力。
- 事件驱动架构：事件驱动架构通过事件通知机制实现组件间的松耦合，但其重点在于异步处理和实时响应，而非强调服务的独立部署和自治。
微服务架构的优势：
- 独立部署：微服务架构允许每个服务独立部署，无需影响其他服务，这显著提高了系统的灵活性和可维护性。
- 服务自治：每个微服务具有自己的数据库和业务逻辑，能够自主运行，减少对其他服务的依赖，从而增强系统的容错性和扩展性。

因此，微服务架构最符合题目中"独立部署与服务自治"的要求，答案为 B. 微服务架构。

17. 系统架构设计师在项目中的主要工作阶段是？

A. 需求分析后，详细设计前

B. 编码与单元测试期间

C. 系统上线后运维阶段

D. 仅项目启动初期
答案：A
简略解析：架构设计衔接需求分析与详细设计，确保早期质量。

详细解析：

系统架构设计师的主要工作集中在需求分析完成后、详细设计开始前的架构设计阶段。

在此阶段，核心任务是将需求转化为系统整体架构，涵盖模块划分、接口设计、数据流向规划，以及技术选型、性能优化方案制定，并编写架构设计文档，以此保障系统的可扩展性、可维护性与性能等关键特性，为后续详细设计和编码提供指引。

编码与单元测试属开发阶段，系统上线后的运维工作主要是保障系统正常运行，二者均非架构设计师的主要职责范畴。

虽然架构设计师在项目启动初期可能参与需求分析和初步规划，但核心工作仍聚焦于架构设计阶段，该阶段结束后，其任务量随系统进入详细设计阶段而逐渐减少。

系统架构设计师的主要工作阶段是在需求分析完成后、详细设计开始之前，即选项A。

18. 架构的"可扩展性"可通过以下哪项实现？

A. 模块化设计与水平扩展

B. 统一技术栈限制

C. 减少系统文档编写

D. 增加代码冗余度
答案：A
简略解析：模块化与水平扩展（如微服务）支持灵活扩展。

详细解析：

模块化设计

模块化设计是实现架构可扩展性的核心方法之一。通过将系统划分为多个独立的模块，每个模块负责特定功能，可以降低模块间的耦合度，提高系统的灵活性和可维护性。这种设计方式便于功能的扩展和维护，同时能够适应业务需求的变化。
水平扩展

水平扩展（即增加服务器数量）是另一种提升系统可扩展性的方法。通过负载均衡和分布式计算技术，将请求分发到多个服务器上处理，从而提高系统的并发处理能力和可用性。这种方法在应对高并发场景时尤为重要。
其他选项分析
- B. 统一技术栈限制
  统一技术栈虽然有助于简化开发流程，但并不直接提升系统的可扩展性。相反，灵活的技术选择和多技术栈的使用可能更能适应不同的业务需求和场景。
- C. 减少系统文档编写
  系统文档的编写对于系统维护和后续开发具有重要作用，减少文档编写可能会降低系统的可维护性和可扩展性。
- D. 增加代码冗余度
  增加代码冗余度不仅无法提升系统的可扩展性，反而会增加维护成本和复杂性，降低系统的整体性能。

因此，模块化设计与水平扩展是实现架构可扩展性的有效方法，答案为A。

19. 架构描述语言（ADL）的主要用途是？

A. 编写功能测试用例

B. 形式化表达架构结构与约束

C. 生成用户操作手册

D. 优化数据库查询性能
答案：B
简略解析：ADL用于精确描述架构元素及其关系，支持形式化验证。

详细解析：

架构描述语言（ADL）的主要用途是用于形式化地描述和表达系统的架构结构及其约束条件。根据证据，ADL是一种用于软件、系统和企业架构领域的建模语言，其核心功能包括定义架构的组件、连接件及其交互方式，并通过形式化的方式表达架构的结构和约束条件。

形式化表达架构结构与约束：
- ADL被广泛用于描述系统的架构，包括组件、连接件及其交互方式，强调形式化建模以确保架构的正确性和一致性。
- ADL支持高层抽象描述，能够清晰定义系统架构的结构和行为，同时表达动态行为和约束条件。
- ADL的使用目标之一是通过形式化方法验证系统架构的可靠性和性能，这表明其主要用于形式化表达架构结构与约束。
其他选项的排除：
- A. 编写功能测试用例：ADL的主要用途并非编写功能测试用例，而是用于架构层面的描述和建模，与功能测试无直接关联。
- C. 生成用户操作手册：ADL并不涉及生成用户操作手册，其主要目的是为架构师和开发者提供架构设计的工具，而非面向最终用户的文档生成。
- D. 优化数据库查询性能：ADL专注于架构层面的设计和建模，与数据库查询性能优化无关。

综上，ADL的主要用途是形式化表达架构结构与约束，因此正确答案为 B。

20. 架构与设计的主要区别在于？

A. 架构关注高层次结构，设计关注实现细节

B. 架构仅适用于软件，设计适用于硬件

C. 架构由开发人员完成，设计由测试人员完成

D. 架构不考虑非功能需求
答案：A
简略解析：架构定义系统整体结构，设计处理具体实现；两者均需考虑功能与非功能需求

详细解析：

架构与设计的层次差异

根据证据，架构和设计的主要区别在于其关注的层次不同。架构是更高层次的抽象，关注的是系统或产品的整体结构和框架，包括组件之间的关系、通信方式以及系统如何与外部环境交互。例如，提到"架构从高层面规划基础设施、应用组件和业务关系"，并强调架构设计需要考虑非功能性需求，如可扩展性、性能和安全性等。而设计则更关注具体实现细节，如代码结构、模块划分、职责分配等。
架构与设计的职责范围

架构通常定义了系统的基本结构和蓝图，而设计则是在架构的基础上进行具体实现。例如，提到"架构设计是声明性的，而不考虑具体实现"，而设计则由具体的设计人员负责细化实现细节。进一步指出，架构关注"做什么"和"为什么做"，而设计则关注"怎么做"，即具体的实现细节。
架构与设计的适用范围

从证据中可以看出，架构不仅适用于软件开发，也适用于硬件、建筑等领域。例如，提到"架构学的应用面包括建筑学、企业级架构、业务架构、信息架构、数据架构、技术架构、动漫架构、品牌架构、室内设计等"。而设计则更多地聚焦于具体实现，例如硬件设计中的微架构。因此，选项B"架构仅适用于软件，设计适用于硬件"是不正确的。
架构与非功能需求的关系

架构确实需要考虑非功能性需求，如性能、可扩展性、安全性和可靠性等。例如，提到"架构规划需考虑非功能性需求"，而也指出"架构计划从基础设施层面规划应用程序的组件，包括非功能性需求"。因此，选项D"架构不考虑非功能需求"是错误的。
架构与开发人员的关系

架构和设计通常由不同的角色完成，但并非完全由开发人员或测试人员单独完成。例如，提到"架构师的目标是增强技术对业务变革的支持"，而高级开发者则负责具体的设计和编码工作。因此，选项C"架构由开发人员完成，设计由测试人员完成"是不正确的。

因此，答案是A. 架构关注高层次结构，设计关注实现细节。