6.Структурная парадигма проектирования ис

Структура ответа:

• сущность структурного подхода к проектирования ИС

• метод SADT – определение

• функциональная модель, ее состав

• декомпозиция диаграмм функциональной модели

• диаграммы поток данных

• основные компоненты диаграмм

• правила построения диаграмм потоков данных

На сегодняшний день в программной инженерии существуют два основных похода к разработке ИС принципиальное различие между которыми обусловлено разными способами декомпозиции систем:

• Объектно-ориентированный подход – в его основе положен принцип объектной декомпозиции. При этом структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами.

• Функционально-модульный (алгоритмический) – в основу положен принцип функциональной декомпозиции, при которой структура системы описывается в терминах иерархии ее функций и передачи информации между отдельными функциональными элементами.

Говоря о структурном подходе к проектированию, следует выделить два основных момента, понятия:

• Структурный анализ – это основанная на моделировании, ориентированная на процессы техника, используемая для анализа существующей системы, определения требования новой системы. Модели представляются диаграммами, которые иллюстрируют компоненты системы: процессы и связанные с ними входы и выходы и файлы. Сложные объекты, анализируются на более простые и более документированные.

• Структурное проектирование – это ориентированная на процессы техника, для разбиения больших программ на иерархию модулей, в результате чего легче реализуется и изменяется.

Структурное проектирование основывается на модулях, которые имеют следующие свойства:

• Модули должны иметь сильную внутреннюю связь (они должны выполнять одну функцию)

• Модули должны быть слабо связаны между собой (они должны быть минимально зависимы между собой)

В структурном подходе используются две группы средств, описывающие функциональную структуру системы и отношение между данными.

Метод SADT – метод структурного анализа и проектирования. Представляет собой совокупность правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта в какой-либо предметной области. Функциональная модель SADT отображает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями. Основные элементы этого метода основываются на следующих концепциях:

• Графическое представление блочного моделирования – функция отображается в виде блока, а интерфейсы входа/выходы – это дуги.

• Строгость и точность – количество блоков на каждом уровне от 2 до 6. Связность диаграмм (номера блоков), уникальность имен, разделение входов и управлений.

• Отделение организации от функции, т.е. исключение влияния административной структуры организации на функциональную модель.

Метод SADT может использоваться для моделирования самых разнообразных систем и определения требования и функций с последующей разработкой информационной системы, удовлетворяющей этим требованиям и реализующей эти функции. В существующих системах метод SADT может применяться для анализа функций, выполняемых системой и указание механизмов, посредством которых они осуществляются.

Состав функциональной модели: результатом применения метода SADT является модель. Модель – это описание системы, которое должно дать ответ на некоторые заранее определенные вопросы. Модель состоит из диаграмм, фрагментов текстов и глоссария. Диаграммы – это главные компоненты модели, все функции организации и интерфейсы на них представлены как блоки и дуги соответственно.

Одной из наиболее важных особенностей метода SADT является постепенное введение все больших уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель. Структура SADT модели представлена на рис:

Диаграмма верхнего уровня называется контекстной, а диаграммы нижних уровней – диаграммы декомпозиций. На каждом шаге декомпозиции диаграмма предыдущего уровня называется родительской для более детальной диаграммы, которую называют дочерней.

Каждая диаграмма иллюстрирует «внутреннее строение» блока на родительской диаграмме. Построение SADT модели начинается с представление всей системы в виде простейшего компонента – одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. При дальнейшей декомпозиции дуги переносятся на диаграмму нижнего уровня. Кроме того на ней могут быть свои дуги. Возможно слияние и разветвление дуг. При декомпозиции контекстной диаграммы выполняется сквозная нумерация по всем блокам диаграмм. На SADT диаграммах не указаны явно ни последовательность, ни время. Обратные связи, итерации, продолжающиеся процессы и перекрывающиеся по времени функции могут быть изображены с помощью дуг. Обратные связи могут выступать в виде комментариев, исправлений и т.д.

Функциональные блоки (работы) означают поименованные процессы, функции или зада­чи, которые происходят в течение определенного времени и имеют распо­знаваемые результаты. Имя работы должно быть выражено глаголом в неопределенной форме и не должно повторяться во всей модели.

IDEFO требует, чтобы в диаграмме было от 3 до 6 блоков. Эти ограничения поддерживают сложность диаграмм и модели на уровне, доступном для чтения, понимания и использования.

Дуги представляют собой некую информацию и именуются существительными. Место соединения дуги с функциональным блоком определяет тип интерфейса.

• Вход (Input) – материал или информация, которые используются или преобразуется функцией для получения результата (выхода). Допускается, что функция может не иметь ни одной стрелки входа. Зачастую сложно определить, являются ли данные входом или управлением. В этом случае подсказкой может служить то, перерабатываются/изменяются ли данные в функции или нет. Если изменяются, то, скорее всего это вход, если нет – управление.

• Управление (Control) – правила, стратегии, процедуры или стандарты, которыми руководствуется функция. Управление влияет на функцию, но не преобразуется функцией.

• Выход (Output) – материал или информация, в которые преобразуются входы после выполнения функции. Функция без результата не имеет смысла и не должна моделироваться.

• Механизм (Mechanism) – ресурсы, которые выполняют функцию, например, сотрудники предприятия, устройства и т.д.

Одним из важных моментов при проектировании ИС с помощью методологии SADT является точная согласованность типов связей между функциями. Различаю 7 типов связывания:

Тип случайной связности (0). Он наимение желателен. Случайная связность возникает когда конкретная связь между функциями мала или полностью отсутствует. Это относится к ситуации, когда имена данных на SADT дугах в одной диаграмме имеют малую связь друг с другом. Крайний вариант:

Тип логической связности (1). Логическое связывание происходит когда данные и функции собираются вместе вследствие того, что они попадают в общий класс или набор элементов, но необходимых функциональных отношений между ними не обнаруживается.

Тип временной связности (2). Связанные по времени элементы возникают вследствие того, что они представляют функции, связанные по времени, Когда данные используются одновременно или функции включаются параллельно, а не последовательно.

Тип процедурной связности(3). Процедурно связанные элементы появляются сгруппированными вместе вследствие того, что они выполняются в течение одной и той же части цикла или процесса.

Тип коммуникационной связности (4). Диаграммы демонстрируют коммуникационные связи, когда блоки группируются вследствие того, что они используют одни и те же входные данные и/или производят одни и те же выходные данные.

Тип последовательной связи (5). На диаграммах, имеющих последовательные связи, выход одной функции служит входными данными для следующей функции. Связь между элементами на диаграмме является более тесной, чем на рассмотрен выше уровнях связок, поскольку моделируются причинно-следственные зависимости.

Тип функциональной связанности (6). Диаграмма отражает полную функциональную связность при наличии полной зависимости одной функции от другой. Диаграмма, которая является чисто функциональной не содержит чужеродных элементов, относящихся к последовательному или более слабому типу связности. Одним из способов определения функционально связанных диаграмм является рассмотрение двух блоков, связанных через управляющие дуги. В математических терминах необходимое условие для простейшего типа функциональной связности имеет следующий вид: С=g(B)=g(f(A))

Важно отметить, что уровни 4-6 устанавливают типы связностей, которые разработчики считаю важнейшими для получения диаграмм хорошего качества.

В основе данной методологии Гейн/Сарсон лежит построение модели анализируемой информационной системы. В соответствии с методологией модель системы описывается с помощью иерархий диаграмм потоков данных (DFD), описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи пользователю. DFD успешно используются как дополнение к модели SADT для описания документооборота и обработки информации. Диаграммы верхних уровней иерархии определяют основные процессы или подсистемы ИС с внешними входами и выходами. Они детализируются при помощи диаграмм нижнего уровня. Такая декомпозиция продолжается до тех пор, пока не будет достигнут такой уровень декомпозиции, на котором процессы становятся элементарными и детализировать их далее невозможно.

Источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), переносящие информацию к подсистемам или процессам. Те в свою очередь преобразуют информацию и порождают новые потоки, которые переносят информацию к другим подсистемам или процессам, накопителям данных или внешним сущностям – потребителям информации. Т.о. основными компонентами диаграмм потоков данных являются:

• Внешняя сущность – это материальный предмет или физическое лицо, представляющее собой источник или приемник информации(заказчики, поставщики). Внешняя сущность находится за пределами границ анализируемой системы. Внешняя сущность имеет номер и имя в виде существительного. одна внешняя сущность может быть использована многократна на одной или нескольких диаграммах.

• Хранилище данных (накопители данных) – это абстрактное устройство для хранения информации, которую можно в любой момент поместить в хранилище и через некоторое время извлечь, при этом способы помещения и извлечения могут быть любыми. Хранилище данных имеет свой номер и имя. В случае когда поток данных входит в хранилище или выходит из него и его структура соответствует структуре хранилища, он должен иметь такое же имя, которое нет необходимости отображать на диаграмме.

• Процессы – это преобразование входных потоков данных в выходные в соответствии с определенным алгоритмом. Физически процесс может быть реализован различными способами: это может быть подразделение организации, выполняющее обработку входных документов и выпуск отчетов; программа; аппаратно-реализованное логическое устройство. Процесс имеет имя в виде глагола н.ф. и номер.

• Система и подсистема. При построении модели сложной ИС она может быть представлена в самом общем виде на контекстной диаграмме в виде одной системы, как единого целого, либо может декомпозировано на ряд подсистем.

• Поток данных определяет информацию, передаваемую через некоторое соединение от источника к приемнику. Реальный поток данных может быть информацией, передаваемой по кабелю между двумя устройствами, пересылаемыми по почте письмами, дисками. Каждый поток имеет имя, отражающее его содержание.

Правила построения DFD Диаграмм

1. Все потоки данных должны начинаться или заканчиваться процессом. Данные не могут протекать непосредственно от источника до потребителя или между источником / потребителем и хранилищем данных, если они не проходят через промежуточный процесс. 

2. Многочисленные потоки данных между двумя компонентами можно показывать двумя линиями потока данных или двунаправленной стрелкой.

3. Название процесса состоит из глагола, следующего за существительным. В соответствии с соглашением, названия источников, получателей и хранилищ данных использует заглавные буквы, в то время как названиям процесса и потоки данных показываются произвольно. 

4. Процессы в уровне 1 диаграмма потока данных перечисляется 1, 2, 3, и так далее. Под процессам в декомпозированной диаграмме потока данных назначают номера, начинающиеся с номера родительского процесса.

5. Символы могут быть повторены для облегчения чтения диаграммы.