программное обеспечение. кишкинская 2 глава. Модели систем

• Название: Модели систем
• Анкор: программное обеспечение
• Дата: 16.02.2023
• Размер: 0.6 Mb.
• Имя файла: кишкинская 2 глава.docx
• Тип: Решение; #940214

Модели систем

Одной из широко используемых методик документирования системных требований является построение ряда моделей системы. Эти модели используют графические представления, показывающие решение как исходной задачи, для которой создается система, так и разрабатываемой системы. Модели являются связующим звеном между процессом анализа исходной задачи и процессом проектирования системы.

Модели могут представить систему в различных аспектах:

• 
  Внешнее представление, когда моделируется окружение или рабочая среда системы.
  
• 
  Описание поведения системы, когда моделируется ее поведение.
  
• 
  Описание структуры системы, когда моделируется системная архитектура или структуры данных, обрабатываемых системой.
  

Наиболее важным аспектом системного моделирования является то, что оно опускает детали. Модель является абстракцией системы и легче поддается анализу, чем любое другое представление этой системы. В идеале представление системы должно сохранять всю информацию относительно представляемого объекта. Абстракция является упрощением и определяется выбором наиболее важных характеристик системы.

Типы системных моделей, которые могут создаваться в процессе анализа систем:

• 
  Модель обработки данных. Диаграммы потоков данных показывают последовательность обработки данных в системе.
  
• 
  Композиционная модель. Диаграммы "сущность-связь" показывают, как системные сущности составляются из других сущностей.
  
• 
  Архитектурная модель. Эти модели показывают основные подсистемы, из которых строится система.
  
• 
  Классификационная модель. Диаграммы наследования классов показывают, какие объекты имеют общие характеристики.
  
• 
  Модель "стимул-ответ". Диаграммы изменения состояний показывают, как система реагирует на внутренние и внешние события
  

Модели системного окружения

При анализе будущей системы необходимо определить границы между системой и ее окружением, специфицировать само рабочее окружение и связи между ним и системой. Обычно на этом этапе строится простая структурная модель.

Структурные модели высокого уровня обычно являются простыми блок-схемами, где каждая подсистема представлена именованным прямоугольником, а линии показывают, что существуют некоторые связи между подсистемами.




Рисунок 24 – Пример модели окружения
Простые структурные модели обычно дополняются моделями других типов, например моделями процессов, которые показывают взаимодействия в системе, или моделями потоков данных, которые показывают

последовательность обработки и перемещения данных внутри системы и между другими системами в окружающей среде.



Рисунок 25 - Модель процесса приобретения оборудования

Поведенческие модели

Эти модели используются для описания общего поведения системы. Обычно рассматривают два типа поведенческих моделей — модель потоков данных и модель конечного автомата. Эти модели можно использовать отдельно или совместно, в зависимости от типа разрабатываемой системы.

Модели потока данных — это интуитивно понятный способ показа последовательности обработки данных внутри системы. Нотации, используемые в этих моделях, описывают обработку данных с помощью системных функций, а также хранение и перемещения данных между системными функциями.

В диаграммах потоков данных используются следующие обозначения: закругленные прямоугольники соответствуют этапам обработки данных; стрелки, снабженные примечаниями с названием данных, представляют потоки данных; прямоугольники соответствуют хранилищам или источникам данных.

Рисунок 26 – Модель потоков данных
Модели потоков данных показывают функциональную структуру системы, где каждое преобразование данных соответствует одной системной функции. Иногда модели потоков данных используют для описания потоков данных в рабочем окружении системы. Такая модель показывает, как различные системы и подсистемы обмениваются информацией. Подсистемы окружения не обязаны быть простыми функциями.


Рисунок 27 - Диаграмма потоков данных комплекса CASE-средств
Модели конечных автоматов используются для моделирования поведения системы, реагирующей на внутренние или внешние события.

Такая модель показывает состояние системы и события, которые служат причиной перехода системы из одного состояния в другое.

Модели конечных автоматов являются неотъемлемой частью методов проектирования систем реального времени. Такие модели определяются диаграммами состояний, которые стали основой системы нотаций в языке моделирования UML.




Рисунок 28 – Модель конечного автомата
Наиболее широко используемой методологией моделирования данных является моделирование типа "сущность-связь". Для описания структуры обрабатываемой информации модели данных часто используются совместно с моделями потоков данных.

Проекты структуры ПО представляются ориентированными графами. Они состоят из набора узлов различных типов, соединенных дугами, отображающими связи между структурными узлами.

Подобно всем графическим моделям, модели "сущность-связь"

недостаточно детализированы, поэтому они обычно дополняются более подробным описанием объектов, связей и атрибутов, включенных в модель. Эти описания собираются в словари данных или репозитории.

Объектные модели, могут использоваться как для представления данных, так и для процессов их обработки. В этом отношении они объединяют модели потоков данных и семантические модели данных. Они также полезны для классификации системных сущностей и могут представлять сущности, состоящие из других сущностей.

Класс объектов - это абстракция множества объектов, которые определяются общими атрибутами и сервисами (операциями).

Объекты - это исполняемые сущности с атрибутами и сервисами класса объектов. Объекты представляют собой реализацию класса. На основе одного класса можно создать много различных объектов.




Рисунок 29 – Модель классов

Важным этапом объектно-ориентированного моделирования является

определение классов объектов, которые затем систематизируются. Это подразумевает создание схемы классификации, которая показывает, как классы объектов связаны друг с другом посредством общих атрибутов и сервисов.

Схема классификации организована в виде иерархии наследования, на вершине которой представлены наиболее общие классы объектов. Более

специализированные объекты наследуют их атрибуты и сервисы. объекты могут иметь собственные атрибуты и сервисы.

Эти

В нотации UML наследования показываются сверху вниз. Здесь

стрелка (с

окончанием в виде треугольника) выходит из

класса, который

наследует атрибуты и операции, и направлена к родительскому классу.




Рисунок 30 - Модели наследования
Объекты могут создаваться из нескольких объектов. Такой объект агрегируется из совокупности других объектов. Классы, представляющие

такие

объекты, можно смоделировать, используя

модель агрегирования

объектов.
В UML для показа агрегирования объектов окончанием ромбовидной формы.

используется связь с

Рисунок 31 - Агрегирование объектов
Модели поведения объектов показывают операции, выполняемые объектами.

В UML поведение объектов моделируется посредством сценариев, которые основаны на вариантах использования.

В верхней части расположены объекты. Операции обозначаются

помеченными стрелками, а последовательность операций читается сверху вниз.

Рисунок 32 - Моделирование поведения объектов

CASE-средства проектирования

Инструментальные средства анализа и проектирования ПО созданы для поддержки моделирования систем на этапах анализа и проектирования процесса разработки программного обеспечения. Они поддерживают создание, редактирование и анализ графических нотаций, используемых в структурных методах.

Словарь данных
Средства построения

структурных диаграмм _{Средства} генерирования отчетов

Средства _{Средства}

^{создания форм} проектирования,

анализа и проверки

Средства импортирования и экспортирования

Рисунок 33 – Структура CASE-системы Средства, которые входят в пакет инструментальных средств:

• 
  Редакторы диаграмм предназначены для создания диаграмм потоков данных, иерархий объектов, диаграмм "сущность-связь" и т.д.
  
• 
  Средства проектирования, анализа и проверки выполняют проектирование ПО и создают отчет об ошибках и дефектах в системной архитектуре.
  
• 
  Центральный репозиторий позволяет проектировщику найти нужный проект и соответствующую проектную информацию.
  

• 
  Словарь данных хранит информацию используются в структуре системы.
  

об объектах, которые

• 
  Средства генерирования отчетов на основе информации из
  

центрального репозитория автоматически генерируют системную

документацию.

• 
  Средства создания экранных форм.
  

форм определяют форматы документов и

• 
  Средства импортирования и экспортирования позволяют обмениваться информацией из центрального репозитория различным инструментальным средствам.
  
• 
  Генераторы программного кода автоматически генерируют
  

программы репозитории.

на основе проектов, хранящихся в центральном

Задания для контроля

1. 
   Разработайте модель рабочего окружения для информационной системы больницы. Модель должна предусматривать ввод данных о новых пациентах и систему хранения рентгеновских снимков.
   

2. 
   Создайте модель обработки данных в системе электронной почты. Необходимо отдельно смоделировать отправку почты и ее получение.
   
3. 
   Разработайте модель классов объектов для системы электронной почты. Если вы выполнили упражнение, опишите различия и сходства между моделью обработки данных и объектной моделью.
   
4. 
   Нарисуйте модель конечного автомата управляющей системы для телефонного автоответчика, который регистрирует входные сообщения и показывает число принятых сообщений на дисплее. Система должна соединять владельца телефона с абонентом после ввода им последовательности чисел (телефонного номера абонента), а также, имея записанные сообщения, повторять их по телефону