Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция 17.
Тема: «Моделирование потоков данных (процессов)»
Учебные вопросы:
1.Состав диаграмм потоков данных.
2. Построение иерархии потоков данных.
3. Сравнительный анализ SADT- моделей и диаграмм потоков данных.
Состав диаграмм потоков данных.
Диаграммы потоков данных (DFD) являются основным средством моделирования функциональных требований к проектируемой системе.
С их помощью эти требования представляются в виде иерархии функциональных компонентов (процессов), связанных потоками данных. Главная цель такого представления - продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.
Диаграммы потоков данных известны очень давно. В фольклоре упоминается пример использования DFD для реорганизации переполненного клерками офиса, относящийся к 20-м гг. осуществлявший реорганизацию консультант обозначил кружком каждого клерка, а стрелкой - каждый документ, передаваемый между ними. Используя такую диаграмму, он предложил схему реорганизации, в соответствии с которой два клерка, обменивающихся множеством документов, были посажены рядом, а клерки с малым взаимодействием были посажены на большом расстоянии друг от друга. Так появилась первая модель, представляющая собой потоковую диаграмму – предвестника DFD.
Для построения DFD традиционно используются две различные нотации, соответствующие методам Йордана и Гейна - Сэрсона. Эти нотации незначительно отличаются друг от друга графическим изображением символов.
Далее при построении будет использоваться нотация Гейна – Сэрсона.
В соответствии с данными методами модель системы определяется как иерархия диаграмм потоков данных, описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи пользователю. Диаграммы верхних уровней иерархии (контекстные диаграммы) определяют основные процессы или подсистемы с внешними входами и выходами. Они детализируются при помощи диаграмм нижнего уровня. Такая декомпозиция продолжается, создавая многоуровневую иерархию диаграмм, до тех пор, пока не будет достигнут 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 процессам или подсистемам, накопителям данных или внешним сущностям – потребителям информации.
диаграмма потоков данных
Основными компонентами диаграмм потоков данных являются:
Внешняя сущность представляет собой материальный объект или физическое лицо, представляющие собой источник или приемник информации, например, заказчики, персонал, поставщики, клиенты, склад. Они находятся за пределами анализируемой системы.
Внешняя сущность обозначается квадратом, расположенным как бы над диаграммой и бросающим на нее тень для того, чтобы можно было выделить этот символ среди других обозначений.
Рис.18. Графическое изображение внешней сущности
При построении модели сложной ЭИС она может быть представлена в общем виде на так называемой контекстной диаграмме в виде одной системы как единого целого либо может быть декомпозирована на ряд подсистем.
Рис. 19. Изображение системы (подсистемы)
Процесс представляет собой 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 и т.д.
Рис. 20. Графическое изображение процесса
Номер процесса служит для его идентификации. В поле имени вводится наименование процесса в виде предложения с активным недвусмысленным глаголом в неопределенной форме, за которым следуют существительные в винительном падеже. Использование таких глаголов как «обработать», «модернизировать», «отредактировать» означает недостаточно глубокое понимание процесса и требует дальнейшего анализа.
Информация в поле физической реализации, показывает, какое подразделение организации, программа или аппаратное устройство выполняет данный процесс.
Накопитель данных – это абстрактное устройство, для хранения информации, которую можно в любой момент поместить в накопитель и через некоторое время извлечь, причем способы помещения и извлечения могут быть любыми.
Накопитель данных может быть реализован физически в виде микрофиши, ящика в картотеке, таблицы в оперативной памяти, файла на магнитном носителе и т.д. Накопитель данных на диаграмме потоков данных идентифицируется в виде буквы «D» и произвольным числом. Имя накопителя выбирается из соображения наибольшей информативности для проектировщика.
Накопитель данных в общем случае является прообразом будущей базы данных, и описание хранящихся в нем данных может быть увязано с информационной моделью (ERD).
Рис. 21. Графическое изображение накопителя данных
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, магнитными лентами и дискетами, переносимыми с одного компьютера на другой и т.д.
Поток данных на диаграмме изображается линией, оканчивающейся стрелкой, которая показывает направление потока. Каждый поток данных имеет свое имя, отражающее содержание.
Рис. 22. Поток данных между процессом и внешней сущностью
Построение иерархии потоков данных
Главная цель построения иерархии DFD заключается в том, чтобы сделать требования к системе ясными и понятными на каждом уровне детализации, а также разбить эти требования на части с точно определенными отношениями между ними. Для достижения этого целесообразно пользоваться следующими рекомендациями:
Первым шагом при построении иерархии DFD является построение контекстных диаграмм. Обычно при проектировании относительно простых систем строится единственная контекстная диаграмма со звездообразной топологией, в центре которой находится так называемый главный процесс, соединенный с приемниками и источниками информации, посредством которых с системой взаимодействуют пользователи и другие внешние системы. Перед построением контекстной DFD необходимо проанализировать внешние события (внешние сущности), оказывающие влияние на функционирование системы. Количество потоков на контекстной диаграмме должно быть по возможности небольшим, поскольку каждый из них может быть в дальнейшем разбит на несколько потоков на следующих уровнях диаграммы.
Для проверки контекстной диаграммы можно составить список событий. Список событий должен состоять из описаний действий внешних сущностей (событий) и соответствующих реакций на события системы. Каждое событие должно соответствовать одному (или более) потоку данных: входные потоки интерпретируются как воздействия, а выходные потоки - как реакция системы на входные потоки.
Для сложных систем строится иерархия контекстных диаграмм. При этом контекстная диаграмма верхнего уровня содержит не единственный главный процесс, а набор подсистем, соединенных потоками данных. Контекстные диаграммы следующего уровня детализируют контекст и структуру подсистемы.
После построения контекстных диаграмм полученную модель следует проверить на полноту исходных данных об объектах системы и изолированность объектов (отсутствие информационных связей с другими объектами).
Для каждой подсистемы, присутствующей на контекстных диаграммах, выполняется ее детализация при помощи DFD. Это можно сделать путем построения диаграммы для каждого события. Каждое событие представляется в виде процесса с соответствующими входными и выходными потоками, накопителями данных, внешними сущностями и ссылки на другие процессы для описания связей между этим процессом и его окружением. Затем все построенные диаграммы сводятся в одну диаграмму нулевого уровня.
Каждый процесс на DFD, в свою очередь, может быть детализирован при помощи DFD или (если процесс элементарный) спецификации. При детализации должны выполняться следующие правила:
Спецификация процесса должна формулировать его основные функции таким образом, чтобы в дальнейшем специалист, выполняющий реализацию проекта, смог выполнить их или разработать соответствующую программу.
Спецификация является конечной вершиной иерархии DFD . Решение о завершении детализации процесса и использовании спецификации принимается аналитиком исходя из следующих критериев:
Спецификации должны удовлетворять следующим требованиям:
Фактически спецификации представляют собой описания алгоритмов задач, выполняемых процессами. Спецификации содержат:
Известно большое количество методов, позволяющих описать тело процесса, соответствующие этим методам языки могут варьироваться от структурированного естественного языка или псевдокода до визуальных языков проектирования.
Структурированный естественный язык применяется для читабельного, достаточно строгого описания спецификаций процессов. Он представляет собой разумное сочетание строгости языка программирования и читабельности естественного языка и состоит из подмножества слов, организованных в определенные логические структуры, арифметических выражений и диаграмм.
В состав языка входят следующие основные символы:
К управляющим структурам языка относятся последовательная конструкция, конструкция выбора, итерация (цикл).
При использовании структурированного естественного языка приняты следующие соглашения:
При построении иерархии DFD переходить к детализации процессов следует только после определения содержания всех потоков и накопителей данных, которое описывается с помощью структур данных. Для каждого потока данных формируется список всех его элементов данных, затем элементы данных объединяются в структуры данных, соответствующие более крупным объектам данных (например, строкам документов или объектам предметной области).
Каждый объект должен состоять из элементов, являющихся его атрибутами. Структуры данных могут содержать альтернативы, условные вхождения и итерации. Условное вхождение показывает, что данный компонент может отсутствовать в структуре (например, структура «данные о страховании» для объекта «служащий»). Альтернатива означает, что в структуру может входить один из перечисленных элементов. Итерация предусматривает вхождение любого числа элементов в указанном диапазоне (например, элемент «имя ребенка» для объекта «служащий»).
Для каждого элемента данных может указываться его тип (непрерывные и дискретные данные). Для непрерывных данных могут указываться единицы измерения (кг, см и т.п.), диапазон значений, точность представления и форма физического кодирования. Для дискретных данных может указываться таблица дискретных значений.
После построения законченной модели системы ее необходимо верифицировать (проверить на полноту и согласованность). В полной модели все ее объекты (подсистемы, процессы, потоки данных) должны быть подробно описаны и детализированы. Выявленные не детализированные объекты следует детализировать, вернувшись на предыдущие шаги разработки. В согласованной модели для всех потоков данных и накопителей данных должно выполняться правило сохранения информации: все поступающие куда-либо данные должны быть считаны, а все считываемые данные должны быть записаны.
Сравнительный анализ SADT- моделей и диаграмм потоков данных
Итак, практически во всех методах структурного подхода (структурного анализа) на стадии формирования требований к ПО используются две группы средств моделирования:
Таким образом, наиболее существенное различие между разновидностями структурного анализа заключается в средствах функционального моделирования. С этой точки зрения все разновидности структурного анализа могут быть разбиты на две группы – использующие DFD (в различных нотациях) и использующие SADT - модели. Соотношение применения этих двух разновидностей структурного анализа в существующих CASE - средствах составляет 90% для DFD и 10% для SADT.
Сравнительный анализ этих двух разновидностей методов структурного анализа проводится по следующим параметрам:
Адекватность средств решаемым задачам. Модели SADT используются для моделирования организационных систем. С другой стороны, не существует никаких принципиальных ограничений на использование DFD в качестве средства построения статистических моделей деятельности организации. Метод SADT успешно работает только при описании стандартизированных бизнес-процессов в зарубежных корпорациях, поэтому он и принят в США в качестве типового.
Если же речь идет не о системах вообще, а о ЭИС, то здесь DFD вне конкуренции. SADT - диаграммы оказываются значительно менее выразительными и удобными при моделировании ЭИС.
Согласованность с другими средствами структурного анализа. Главным достоинством любых моделей является возможность их интеграции с моделями других типов. В данном случае речь идет о согласованности функциональных моделей со средствами моделирования данных. Согласование SADT - модели с ERD практически невозможно или носит искусственный характер. В свою очередь, DFD и ERD взаимно дополняют друг друга и являются согласованными, поскольку в DFD присутствует описание структур данных, непосредственно используемое для построения ERD.
Интеграция с последующими стадиями ЖЦ ПО. Важная характеристика модели - ее совместимость с моделями последующих стадий ЖЦ ПО (прежде всего стадии проектирования, непосредственно следующей за стадией формирования требований и опирающейся на ее результаты).
DFD могут быть легко преобразованы в модели проектируемой системы.
Одним из основных критериев выбора того или иного метода является степень владения им со стороны консультанта или аналитика, грамотность выражения своих мыслей на языке моделирования. В противном случае в моделях, построенных с использованием любого метода, будет невозможно разобраться.
Функциональные модели, используемые на стадии проектирования
Функциональные модели, используемые на стадии проектирования ПО, предназначены для описания функциональной структуры проектируемой системы. Построенные ранее DFD при этом уточняются, расширяются и дополняются новыми конструкциями.
Так, например, для DFD переход от модели бизнес - процессов организации к модели системных процессов может происходить следующим образом:
Иерархия экранных форм моделируется с помощью диаграмм последовательностей экранных форм. Совокупность таких диаграмм представляет собой абстрактную модель пользовательского интерфейса системы, отражающую последовательность появления экранных форм в приложении. Построение диаграмм последовательностей экранных форм выполняется следующим образом:
Техника структурных карт используется на стадии проектирования для описания структурных схем программ. При этом наиболее часто применяются две техники: структурные карты Константайна (для описания отношений между модулями) и структурные карты Джексона (для описания внутренней структуры модулей, являющихся базовыми строительными блоками программной системы). В настоящее время структурные карты применяются сравнительно редко.