Моделирование потоков данных

Моделирование потоков данных (процессов) Методологии, ориентированные на данные С позиции ориентированных на данные методологий вход и выход модели являются наиболее важными, структуры данных определяются первыми, а процедурные компоненты строятся как производные от структуры данных. Классическим подходом данного метода является структурное проектирование Джексона. Базовая процедура проектирования включает 4 этапа: 1) Этап проектирования данных - построение системной сетевой диаграммы; - представление каждой входной и выходной структуры данных древовидной структурной диаграммой. 2) Этап проектирования программ - формирование структуры программ; - идентификация всех связей между компонентами структур данных; - верификация полученной структуры программы. 3) Этап проектирования операций - построение списка операций; - назначение операций компонентам структуры программы. 4) Этап проектирования текстов - трансляция построенной модели программы в текстовый вид. Основные этапы подхода Мартина IE-методология Мартина представляет общую стратегию разработки информационных систем, фиксирующую внимание на стратегическом планировании и бизнес-процессах. Инженерный подход Мартина к разработке ПО базируется на двух концепциях: - послойного целостного подхода к разработке интегрированных приложений, базирующегося на стратегическом плане развития ИС; - первоначальной направленности на моделирование данных, а затем на функциональное моделирование. Основные этапы. Таблица 6. Стратегическое информационное Диаграммы моделирование декомпозиции, диаграммы сущность-связь, матрицы информационного планирования Анализ нормализованные модели данных, диаграммы зависимости данных, диаграммы декомпозиции, матрицы сущность-процесс логическое проектирование системы диаграммы диаграммы структуры данных, деятельности, схемы экранов, отчетов Физическое проектирование происходит преобразование логической модели в физическую и ее реализация. Методология Гейна-Сарсона В основе данной методологии лежит построение модели анализируемой ИС. В соответствии с методологией модель системы определяется как иерархия диаграмм потоков данных (DFD), описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи пользователю. Диаграммы верхних уровней иерархии (контекстные диаграммы) определяют основные процессы или подсистемы ИС с внешними входами и выходами. Они детализируются при помощи диаграмм нижнего уровня. Источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), переносящие информацию к подсистемам или процессам. Таким образом, основными компонентами диаграмм потоков данных являются: • внешние сущности; • системы/подсистемы; • процессы; • накопители данных; • потоки данных. Внешние сущности Внешняя сущность представляет собой материальный предмет или физическое лицо, представляющее собой источник или приемник информации, например, заказчики, персонал, поставщики, клиенты, склад. Определение некоторого объекта или системы в качестве внешней сущности указывает на то, что она находится за пределами границ анализируемой ИС. В процессе анализа некоторые внешние сущности могут быть перенесены внутрь диаграммы анализируемой ИС, если это необходимо, или, наоборот, часть процессов ИС может быть вынесена за пределы диаграммы и представлена как внешняя сущность. Внешняя сущность обозначается квадратом (рисунок 2.13), расположенным как бы "над" диаграммой и бросающим на нее тень, для того, чтобы можно было выделить этот символ среди других обозначений: Рис. 2.13. Внешняя сущность Процессы 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 (отдел), выполняющее обработку входных документов и выпуск отчетов, программа, аппаратно реализованное логическое устройство и т.д. Процесс на диаграмме потоков данных изображается, как показано на рисунке 2.14. Рис. 2.14. Процесс Номер процесса служит для его идентификации. В поле имени вводится наименование процесса в виде предложения с активным недвусмысленным глаголом в неопределенной форме (вычислить, рассчитать, проверить, определить, создать, получить), за которым следуют существительные в винительном падеже, например: • "Ввести сведения о клиентах"; • "Выдать информацию о текущих расходах"; • "Проверить кредитоспособность клиента". Использование таких глаголов, как "обработать", "модернизировать" или "отредактировать" означает, как правило, недостаточно глубокое понимание данного процесса и требует дальнейшего анализа. Информация в поле физической реализации показывает, какое подразделение организации, программа или аппаратное устройство выполняет данный процесс. Накопители данных Накопитель данных представляет собой 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 таблицы в оперативной памяти, файла на внешнем носителе. Накопитель данных на диаграмме потоков данных изображается, как показано на рисунке 2.15. Рис. 2.15. Накопитель данных Накопитель данных идентифицируется буквой "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 должно быть увязано с информационной моделью. Потоки 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 или дискетами, переносимыми с одного компьютера на другой и т.д. Поток данных на диаграмме изображается линией, оканчивающейся стрелкой, которая показывает направление потока (рисунок 2.16). Каждый поток данных имеет имя, отражающее его содержание. Рис. 2.16. Поток данных Построение иерархии диаграмм потоков данных Первым шагом при построении иерархии диаграмм потоков данных (DFD) является проектировании построение относительно контекстных простых ИС диаграмм. строится Обычно при 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. Если же для сложной системы ограничиться единственной контекстной диаграммой, то она будет содержать слишком большое количество источников и приемников информации, которые трудно расположить на листе бумаги нормального формата, и, кроме того, единственный главный процесс не раскрывает структуры распределенной системы. Признаками сложности (в смысле контекста) могут быть: • наличие большого количества внешних сущностей (десять и более); • распределенная природа системы; • многофункциональность системы с уже сложившейся или выявленной группировкой функций в отдельные подсистемы. Для сложных ИС 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 подсистем. Иерархия контекстных диаграмм определяет взаимодействие основных функциональных подсистем проектируемой ИС как между собой, так и с внешними входными и выходными потоками данных и внешними объектами (источниками и приемниками информации), с которыми взаимодействует ИС. Разработка контекстных диаграмм решает проблему строгого определения функциональной структуры ИС на самой ранней стадии ее проектирования, что особенно важно для сложных многофункциональных систем, в разработке которых участвуют разные организации и коллективы разработчиков. 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. Каждый процесс на DFD, в свою очередь, может быть детализирован при помощи DFD или миниспецификации. При детализации должны выполняться следующие правила: • правило балансировки - означает, что при детализации подсистемы или процесса детализирующая диаграмма в качестве внешних источников/приемников данных может иметь только те компоненты (подсистемы, процессы, внешние сущности, накопители данных), с которыми имеет информационную связь детализируемая подсистема или процесс на родительской диаграмме; • правило нумерации - означает, что при детализации процессов должна поддерживаться их иерархическая нумерация. Например, процессы, детализирующие процесс с номером 12, получают номера 12.1, 12.2, 12.3 и т.д. Миниспецификация (описание логики процесса) должна формулировать его основные функции таким образом, чтобы в дальнейшем специалист, выполняющий реализацию проекта, смог выполнить их или разработать соответствующую программу. Миниспецификация является конечной вершиной иерархии DFD. Решение о завершении миниспецификации детализации принимается процесса аналитиком и исходя использовании из следующих критериев: • наличия у процесса относительно небольшого количества входных и выходных потоков данных (2-3 потока); • возможности описания преобразования данных процессом в виде последовательного алгоритма; выполнения процессом единственной логической функции • преобразования входной информации в выходную; возможности описания логики процесса при помощи • миниспецификации небольшого объема (не более 20-30 строк). При построении иерархии DFD переходить к детализации процессов следует только после определения содержания всех потоков и накопителей данных, которое описывается при помощи структур данных. Структуры данных конструируются из элементов данных и могут содержать альтернативы, условные вхождения и итерации. Условное вхождение означает, что данный компонент может отсутствовать в структуре. Альтернатива означает, что в структуру может входить один из перечисленных элементов. Итерация означает вхождение любого числа элементов в указанном диапазоне. Для каждого элемента данных может указываться его тип (непрерывные или дискретные данные). Для непрерывных данных может указываться единица измерения, диапазон значений, точность представления и форма физического кодирования. Для дискретных данных может указываться таблица допустимых 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 недетализированные 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.