1 Модуль 3. Вступ до моделювання систем та процесів формування вимог Лекції 8-9 Загальний обсяг 4 год. Вступ до програмної інженерії

2 Основні питання Моделі середовища систем. Моделі середовища систем. Моделі поведінки Моделі поведінки Моделі даних Моделі даних Об'єктні моделі Об'єктні моделі

3 Поняття моделі. Модель- спрощене представлення вимог, необхідне для побудови системи Модель- спрощене представлення вимог, необхідне для побудови системи Модель – встановлює звязок між процесом аналізу задачі та процесом проектування системи Модель – встановлює звязок між процесом аналізу задачі та процесом проектування системи Моделі представляють систему із різних точок зору: Моделі представляють систему із різних точок зору: Зовнішній опис- моделюється оточення або робоче середовище Зовнішній опис- моделюється оточення або робоче середовище Опис поведінки Опис поведінки Опис структури- моделюється архітектура чи структура даних Опис структури- моделюється архітектура чи структура даних

4 Моделі середовища систем. Моделі середовища систем. Моделі поведінки Моделі поведінки Моделі даних Моделі даних Об'єктні моделі Об'єктні моделі

5 Моделі середовища систем. Особливості Особливості Створюються на початкових етапах формування вимог Створюються на початкових етапах формування вимог Встановлюються на основі проведення детального аналізу існуючого середовища, соціальних, організаційних та технічних факторів Встановлюються на основі проведення детального аналізу існуючого середовища, соціальних, організаційних та технічних факторів Для відображення використовують різноманітні графічні представлення. Для відображення використовують різноманітні графічні представлення. Є простими структурними моделями високого рівня, де кожна підсистема середовища відображена прямокутником, а зв'язки відображені лініями. Є простими структурними моделями високого рівня, де кожна підсистема середовища відображена прямокутником, а зв'язки відображені лініями. Між підсистемами середовища можуть бути відображені зв'язки, але тільки із тими, які безпосередньо є оточенням системи Між підсистемами середовища можуть бути відображені зв'язки, але тільки із тими, які безпосередньо є оточенням системи Прості структурні моделі можуть доповнюватися моделями процесів чи потоків даних, які відображають взаємодії в системі. Прості структурні моделі можуть доповнюватися моделями процесів чи потоків даних, які відображають взаємодії в системі.

6 Приклад простої структурної моделі середовища База даних ЕКОЛОГІЯ Програмний інтерфейс Цифрова карта ПМ ECOLEXP ПМ EXP Інтервальні моделі прогнозування захворюваності FMKU, FMKONC, FMNORM, FMSHUM ГІС Система реєстрації забруднень Система реєстрації захворювань

7 Моделі середовища систем. Моделі середовища систем. Моделі поведінки Моделі поведінки Моделі даних Моделі даних Об'єктні моделі Об'єктні моделі

8 Моделі поведінки Два типи: Два типи: Модель потоків даних – структура функцій Модель потоків даних – структура функцій Для моделювання бізнес-систем, що опрацьовують дані Для моделювання бізнес-систем, що опрацьовують дані Модель скінченного автомата – реакції системи на події Модель скінченного автомата – реакції системи на події Системи реального часу, які керують подіями Системи реального часу, які керують подіями

9 Моделі потоків даних Спосіб відображення послідовності опрацювання даних в середині системи Спосіб відображення послідовності опрацювання даних в середині системи Аналіз систем на основі DFD Метод був запропонований De Marco (1978), а також доповнений Gane та Sarson (1979p) в структурній системній методології. В нотаціях запропонованих De Marko використовується чотири типи елементів: Аналіз систем на основі DFD Метод був запропонований De Marco (1978), а також доповнений Gane та Sarson (1979p) в структурній системній методології. В нотаціях запропонованих De Marko використовується чотири типи елементів: процеси перетворення інформації процеси перетворення інформації елементи накопичення даних елементи накопичення даних потоки даних потоки даних елементи зовнішнього середовища – джерела та споживачі інформації елементи зовнішнього середовища – джерела та споживачі інформації

10 Нотації в моделях потоків даних 2 Розрахунок вартості Замовник Файл вартостей Рахунок Процеси Елементи накопичення Потоки даних Зовнішні елементи

11 Властивості елементів діаграм потоків даних Процеси Процеси відображають функції системи, тобто, що система і/або як виконує. Кожен процес має один або декілька входів та виходів. Процеси відображають функції системи, тобто, що система і/або як виконує. Кожен процес має один або декілька входів та виходів. Процес має назву та номер. Процес має назву та номер. Основними властивостями процесів є: простота назв та консервування даних. Основними властивостями процесів є: простота назв та консервування даних. Назви процесів повинні вказувати на дії, відповідати назвам функцій, які виконує система, та по можливості бути короткими – одним словом чи словосполучення Назви процесів повинні вказувати на дії, відповідати назвам функцій, які виконує система, та по можливості бути короткими – одним словом чи словосполучення Консервування даних стосовно процесу означає, що процеси не вводять нових елементів в структуру інформації, тобто: у вихідних потоках з процесу не може бути інформації, якої не було у вхідних потоках Консервування даних стосовно процесу означає, що процеси не вводять нових елементів в структуру інформації, тобто: у вихідних потоках з процесу не може бути інформації, якої не було у вхідних потоках При побудові діаграм слід розрізняти фізичні та логічні процеси. Фізичні процеси окрім розкриття дії, тобто що система виконує, вказують на засоби, тобто як, яким чином вона виконує функції При побудові діаграм слід розрізняти фізичні та логічні процеси. Фізичні процеси окрім розкриття дії, тобто що система виконує, вказують на засоби, тобто як, яким чином вона виконує функції

12 Властивості елементів діаграм потоків даних Елементи накопичення даних Елементи накопичення даних відображають факт накопичення даних однотипної структури і їх запису на фізичні носії: паперові (довідники, реєстраційні журнали) бази даних, тощо. Вони є часовими розрізами потоків даних Елементи накопичення даних відображають факт накопичення даних однотипної структури і їх запису на фізичні носії: паперові (довідники, реєстраційні журнали) бази даних, тощо. Вони є часовими розрізами потоків даних Елементи накопичення обовязково повинні бути зв'язані з процесами за допомогою потоків даних (інформація не може записуватися чи зчитуватися самостійно без процесу) Елементи накопичення обовязково повинні бути зв'язані з процесами за допомогою потоків даних (інформація не може записуватися чи зчитуватися самостійно без процесу) Назви елементів накопичення повинні бути простими і відповідати однорідному обєкту. Наприклад, неправильною є назва елементу накопичення: Заяви та розклад роботи устаткування, оскільки інформація про обєкт Заяви абсолютно відрізняється від інформації про обєкт Устаткування Назви елементів накопичення повинні бути простими і відповідати однорідному обєкту. Наприклад, неправильною є назва елементу накопичення: Заяви та розклад роботи устаткування, оскільки інформація про обєкт Заяви абсолютно відрізняється від інформації про обєкт Устаткування Властивість консервування даних стосовно елементу накопичення означає, що у вихідних потоках з елементу накопичення може бути тільки та інформація, яка була у вхідних потоках в цей елемент Властивість консервування даних стосовно елементу накопичення означає, що у вихідних потоках з елементу накопичення може бути тільки та інформація, яка була у вхідних потоках в цей елемент Вхідні та вихідні потоки для елементів накопичення мають бути ідентичними Вхідні та вихідні потоки для елементів накопичення мають бути ідентичними

13 Властивості елементів діаграм потоків даних Потоки даних Потоки даних відображають зв'язки між компонентами системи, мають напрямок і назву даних, що передаються Потоки даних відображають зв'язки між компонентами системи, мають напрямок і назву даних, що передаються Назви потоків повинні бути простими, одним словом і відображати назви документів або назви його частин, показників, файлів. Назви потоків повинні бути простими, одним словом і відображати назви документів або назви його частин, показників, файлів. Якщо один і той самий потік проходить опрацювання у декількох процесах, то в його назві повинна відображатися назва виконаної дії Якщо один і той самий потік проходить опрацювання у декількох процесах, то в його назві повинна відображатися назва виконаної дії Потоки можуть бути: Потоки можуть бути: між двома процесами; між двома процесами; між процесом і елементом накопичення; між процесом і елементом накопичення; між зовнішнім елементом і процесом. між зовнішнім елементом і процесом.

14 Властивості елементів діаграм потоків даних Зовнішні елементи Зовнішні елементи є поза системою і відображають джерела та споживачів інформації Зовнішні елементи є поза системою і відображають джерела та споживачів інформації Якщо моделюють одну частину системи (підсистему), то інша може бути зовнішнім елементом Якщо моделюють одну частину системи (підсистему), то інша може бути зовнішнім елементом

15 Особливості побудови діаграм потоків даних відсутність потоків, що розщеплюються без участі процесів; відсутність потоків, що розщеплюються без участі процесів; відсутність на діаграмі ліній потоків, що перетинаються; відсутність на діаграмі ліній потоків, що перетинаються; відсутність елементів розвязування (порівняння із визначенням напрямків передачі інформації), контролюючих елементів (процесів), та потоків, які запускають на виконання проце ; відсутність елементів розвязування (порівняння із визначенням напрямків передачі інформації), контролюючих елементів (процесів), та потоків, які запускають на виконання проце ; відсутність на діаграмі циклів та детального опису процесів відсутність на діаграмі циклів та детального опису процесів За основу процедур побудови діаграм потоків даних покладено метод рівнів, а також фізичне та логічне моделювання За основу процедур побудови діаграм потоків даних покладено метод рівнів, а також фізичне та логічне моделювання

16 Метод рівнів побудови діаграм потоків даних Діаграми рівнів потоків даних відображають дерево функцій і мають такі властивості та правила побудови: Діаграми рівнів потоків даних відображають дерево функцій і мають такі властивості та правила побудови: Метод рівнів реалізується з функцій верхнього рівня з поступовою їх деталізацією і напрямлений на побудову структури системи у вигляді ієрархії процесів та потоків даних. Метод рівнів реалізується з функцій верхнього рівня з поступовою їх деталізацією і напрямлений на побудову структури системи у вигляді ієрархії процесів та потоків даних. Кожен рівень включає деяке число процесів (емпірично 2-7), які в свою чергу деталізуються на нижніх рівнях. Кожен рівень включає деяке число процесів (емпірично 2-7), які в свою чергу деталізуються на нижніх рівнях. Першою при побудові діаграм рівнів є контекст-діаграма, яка є одним процесом без номера і повинна включати усі зовнішні елементи та вхідні і вихідні потоки системи зі сторони зовнішнього середовища. Першою при побудові діаграм рівнів є контекст-діаграма, яка є одним процесом без номера і повинна включати усі зовнішні елементи та вхідні і вихідні потоки системи зі сторони зовнішнього середовища. Наступною є діаграма верхнього рівня, на якій також відображені усі зовнішні елементи, а процеси мають прості номера 1, 2, 3... Наступними є діаграми 1-го, 2-го,..., і-го рівнів. Наступною є діаграма верхнього рівня, на якій також відображені усі зовнішні елементи, а процеси мають прості номера 1, 2, 3... Наступними є діаграми 1-го, 2-го,..., і-го рівнів. Кожен рівень деталізує деякий процес вищого рівня. При цьому зберігається баланс потоків даних, тобто всі потоки, які входять або виходять з процесу вищого рівня, повинні входити або виходити з рівня його деталізації, відповідно. Кожен рівень деталізує деякий процес вищого рівня. При цьому зберігається баланс потоків даних, тобто всі потоки, які входять або виходять з процесу вищого рівня, повинні входити або виходити з рівня його деталізації, відповідно. Номер процесу на діаграмі рівнів є складним (за виключенням контекст-діаграми та діаграми верхнього рівня) і включає номер процесу, для якого будується рівень та номер процесу в межах рівня. Наприклад, номер процесу 2 в межах рівня, який деталізує процес діаграми верхнього рівня номер 3, на діаграмі буде мати номер: 3.2. Номер процесу на діаграмі рівнів є складним (за виключенням контекст-діаграми та діаграми верхнього рівня) і включає номер процесу, для якого будується рівень та номер процесу в межах рівня. Наприклад, номер процесу 2 в межах рівня, який деталізує процес діаграми верхнього рівня номер 3, на діаграмі буде мати номер: 3.2. Рівні також можуть включати локальні елементи накопичення даних тобто ті яких не було на верхніх рівнях. Рівні також можуть включати локальні елементи накопичення даних тобто ті яких не було на верхніх рівнях. На діаграмах рівнів можуть деталізуватись потоки даних. На діаграмах рівнів можуть деталізуватись потоки даних. Кількість рівнів, тобто ступінь деталізації процесів визначається можливістю побудови формалізованого опису процесів на нижніх рівнях. Кількість рівнів, тобто ступінь деталізації процесів визначається можливістю побудови формалізованого опису процесів на нижніх рівнях.

17 Приклади діаграм потоків даних A 3 1 B L D F Ds1 El 1 2 Q R C E A B1 F Ds1 1.2 L 1.4 B2 N M O P E

18 Моделі скінчених автоматів Спосіб відображення поведінки системи, як реакції на внутрішні і зовнішні події Спосіб відображення поведінки системи, як реакції на внутрішні і зовнішні події Модель передбачає, що система завжди знаходиться в одному із станів і у випадку отримання вхідного сигналу змінює свій стан Модель передбачає, що система завжди знаходиться в одному із станів і у випадку отримання вхідного сигналу змінює свій стан Описується діаграмами станів UML, а в нотаціях використовують два типи елементів: Описується діаграмами станів UML, а в нотаціях використовують два типи елементів: Стани системи Стани системи Стимули – вхідні сигнали Стимули – вхідні сигнали Очікування Дія: відображення графіка Запуск

19 Властивості елементів скінченних автоматів Стани системи відображають стан та короткий опис дії, яка виконується в даному стані Стани системи відображають стан та короткий опис дії, яка виконується в даному стані Стимули відображають дії, які переводять систему із одного стану в інший Стимули відображають дії, які переводять систему із одного стану в інший Для специфікацій стимулів та станів додатково використовують таблиці специфікацій Для специфікацій стимулів та станів додатково використовують таблиці специфікацій У випадку великої кількості станів проводиться структуризація шляхом уведення станів високого рівня із їх деталізацією на інших діаграмах рівнів У випадку великої кількості станів проводиться структуризація шляхом уведення станів високого рівня із їх деталізацією на інших діаграмах рівнів

20 Моделі середовища систем. Моделі середовища систем. Моделі поведінки Моделі поведінки Моделі даних Моделі даних Об'єктні моделі Об'єктні моделі

21 Моделі даних Використовуються для відображення програмних систем, які використовують інформаційні бази даних Використовуються для відображення програмних систем, які використовують інформаційні бази даних Модель описує логічну форму даних, тобто їх структуру Модель описує логічну форму даних, тобто їх структуру Найтиповішою формою моделювання є модель типу: сутність-звязок –атрибут Найтиповішою формою моделювання є модель типу: сутність-звязок –атрибут Сутність - реальний чи абстрактний обєкт, який має визначне значення для досліджуваної системи. Сутність має унікальну назву та декілька атрибутів, які їй належать, або унаслідковуються через звязок Сутність - реальний чи абстрактний обєкт, який має визначне значення для досліджуваної системи. Сутність має унікальну назву та декілька атрибутів, які їй належать, або унаслідковуються через звязок Звязок- поіменований (заданий дієсловом) звязок між сутностями. Звязок- поіменований (заданий дієсловом) звязок між сутностями. Атрибут – будь-яка характеристика сутності, яка призначена для її ідентифікації, класифікації, опису стану чи чисельної параметризації Атрибут – будь-яка характеристика сутності, яка призначена для її ідентифікації, класифікації, опису стану чи чисельної параметризації

22 Нотації в моделях даних за допомогою UML та нотації Чена. Сутність- Сутність- Звязок - Звязок - ПОСАДА Код посади Назва посади Оклад n Займає 1 ФІП ПосадаПрацівн ик Відділ Код прац Дата народ Оклад Назва Код віддл.Назва ЗаймаєПрацює у від Код посади Нотаці я Чена

23 Моделі середовища систем. Моделі середовища систем. Моделі поведінки Моделі поведінки Моделі даних Моделі даних Об'єктні моделі Об'єктні моделі

24 Об'єктні моделі Особливо ефективні для інтерактивних систем Особливо ефективні для інтерактивних систем Представляють дані та процеси їх опрацювання Представляють дані та процеси їх опрацювання Спрощують перехід від системних вимог до об'єктно – орієнтованого проектування та програмування на обєктних мовах C++ та Java Спрощують перехід від системних вимог до об'єктно – орієнтованого проектування та програмування на обєктних мовах C++ та Java Складні для розуміння замовником, тому доповнюються моделями потоків даних Складні для розуміння замовником, тому доповнюються моделями потоків даних Клас об'єктів -це абстракція множини об'єктів, які визначаються загальними атрибутами ( як в моделях даних) і операціями, які забезпечуються кожним об'єктом Клас об'єктів -це абстракція множини об'єктів, які визначаються загальними атрибутами ( як в моделях даних) і операціями, які забезпечуються кожним об'єктом Об'єкти – це сутності з атрибутами та операціями класу об'єктів. Об'єкти є реалізаціями класу і на основі одного класу можна створити багато об'єктів. Об'єкти – це сутності з атрибутами та операціями класу об'єктів. Об'єкти є реалізаціями класу і на основі одного класу можна створити багато об'єктів. Основне завдання при розробці об'єктної моделі визначити класи об'єктів та встановити відношення між ними Основне завдання при розробці об'єктної моделі визначити класи об'єктів та встановити відношення між ними Класи не повинні включати інформацію про окремі системні об'єкти Класи не повинні включати інформацію про окремі системні об'єкти

25 Нотації в об'єктних моделях за допомогою UML Обєкти – вертикально-орієнтовані прямокутники із трьома секціями: Обєкти – вертикально-орієнтовані прямокутники із трьома секціями: Імя класу Імя класу Атрибути класу Атрибути класу Операції над класом Операції над класом

26 Підсумки Модель - спрощене представлення вимог, необхідне для побудови системи Модель - спрощене представлення вимог, необхідне для побудови системи Усі види моделей є формалізованою специфікацією системних вимог. Усі види моделей є формалізованою специфікацією системних вимог. Моделі середовища показують у який спосіб система взаємодіє із іншими системами оточення, при цьому використовують прості структурні моделі та концептуальні моделі потоків даних Моделі середовища показують у який спосіб система взаємодіє із іншими системами оточення, при цьому використовують прості структурні моделі та концептуальні моделі потоків даних Діаграми потоків даних використовують для моделювання процесів обробки даних, тобто для відображення функцій системи Діаграми потоків даних використовують для моделювання процесів обробки даних, тобто для відображення функцій системи Моделі скінчених автоматів моделюють поведінку системи залежно від дії внутрішніх та зовнішніх подій Моделі скінчених автоматів моделюють поведінку системи залежно від дії внутрішніх та зовнішніх подій Семантичні моделі даних описують їх логічні структури. Моделі відображають системні сутності, їхні атрибути та зв'язки між ними. Семантичні моделі даних описують їх логічні структури. Моделі відображають системні сутності, їхні атрибути та зв'язки між ними. Об'єктні моделі відображають системні сутності та операції, які над ними виконуються. Об'єктні моделі відображають системні сутності та операції, які над ними виконуються.