1. Основные понятия визуального моделирования 2. Структурные методы анализа и проектирования информационных систем 3. Унифицированный язык моделирования. - презентация

1 1. Основные понятия визуального моделирования 2. Структурные методы анализа и проектирования информационных систем 3. Унифицированный язык моделирования

2 Основные понятия визуального моделирования

3 Визуальное моделирование – это способ восприятия проблем с помощью зримых абстракций, воспроизводящих понятия и объекты реального мира Графические модели представляют собой средства для визуализации, описания, проектирования и документирования архитектуры системы

4 Под архитектурой понимается набор основных правил, определяющих организацию системы: совокупность структурных элементов системы и связей между ними поведение элементов системы в процессе их взаимодействия иерархию подсистем, объединяющих структурные элементы архитектурный стиль (используемые методы и средства описания архитектуры, а также архитектурные образцы)

5 Архитектура ИС предусматривает различные представления, служащие разным целям: представлению функциональных возможностей системы отображению логической организации системы описанию физической структуры программных компонентов в среде реализации отображению структуры потоков управления и аспектов параллельной работы описанию физического размещения программных компонентов на базовой платформе

6 Структурные методы анализа и проектирования ИС Методы структурного анализа и проектирования стремятся преодолеть сложность больших систем путём расчленения их на "чёрные ящики" и иерархической их организации

7 Критерий разбиения сложной системы: каждый "чёрный ящик" должен реализовывать единственную функцию системы функция каждого "чёрного ящика" должна быть легко понимаема независимо от сложности её реализации связь между "чёрными ящиками" должна вводиться только при наличии связи между соответствующими функциями системы связи между "чёрными ящиками" должны быть простыми, насколько это возможно, для обеспечения независимости между ними

8 Для структурных методов характерно: разбиение системы на уровни абстракции с ограничением числа элементов на каждом из уровней (3 - 7) ограниченный контекст, включающий лишь существенные на каждом уровне детали использование строгих формальных правил записи последовательное приближение к конечному результату

9 В структурном анализе и проектировании используются различные модели, описывающие: функциональную структуру системы последовательность выполняемых действий передачу информации между функциональными процессами отношения между данными

10 Наиболее распространенные модели функциональная модель SADT (Structured Analysis and Design Technique) модель IDEF3 диаграммы потоков данных (DFD – Data Flow Diagrams) модель "сущность – связь" (ERM – Entity- Relationship Model)

11 Метод функционального моделирования SADT (IDEF0) Метод SADT разработан Дугласом Россом (SoftTech, Inc.) в 1969 году для моделирования искусственных систем средней сложности Метод SADT представляет собой совокупность правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой- либо предметной области

12 При построении модели выполняются следующие правила: ограничение количества блоков на каждом уровне декомпозиции связность диаграмм уникальность меток и наименований синтаксические правила для графики разделение входов и управлений отделение организации от функции

13 Результатом применения метода SADT является модель, которая состоит из диаграмм, фрагментов текстов и глоссария, имеющих ссылки друг на друга Диаграммы – главные компоненты модели, на них все функции и интерфейсы системы представлены как блоки и дуги соответственно Место соединения дуги с блоком определяет тип интерфейса

14 Функция А0 Функция А0 Управление ВыходВход Механизм

15 Важной особенностью метода SADT является постепенное введение всё больших уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель Построение SADT-модели заключается в выполнении следующих действий: сбор информации об объекте, определение его границ определение цели и точки зрения модели построение, обобщение и декомпозиция диаграмм критическая оценка, рецензирование и комментирование

16 Модель SADT представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, разбивающих сложный объект на составные части, которые изображены в виде блоков Детали каждого из основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из диаграммы предыдущего уровня

17 Общее представление А0

18 Более детальное представление А0 А1 А2 А3 А4

19 А41 А42 А43

20 На SADT-диаграммах не указаны явно ни последовательность, ни время Механизмы показывают средства, с помощью которых осуществляется выполнение функций Каждый блок на диаграмме имеет свой номер Блок любой диаграммы может быть далее описан диаграммой нижнего уровня, которая, в свою очередь, может быть далее детализирована с помощью необходимого числа диаграмм

21 Иерархия диаграмм А0А1А2А3А4А41А42А421А422А423А43

22 Метод моделирования процессов IDEF3 Метод моделирования IDEF3 был разработан в конце 1980-х годов для закрытого проекта ВВС США Метод предназначен для таких моделей процессов, в которых важно понять последовательность выполнения действий и взаимозависимости между ними

23 Основная единица модели – диаграмма Другой важный компонент модели – действие (единица работы) Действие отображается в виде прямоугольника и имеет уникальный номер Наименование действия 1.1

24 Завершение одного действия может инициировать начало сразу нескольких других действий или, наоборот, определенное действие может требовать завершения нескольких других действий до начала своего выполнения И (&) ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (Х) ИЛИ (0)

25 Изображение типов соединений в диаграмме IDEF3 Действие Действие Действие Действие Действие & J1 & J2

26 Действие Действие Действие Действие Действие X J1 X J2

27 Действие Действие Действие Действие Действие O J1 O J2

28 Существуют случаи, когда время начала или окончания параллельно выполняемых действий должно быть одинаковым (синхронным) Действие Действие Действие Действие & J1

29 Синхронное разворачивающее соединение не обязательно должно иметь парное сворачивающее соединение Возможны ситуации синхронного окончания асинхронно начавшихся действий Все соединения на диаграммах должны быть парными. Типы соединений не обязательно должны совпадать

30 Моделирование потоков данных Диаграммы потоков данных представляют собой иерархию функциональных процессов, связанных потоками данных Цель– продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами

31 Основные компоненты диаграмм потоков данных: внешние сущности системы и подсистемы процессы накопители данных потоки данных

32 Внешняя сущность представляет собой материальный объект или физическое лицо, представляющее собой источник или приёмник информации Графическое изображение внешней сущности 1 Внешняя сущность

33 Подсистема (система) Номер Имя подсистемы (системы) Физическая реализация

34 Процесс представляет собой преобразование входных потоков данных в выходные в соответствии с определённым алгоритмом Физически процесс может быть реализован различными способами Накопитель данных – это абстрактное устройство для хранения информации, которую можно в любой момент поместить в накопитель и через некоторое время извлечь, причём способы помещения и извлечения могут быть любыми D1Имя накопителя

35 Поток данных определяет информацию, передаваемую через некоторое соединение от источника к приёмнику 1 Региональное ГНИ 1.5 Сформировать отчётность по подоходному налогу Отдел отчётности Отчётность по подоходному налогу

36 Модель "сущность-связь" Цель - обеспечении разработчика ИС концептуальной схемой БД в форме одной модели или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть отображены в любую систему баз данных С её помощью определяются важные для предметной области объекты, их свойства и отношения друг с другом

37 Базовые понятия Сущность – это реальный или воображаемый объект, имеющий существенное значение для рассматриваемой предметной области Конкретного представителя сущности называют экземпляром сущности Атрибут – это любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности

38 Сущность с атрибутами Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором Сотрудники Табельный номер Фамилия Имя Отчество Номер отдела Должность Зарплата

39 Каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями модели Связь – это поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области Связям можно даваться имя Каждая связь имеет степень, которая определяет количество сущностей, участвующих в данной связи Каждая связь имеет две важные характеристики: Класс принадлежности характеризует обязательность участия экземпляра сущности в связи Мощностью связи называется максимальное число экземпляров сущности, которое может быть связано с одним экземпляром данной сущности

40 Сотрудники Табельный номер Фамилия Имя Отчество Номер отдела Должность Зарплата Отдел Номер отдела Начальник 1, 1 0, N Работает в

41 В зависимости от значения мощности связь может иметь один из следующих трех типов: 1:1 1:n m:n Связи могут иметь атрибуты

42 Сотрудники Табельный номер Фамилия Имя Отчество Номер отдела Должность Зарплата Отдел Номер отдела Начальник 1, 1 0, N Работает в Ставка

43 1. Развитие средств объектно- ориентированного анализа и проектирования сложных систем 2. Основные понятия языка UML 3. Компоненты языка UML

44 Унифицированный язык моделирования (UML – Unified Modeling Language) стал промышленным стандартом для разработки и проектирования программного обеспечения UML пригоден для моделирования любых систем: от информационных систем масштаба предприятия до распределённых Web-приложений и встроенных систем реального времени

45 Развитие средств объектно- ориентированного анализа и проектирования сложных систем Отдельные языки объектно-ориентированного моделирования начали появляться в середине 1970-х годов В период между годах общее число наиболее известных языков моделирования возросло с 10 до более чем 50 К середине 1990-х некоторые методы были существенно улучшены и приобрели самостоятельное значение при решении различных задач объектно-ориентированного анализа и проектирования

46 Наиболее известные методы: 1. Метод Гради Буча (Grady Booch), получивший название объектно-ориентированный анализ и проектирование Буча 2. Метод Джеймса Румбаха (James Rumbaugh), наименованный техникой объектного моделирования (Object Modeling Technique – OMT) 3. Метод Айвара Джекобсона (Ivar Jacobson), под названием объектно-ориентированная программная инженерия (Object-Oriented Software Engineering – OOSE) Каждый из этих методов был ориентирован на поддержку отдельных этапов объектно- ориентированного анализа и проектирования систем

47 История развития языка UML октябрь 1994 г. – Гради Буч и Джеймс Румбах начали работу по унификации методов Буча и OMT октябрь 1995 г. – подготовлен и опубликован проект унифицированного метода (Unified Method) версии 0.8 осенью 1995 г. – к проекту присоединился А. Джекобсон с целью интеграции своего метода OOSE с двумя предыдущими январе 1997 г. – опубликован документ с описанием языка UML г. – вышел проект языка UML 2.0

48 Основные понятия языка UML 1. пакеты 2. подсистемы 3. модели 4. представления

49 Пакеты Пакеты служат основным способом организации элементов модели ИС Каждый пакет владеет всеми элементами, которые в него включены Имя пакета Содержимое пакета Имя пакета

50 Вложенные пакеты Пакет 1 Пакет 2Пакет 3 Пакет 4

51 Пакет 1Пакет 2Пакет 3Пакет 4

52 Подсистема Подсистема – вид пакета, описывающего определённую часть системы, выделенную в единое целое по реализационным или функциональным соображениям Секция описания операций подсистемы Секция описания элементов реализации Секция описания элементов спецификации

53 Система Система – набор подсистем, организованных для достижения определённого результата и описываемых с помощью совокупности моделей

54 Модель Модель – особый тип пакета, представляющий семантически замкнутую абстракцию системы. Она является полным и внутренне непротиворечивым упрощением реальной физической системы Для одной и той же физической системы могут быть определены различные модели, описывающие систему с различных представлений

55 Представление Представление определяет способ видения системы, на основе которого создаётся её модель Представление включает набор графических нотаций и их семантику Объектное моделирование использует многообразие приёмов представления, отражающих процесс объектной декомпозиции с помощью логической и физической структуры модели, а также их статические и поведенческие аспекты

56 Компоненты языка UML UML включает набор графических элементов и правила для объединения этих элементов Диаграммы используются для отображения различных представлений системы Модель UML описывает, что должна делать система, но ничего не сообщает о том, как она будет реализована

57 Диаграмма классов Диаграмма классов определяет типы классов системы и связи между ними Диаграммы классов представляют собой отправную точку процесса разработки, а также помогают при анализе Имя Атрибут 1 Атрибут 2 … Атрибут N Операция 1 ( ) Операция 2 ( ) … Операция M ПерсональныйКомпьютер материнскаяПлата Процессор оперативнаяПамять видеокарта … Загрузка BIOS ( ) Загрузка ОС ( ) Загрузка ПО ( ) …

58 Между классами могут быть связи Класс 1 Атрибут 1 … Операция 1 ( ) … Класс 1 Атрибут 1 … Операция 1 ( ) … Класс 1 Атрибут 1 … Операция 1 ( ) … Класс 1 Атрибут 1 … Операция 1 ( ) … Класс 1 Атрибут 1 … Операция 1 ( ) … Класс 1 Атрибут 1 … Операция 1 ( ) … Класс 1 Атрибут 1 … Операция 1 ( ) …

59 Диаграмма объектов Объект представляет собой экземпляр класса – особую сущность, которая имеет заданные значения атрибутов и операций мойКомпьютер : ПерсональныйКомпьютер материнскаяПлата = Gigabyte GA-M55plus процессор = AMD Athlon 64 X оперативнаяПамять = DDR2 DIMM Hynix 4 ГБ видеокарта = ATI Radion ГБ … Загрузка BIOS v. 6.0 ( ) Загрузка MS Windows XP ( ) …

60 Существуют анонимные объекты : ПерсональныйКомпьютер материнскаяПлата = Gigabyte GA-M55plus процессор = AMD Athlon 64 X оперативнаяПамять = DDR2 DIMM Hynix 4 ГБ видеокарта = ATI Radion ГБ … Загрузка BIOS v. 6.0 ( ) Загрузка MS Windows XP ( ) …

61 Диаграмма объектов фиксирует множество объектов и отношения между ними в определённый момент времени Диаграммы объектов применяются в основном для моделирования статического вида ИС с точки зрения проектирования или процессов

62 Диаграмма прецедентов Прецедент – это описание поведения системы с точки зрения пользователя Диаграмма прецедентов используется для формирования требований к системе с точки зрения пользователя Пользователь персонального компьютера Персональный компьютер Работа с текстовым редактором

63 Диаграмма состояний В каждый момент времени объект находится в определённом состоянии Диаграммы состояний позволяют моделировать жизненный цикл объекта с помощью состояний Переходы между состояниями не всегда линейны. Иногда переход диктуется некоторым условием

64 Загрузка BIOS Загрузка ОС Ввод пароля Загрузка пользовательских параметров

65 Диаграмма последовательностей показывает временную динамику взаимодействия изображаются только объекты, непосредственно участвующие во взаимодействии существует в двух измерениях: вертикальное - время, горизонтальное - объекты взаимодействия объектов реализуются посредством сообщений линия жизни - период времени, в течение которого объект существует в системе объекты могут находиться в активном или пассивном состоянии

66 Объект 1: Класс 1Объект 2: Класс 2Объект 3: Класс 3 Фокус управления Линия жизни Сообщение Разрушение объекта Рекурсия

67 Диаграмма видов деятельности описывается все, что происходит во время какой-либо операции или процесса Деятельность 1 Деятельность 2 Деятельность 3

68 Точку принятия решений можно изобразить двумя способами Деятельность 1 Деятельность 2 Деятельность 3 Деятельность 1 Деятельность 2 Деятельность 3 [условие 2][условие 1] [условие 2]

69 Параллельные пути развития Деятельность 1 Деятельность 2 Деятельность 3

70 Отправка и получение сигнала Деятельность 1 Деятельность 2 Деятельность 3 Деятельность 2 Объект: Класс

71 Диаграмма коммуникации изображаются объекты вместе с сообщениями, которыми они обмениваются ориентирована на состояние и общую организацию взаимодействующих объектов Объект 1: Класс 1 Объект 3: Класс 3 Объект 2: Класс 2 1: Сообщение 1 ( ) 2: Сообщение 2 ( ) 3: Сообщение 3 ( )

72 Диаграмма компонентов реализует один или несколько классов находится в компьютере, а не в воображении аналитиков обеспечивает интерфейс с другими компонентами Имя «Компонент» Имя «Компонент» Имя «Компонент» Имя «Компонент» Имя

73 Интерфейс «Компонент» Имя 1 «Компонент» Имя 1 «Компонент» Имя 1 «Компонент» Имя 1 «Интерфейс» Имя 2 Операция 1 ( ) Имя 2

74 Реализации и зависимости «Компонент» Имя 1 «Компонент» Имя 1 «Компонент» Имя 1 «Компонент» Имя 1 «Интерфейс» Имя 2 Операция 1 ( ) Имя 2 «Компонент» Имя 3 «Компонент» Имя 3 «Компонент» Имя 3 «Компонент» Имя 3

75 Примечания «Компонент» Имя 1 «Компонент» Имя 1 Пояснения для компонента