АВТОМАТИЗИРОВАННОЕПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭИС(CASE-ТЕХНОЛОГИЯ)

ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭИС

Термин CASE (Computer Aided System/Software Engineering) используется в довольно широком смысле.

Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки

только лишь программного обеспечения, в настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс

разработки сложных ЭИС в целом.

Преимущества CASE-технологии по сравнению с традиционной технологией оригинального проектирования сводятся к следующему:

• улучшение качества разрабатываемого программного приложения за счет средств автоматического контроля и генерации

• возможность повторного использования компонентов разработки

• возможность коллективной разработки ЭИС в режиме реального времени

• поддержание адаптивности и сопровождения ЭИС

• освобождение разработчиков от рутинной работы по документированию проекта

• снижение времени создания системы, что позволяет на ранних стадиях проектирования получить прототип будущей системы и оценить его

Архитектура CASE-средства-РепозитарийЯдром системы является база данных

проекта - репозиторий (словарь данных).

В репозитории хранятся описания следующих объектов:

• проектировщиков и их прав доступа к различным компонентам системы

• организационных структур• диаграмм• связей между диаграммами• структур данных• программных модулей• процедур

Графический редактор диаграмм

Предназначен для отображения в графическом виде в заданной нотации проектируемой ЭИС.

Он позволяет выполнять следующие операции:

создавать элементы

диаграмм и взаимосвяз

и между ними

задавать описания элементов диаграмм

задавать описания

связей между

элементами диаграмм

редактировать

элементы диаграмм,

их взаимосвяз

и и описания

Верификатор диаграмм Служит для контроля правильности построения диаграмм в заданной методологии проектирования ЭИС

Функции верифик

атора

диагностика и

выдача сообщени

й об ошибках

выделение на

диаграмме

ошибочных

элементов

мониторинг

правильности

построения

диаграмм

Современные CASE-системы классифицируются по следующим признакам:

по поддерживаемым

методологиям проектирования• объектно-ориентированные

• функционально –ориентированные

• комплексно-ориентированные

по степени интегрирован

ности

• tools • Toolkit• workbench

по типу операционной

системы • работающие под

управлением WINDOWS 3.11 и выше

• работающие под управлением UNIX

• работающие под управлением различных ОС

Функционально-ориентированное проектирование ЭИС

Основными идеями функционально-ориентированной CASE-технологии являются идеи структурного анализа и проектирования информационных систем

Инструментальные средства структурного анализа и проектирования

BFD- диаграмма бизнес-функций

DFD- диаграмма потоков данных

STD-диаграмма переходов состояний

ERD-ER-модель данных предметной области

SSD- диаграмма структуры программного приложения

Диаграммы функциональных спецификаций позволяют представить общую структуру ИС, отражающую взаимосвязь различных задач (процедур) в процессе получения требуемых результатов.

Основные объекты BFD

Функция - некоторое действие информационной системы, необходимое для решения экономической задачи

Декомпозиция функции - разбиение функции на множество подфункций

Изображение объектов диаграммы иерархии функций представлено в нотациях:

Йодана;Гейна ; SADT; SAG.

Диаграммы потоков данных

ДПД - показывает внешние по отношению к

системе источники данных и адресатов, которые принимают

информацию от системы, а также идентифицируют

хранилища данных (накопители данных), к

которым осуществляется доступ системы

основные объекты ДПД

Потоки данных

• Процесс

Хранилище информации

• Внешняя сущность

Контекстная диаграмма

Графические изображения объектов ДПД в различных нотациях

Диаграммы переходов состояний (ДПС) моделируют поведение системы во времени в зависимости от происшедших событий.

Основные объекты ДПССостояние - рассматривается как устойчивое значение некоторого свойства в течение определенного времениНачальное состояние - это узел ДПС, являющийся стартовой точкой для начального системного переходаПереход - определяет перемещение моделируемой системы из одного состояния в другоеТриггер - логическое выражение, написанное на макроязыке, которое показывает условие перехода в данное состояние

Диаграммы инфологических моделей «сущность-связь» (ER-диаграммы) ориентированы на разработку базы данных, структура которой не зависит от конкретных информационных потребностей и позволяет выполнять любые запросы пользователей.

ERD-диаграмма «сущность-связь» представляет собой набор множества объектов и их характеристик, а также взаимосвязей между ними, нужных для выявленных данных, которые в дальнейшем используются функциями проектируемой системы.

Объекты ERD в различных методологияхСущность - представляет собой множество экземпляров реальных или абстрактных объектов, которые обладают общими свойствами (атрибутами).

Отношение - связь между 2 и более сущностями

Независимая сущность - представляет независимые данные, которые всегда присутствуют в системе

Зависимая сущность - представляет данные, которые зависят от других сущностей.

Диаграмма структуры программного приложения (SSD) задает взаимосвязь функций и программных модулей, которые их реализуют (меню, формы,отчеты и т.д.). Структура программного приложения (SSD) представляет собой иерархическую взаимосвязь программных модулей, которые реализует ИС. SSD служит мостом для перехода от системных требований, которые отображены в предыдущих диаграммах (BFD, DFD, STD, ERD), к реализации информационной системы. Отображение объектов в

различных нотациях

Технологическая сеть проектирования ЭИС на основе использования функционально-ориентированной CASE-

технологии

D1 - материалы обследования; D2 - перечень проектировщиков и их прав доступа; D3 - описание начальных параметров проекта; D4 - диаграмма функций проекта; D5 - диаграмма потоков данных; D6 - диаграмма «сущность-связь»; D7 -диаграмма переходов состояний; D8 - системная структурная диаграмма; D9 - схема БД; D10 - модуль описания данных; D11 - модули программного приложения; U1 - универсум CASE-методологий проектирования; U2 - универсум нотаций; U3 - конструктивные элементы диаграмм иерархии функций; U4 - конструктивные элементы диаграмм потоков данных; U5 - конструктивные элементы диаграмм «сущность-связь»; U6 - конструктивные элементы диаграмм переходов состояний;7 - конструктивные элементы программного приложения; U8 - универсум целевых СУБД; U9 - универсум языков определения данных; U10 - универсум языков определения модулей; G1 - новый репозиторий;

Преобразователь П1 «Инициализация проекта» используется для инициализации нового проекта ЭИС. На основании документа D1 «Материалы обследования» создается новый репозиторий G1 для проектируемой системы.

Преобразователем П2 «Задание начальных параметров проекта» из универсума методологий проектирования U1 выбирается CASE-методология проектирования и в рамках выбранной методологии определяется нотация на основе универсума U2. Перечень проектировщиков и их прав доступа к проекту D2 служит для описания коллектива разработчиков проекта. Результатом выполнения операции является описание начальных параметров проекта в репозитории D3. На основе «Материалов обследования» D1 и универсума конструктивных элементов диаграмм иерархии функций U3 выполняется технологическая операция с преобразователем ПЗ «Построение диаграммы иерархии функций».

Выполнение

преобразователя

ПЗ сводится

к выполне

нию следующих работ

отображение основной функции

контроль правильности построенной диаграммы

Декомпозициия

подфункций до

необходимой степени

детализации

декомпозиция основной

функции на подфункции

Входом технологической операции с преобразователем П4 «Построение диаграммы потоков данных» являются:

материалы обследования (D1);

диаграмма иерархии функций (D4); диаграмма «сущность-связь» (D6); универсум конструктивных

элементов диаграмм потоков данных

U4.

Построение ДПД можно свести к следующим шагам.

Расчленение требований на функциональные группы

Идентификация внешних объектов

Идентификация информации

Контроль контекстной диаграммы

Формирование ДПД первого уровня

Выходом данной операции является описание в репозитории диаграммы потоков данных D5

Преобразователь технологической операции П5 «Построение диаграммы переходов состояний» описывает возможные состояния проектируемой

системы и переходы между ними.2 способа построения ДПС:

выявляются возможные состояния системы и далее выявляются переходы из одного состояния в другое;

строится начальное состояние, затем осуществляется переход в очередное состояние и т.д. (последовательный переход).

Технологическая операция с преобразователем П6 «Построение диаграммы «Сущность-связь» моделирует структуры данных, которые будут храниться в БД. Для ее выполнения необходима следующая входная информация: материалы обследования (D1); диаграмма потоков данных (D5); универсум конструктивных элементов диаграмм «сущность-связь» (U5).

Построение ER-диаграмм сводится к следующим этапам.

Идентифицируются все сущности, их атрибуты, а также первичные ключиИдентифицируются отношения между сущностями и указывается мощность этих отношений. Если на втором этапе были выявлены отношения N:N, такие отношения являются неспецифическими для реляционных, и их нужно преобразовать либо в 1:N, либо в 1:1.

Технологическая операция с преобразователем П7 «Построение системной структурной диаграммы» используется для построения структуры программного приложения ЭИС (D8). На вход преобразователя подаются:

диаграмма иерархии функций (D4); диаграмма потоков данных (D5); диаграмма «сущность-связь» (D6); диаграмма переходов состояний(О7); универсум конструктивных элементов программного приложения (U7). Выходом преобразователя служит описание в репозитории структуры программного приложения (D8).

Объектно-ориентированноепроектирование ЭИС

Система объектно-ориентированных моделей в соответствии с нотациями UML включает в себя следующие диаграммы:

диаграмму

прецедентов

использования

диаграмму

классов

объектов

диаграммы

состояний

диаграммы

взаимодействи

я объекто

в

диаграммы

деятельносте

й

диаграммы

пакетов

диаграмму

компонентов

Диаграмма прецедентов использования

Диаграмма прецедентов использования выявляет основные бизнес-процессы как последовательности транзакций, которые должны выполняться целиком. Прецеденты использования инициируются из внешней среды пользователями ЭИС, называемыми актерами. На этом уровне моделирования не раскрывается механизм реализации процессов. Представленные сущности имеют следующие графические обозначения:

Актер - внешний пользователь процессаПрецендент использования(бизнес-процесс)

Диаграммы классов объектов (Class diagram)Диаграммы классов объектов (Class diagram) отображают статическую структуру классов объектов. Эта диаграмма рассматривает внутреннюю структуру проблемной области, иерархию классов объектов, статические связи объектов. Классы объектов могут иметь различные стереотипы поведения: объекты-сущности, управляющие объекты, интерфейсные объекты:

Интерфейсный объект (Interface Object) - активный объект, форма взаимодействия информационной системы с пользователем (экранная форма, меню, командная строка, кнопка)

Управляющий объект (Control Object) - активный объект, координирующий выполнение функций

Сущность (Entity Object) - пассивный объект, над которым выполняются операции обработки процесса

Диаграммы состояний (Statechart diagram)• Входная точка определяет событие,

которое образует начальное состояние объекта.

• Выходная точка определяет завершение существования объекта.

• Состояние представляет ситуацию, в течение которой выполняется непрерывная деятельность

• Переход состояний определяет изменение в состоянии объекта

•Назначение - состояние объекта, в которое перейдет объект после перехода состояния.

•Действие - атрибут, информационно описывающий сущность действия, которое должно выполняться при переходе состояний.

Диаграмма взаимодействия объектов (interaction diagram)

Для каждого прецедента использования может быть построена модель динамического взаимодействия объектов, которая представляется в одной из двух форм: в форме диаграммы последовательностей (sequence diagram), показывающей последовательность взаимодействий на графе; в форме кооперативной диаграммы (collaboration diagram), показывающей взаимодействие объектов в табличной форме.

В диаграмме последовательностей взаимодействие объектов отображается в виде

стрелки между объектами, которая соответствует событию или сообщению от одного объекта к другому, вызывающему

выполнение метода, реагирующего на событие (сообщение) объекта. Номер стрелки

соответствует номеру события в последовательности.

Диаграмма взаимодействия объектов (interaction diagram)

Диаграмма кооперативного поведения представляется в табличном виде по следующим правилам.

В столбцах таблицы указываются объекты всех типов, участвующие в реализации прецедента использования. Порядок расположения активных и пассивных объектов произволен и должен быть удобен для понимания модели.

По горизонтали проводятся поименованные стрелки, отражающие взаимодействие (коммуникацию) объектов в рамках одной операции. Эта стрелка означает, что первый объект в рамках выполняемой операции посылает сообщение второму объекту о необходимости выполнения действия.

На пересечении строк и столбца вертикально отображается условный отрезок времени, в течение которого выполняется то или иное действие над объектом.

Диаграмма деятельностей

Деятельностьнекоторую работа, которая может быть декомпозирована на совокупность действий.

Диаграмма деятельностей может отражать взаимодействие объектов из нескольких прецедентов использования, в частности реализующих отдельно стандартные и альтернативные пути обработки объектов. Деятельность (activity)

Поток от деятельности к деятельностиРазделение потока на деятельности, выполняемые параллельно или произвольноРешениеСинхронизацияИтерацияВыход

Диаграммы пакетовПакетная технология группирования классов

объектов позволяет упростить:

разработку и эксплуатацию ЭИС

гибкую адаптацию типовых компонентов с позиции их повторного использования

оптимизацию клиент-серверной архитектуры ЭИС

Диаграммы компонентов и размещенияДиаграмма компонентов отображает зависимости

программных компонентов, которые представляются в виде исходных, откомпилированных и исполняемых программных

кодов объектов.

В модели размещения отображается топология

расположения компонентов по узлам вычислительной

сети. Отдельный компонент всегда располагается на

одном компьютере-сервере.

Пример диаграммы компонентов и размещения

Анализ системных требований к ЭИС

Технологическая сеть анализа системных требований к ЭИС

Do6cn - описание организационно-экономической системы; D' пи - диаграмма прецедентов использования ЭИС; D'о - диаграмма классов объектов; D'с - диаграммы состояний объектов; D' пк - диаграмма пакетов

На входе этапа анализа системных требований используется описание организационно-экономической системы (Dобсл), полученное в ходе работ по анализу и проектированию бизнес-процессов

Анализ системных требований начинается с идентификации основных прецедентов использования (D'пи) и объектов-сущностей (D'о), которые будут применяться в информационной системе. Работы по идентификации прецедентов использования и классов объектов-сущностей, как правило, выполняются параллельно. В случае объектно-ориентированного оформления результатов предпроектного обследования данная работа упрощается в силу однозначности соответствия бизнес-процессов и прецедентов использования ЭИС, бизнес-объектов и объектов-сущностей.

Логическое проектирование ЭИСНа этапе логического проектирования ЭИС

осуществляются детализация моделей прецедентов использования, классов объектов, состояний, пакетов и разработка моделей взаимодействия объектов и деятельностей, которые определяют характер методов (процедур) обработки объектов

D'пи, D"пи - диаграммы прецедентов-использований ЭИС; D'о, D"о - диаграммы классов объектов; D'с, D"c - диаграммы состояний объектов; D'пк, D"пк - диаграммы пакетов; D"в- диаграммы взаимодействий; D"д - диаграммы деятельностей

Физическое проектирование ЭИСНа этапе физического проектирования происходит

детализация диаграмм классов объектов и пакетов с позиции их реализации в конкретной программно-технической среде

Реализация ЭИСНа этапе реализации ЭИС осуществляются

кодогенерация классов объектов, программирование процедур методов классов объектов, наполнение баз данных и размещение компонентов по узлам вычислительной сети