Пояснительная записка
по дисциплине
« Информационные технологии проектирования
радиоэлектронных средств»
Тема: «Использование технологии DFD»
Выполнил: студент гр. 4141 Понкин Д.О.
Руководитель: доцент Колуков В.В.
Дубна, 2012
Введение. 3
Состав диаграмм потоков данных. 3
Построение иерархии диаграмм потоков данных. 6
Пример построение DFD-диаграммы.. 8
Выводы.. 10
Список литературы.. 11
Введение
Диаграммы потоков данных (Data Flow Diagrams - DFD) представляют собой иерархию функциональных процессов, связанных потоками данных . Цель такого представления - продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.
Для построения DFD традиционно используются две различные нотации, соответствующие методам Йордона-ДеМарко и Гейна-Сэрсона. Эти нотации незначительно отличаются друг от друга графическим изображением символов (далее в примерах используется нотация Гейна-Сэрсона).
В соответствии с данным методом модель системы определяется как иерархия диаграмм потоков данных, описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи потребителю .
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.
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 детализировать процессы далее не имеет смысла.
Состав диаграмм потоков данных
Основными компонентами диаграмм потоков данных являются:
внешние сущности;
системы и подсистемы;
процессы (работы);
накопители данных;
потоки данных.
Внешняя сущность представляет собой материальный объект или физическое лицо, являющиеся источником или приемником 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 системы. В процессе анализа некоторые внешние сущности могут быть перенесены внутрь диаграммы анализируемой системы, если это необходимо, или, наоборот, часть процессов может быть вынесена за пределы диаграммы и представлена как внешняя сущность.
Внешняя сущность обозначается квадратом (рис. 1), расположенным над диаграммой и бросающим на нее тень для того, чтобы можно было выделить этот символ среди других обозначений.
Рис. 1. Графическое изображение внешней сущности
При построении модели сложной системы она может быть представлена в самом общем виде на так называемой контекстной диаграмме в виде одной системы как единого целого, либо может быть декомпозирована на ряд подсистем.
Подсистема (или система) на контекстной диаграмме изображается так, как она представлена на рис. 2.
Рис. 2. Подсистема по работе с физическими лицами
(ГНИ - Государственная налоговая инспекция)
Номер подсистемы служит для ее идентификации. В поле имени вводится наименование подсистемы в виде предложения с подлежащим и соответствующими определениями и дополнениями.
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 рис. 3.
Рис. 3. 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 (вычислить, рассчитать, проверить, определить, создать, получить), за которым следуют существительные в винительном падеже, например: «Ввести сведения о налогоплательщиках», «Выдать информацию о текущих расходах», «Проверить поступление денег».
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 ящика в картотеке, таблицы в оперативной памяти, файла на магнитном носителе и т.д. Накопитель данных на диаграмме потоков данных изображается, как показано на рис. 4.
Рис. 4. Графическое изображение накопителя 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 соответствовать модели 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 (рис. 5). Каждый поток данных имеет имя, отражающее его содержание.
При построении функциональной модели системы альтернативой методологии () является методология диаграмм потоков данных (Data Flow Diagrams, DFD). В отличие от , предназначенной для проектирования систем вообще, DFD предназначена для проектирования информационных систем. Ориентированность этой методологии на проектирование автоматизированных систем делает ее удобным и более выгодным инструментом при построении функциональной модели TO-BE.
При построении диаграмм различают элементы графической нотации, представленные в табл. 6.1.
Таблица 6.1. Элементы графической нотации DFD
| Наименование | Нотация Йордана | Нотация Гейна-Сарсона |
| Поток данных | ||
| Процесс (система, подсистема) |  |
 |
| Накопитель данных |  |
 |
| Внешняя сущность |  |
 |
Поток данных определяет информацию (материальный объект), 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.
Каждый поток данных имеет имя, отражающее его содержание. Направление стрелки показывает направление потока данных. Иногда информация может двигаться в одном направлении, обрабатываться и возвращаться назад в ее источник. Такая ситуация может моделироваться либо двумя различными потоками, либо одним – двунаправленным.
Определение некоторого объекта, субъекта или системы в качестве внешней сущности указывает на то, что она находится за пределами границ проектируемой информационной системы. В связи с этим внешние сущности, как правило, отображаются только на контекстной диаграмме DFD. В процессе анализа и проектирования некоторые внешние сущности могут быть перенесены на диаграммы декомпозиции, если это необходимо, или, наоборот, часть процессов (подсистем) может быть представлена как внешняя сущность.
Построение функциональной модели DFD начинается как и в IDEF0 с разработки контекстной диаграммы. На ней отображается основной процесс (сама система в целом) и ее связи с внешней средой (внешними сущностями). Это взаимодействие показывается через потоки данных. Допускается на контекстной диаграмме отображать сразу несколько основных процессов или подсистем. Пример контекстной диаграммы для рассматриваемой задачи приведен на следующем рисунке.
Рис. 6.23. Контекстная диаграмма системы определения допускаемых скоростей (методология DFD)
На этой диаграмме видно, что в качестве источника исходных данных для работы системы могут использоваться базы данных АРМ-П (АРМ службы пути) или СБД-П (Сводная БД – Путейский фрагмент), содержащие практически всю необходимую информацию по участкам дороги.
В то же время в системе оставлена возможность ее ручного ввода и корректировки. Несмотря на то, что БД АРМ-П или СБД-П по отношению к системе являются внешними сущностями, они, в целях лучшего восприятия, показаны в виде накопителя данных.
Дальнейший процесс проектирования состоит в построении диаграмм декомпозиции, которые строятся (показывают устройство) только для процессов или подсистем (систем) .
Диаграмма декомпозиции первого уровня проектируемой системы приведена на следующем рисунке.
Рис. 6.24. Диаграмма декомпозиции первого уровня (методология DFD)
На этом рисунке у некоторых потоков данных, связанных с накопителями, отсутствуют имена. Это позволяет устранить дублирование надписей и, как следствие, уменьшить насыщенность диаграммы.
При построении диаграммы декомпозиции блоки системы в одних случаях показаны как процессы (имя начинается с глагола), в других – как подсистемы (имя начинается со слова «подсистема»). Это сделано в целях иллюстрации правил именования блоков. В то же время декомпозицию системы можно было бы представить, либо используя только процессы, либо только подсистемы.
Контекстная диаграмма и диаграмма декомпозиции выполнены с использованием BPwin 4.0.
Решение о завершении детализации процесса и использовании миниспецификации принимается проектировщиком исходя из следующих критериев:
Наличия у процесса относительно небольшого количества входных и выходных потоков данных (2–3 потока);
Возможности описания процессов в виде простого алгоритма;
Возможности описания логики процесса при помощи миниспецификации небольшого объема (не более 20–30 строк).
Модель DFD, помимо описания функционального аспекта системы, содержит также сведения об информационном и компонентном аспектах. Совокупность накопителей данных является прообразом будущей БД, т.е. определяет состав и структуру информации. Построение диаграмм с использованием в качестве блоков подсистем показывает состав и связи компонентов будущей системы.
6.12. Расширения DFD для систем реального времени
Системы реального времени построены, как правило, на взаимодействии средств вычислительной техники и различных физических устройств съема информации (датчиков, камер, микрофонов и т. д.). Первые являются дискретными преобразователями информации, вторые в основном – аналоговыми, т.е. генерирующими информацию в виде непрерывного потока. Другой особенностью таких систем является значительный уклон в сторону управления объектами. Для моделирования особенностей поведения систем реального времени П. Вард и С. Меллор предложили использовать на DFD дополнительные элементы.
процессов , связанных потоками данных. Диаграммы потоков данных показывают, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, и выявляют отношения между этими процессами . DFD -диаграммы успешно используются как дополнение к модели IDEF0 для описания документооборота и обработки информации. Подобно IDEF0 , DFD представляет моделируемую систему как сеть связанных работ . Основные компоненты DFD (как было сказано выше) – процессы или работы, внешние сущности , потоки данных , накопители данных (хранилища).
Рис.
8.8.
В BPwin для построения диаграмм потоков данных используется нотация Гейна-Сарсона.
Для того чтобы дополнить модель IDEF0 диаграммой DFD , нужно в процессе декомпозиции в диалоге Activity Box Count "кликнуть" по радио-кнопке DFD . В палитре инструментов на новой диаграмме DFD появляются новые кнопки:
- (External Reference ) - добавить в диаграмму внешнюю ссылку ;
- (Data store ) - добавить в диаграмму хранилище данных ;
- Diagram Dictionary Editor – ссылка на другую страницу. В отличие от IDEF0 этот инструмент позволяет направить стрелку на любую диаграмму (а не только на верхний уровень).
В отличие от стрелок IDEF0 , которые представляют собой жесткие взаимосвязи, стрелки DFD показывают, как объекты (включая данные) двигаются от одной работы к другой. Это представление потоков совместно с хранилищами данных и внешними сущностями делает модели DFD более похожими на физические характеристики системы - движение объектов, хранение объектов, поставка и распространение объектов (рис. 8.9).
В отличие от IDEF0 , где система рассматривается как взаимосвязанные работы, DFD рассматривает систему как совокупность предметов. Контекстная диаграмма часто включает работы и внешние ссылки. Работы обычно именуются по названию системы, например "Система обработки информации" . Включение внешних ссылок в контекстную диаграмму не отменяет требования методологии четко определить цель, область и единую точку зрения на моделируемую систему.
Рис. 8.9.
В DFD работы (процессы ) представляют собой функции системы, преобразующие входы в выходы. Хотя работы изображаются прямоугольниками со скругленными углами, смысл их совпадает со смыслом работ IDEF0 и IDEF3. Так же, как процессы IDEF3, они имеют входы и выходы, но не поддерживают управления и механизмы , как IDEF0 (рис. 8.9) (блоки "Проверка и внесение клиентов", "Внесение заказов").
Внешние сущности изображают входы в систему и/или выходы из системы . Внешние сущности изображаются в виде прямоугольника с тенью и обычно располагаются по краям диаграммы (рис. 8.9 , блок "Звонки клиентов). Одна внешняя сущность может быть использована многократно на одной или нескольких диаграммах. Обычно такой прием используют, чтобы не рисовать слишком длинных и запутанных стрелок.
Потоки работ изображаются стрелками и описывают движение объектов из одной части системы в другую . Поскольку в DFD каждая сторона работы не имеет четкого назначения, как в IDEF0 , стрелки могут подходить и выходить из любой грани прямоугольника работы. В DFD также применяются двунаправленные стрелки для описания диалогов типа " команда -ответ" между работами, между работой и внешней сущностью и между внешними сущностями (рис. 8.9).
В отличие от стрелок, описывающих объекты в движении,
Основными компонентами диаграмм потоков данных являются:
Внешние сущности (External Reference);
Системы/подсистемы;
Процессы;
Накопители данных (Data store);
Потоки данных.
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.
Внешняя сущность
Внешняя сущность — это материальный предмет, физическое лицо или другая система, представляющие собой источник и/или приемник информации .
Имя сущности должно содержать существительное , например , "ОС", "Файловая система", "Пользователь", "Внешний накопитель", "Поставщик(и)", "Клиент(ы)", "Склад".
Определение некоторых объектов или систем в качестве внешних сущностей указывает на то, что они находятся за пределами границ проектируемой системы, они не должны участвовать ни в какой обработке .
Поэтому это не могут быть механизмы из модели в нотации IDEF0. Особый случай составляют механизмы модели в нотации IDEF0 такие, как "Пользователь".
Пользователь может быть представлен и как механизм, так как он участвует в процессе обработки посредством ввода данных, выбора пунктов меню и т.п. В этом случае он выступает в роли оператора. И в то же время пользователь является внешней сущностью в модели в нотации DFD, так как он дает данные для обработки, он же и получает результат работы проектируемой системы, в частности ПО.
Внешняя сущность обозначается прямоугольником (рис. 10.1), расположенным как бы "над" диаграммой и бросающим на нее тень, как раз, чтобы показать, что внешняя сущность находится вне контекста моделируемой системы.
Обычно внешние сущности располагают по краям диаграммы . Одна внешняя сущность может быть использована многократно на одной или нескольких диаграммах. Такой прием используют, чтобы не рисовать слишком длинных и запутанных стрелок-связей.
Каждая внешняя сущность идентифицируется буквой "E" и произвольным числом (одним и тем же на разных копиях сущности). Каждой внешней сущности дается текстовое описание .
Примеры сущностей с возможными текстовыми описаниями приведены в табл. 10.1.
Таблица 10.1
Примеры внешних сущностей
|
Название сущности |
Описание |
|
Пользователь |
Человек, использующий данную систему (данное ПО) |
|
Операционная система (MS Windows), предоставляет: настройки интерфейса ОС, такие как параметры принтера, размер, стиль, цвет шрифта, цвет фона и т.д.; разрешения на действия с файлом; текущие дату и время |
|
|
Логические и/или физические диски |
Предоставляют (предоставляет) пользователю список файлов и папок, хранящихся на компьютере, а также дают (дает) возможность для записи и хранения новых данных |
|
Файловая система |
|
|
Внешнее хранилище, позволяющее сохранять в себе произвольную информацию с возможностью последующего ее извлечения |
|
|
Внешний накопитель |
Жесткий диск, дискета, CD-ROM, сетевой диск и т.д. |
Система и подсистема
При построении модели сложной системы она представляется в самом общем виде на контекстной диаграмме как единое целое . Затем она декомпозируется на ряд подсистем .
В качестве имени системы, подсистемы используется предложение с подлежащим и соответствующими определениями и дополнениями, например , "Система обработки информации", "Подсистема работы с файлами", "Подсистема работы с изображением", "Подсистема работы с документом", "Подсистема настройки шрифта".
Процесс, действие (или работа)
Процесс (или работа) представляет собой функцию системы, подсистемы. Преобразует входные потоки 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.
В качестве имени процесса используется предложение с активным недвусмысленным глаголом в неопределенной форме (вычислить, рассчитать, проверить, определить, создать, получить), за которым следует существительное в винительном падеже, например , "Изменить масштаб изображения", "Печатать документ", "Открыть документ", "Рисовать линию", "Перерисовать изображение".
Использование таких глаголов, как "обработать", "модернизировать" или "отредактировать" означает, как правило, недостаточно глубокое понимание данного процесса и требует дальнейшего анализа.
Системы, подсистемы, процессы, действия (или работы) изображаются одинаково: прямоугольниками со скругленными углами — функциональными блоками (рис. 10.2).
В общем случае смысл их совпадает со смыслом действий в нотациях IDEF0 и IDEF3. Идентифицируются на диаграммах аналогично функциональным блокам в нотации IDEF0 (префикс, номер диаграммы, номер объекта). Так же как действия в IDEF3, они имеют входы и выходы, но не поддерживают управления и механизмы, как функциональные блоки в IDEF0.
Каждому функциональному блоку дается текстовое описание .
В "Техническом задании", в разделе "Требования к системе" при перечислении работ, которые можно выполнять с помощью разрабатываемого ПО, обязательно указываются их подробные определения (описания).
Поток данных (стрелка)
Поток данных описывает движение объекта из одной части системы в другую.
В качестве источников и приемников данных для потоков могут выступать внешние сущности, процессы и накопители.
Физически 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.
Ориентация стрелки показывает направление потока. Могут применяться двунаправленные стрелки для описания диалогов типа "команда-ответ". В каждом конкретном случае аналитик решает, что удобнее изобразить: двунаправленный поток или два различных потока в противоположных направлениях.
Поскольку в DFD каждая сторона функционального блока не имеет четкого назначения, как в IDEF0, стрелки могут подходить и выходить из любой грани блока.
Каждый поток данных имеет имя , отражающее его содержание. В имени должно использоваться существительное . Каждому потоку данных дается текстовое описание .
В приложении к "Техническому заданию" приводятся имена и текстовые описания потоков данных в виде словаря данных.
В DFD стрелки могут сливаться и разветвляться, что позволяет описать декомпозицию стрелок (потоков данных) . Каждый новый сегмент (подпоток) сливающейся или разветвляющейся стрелки может иметь собственное имя.
При декомпозиции потоков необходимо строго определить потоки и подпотоки в словаре данных , т.е. четко определить структуру данных.
Структура данных — поименованная, логически связанная группа элементов и подструктур данных, хранящаяся в накопителе или передаваемая в информационном потоке. Средство для задания состава и взаимосвязи отдельных элементов данных.
Для увеличения наглядности и читабельности диаграмм осуществляют декомпозицию потоков через границы диаграмм .
Например, в детализируемую работу входит поток "Данные", на детализирующей диаграмме этот поток удаляют, а вместо него вводят потоки "Данные для работы с изображением", "Данные о параметрах интерфейса", "Данные об атрибутах изображения", как будто бы они переданы из детализируемой работы.
Но для целей балансировки обязательно должно существовать строгое определение структуры потока "Данные": поток "Данные" состоит из подпотоков "Данные для работы с изображением", "Данные о параметрах интерфейса", "Данные об атрибутах изображения" и больше никаких других элементов данных .
Накопитель (хранилище) данных
Накопитель данных представляет собой абстрактное устройство для хранения информации, обладающее возможностью записи и извлечения данных. Способы доступа (помещения и извлечения) и хранения данных в накопителях могут быть любыми и в ходе анализа не уточняются.
Накопитель изображает объект в покое в отличие от потока данных, описывающего объект в движении.
Физически накопитель данных может быть реализован в виде ящика в картотеке, таблицы в оперативной памяти, файла на магнитном носителе и т.д.
При разработке ПО накопители данных являются прообразами файлов или баз данных . Поэтому описание хранящихся в них данных должно быть увязано с информационной моделью .
Имя накопителя должно быть существительным и выбирается из соображения наибольшей информативности для проектировщика. В случае, когда поток данных входит или выходит в/из накопителя, и его структура соответствует структуре накопителя, он должен иметь то же самое имя.
Накопитель данных изображается, как показано на рис. 10.3. Один накопитель может быть использован многократно на одной или нескольких диаграммах. Идентифицируется накопитель данных порядковым номером (одним и тем же на разных копиях накопителя).
Каждому накопителю дается текстовое описание : "используется при выполнении такого-то процесса (действия, работы)", "предназначен для хранения таких-то данных". Примеры накопителей с возможными текстовыми описаниями приведены в табл. 10.2.
Таблица 10.2
Примеры накопителей
|
Название накопителя |
Описание |
|
Изображение в памяти |
Накопитель предназначен для хранения информации о наборе пикселей, составляющих изображение |
|
Открытый документ в ОП |
Предназначен для хранения в ОП содержимого текстового документа и его полное имя (включая путь) |
|
Параметры интерфейса в памяти |
Используется для хранения информации о размере рабочего окна и состоянии вспомогательных окон |
|
Атрибуты изображения в памяти |
Используется для хранения ширины, высоты изображения, единиц измерения, вида палитры |
Данные, которые хранятся в накопителе — это объекты предметной области и при построении модели данных они будут моделироваться в виде "сущностей" (не путать с сущностями нотации DFD).
Для каждого накопителя данных составляется таблица, в которой перечисляется состав данных в накопителях .
Табл. 10.3 — 10.5 являются примерами таких таблиц для модели "Графический редактор (Paint)" в нотации DFD, показанной на рис. 10.4 – 10.7.
Таблица 10.3
Содержимое накопителя данных "Изображение в памяти"
|
Название поля |
Описание |
||
|
Имя файла |
Текстовый |
||
|
Кодировка цвета |
Числовой, целый |
Код кодировки |
|
|
Содержимое |
Текстовый |
Содержимое графического файла — информация о наборе пикселей, составляющих изображение Размер изображения в памяти зависит от ширины и высоты рисунка. Максимальный размер изображения: 99999*99999 пикселей |
Таблица 10.4
Содержимое накопителя данных "Атрибуты изображения в памяти"
|
Название полей |
Описание |
||
|
Ширина картинки |
Числовой, целый |
Поле хранит ширину картинки в пикселях (max 99999) |
|
|
Высота картинки |
Числовой, целый |
Поле хранит высоту картинки в пикселях (max 99999) |
|
|
Вид палитры |
Логический |
Цветная или черно-белая (1/0) |
|
|
Единицы измерения |
Логический |
Сантиметр, дюйм, точка |
Таблица 10.5
Содержимое накопителя данных "Параметры интерфейса в памяти"
|
Название полей |
Описание |
||
|
Ширина рабочего окна |
Числовой, целый |
Поле хранит ширину рабочего окна в пикселях (max 1600) |
|
|
Высота рабочего окна |
Числовой, целый |
Поле хранит высоту рабочего окна в пикселях (max 1200) |
|
|
Набор инструментов |
Логический |
Показать/Скрыть (1/0) |
|
|
Логический |
Показать/Скрыть (1/0) |
||
|
Строка состояния |
Логический |
Показать/Скрыть (1/0) |
|
|
Панель атрибутов текста |
Логический |
Показать/Скрыть (1/0) |
Для ПО "Текстовый редактор (Блокнот из группы Стандартные ОС Windows)", в котором ведется работа с текстовым файлом и в ОП хранится содержимое текстового файла, содержимое накопителя "Открытый документ в ОП" может быть таким, как показано в табл. 10.6.
Таблица 10.6
Содержимое накопителя данных "Открытый документ в ОП"
|
Название поля |
Описание |
||
|
Имя файла |
Текстовый |
Полное имя файла (включая путь) |
|
|
Кодировка |
Текстовый |
Название кодировки (список поддерживаемых кодировок зависит от ОС) |
|
|
Содержимое |
Текстовый |
Содержимое документа — информация о наборе символов, составляющих текстовый документ |
Если используется накопитель данных для хранения значений текущего формата отображения, то содержимое такого накопителя может быть таким, как показано в табл. 10.7.
Таблица 10.7
Содержимое накопителя данных "Текущий формат отображения"
|
Название поля |
Описание |
||
|
Название шрифта |
Текстовый |
Название одного из возможных шрифтов, например, Times New Roman |
|
|
Начертание шрифта |
Текстовый |
Название одного из возможных начертаний, например, курсив, полужирный |
|
|
Размер шрифта |
Числовой, целый |
Значение, соответствующее одному из возможных размеров шрифта |
|
|
Перенос текста |
Логический |
1 — перенос включен, 0 — отключен |
Если для работы ПО используются возможные варианты параметров (например, варианты параметров настройки программы; варианты возможных шрифтов; варианты возможных размеров шрифта), из которых пользователь выбирает текущие значения, то содержимое накопителя данных с вариантами по каждому параметру может быть таким, как показано в табл. 10.8.
Таблица 10.8
Содержимое накопителя данных "Варианты параметров настройки программы"
|
Название полей |
Описание |
||
|
Название параметра |
Текстовый |
Поле хранит название параметра |
|
|
Список возможных значений этого параметра |
Массив числовой, целый (или Массив логический, или Массив строк) |
4 байта (или 1 бит, или размер одной строки) * кол-во вариантов значений |
Поле хранит список значений параметра |
|
И так по каждому параметру, хранимому в накопителе данных |
ЛЕКЦИЯ №3
ДИАГРАММЫ ПОТОКОВ ДАННЫХ Диаграммы потоков данных (DFD) являются основным средством моделирования функциональных требований проектируемой системы. С их помощью эти требования разбиваются на функциональные компоненты (процессы) и представляются в виде сети, связанной потоками данных. Главная цель таких средств - продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами. Диаграммы потоков данных известны очень давно. Приведу следующий пример использования DFD для реорганизации переполненного клерками офиса, относящийся к 20-м годам. 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 двое клерков, обменивающиеся множеством документов, были посажены рядом, а клерки с малым взаимодействием были посажены на большом расстоянии. Так родилась первая модель, представляющая собой потоковую диаграмму - предвестника DFD. Для изображения DFD традиционно используются две различные нотации: Йодана (Yourdon) и Гейна-Сарсона (Gane-Sarson). Мы будем при построении примеров использовать нотации Йодана.Основные символы
Основные символы DFD изображены на рис.1.
Р
ис.1 Основные компоненты диаграммы потоков данных
Опишем их назначение. На диаграммах функциональные требования представляются с помощью процессов и хранилищ, связанных потоками данных. ПОТОКИ ДАННЫХ являются
механизмами, использующимися для моделирования передачи информации (или даже физических компонент) из одной части системы в другую. Важность этого объекта очевидна: он дает название целому инструменту. Потоки на диаграммах обычно изображаются именованными стрелками, ориентация которых указывает направление движения информации. Иногда информация может двигаться в одном направлении, обрабатываться и возвращаться назад в ее источник. Такая ситуация может моделироваться либо двумя различными потоками, либо одним - двунаправленным. Назначение ПРОЦЕССА
состоит в продуцировании выходных потоков из входных в соответствии с действием, задаваемым именем процесса. Это имя должно содержать глагол в неопределенной форме с последующим дополнением (например, ВЫЧИСЛИТЬ МАКСИМАЛЬНУЮ ВЫСОТУ). Кроме того, каждый процесс должен иметь уникальный номер для ссылок на него внутри диаграммы. Этот номер может использоваться совместно с номером диаграммы для получения уникального индекса процесса во всей модели. ХРАНИЛИЩЕ (НАКОПИТЕЛЬ) ДАННЫХ
позволяет на определенных участках определять данные, которые будут сохраняться в памяти между процессами. Фактически хранилище представляет "срезы" потоков данных во времени. Информация, которую оно содержит, может использоваться в любое время после ее определения, при этом данные могут выбираться в любом порядке. Имя хранилища должно идентифицировать его содержимое и быть существительным. В случае, когда поток данных входит или выходит в/из хранилища, и его структура соответствует структуре хранилища, он должен иметь то же самое имя, которое нет необходимости отражать на диаграмме. ВНЕШНЯЯ СУЩНОСТЬ
(или ТЕРМИНАТОР)
представляет сущность вне контекста системы, являющуюся источником или приемником системных данных. Ее имя должно содержать существительное, например, СКЛАД ТОВАРОВ,
Предполагается, что объекты, представленные такими узлами, не должны участвовать ни в какой обработке. Контекстная диаграмма и детализация процессов
Декомпозиция DFD осуществляется на основе процессов: каждый процесс может раскрываться с помощью DFD нижнего Уровня. Важную специфическую роль в модели играет специальный вид DFD - контекстная диаграмма,
моделирующая систему наиболее общим образом. Контекстная диаграмма отражает интерфейс системы с внешним миром, а именно, информационные потоки между системой и внешними сущностями, с которыми она должна быть связана. Она идентифицирует эти внешние сущности, а также, как правило, единственный процесс, отражающий главную цель или природу системы насколько это возможно. И хотя контекстная диаграмма выглядит тривиальной, несомненная ее полезность заключается в том, что она устанавливает границы анализируемой системы. Каждый проект должен иметь ровно одну контекстную диаграмму, при этом нет необходимости в нумерации единственного ее процесса. DFD первого уровня строится как декомпозиция процесса, который присутствует на контекстной диаграмме. Построенная диаграмма первого уровня также имеет множество процессов, которые в свою очередь могут быть декомпозированы в DFD нижнего уровня. Таким образом строится иерархия DFD с контекстной диаграммой в корне дерева. Этот процесс декомпозиции продолжается до тех пор, пока процессы могут быть эффективно описаны с помощью коротких (до одной страницы) миниспецификаций обработки (спецификаций процессов). При таком построении иерархии DFD каждый процесс более низкого уровня необходимо соотнести с процессом верхнего уровня. Обычно для этой цели используются структурированные номера процессов. Так, например, если мы детализируем процесс номер 2 на диаграмме первого уровня, раскрывая его с помощью DFD, содержащей три процесса, то их номера будут иметь следующий вид: 2.1, 2.2 и 2.3. При необходимости можно перейти на следующий уровень, т.е. для процесса 2.2 получим 2.2.1, 2.2.2. и т.д. Проиллюстрируем контекстную диаграмму на примере. П
ример . Рассмотрим процесс СДАЧА ЭКЗАМЕНА. У нас есть две сущности СТУДЕНТ и ПРЕПОДАВАТЕЛЬ. Опишем потоки данных, которыми обменивается наша проектируемая система с внешними объектами.
Со стороны сущности СТУДЕНТ опишем информационные потоки. Для сдачи экзамена необходимо, чтобы у СТУДЕНТА была ЗАЧЕТКА, а также чтобы он имел ДОПУСК К ЭКЗАМЕНУ. Результатом сдачи экзамена, т.е. выходными потоками будут ОЦЕНКА ЗА ЭКЗАМЕН и ЗАЧЕТКА, в которую будет проставлена ОЦЕНКА. Со стороны сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ информационные потоки следующие. ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ ВЕДОМОСТЬ согласно которой будет известно, что СТУДЕНТ допущен до экзамена, а также официальна бумага, куда будет занесен результат экзамена, т.е. ОЦЕНКА ЗА ЭКЗАМЕН, ПРОСТАВЛЕННАЯ В ВЕДОМОСТЬ. Теперь детализируем процесс 1.СДАЧА ЭКЗАМЕНА. Этот процесс будет содержать следующие процессы:
- Вытянуть билет Подготовиться к ответу Ответы на билет Проставление оценки
Декомпозиция данных и соответствующие расширения диаграмм потоков данных
Индивидуальные данные в системе часто являются независимыми. Однако иногда необходимо иметь дело с несколькими независимыми данными одновременно. Например, в системе имеются потоки ЯБЛОКИ, АПЕЛЬСИНЫ и ГРУШИ. Эти потоки могут быть сгруппированы с помощью введения нового потока ФРУКТЫ. Для этого необходимо определить формально поток ФРУКТЫ как состоящий из нескольких элементов-потомков. Такое определение задается с помощью формы Бэкуса-Наура (БНФ) в словаре данных (эту форму мы рассмотрим на след. лекции). В свою очередь поток ФРУКТЫ сам может содержаться в потоке-предке ЕДА вместе с потоками ОВОЩИ, МЯСО и др. Такие потоки, объединяющие несколько потоков, получили название групповых. Обратная операция, расщепление потоков на подпотоки, осуществляется с использованием группового узла (рис. 3), позволяющего расщепить поток на любое число подпотоков.
Р
ис. 3
При расщеплении также необходимо формально определить подпотоки в словаре данных (с помощью БНФ). Аналогичным образом осуществляется и декомпозиция потоков через границы диаграмм, позволяющая упростить детализирующую DFD. Пусть имеется поток ФРУКТЫ,
входящий в детализируемый процесс. На детализирующей этот процесс диаграмме потока ФРУКТЫ
может не быть вовсе, но вместо него могут быть потоки ЯБЛОКИ
и АПЕЛЬСИНЫ
(как будто бы они переданы из детализируемого процесса). В этом случае должно существовать БНФ-определение потока ФРУКТЫ,
состоящего из подпотоков ЯБЛОКИ
и АПЕЛЬСИНЫ,
для целей балансирования. Применение этих операций над данными позволяет обеспечить структуризацию данных, увеличивает наглядность и читабельность диаграмм. Для обеспечения декомпозиции данных и некоторых других сервисных возможностей к DFD добавляются следующие типы объектов: 1) ГРУППОВОЙ УЗЕЛ.
Предназначен для расщепления и объединения потоков. В некоторых случаях может отсутствовать (т.е. фактически вырождаться в точку слияния/расщепления потоков на диаграмме). 2) УЗЕЛ-ПРЕДОК
. Позволяет увязывать входящие и выходящие потоки между детализируемым процессом и детализирующей DFD. 3) НЕИСПОЛЬЗУЕМЫЙ УЗЕЛ
. Применяется в ситуации, когда декомпозиция данных производится в групповом узле, при этом требуются не все элементы входящего в узел потока. 4) УЗЕЛ ИЗМЕНЕНИЯ ИМЕНИ
. Позволяет неоднозначно именовать потоки, при этом их содержимое эквивалентно. Например, если при проектировании разных частей системы один и тот же фрагмент данных получил различные имена, то эквивалентность соответствующих потоков данных обеспечивается узлом изменения имени. При этом один из потоковданных является входным для данного узла, а другой - выходным.
- Текст в свободном формате в любом месте диаграммы.
Построение модели
Главная цель построения иерархического множества DFD заключается в том, чтобы сделать требования 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:- Размещать на каждой диаграмме от 3 до 6-7 процессов. Верхняя граница соответствует человеческим возможностям одновременного восприятия и понимания структуры сложной системы с множеством внутренних связей, нижняя граница выбрана по соображениям здравого смысла: нет необходимости детализировать процесс диаграммой, содержащей всего один или два процесса. Не загромождать диаграммы несущественными на данном уровне деталями. Декомпозицию потоков данных осуществлять параллельно с декомпозицией процессов; эти две работы должны выполняться одновременно, а не одна после завершения другой. Выбирать ясные, отражающие суть дела, имена процессов и потоков для улучшения понимаемости диаграмм, при этом стараться не использовать аббревиатуры. Однократно определять функционально идентичные процессы на самом верхнем уровне, где такой процесс необходим, и ссылаться к нему на нижних уровнях. Пользоваться простейшими диаграммными техниками: если что-либо возможно описать с помощью DFD, то это и необходимо делать, а не использовать для описания более сложные объекты. Отделять управляющие структуры от обрабатывающих структур (т.е. процессов), локализовать управляющие структуры.
Расчленение множества требований и организация их в основные функциональные группы.
Идентификация внешних объектов, с которыми система должна быть связана.
Идентификация основных видов информации, циркулирующей между системой и внешними объектами. Предварительная разработка контекстной диаграммы, на которой основные функциональные группы представляются процессами, внешние объекты - внешними сущностями, основные виды информации - потоками данных между процессами и внешними сущностями. Изучение предварительной контекстной диаграммы и внесение
в нее изменений по результатам ответов на возникающие при этом
изучении вопросы по всем ее частям. Построение контекстной диаграммы путем объединения всех
процессов предварительной диаграммы в один процесс, а также
группирования потоков. Формирование DFD первого уровня на базе процессов предварительной контекстной диаграммы. Проверка основных требований по DFD первого уровня. Декомпозиция каждого процесса текущей DFD с помощью детализирующей диаграммы или спецификации процесса. Проверка основных требований по DFD соответствующего уровня. Добавление определений новых потоков в словарь данных при каждом их появлении на диаграммах. Параллельное (с процессом декомпозиции) изучение требований (в том числе и вновь поступающих), разбиение их на элементарные и идентификация процессов или спецификаций процессов, соответствующих этим требованиям. После построения двух-трех уровней проведение ревизии с целью проверки корректности и улучшения понимаемости модели. Построение спецификации процесса (а не простейшей диаграммы) в случае, если некоторую функцию сложно или невозможно выразить комбинацией процессов.
Расширения реального времени
Р
асширения реального времени используются для дополнения модели функционирования данных (иерархии DFD) средствами описания управляющих аспектов в системах реального времени. Для этих целей применяются следующие символы (рис. 4):
1) УПРАВЛЯЮЩИЙ ПРОЦЕСС. Представляет собой интерфейс между DFD и спецификациями управления, собственно моделирующими и документирующими аспекты реального времени. Его имя указывает на тип управляющей деятельности, вырабатываемой спецификацией. Фактически управляющий процесс представляет собой преобразователь входных управляющих потоков в выходные управляющие потоки; при этом точное описание этого преобразования должно задаваться в спецификации управления. 2) УПРАВЛЯЮЩЕЕ ХРАНИЛИЩЕ. Представляет "срез управляющего потока во времени. Содержащаяся в нем управляющая информация может использоваться в любое время после ее занесения в хранилище, при этом соответствующие данные могут быть использованы в произвольном порядке. Имя управляющего хранилища должно идентифицировать его содержимое и быть существительным. Управляющее хранилище отличается от традиционного тем, что может содержать только управляющие потоки; все другие их характеристики идентичны. 3) УПРАВЛЯЮЩИЙ ПОТОК. Представляет собой "трубопровод", через который проходит управляющая информация. Его имя не должно содержать глаголов, а только существительные и прилагательные. Обычно управляющий поток имеет дискретное, а не непрерывное значение. Это может быть, например, сигнал, представляющий состояние или вид операции. Логически управляющий процесс есть некий командный пункт, реагирующий на изменения внешних условий, передаваемые ему с помощью управляющих потоков, и продуцирующий в соответствии со своей внутренней логикой выполняемые процессами команды. При этом режим выполнения процесса зависит от типа управляющего потока. Имеются следующие типы управляющих потоков: а) Т-поток (trigger flow
). Является потоком управления процессом, который может вызывать выполнение процесса. При этом процесс как бы включается одной короткой операцией. Это - аналог выключателя света, единственным нажатием которого запускается" процесс горения лампы. б) А-поток (activator flow)
. Является потоком управления процессом, который может изменять выполнение отдельного процесса. Используется для обеспечения непрерывности выполнения процесса до тех пор, пока поток "включен" (т.е. течет непрерывно), с "выключением" потока выполнение процесса завершается. Это - аналог переключателя лампы, которая может быть как включена, так и выключена. в) E/D
-поток
(enable/disable flow)
. Является потоком управления процессом, который может переключать выполнение отдельного процесса. Течение по Е-линии вызывает выполнение процесса, которое продолжается до тех пор, пока не возбуждается течение по D-линии. Это - аналог выключателя с двумя кнопками: одной - для включения света, другой - для его выключения. Отметим, что можно использовать 3 типа таких потоков: Е-поток, D-поток, E/D-поток. Иногда возникает необходимость в представлении одного и того же фрагмента данных потоками различных типов. Например, поток данных СКОРОСТЬ МАШИНЫ в отдельных случаях может использоваться как управляющий для контроля критического значения. Для обеспечения этого используется УЗЕЛ ИЗМЕНЕНИЯ ТИПА (рис. 5): поток данных является входным для этого узла, а управляющий поток - выходным. 
Рис. 5. Узел изменения типа