12466

Методологія системного аналізу і системного моделювання

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Методологія системного аналізу і системного моделювання Завдання: Ознайомитися з теоретичним матеріалом. Скласти конспект за планом: поняття системи основна властивість системи; найважливіші характеристики системи визначення; зміст і резул

Украинкский

2013-04-27

48.5 KB

1 чел.

Методологія системного аналізу і системного моделювання

Завдання:

  1.  Ознайомитися з теоретичним матеріалом.
  2.  Скласти конспект за планом:
  •  поняття системи, основна властивість системи;
  •  найважливіші характеристики системи (визначення);
  •  зміст і результат системного аналізу;
  •  поняття моделі і моделювання;
  •  як моделі можуть характеризувати основні властивості системи.

Системний аналіз як науковий напрям має більш давню історію, ніж ООП і ООАП, і власне предмет дослідження. Центральним поняттям системного аналізу є поняття системи, під якою розуміється сукупність об'єктів, компонентів або елементів довільної природи, що створюють деяку цілісність. Визначальною передумовою виділення деякої сукупності як системи є виникнення у неї нових властивостей, яких не мають складаючі її елементи. Прикладів систем можна привести достатньо багато - це персональний комп'ютер, автомобіль, людина, біосфера, програма і ін. Більш ортодоксальна точка зору припускає, що всі навколишні нас предмети є системами.

Найважливішими характеристиками будь-якої системи є її структура і процес функціонування. Під структурою системи розуміють стійку в часі сукупність взаємозв'язків між її елементами або компонентами. Саме структура зв'язує воєдино всі елементи і перешкоджає розпаду системи на окремі компоненти. Структура системи може відображати  різні взаємозв'язки, у тому числі і вкладеність елементів однієї системи в іншу. В цьому випадку прийнято називати більш дрібну або вкладену систему підсистемою, а більш крупну - метасистемою.

Процес функціонування системи тісно пов'язаний із зміною її властивостей або поведінки в часі. При цьому важливою характеристикою системи є її стан, під яким розуміється сукупність властивостей або ознак, які в кожний момент часу відображають найістотніші особливості поведінки системи.

Розглянемо наступний приклад. Як система уявимо собі "Автомобіль". Для цього випадку система охолоджування двигуна буде підсистемою "Автомобіля". З одного боку, двигун є елементом системи "Автомобіль". З другого боку, двигун сам є системою, що складається з окремих компонентів, таких як циліндри, свічки запалення і ін. Тому система "Двигун" також буде підсистемою системи "Автомобіль".

Структура системи "Автомобіль" може бути описана з різних точок зору. Найзагальніше уявлення про структуру цієї системи дає механічна схема пристрою того або іншого автомобіля. Взаємодія елементів в цьому випадку носить механічний характер. Стан автомобіля можна розглядати також з різних точок зору, найзагальнішою з яких є характеристика автомобіля як справного або несправного. Очевидно, що кожний з цих станів в окремих ситуаціях може деталізуватися. Наприклад, стан "несправний" може бути конкретизований в стани "несправність двигуна", "несправність акумулятора", "відсутність подачі палива" і ін. Важливо мати чітке уявлення, що подібна деталізація повинна бути адекватна вирішуваній задачі.

Процес функціонування системи відображає поведінку системи в часі і може бути представлений як послідовна зміна її станів. Якщо система змінює один свій стан на інший, то прийнято говорити, що система переходить з одного стану в інший. Сукупність ознак або умов зміни станів системи в цьому випадку називається переходом. Для системи з дискретними станами процес функціонування може бути представлений у вигляді послідовності станів з відповідними переходами. Більш точний графічний опис процесу функціонування систем буде даний в наступній лекції.

Методологія системного аналізу служить концептуальною основою системно-орієнтованій декомпозиції наочної області. В цьому випадку початковими компонентами концептуалізації є системи і взаємозв'язки між ними. При цьому поняття системи є більш загальним, ніж поняття класів і об'єктів в ООАП. Результатом системного аналізу є побудова деякої моделі системи або наочної області.

Поняття моделі так широко використовується в повсякденному житті. Стосовно програмних систем нас цікавитиме тільки те поняття моделі, яке використовується в системному аналізі. А саме, під моделлю розумітимемо деяке уявлення про систему, що відображає найістотніші закономірності її структури і процесу функціонування і зафіксоване на деякій мові або в іншій формі.

Прикладів моделей можна привести достатньо багато. Наприклад, аеродинамічна модель гоночного автомобіля або проектованого літака, модель ракетного двигуна, модель коливальної системи, модель системи електропостачання регіону, модель виборчої компанії і ін.

Загальною властивістю всіх моделей є їх подібність оригінальній системі або системі-оригіналу. Важливість побудови моделей полягає в можливості їх використовування для отримання інформації про властивості або поведінку системи-оригіналу. При цьому процес побудови і подальшого вживання моделей для отримання інформації про систему-оригінал одержав назву моделювання.

Примітка

Термін "моделювання" має досить багато смислових відтінків, наприклад, моделювання одягу або моделювання зачіски. Розгляд особливостей мови UML пов'язаний з питаннями логічного або інформаційного моделювання систем.

Найзагальнішою моделлю системи є так звана модель "чорного ящика". В цьому випадку система представляється у вигляді прямокутника, внутрішня будова якого прихована від аналітика або невідома. Проте система не є повністю ізольованою від зовнішнього середовища, оскільки останнє надає системі деякі інформаційні або матеріальні дії. Такі дії одержали назву вхідних дій. У свою чергу, система також надає на середовище або інші системи певні інформаційні або матеріальні дії, які одержали назву вихідних дій. Графічно дана модель може бути зображена таким чином (мал. 1.7).

Мал. 1.7. Графічне зображення моделі системи у вигляді "чорного ящика"

Цінність моделей, подібних моделі "чорного ящика", вельми умовна. Загальна модель системи містить деяку важливу інформацію про функціональні особливості даної системи, які дають уявлення про її поведінку. Дійсно, окрім найзагальнішої інформації про те, на які дії реагує система, і як виявляється ця реакція на оточуючі об'єкти і системи, іншої інформації ми одержати не можемо. В рамках системного аналізу розроблені певні методологічні засоби, що дозволяють виконати подальшу конкретизацію загальної моделі системи. Деякі з графічних засобів представлення моделей систем будуть розглянуті далі.

Процес розробки адекватних моделей і їх подальшого конструктивного вживання вимагає не тільки знання загальної методології системного аналізу, але і наявності відповідних образотворчих засобів або мов для фіксації результатів моделювання і їх документування. Очевидно, що природна мова не цілком підходить для цієї мети, оскільки є неоднозначною і невизначеною. Для побудови моделей були розроблені достатньо серйозні теоретичні методи, засновані на розвитку математичних і логічних засобів моделювання, а також запропоновані різні формальні і графічні нотації, що відображають специфіку вирішуваних задач. Важливо уявляти, що уніфікація будь-якої мови моделювання тісно пов'язана з методологією системного моделювання, тобто з системою переконань і принципів розгляду складних явищ і об'єктів як моделей складних систем.

Складність системи і, відповідно, її моделі може бути розглянута з різних точок зору. Перш за все, можна виділити складність структури системи, яка характеризується кількістю елементів системи і різними типами взаємозв'язків між цими елементами. Якщо кількість елементів перевищує деяке порогове значення, яке не є строго фіксованим, то така система може бути названа складною. Наприклад, якщо програмна СУБД налічує більше 100 окремих форм введення і виведення інформації, то багато програмістів визнають її складною. Транспортна система сучасних мегаполісів також може служити прикладом складної системи.

Другим аспектом складності є складність процесу функціонування системи. Це може бути зв'язано як з непередбачуваним характером поведінки системи, так і неможливістю формального представлення правил перетворення вхідних дій у вихідні. Як приклади складних програмних систем можна привести сучасні операційні системи, яким властиві риси складності як структури, так і поведінки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13316. Визначення коефіцієнта лінійного розширення тіл методом Менделєєва 444 KB
  Лабораторна робота № 1 Визначення коефіцієнта лінійного розширення тіл методом Менделєєва. Мета роботи: аВивчення теплового розширення твердих тіл. бВизначення коефіцієнта лінійного розширення різних матеріалів методом Менделєєва. Прилади та матеріали: прил...
13317. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ МЕТОДОМ ВІДРИВУ КРАПЛІ 285 KB
  Лабораторна робота № 2 ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ МЕТОДОМ ВІДРИВУ КРАПЛІ. Мета роботи: а вивчення властивостей рідкого стану речовини; б експериментальне визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини та дослідження його залежності від
13318. ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЕФІЦЇЄНТА ОБЄМНОГО РОЗШИРЕННЯ РІДИН 341.5 KB
  Лабораторна робота №З ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЕФІЦЇЄНТА ОБЄМНОГО РОЗШИРЕННЯ РІДИН Мета роботи: а визначення теплового розширення речовин; 2 дослідне визначення коефіцієнта обємного розширення. Прилади і матеріали: прилад Дюлонга і Пті; нагрівам; лаборат
13319. ВИЗНАЧЕНИМ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ МЕТАЛІВ КАЛОРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ 242 KB
  Лабораторна робота №4 ВИЗНАЧЕНИМ КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ МЕТАЛІВ КАЛОРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ Мета роботи: а вивчення явища тепло переносу; б експериментальне визначення коефіцієнта теплопровідності. Прилади та матеріали: калориметрична установка ваги з ...
13320. ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОЇ ТЕПЛОТИ ПАРОУТВОРЕННЯ РІДИНИ 236 KB
  Лабораторна робота № 5 ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОЇ ТЕПЛОТИ ПАРОУТВОРЕННЯ РІДИНИ Мета роботи: а вивчення процесів пароутворення; б експериментальне визначення питомої теплоти пароутворення води при температурі кипіння. Прилади та матеріали: калориметр з мішалкою ки
13321. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ МЕТОДОМ ВІДРИВУ КІЛЬЦЯ 168.5 KB
  Лабораторна робота № 6 ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИНИ МЕТОДОМ ВІДРИВУ КІЛЬЦЯ. Мета роботи: а вивчення властивостей рідкого стану речовини; б визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини від типу речовини; в визначення залежності коефі
13322. Визначення коефіцієнта Пуасона методом Клемана і Дезорма 473 KB
  Лабораторна робота №8 Визначення коефіцієнта Пуасона методом Клемана і Дезорма. Мста роботи: аВивчення законів ідеального газу. бЕкспериментальне визначення показника адіабати. Прилади і матеріали: балон з двома кранами рідинний манометр ручний насос. Кор...
13323. Визначення теплоти розчинення солі 460 KB
  Лабораторна робота № 9. Визначення теплоти розчинення солі. Мета роботи: адослідним шляхом визначити теплоту розчинення солі; бустановити залежність теплоти розчинення солі від концентрації розчину. Прилади та матеріали: посудина Дюара термометр мензурка сі...
13324. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВНУТРІШНЬОГО ТЕРТЯ ТА СЕРЕДНЬОЇ ДОВЖИНИ ВІЛЬНОГО ПРОБІГУ МОЛЕКУЛ ПОВІТРЯ 400 KB
  Лабораторна робота № 10 ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВНУТРІШНЬОГО ТЕРТЯ ТА СЕРЕДНЬОЇ ДОВЖИНИ ВІЛЬНОГО ПРОБІГУ МОЛЕКУЛ ПОВІТРЯ Мета роботи: а вивчення основних законів молекулярнокінетичної теорії газів; б експериментальне визначення основних параметрів молекулярн...