ID: 3613

Название работы: CASE-средства: этапы становление, современное состояния

Категория: Контрольная

Предметная область: Информатика, кибернетика и программирование

Описание: CASE-средства: этапы становление, современное состояния Техническими предпосылками CASE-технологий являются средства машинной графики, большие объемы используемой памяти ЭВМ, высокая производительность и т.п. В настоящее время можно выделить три пок...

Язык: Русский

Дата добавления: 2012-11-04

Размер файла: 93.5 KB

Работу скачали: 106 чел.

CASE-средства: этапы становление, современное состояния

Техническими предпосылками CASE-технологий являются средства машинной графики, большие объемы используемой памяти ЭВМ, высокая производительность и т.п.

В настоящее время можно выделить три поколения CASE-средств, представленных на рисунке.

Рис. 1

Первое поколение характеризуется наличием разобщенных средств, повышаюших производительность труда и улучшающих качество проектирования а отдельных этапах или операциях разработки ИС. Создание подобных средств в основном было ориентировано на уменьшение ошибок исполняемого кода программ и повышение надежности программного обеспечения, т.к. при создании больших программных комплексов почти невозможно избежать ошибок, большая часть которых (60-70%) появляется на этапах анализа требований и создания структурной модели проекта, остальные – на этапе кодирования. К CASE-средствами первого поколения  относятся такие методологии проектирования различного вида программного обеспечения, как:

•  Структурное программирование;
•  ER-диаграммы;
•  Диаграммы Брахмана;
•  Элементы языков четвертого поколения (4GL);
•  Прототайперы;
•  Средства моделирования различных характеристик проекта;
•  Языково-чувствительные редакторы;
•  Системы тестирования и управления исходными кодами и т.д.

CASE-средства первого поколения были направлены на облегчение труда разработчиков и предоставления отдельных инструментов для уменьшения ошибок при реализации наиболее рутинных частей информационных технологий. Эти средства используются в комплексе с традиционными средствами анализа и синтеза ИС.

Второе поколение CASE-средств характеризуется созданием интегрированной среды комплексной автоматизации процесса проектирование ИС. CASE-средства второго поколения – это объединенные единой методологией проектирования инструменты создания исходного кода программного обеспечения, имеющее общее программное, лингвистическое, математическое, информационное и организационное обеспечение. CASE-средства второго поколения часто охватывают не только традиционные вопросы проектирования и разработки, но и операции по анализу готового программного обеспечения с целью устранения ошибок и оптимизации характеристик его функционирования . Проектировщик сосредотачивается в основном на разработке архитектуры системы, чем на создании кода. Вместе с тем, существует определенная граница между процессом проектирования и эксплуатацией системы. Пользователь обычно не вмешивается на прямую в процесс проектирования, а пользуется его продуктом. При возникновении необходимости доработки системы требуется вмешательство разработчика.

В настоящее время можно выделить следующие основные направления развития CASE-средства второго поколения: объектно-ориентированные и объектно-реляционные базы данных, инструменты визуальной и компонентной разработки; интерфейсы СУБД с WWW; средства разработки в архитектуре «Клиент-сервер»; средства анализа и проектирования баз данных.

Третье поколение CASE-средств характеризуется созданием интегрированной среды автоматизированного проектирования ИС в виде «общей системы». «Общая система»  - это стандартная интерпретированная информационная система, выбранная в качестве представителя класса систем, изоморфных (эквивалентных) относительно некоторого класса информационных технологий. В представителей выбираются обычно наиболее общие или наиболее подверженные влиянию внешней среды элементы ИТ или технологии в целом. Модули, реализующие данные технологии, представлены в САПР в виде абстракций. Предпосылкой построения таких CASE-средств является выделение выделение классов информационных систем, базирующихся на определенных типах отношений. Этот критерий дает следующую классификацию систем: класс задается определенным типом отношения (ИТ), а тип элементов, а тип элементов, на которых определены эти отношения не фиксируется. Таким образом, состав CASE-средств третьего поколения определяется:

•  множеством модулей в виде абстракций, реализующих процессы разработки информации;
•  диалоговой системой создания спецификаций к этим модулям.

Процесс проектирования заключается в преобразовании общей системы (путем задания спецификаций) в конкретную ИС. Пользователь практически работает со специфицированной общей системой, которая заключает в себе все возможности модификации и расширения. Это создает предпосылки для самостоятельного проектирования и сопровождения ИС непосредственно пользователем системы. Процесс проектирования в этом случае не отличается от процесса корректировки существующей системы. CASE-средства третьего поколения могут быть как общими для всех ИС, так и специализированными для определенного класса задач.

Очевидно, что чем выше уровень абстракции, тем меньше класс информационных систем, изоморфных некоторой общей системе. CASE-средства третьего поколения могут включать в себя модули различного уровня абстракции.

Современные CASE-средства прочно входят в практику программной  инженерии. При этом они используются не только для производства программных систем, но и как инструмент решения исследовательских и проектных задач на начальных этапах разработки, таких, как анализ предметной области, разработка проектных спецификаций, подготовка проектной документации, планирование и контроль разработок, моделирование функционирования приложений и т.п.

Современное комплексное CASE-средство должно удовлетворять следующим требованиям:

•  иметь в своем составе инструменты анализа предметной области, включая средства для создания и корректировки диаграмм разнообразных моделей, средства отбора выводимой на экран компьютера необходимой информации, средства динамического моделирования событий и коррекции диаграмм; средства поддержки нескольких нотаций, а также средства печати проектной документации;
•  поддерживать весь процесс проектирования приложений, включая средства просмотра и выбор элементов бизнес-объектов, средства создания пользовательского интерфейса (включая поддержку OLE? ActiveX, OpenDoc, HTML); средства определения бизнес-модели и бизнес-правил; средства связи ООБД и распределенными приложениями (включая поддержке стандартов CORBA, DCOM, IIOP, а также обеспечение доступа к библиотекам HTML/Java);
•  на этапе реализации обеспечивать следующие возможности: генерацию программного кода из диаграмм на нескольких объектно-ориентированных языках; проверку сгенерированного кода на синтаксическую корректность; генерацию кода для 4GL и клиентских продуктов (типа PowerBuilder, VisualAge, VisualWorks, Forte);
•  содержать развитый репозитарий обеспечивающий в первую очередь функции контроля версий программных систем; Блокирования и согласования частей системы при коллективной разработке проекта; реинжинеринга программного кода 4GL, клиент-серверных продуктов в диаграммы моделей.

В настоящее время наиболее интенсивное развитие получили два следующих главных направления применения CASE-средств проектирования ИС.

1.  Направление, связанное с проектированием бизнес-процессов ИС (BPR- business process reengineering). При этом основной целью проектирования является улучшение качества выполнения бизнес-процессов ИС, особенно критических по времени и стоимости выполнения.
2.  Системный анализ и проектирование как вновь создаваемой, так и существующей системы управления. При этом при проектировании используются средства функционального, информационного и событийного моделирования процессов обработки данных и управления.

Следует отметить, что такое разнообразие является условным, поскольку при разработке проекта конкретной ИС могут использоваться как BPR-направления, так и CASE-средства системного анализа, проектирования и моделирования.

Для моделирования бизнес-процессов обычно используются методология SADT,  поддерживаемая системами BPWin и Design/IDEF. Однако SADT –модели, как правило, позволяют исследовать статические характеристики и свойства объектов и бизнес-процессов предметной области. Для исследования динамических характеристик процессов используются такие системы динамического моделирования, как Design/CPN, INCOME Mobile, Designer/2000 и др. В частности, система Design/CPN базируется на аппарате расширенных сетей Петри и ее использование в совокупности с системой Design/IDEF образует единую методологию проектирования (перепроектирования) систем.

Рассмотренные выше CASE-средства используют структурную методологию разработки программных систем. С начала 90-х годов на рынке ИТ стали появляться CASE-средства, использующие современную объектно-ориентированную методологию анализа, проектирования (т.н. ОО CASE-средства) Наиболее известными ОО CASE-средствами являются:

•  BridgePoint (генерация кода на языке C/C++).
•  ObjectTime (генерация кода на языке C).
•  ParadigmPlus (генерация кода на языках C/C++, Ada, Smalltalk, Java).
•  Rational Rose (генерация кода на языках C++, Smalltalk, Java, Visual Basic, SQL Windows ).

Сравнительный анализ CASE-средств показывает, что наиболее приближенным к «идеальному» средств, удовлетворяющему сформулированным выше условиям, является семейство продуктов Rational Rose фирмы Rational Software Corp. В данной фирме используется неформальный подход к разработке продуктов, названный «управляемая итеративная разработка». Суть данного подхода заключается в том, на основе т.н. «итеративного побудительного мотива», в качестве которого могут, например, выступать такие факторы, как максимально скорое достижение результата или откладывание в сторону дорогостоящих задач, быстро создается первый вариант проекта, который в дальнейшем развивается по мере необходимости. В соответствии с предлагаемой методикой после завершения анализа требований, следует сконцентрироваться на критических частях проекта, наиболее рискованных с точки зрения успешного завершения проекта. Далее разрабатывается прототип системы и по результатам прототипирования разрабатывается проект, а в это время выбирается очередная область риска и строиться ее прототип и т.д. Такой подход является разновидностью минимаксной стратегии и гарантирует минимум потерь в виде затрат на проекты, которые не могут быть успешно завершены.

По функциональному назначению существующие  CASE-средства можно разделить на шесть типов (рис 2).

Рис. 2.

1.  Средства анализа и проектирования. Данные средства используются для создания проектных спецификаций систем. Известными среди них являются CASE.Аналитик, The Developer; POSE; Excelerator; Analist/Designer; Design/IDEF; BPWin; SELECT; Westmount I-CASE Yourdon; CASE/4/0/ Целью данных средств является определение системных требований и свойств, которым должна удовлетворять проектируемая система, а также создание проекта системы, удовлетворяющей сформированным требованиям. На выходе данных средств формируются спецификации компонентов и интерфейсов систем, архитектура системы, включая определение структур данных и спецификации алгоритмов.
2.  Средства проектирования файлов баз данных. Данные средства используются, как правила, для концептуального и логического моделирования структур данных, преобразования моделей данных в третью нормальную форму, автоматической генерации схем БД и описаний форматов файлов данных. Наиболее известными из них являются: ERWin; Chen Toolkit; S-Designor; Oracle Designer/2000; Silverrun/
3.  Средства программирования. Данные средства используются для автоматизированной кодогенерации из спецификаций и формирования документированной выполняемой программы. Наиболее известными среди них являются: COBOL 2/Workbench; DECASE; NETRON/CAP; ASP. В эту группу средств также включаются традиционные генераторы кодов, анализаторы кодов, генераторы наборов текстов, отладчики.
4.  Средства сопровождения и реинженеринга. Данные программные средства используются для документирования, анализа программ, реструктурирования и реинженеринга систем. Известными среди них являются: Adpac CASE Tools; Scan/COBOL; SuperStructure; Inspector/Recoder. Целью данных средств является анализ корректировка, изменение, преобразование и реинженериг  существующей системы. При этом средства реинженерига, как правило, включают: статистические анализаторы для продуцирования схем системы программного обеспечения из ее кодов для оценки влияния модификаций; динамические анализаторы –компиляторы и интерпретаторы с встроенными отладчиками; документаторы, позволяющие автоматически получить обновленную документацию при изменении программного кода; редакторы кодов; средства доступа к спецификациям, их модификации и генерации нового (модифицированного) кода; средства реверсного реинженеринга, используемого для трансляции кода в спецификации.
5.  Средства поддержки окружения. Данные средства используются для поддержки различных аппаратно-программных платформ. Известными среди них являются: Multi/Cam; Sylva Foundry.
6.  Средства управления проектом Данные средства используются для реализации функций планирования, контроля, руководства и взаимодействия при выполнении проекта. Известным средством является: Project Workbench.

Существуют и другие подходы к построению классификации.

Прежде чем привести их, введем некоторые определения и пояснения.

CASE-технология в рамках методологии включает в себя методы, с помощью которых на основе графической нотации строятся диаграммы, поддерживаемые инструментальной средой.

Методология определяет шаги и этапность реализации проекта, а также правила использования методов, с помощью которых разрабатывается проект.

Метод – это процедура или техника генерации описаний компонентов ЭИС (например, проектирование потоков и структур данных).

Нотация – отображение структуры системы, элементов данных, этапов обработки с помощью специальных графических символов диаграмм, а также описание проекта системы на формальных и естественных языках.

Исходя из того, что инструментальные средства CASE – это специальные программы, которые поддерживают одну или несколько методологий анализа и проектирования, архитектуру CASE-средства следующим образом (рис.3).

Рис. 3.

Репозиторий (словарь данных) – ядро системы, представляет собой специализированную базу данных, предназначенную для отображения состояния проектируемой ИС в каждый момент времени. Объекты всех диаграмм синхронизированны на основе общей информации словаря данных.

Репозиторий содержит информацию об объектах проектируемой ИС и взаимосвязях между ними, все подсистемы обмениваются данными с ним. В репозитории хранятся описания следующих объектов:

•  проектировщиков и их прав доступа к различным компонентам системы;
  •  организационных структур;
  •  диаграмм;
  •  компонентов диаграмм;
  •  связи между диаграммами;
  •  структур данных;
  •  программных модудей;
  •  процедур;
  •  библиотеки модулей и т.д.

Графические средства моделирования ПО позволяют разработчикам АИС в наглядном виде изучать существующую ИС, перестраивать ее в соответствии с поставленными целями и имеющимися ограничениями. Все модификации диаграмм, выполняемых разработчиками в интерактивном режиме, вводятся в словарь данных, контролируются с общесистемной точки зрения и могут использоваться для дальнейшей генерации действующих функциональных приложений. В любой момент времени диаграммы могут быть распечатаны для включения в документацию проекта.

Графический редактор диаграмм предназначен для отображения в графическом виде в заданной нотации проектируемой ИС. Он позволяет выполнить следующие операции:

•  создавать элементы диаграмм и взаимосвязи между ними;
•  задавать описания элементов диаграмм;
•  задавать описания связей между элементами диаграмм;
•  редактировать элементы диаграмм, их взаимосвязи и описания.

Верификатор диаграмм служит для контроля правильности построения диаграмм в заданной методологии проектирования ИС и выполняет следующие функции:

•  мониторинг правильности построения диаграмм;
•  диагностику и выдачу сообщений об ошибках;
•  выделение на диаграмме ошибочных элементов.

Документатор проекта позволяет получать информацию о состоянии проекта в виде различных отчетов. Отчеты могут строиться по нескольким признакам, например, по времени, автору, элементам диаграмм, диаграмме или проекту в целом.

Администратор проекта представляет собой инструменты, необходимые для выполнения следующих необходимых функций:

•  инициализации проекта;
•  задание начальных параметров проекта;
•  назначение и изменение прав доступа к элементам проекта;
•  мониторинг выполнения проекта.

Сервис представляет собой набор системных утилит по обслуживанию репозитория.  Данные утилиты выполняют функции архивации данных и создания нового репозитория.

Кроме указанного признака (по функциональному назначению) выделяют следующие классификационные признаки CASE-средств:

1) по поддерживаемым методологиям проектирования;

1.  по поддерживаемым графическим нотациям построения диаграмм;
2.  по степени интегрированности;
3.  по типу и архитектуре вычислительной техники;
4.  по режиму коллективной разработки проекта;
5.  по типу операционной системы.

По поддерживаемым методологиям проектирования выделяют: функционально (структурно)-ориентированные, объектно-ориентированные и комплексно-ориентированные (набор методологий проектирования).

По поддерживаемым графическим нотациям построения диаграмм выделяют CASE-средства с фиксированной нотацией, с отдельными нотациями и наиболее распространенными нотациями.

По степени интегрированности выделяют tools (отдельные локальные средства); toolkit (набор интегрированных средств, охватывающих большинство этапов разработки ИС); workbench (полностью интегрированные средства, связанные общей базой проектных данных - с репозиторием).

По типу и архитектуре вычислительной техники: ориентированные на ПЭВМ; ориентированные на локальную вычислительную сеть, ориентированные на глобальную вычислительную сеть и смешенного типа.

По режиму коллективной разработки проекта: не поддерживающие коллективную разработку, ориентированные на режим реального времени разработки проекта, ориентированные на режим объединения подпроектов.

По типу операционной системы: работающие под управлением WINDOWS, UNIX, OS/2

Характеристики ряда известных  CASE-средств, используемых для разработки бизнес-приложений ИС.

CASE-инструменты фирмы Cayenne Software (VantageTeam, ObjectTeam, Teamwork) предназначены для разработки и кодогенерации программного обеспечения на языках, 4GL, 3GL, SQL, С++ и др. Используют СУБД INFORMIX, ORACLE, INGRES. Данные CASE-средства предоставляют возможности сопровождения проекта в виде соответствующей БД информационной модели, а также автоматической генерации технической документации.

Система VantageTeam обеспечивает поддержку для структурного анализа предметных областей и проектирования, упрощает разработку прикладного программного обеспечения путем использования графической среды моделирования.

Система ObjectTeam основана на объектно-ориентированной методологии. Предназначены для разработки расширяемых приложений в архитектуре «Клиент-Сервер» и обеспечивает кодогенерацию на языках C++, Java, CORBA, VisualBasic, Ada, Smalltalk, PowerBuilder.

Система  Teamwork предназначена для разработки сложных приложений систем управления производством и систем реального масштаба времени. Обеспечивает кодогенерацию на языках C++, Ada, SQL.

CASE-средства семейства GRINDERY Grabber предназначены для проектирования логических моделей данных, генерации программного кода масштабируемых приложений и реинженеринга. Кодогенерация производится на языках INFORMIX-4GL, INFORMIX-NewEra. Для разработки интерфейсов пользователей (экранных форм, окон доступа к таблицам БД) используются настройки атрибутов пользователей на конкретные структуры данных. Системы семейства  GRINDERY Grabber обеспечивают: графический интерфейс для определение атрибутов пользователей; средства модификации структур БД; средства разработки и генерации однотипных триггеров и хранимых процедур; интеграцию с известными средствами разработки INFORMIX-4GL, INFORMIX-NewEra; коллективную разработку проектов; генерацию проектной документации и средства реинженеринга.

Инструментальное средство SuperNova базируется на методах объектно-ориентированного программирования и позволяет автоматизировать разработку распределенных преиложений для трехзвездной архитектуры «Клиент-Сервер». Данная система поддерживает приложения СУБД INFORMIX, ORACLE, INGRES, ADABAS.

 

Критерии выбора CASE-средства

Стратегия выбора CASE-средства для конкретного применения зависит как от целей и потребностей самого проекта, так и от квалификации вовлеченных в процесс проектирования специалистов. В большинстве случаев одно средство не может обеспечить все потребности проекта. Разработчики, как правило, применяют набор средств. Например, одно средство наилучшим образом подходит для анализа, а другое – для проектирования систем. В общем случае при выборе CASE- системы необходимо ориентироваться на следующие критерии.

1. Поддержка полного жизненного цикла ИС с обеспечением ее эволюционности.

2. Наличие репозитория (базы проектных данных, архива или словаря). СУБД и словари данных обеспечивают высокую степень интеграции данных и предоставляют широкие возможности для централизованного сбора, хранения и распределения проектной информации между различными этапами проекта и выполненными операциями.

3. Независимость от программно-аппаратной платформы и СУБД. Процесс проектирования предшествует этапу выбора средств реализации ИС.

4. Интерфейсы с другими CASE-системами. В процессе проектирования ИС могут использоваться различные методологии, поэтому важно, чтобы  используемые CASE-системы предоставляли возможность для эффективного использования набора методов. При этом должна быть обеспечена терминологическая совместимость различных методологий.

5. Возможность экспорта/импорта. Спецификации, полученные на этапах анализа, проектирования, кодирования для одной ИС, могут быть полезны для проектирования другой системы. Повторное проектирование и кодирование могут быть обеспечены за счет экспорта/импорта спецификаций в различные CASE-системы.

6. Многопользовательский режим. Развитые CASE-системы должны обладать возможностями разделения полномочий персонала разработчиков и объединения отдельных работ в общий проект.

7. Открытая архитектура. Открытая к доступу проектировщиков информация об используемых форматах файлов и интерфейсах должна позволять безболезненно переходить от одной CASE-системы к другой.

8. Расширение новыми методологиями. Как и любое программное средство, CASE-система должна обладать возможностью совершенствоваться с учетом появления новых требований или новых предметных областей.

9. Наличие графических средств поддержки методологий проектирования. Большинство CASE-систем базируется на графическом отображении методологий. Графические элементы структурных диаграмм и объекты словаря должны позволять декомпозировать различные компоненты проекта и детализировать изображения с той степенью, с какой это необходимо для понимания проектных решений.

10. обеспечение качества проектной документации. Этот критерий относится к возможностям CASE-системы анализировать и проверять описания и документацию на полноту и непротиворечивость, а также на соответствие принятым в данной методологии стандартам и правилам. В результате анализа должна формироваться информация, указывающая на имеющиеся противоречия или неполноту проектной документации, находящейся в архиве или словаре.

 11.Автоматическая генерация отчетов о проектных решениях. Решения (спецификации), созданные в процессе проектирования, служат источником документирования системы. Часто возникает потребность получения твердой копии спецификаций в графической или текстовой форме.

12 Генерация кодов программ. CASE-системы с жеской ориентацией на конкрктные СУБД должны обеспечивать возможность генерации программ в среде этих СУБД.

13. Планирование и управление проектом. Использование CASE-систем не исключает потребности в эффективном управлении проектом. Многие развитые CASE-системы имеют в своем составе средства планирования и управления проектом. Спецификации, которые используются этими средствами, представляют собой опорный точки управления, позволяющие, в частности, определить сроки разработки.

CASE

1 поколение

CASE

2 поколение

CASE

3 поколение

ASE - средства

Языки четвертого поколения (4GL)

Прототайперы

Диаграмеры

Средства моделирования характеристик проекта

Язык предметной области

Метаданные

Типовые модули

Методология модульности, типизации, клонирования

4GL

Интегрированный CASE

4GL

Интегрированный CASE

Методология,  средства стратегического планирования

4GL

Интегрированный CASE

Методология

Средства реинжинеринга

4GL

Интегрированный CASE

Проектирование СУБД

Средства анализа и проектирования

Средства проекти-рования баз данных

Средства прог-раммирования

Средства сопровожде-ния и реинженеринга

Средства поддержки

окружения

Средства управления процессами

Документатор проекта

Сервис

Графический редактор диаграмм

Репозиторий

(словарь данных)

Администратор проекта

Верификатор диаграмм