39024

Автоматизированное проектирование ИС (CASE-технология)

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Изначально CSEсредства были ориентированы на разработку ПО. Сейчас чаще всего под такими средствами подразумевают любые средства проектирования ИС и или моделирования предметной области. CSEсредства охватывают все стадии ЖЦ ИС анализ проектирование разработка сопровождение. Инструментальные средства – CSEсредства.

Русский

2013-09-30

76 KB

136 чел.

Автоматизированное проектирование ИС (CASE-технология)

Определение. CASE-технология (Computer Aided Software Engineering) представляет собой совокупность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем программного обеспечения, поддержанную комплексом взаимоувязанных средств автоматизации.

Основные черты CASE-технологии:

  •  Назначение: автоматизация проектирования сложных информационных систем. Изначально CASE-средства были ориентированы на разработку ПО. Сейчас чаще всего под такими средствами подразумевают любые средства проектирования ИС и/или моделирования предметной области.
  •  CASE-средства охватывают все стадии ЖЦ ИС (анализ, проектирование, разработка, сопровождение).
  •  Не создают новых методологий, а повышают эффективность использования существующих – за счет автоматизации.

Цели использования CASE-технологии в индустриальном проектировании ИС:

  •  Улучшение качества разрабатываемой ИС за счет автоматического контроля и генерации отдельных элементов;
  •  Возможность повторного использования компонентов разработки;
  •  Повышение уровня адаптивности и качества сопровождения ИС;
  •  Использование методологии прототипного проектирования;
  •  Ускорение работы за счет автоматизированной генерации кода и автоматизированного документирования проекта;
  •  Возможность коллективной разработки ИС в режиме реального времени.

Содержание CASE-технологии:

  •  Методология – определяет шаги реализации проекта, а также правила используемых при его разработки методов.
  •  Метод – процедура или техника генерации описания компонентов ИС (например, метод проектирования потоков данных).
  •  Модель – совокупность символов (вербальных, математических, графических и т.п.), которая адекватно описывает некоторые свойства моделируемого объекта и отношения между ними.
  •  Нотация – Система условных обозначений, принятая в конкретной модели. Обычно для описания моделей используются графические символы (почему?), а также формальные и естественные языки.
  •  Инструментальные средства – CASE-средства.

Определение. CASE-средство – это специальный программный продукт, который поддерживает одну или несколько методологий анализа и проектирования ИС.

Общая архитектура системы CASE-средств включает в себя следующие элементы:

  •  Репозиторий (словарь данных) – специализированная база данных, являющаяся ядром системы. Обеспечивает хранение версий проекта и его отдельных компонентов и объектов, синхронизацию поступающей от проектировщиков информации, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость. Репозиторий хранит описания следующих объектов:
    •  Проектировщиков и их прав доступа к различным компонентам системы;
    •  Организационных структур;
    •  Диаграмм, компонентов диаграмм и связей между диаграммами;
    •  Структур данных;
    •  Программных модулей, процедур, библиотек и т.п.
    •  
  •  Графические средства анализа и проектирования (редакторы диаграмм). Используются для создания иерархически связанных диаграмм – моделей ИС – в заданной графической нотации.
  •  Верификатор диаграмм. Служит для контроля правильности построения диаграмм в заданной методологии проектирования. Основные функции: мониторинга, диагностика, информирование об ошибках.
  •  Неграфические средства проектирования и разработки приложений. Используются для построения моделей ИС на формальных и естественных языках, а также для автоматизированной разработки программ проекта.
  •  Документатор проекта. Позволяет получать информацию о проекте в виде различных отчетов.
  •  Средства администрирования проектом. Представляют собой набор инструментов и служебных программ, необходимых для выполнения таких административных функций, как:
    •  Инициализация проекта;
    •  Задание начальных параметров проекта;
    •  Назначение и управление правами доступа к отдельным элементам проекта;
    •  Мониторинг выполнения проекта.
  •  Служебные средства. Представляют собой набор служебных программ, которые необходимы для обслуживания БД репозитория: архивация, восстановление данных и т.п.

Классификация CASE-средств

  1.  По области действия в пределах ЖЦ ИС
  •  Upper CASE – средства, используемые на стадии анализа предметной области;
  •  Middle CASE – средства, используемые на стадии анализа и проектирования структуры ИС;

Примечание. В настоящее время в зарубежной литературе имеет место тенденция объединять средства Upper и Middle CASE в одну группу (Upper CASE).

  •  Lower CASE – средства, используемые на стадиях разработки и внедрения (тестирования).
  •  I-CASE – интегрированная система CASE-средств, которая может использоваться как на ранних, так и на поздних стадиях ЖЦ ИС (т.е. объединяет возможности Upper- и Lower- CASE).
  1.  По функциональному назначению:
  •  Средства анализа и проектирования ИС (автоматизация наиболее популярных методологий проектирования);
  •  Средства проектирования баз данных (моделирование данных и генерация схем БД);
  •  Средства разработки приложений (в том числе, средства генерации и рефакторинга программного кода, средства быстрой разработки приложений);
  •  Средства обратного инжиниринга (построение моделей действующей ИС для ее переноса в другую среду);
  •  Средства документирования проекта;
  •  Средства управления тестированием ПО;
  •  Средства планирования и управления проектом.
  1.  По поддерживаемым методологиям проектирования:
  •  Функционально-ориентированные;
  •  Объектно-ориентированные;
  •  Комплексные (поддерживают различные методологии).
  1.  По степени интеграции:
  •  Отдельные средства, которые могут быть использованы на той или иной стадии проектирования ИС.
  •  Частично интегрированные наборы средств, охватывающие несколько стадий разработки ИС;
  •  Полностью интегрированные системы средств, охватывающие несколько стадий разработки ИС и связанные между собой общим репозиторием.
  1.   По реализованной архитектуре:
  •  Локальные;
  •  Корпоративные (с поддержкой взаимодействия по корпоративным информационным сетям и возможностью коллективной разработки проекта).

Методологии проектирования ИС с использованием CASE-средств

В настоящее время существует два основных подхода к проектированию, которые мы уже упоминали:

  •  Функционально-ориентированный (структурный);
  •  Объектно-ориентированный.

В основе функционально-ориентированного подхода лежат две идеи:

  •  Декомпозиция;
  •  Графическое представление.

В настоящее время в качестве основных средств структурного анализа и проектирования используют следующие виды диаграмм:

  •  Business Function Diagram (BFD) – диаграммы функциональных спецификаций. Позволяют представить общую структуру исследуемого объекта, отражающую взаимосвязь различных задач  в процессе получения требуемых результатов. Основные элементы BFD – это функции (некоторые действия, необходимые для решения поставленных задач) и декомпозиции функций (разбиение функции на множество подфункций). На практике диаграмма функциональных спецификаций, используется, например, для верификации диаграмм сущность-связь при проектировании базы данных ИС.
  •  Диаграммы SADT (диаграммы работ и объектов).
  •  Диаграммы потоков данных (DFD).
  •  State Transition Diagram (STD) – диаграммы переходов состояний. Моделируют поведение системы во времени в зависимости от произошедших событий. Позволяют осуществить декомпозицию управляющих процессов, происходящих в системе и описать отношение между управляющими потоками. С формальной точки зрения, диаграммы переходов состояний описывают некоторый конечный автомат. К основным элементам диаграммы перехода состояний относятся:
    •  Состояние – устойчивое значение некоторого свойства в течение определенного времени. В каждый момент времени система находится строго в одном состоянии. Находясь в текущем состоянии, необходимо знать о предыдущих состояниях, чтобы определить условие перехода в следующее состояние.
    •  Начальное состояние – узел диаграммы, являющийся стартовой точкой для начального системного перехода. В диаграмме может быть множество конечных состояний, но только одно начальное.
    •  Переход – определяет перемещение моделируемой системы из одного состояния в другое. Имя перехода определяется событием, которое вызвало этот переход. Переход может быть вызван каким-либо действием.
    •  Триггер – логическое выражение, написанное на каком-либо макроязыке, которое показывает условие перехода в данное состояние.

Применяется два способа построения ST-диаграммы. Первый способ заключается в идентификации всех возможных состояний и дальнейшем исследовании всех не бессмысленных связей (переходов) между ними. По второму способу сначала строится начальное состояние, затем следующие за ним и т.д. В результате формируется предварительная диаграмма перехода состояний, для которой необходимо выполнить контроль состоятельности. Обычно он заключается в ответе на следующие вопросы;

  •  все ли состояния определены и имеют уникальное имя?
    •  все ли состояния достижимы?
      •  все ли состояния имеют выход?
      •  реагирует ли система соответствующим образом на все возможные условия (особенно на ненормальные)?
      •  все ли входные (выходные) потоки управляющего процесса отражены в условиях диаграммы?

Примеры диаграммы переходов состояний:

  1.  См. рис. 1
  2.  Диаграммы состояний UML.

  •  Диаграммы инфологических моделей «сущность-связь».
  •  System Structure Diagram (SSD) – Диаграммы структуры программного приложения ИС. Представляют собой иерархическую взаимосвязь программных модулей, которые реализуют ИС. Диаграмма SSD служит «мостом» для перехода от системных требований, которые отображены в таких диаграммах, как BFD, DFD, ERD и STD, к реализации информационной системы.

Основные черты Объектно-ориентированного проектирования

  •  Предметная область моделируется как совокупность взаимодействующих во времени объектов;
  •  Процесс обработки информации представляется как последовательность взаимодействий этих объектов;
  •  Данные и операции моделируются совместно (неразрывно друг от друга);
  •  За основу принимается спиральная модель проектирования. Модели предметной области накапливаются в репозитории и постепенно уточняются.
  •  На основе сформированных моделей может быть автоматически сгенерирована система классов для программного приложения ИС;
  •  Для моделирования широко используется унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language).

Самостоятельно:

  •  Изучить, какие основные диаграммы включает в себя система объектно-ориентированных моделей в соответствии с нотациями UML;
  •  Изучить общую характеристику и назначение каждой диаграммы;
  •  Обратить внимание на диаграмму прецедентов, диаграмму состояний, диаграмму деятельности, диаграмму компонентов и диаграмму размещения.
  •  Рассмотреть общую схему проектирования экономических ИС в рамках объектно-ориентированного подхода.

Рис.1. Пример диаграммы перехода состояний.


Ожидание карты

Введена пластиковая карта]

Запрос PIN-кода

[Клиент обслужен]

[Введен PIN-код]

[PIN-код корректен]

[PIN-код некорректен]

Отказ  в обслуживании

[Более 3 попыток] 

Обслуживание клиента

Возврат карты

Анализ PIN-кода

[Менее 3 попыток]

[Карта извлечена]


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6690. Молекулярно-генетические механизмы онтогенеза 25.64 KB
  Молекулярно-генетические механизмы онтогенеза. Реализация наследственной информации в становлении дефинитивного фенотипа. Избирательная активность генов в развитии. Механизмы онтогенеза на клеточном и организменном уровнях. Главный...
6691. Постнатальный онтогенез. Пострепродуктивный онтогенез 27.68 KB
  Постнатальный онтогенез. Дорепродуктивный онтогенез. Репродуктивный онтогенез Пострепродуктивный онтогенез. Рост организма может быть определенным и неопределенным. Определенный рост - рост прекращается к определенному времени: пти...
6692. Регенерация. Проявление регенерации в онтогенезе и филогенезе 26.12 KB
  Регенерация. Уровни регенерационной реакции. Физиологическая репарация. Репаративная регенерация. Проявление регенерации в онтогенезе и филогенезе. Важнейшая проблема медицины - восстановление поврежденных тканей и орган...
6693. Эволюция органического мира. Биологический вид, его популяционная структура 28.11 KB
  Эволюция органического мира. Определение эволюции. Теории эволюции. Биологический вид, его популяционная структура. Действие элементарных факторов на популяцию. В основе биологической эволюции лежат процессы самовоспроизведен...
6694. Полиморфизм человеческих популяций. Генетический груз 28.31 KB
  Полиморфизм человеческих популяций. Генетический груз. Классификация полиморфизма. Генетический полиморфизм популяций человека. Генетический груз. Генетические аспекты предрасположенности к заболеваниям. Естественный отбор мо...
6695. Популяционная структура человечества 29.46 KB
  Популяционная структура человечества. Особенности популяционной структуры человечества. Действие факторов эволюции в популяции людей. Популяция человека - группа людей, занимающих одну территорию и свободно вступающих в брак. Демогр...
6696. Эволюция систем органов (пищеварительная, иммунная, эндокринная и дыхательная системы) 28.6 KB
  Эволюция систем органов. Эволюция пищеварительной системы. Эволюция иммунной системы. Эволюция эндокринной системы. Эволюция дыхательной системы. Пищеварительная система. С 1880 по 1950г господствовала теория Мечникова. Она б...
6697. Онтофилогенетическая обусловленность пороков развития 200.23 KB
  Онтофилогенетическая обусловленность пороков развития. Биогенетический закон. Преобразование онтогенезов. Пороки развития. Эволюционные преобразования связаны не только с образованием и вымиранием видов, но и преобразованием онтоге...
6698. Человек как закономерный результат процесса развития органического мира 27.85 KB
  Человек как закономерный результат процесса развития органического мира. Прогрессивный характер эволюции. Проблема происхождения человека. Положение Homosapiens в системе живого мира. Этапы антропогенеза. Происхождение и эвол...