Структуризация системы

Структурным анализом называется метод исследования, который начинается с общего обзора системы и продолжается детализацией, при которой система приобретает иерархическую структуру с большим числом уровней. Требования к системе и ее предполагаемые характеристики не могут слу­жить отправной точкой, поскольку помимо общего описания они содержат много ненужных деталей. Их можно рассматривать •скорее как цели и стандарты, к которым следует стремиться на всех стадиях проектирования. Верхний уровень структурного •анализа представляет собой функциональное описание системы. •Составление функционального описания системы — это обобще­ние всей информации, касающейся целей проекта.

СЛЕДУЕТ СТРЕМИТЬСЯ К СОЗДАНИЮ ПОЛНОЙ КАРТИНЫ

Деление системы на функциональные элементы подчиняется вполне определенным правилам. Самое общее правило состоит в следующем: необходимо отделять то, что требуется сделать, от того, каким образом это можно сделать.

ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОЛЖЕН БЫТЬ СТРУКТУРИРОВАН.

Графическая схема проекта строится по иерархическому принципу и охватывает все вопросы по разработке проекта. Она должна умещаться на одной странице. На рис 13.1 представлен устоявшийся вариант схемы. Именно таким представляется процесс проектирования автоматизированной системы извне. От системы к системе графическая схема задания меняется незначительно.

Рис 13.1. Схема проекта системы

1. Введение. Дается общая характеристика системы, чтобы будущий пользователь мог принять решение о том, отвечает ли система его требованиям.

1.1. Функции системы. Поясняется назначение системы, приводится перечень основных процедур и обрабатываемых данных,

1.2. Сфера применения. Характеризуется круг пользователей, на которых ориентирована система.

1.3. Сбор и корректировка данных. Описываются источники исходных данных, поступающих в систему, а также источники данных, используемых для корректировки. В этот пункт следует включить планы и графики корректирования данных.

1.4. Отчеты. Описываются формы, определяются периодичность и общее содержание отчетов, выдаваемых системой.

2. Вычислительная среда. Определяется минимальный состав оборудования, необходимого для нормального функционирования системы.

2.1. Технические средства. Описывается конфигурация технических средств, указывается требуемый объем оперативной памяти, требования к внешним устройствам и т. д.

2.2. Программные средства. Указываются типы операционных систем, используемые библиотеки стандартных программ, системы управления базами данных и т. д.

2.3. Режимы работы. Определяется возможность функционирования системы в условиях пакетного режима, интерактивного режима, режима реального времени или их комбинаций.

3. Связь с внешней средой. Описывается взаимодействие пользователей с системой.

3.1. Вход системы. Определяются форматы данных всех типов, вводимых пользователями, а также внутренняя структура данных. Эта информация служит руководством при разработке бланков входных форм и подготовке данных.

3.2. Выход системы. Описываются форматы отчетов, сообщений и других выходных форм. Эта информация используется при составлении планов и подготовке результатов.

3.3. Управляющие параметры. Перечисляются параметры, задаваемые при настройке системы на конкретную конфигурацию технических и программных средств.

3.4. Рабочие инструкции. Дается общий обзор содержания инструкций, касающихся обращения с лентами, хранения бумаги и т. д. Данная информация используется при составлении инструкций для обслуживающего персонала.

4. Качество системы.

4.1. Соблюдение стандартов и общепринятых обозначений. Указывается, в какой мере система соответствует стандартному варианту языка программирования. Кроме того, определяется степень использования общеупотребительных сокращений и математических обозначений. Это позволяет оценить трудоемкость сопровождения системы.

4.2. Универсальность системы. Обсуждается уровень независимости системы от конкретных внешних условий, с учетом которых она разрабатывается. Это характеризует сложность перевода системы на другие вычислительные установки.

4.3. Надежность функционирования. Рассматриваются такие вопросы, как ожидаемое время наработки на отказ, способы корректировки ошибок, проверка достоверности информации, точность результатов, статистические характеристики всех модулей, осуществляющих вероятностные расчеты, например генераторов псевдослучайных чисел.

4.4. Защита информации. Описываются средства, обеспечивающие сохранность данных и авторизацию доступа, используемые способы кодирования.

5. Документация по системе.

5.1. Пособия и руководства. Приводится перечень документации, прилагаемой к системе, пособий, форм отчетности, рабочих описаний, системной и программной документации.

5.2. Спецификации программ. Дается общее функциональное описание отдельных программ, входящих в состав системы. Эта информация служит руководством при разработке программ.

5.3. Организация данных. Приводится общее описание взаимодействия отдельных информационных потоков в системе. Эти сведения используются при разработке принципов организации данных.

Поскольку многие из перечисленных задач связаны друг с другом, возникает необходимость в планировании последовательности их решения. Для анализа распределения работ часто применяются так называемые ПЕРТ - диаграммы.

ПЕРТ является прямой транскрипцией английского сокращения PERT, составленного из первых букв названия «program evaluation review technique» (методика анализа и корректирования планов). ПЕРТ-диаграмма представляет собой граф, содержащий описания работ и событий и характеризующий процесс взаимодействия работ во времени. Ребра графа обозначают работы, его вершины — события. Обычно под событием понимается завершение одной работы и начало другой, причем вторая не может быть начата, прежде чем завершится первая. На рис. 13.2 приведен сокращенный вариант ПЕРТ-диаграммы_ описывающей процесс проектирования прикладной системы. Поставив в соответствие каждой работе ожидаемое время ее выполнения, можно определить максимальный по продолжительности путь от начальной до конечной вершины графа, который называют критическим путем проектирования системы.

рис 13.2

Организация данных

На уровне аппаратуры компьютера и операционной системы данные представляются в форме, которая не воспринимается пользователем легко.

Данные разделяются на две группы: простые и структурированные. Простое данное в каждый момент обладает одним значением. Структурированное данное формируется группой данных, каждое из которых может быть простым или структурированным. К простым данным относятся флаги, коды, даты, числа, символы. К структурированным данным относятся строки, массивы, таблицы, списки, стеки, очереди, множества, записи, файлы. Файлы и базы данных должны обязательно состоять из структурированных элементов. Внешние для программной системы данные также формируются из структурированных элементов.

В языке Паскаль, например, имеются как средства для задания правил формирования структур, так и средства для непосредственного описания данных:

Type TEN_BY_TWENTY = array[10,20] of real;

Var A,B,C : TEN_BY_TWENTY;

Запись на Паскале может быть определена следующим образом:

type CUSTOMER = record

NAME: string;

ADDRESS: string;

TELEPHONE: string;

ACCOUNT_BALANCE: real;

PAYMENT_DATE: integer

end

Часто невозможно заранее, до начала работы программы установить размер структуры данных. Такие данные называются динамическими, их размер устанавливается в процессе работы программы. В большинстве языков программирования нельзя задавать динамически изменяемые структуры данных. Программисту необходимо указывать наибольшее число экземпляров - максимальный размер каждой структуры.

Программист, проектировщик и пользователь имеют разные взгляды на организацию данных. В соответствии с этим могут быть выделены три уровня организации данных:

o Логическая организация данных: проектный уровень.

o Представление данных: уровень языка реализации.

o Физическая организация данных: машинный уровень.

Логическая организация данных отражает взгляд пользователя на данные. В ее основе лежат требования пользователя и внутренне присущие данным связи. Это наиболее важный уровень абстракции, используемый при представлении данных, поскольку именно требования пользователей определяют облик проектируемой системы. Если на этапе проектирования системы удачно выбрана логическая организация данных, изменения системных требований, не приводящие к модификации логической структуры данных, не повлекут за собой реорганизации на более низких уровнях представления данных.

Только на логическом уровне могут применяться формальные методы описания динамически изменяющихся структур. Никакая дополнительная информация о членах семьи не изменит общую логическую структуру семьи:

семья =отец, мать, ребенок ...

отец = имя, возраст, профессия

мать = имя, возраст, девичья фамилия,

ребенок = имя, возраст, пол

Новые данные о членах семьи не нарушают ее общей организации, но могут привести к изменениям в представлении информации.

Описание данных на языке программирования относится к уровню представления данных. Отношения между данными задаются в виде, характерном для конкретного языка.

Уровень физической организации связан с системным программным обеспечением. На этом уровне приходится оперировать с границами слов, размерами полей, двоичными кодами и физическими записями. Отметим, что системное программное обеспечение управляет потоком данных между программами и внешними устройствами, а языки программирования управляют обменом данными между программами.

Алгоритмизация

Алгоритмы содержат определение пошагового процесса обработки данных с описанием преобразований данных и описанием функций управления. Они могут быть записаны на естественном языке, на языке программирования, с помощью математической или другой символической нотации. Алгоритм не содержит описания структуры обрабатываемых данных. Название алгоритма может указывать на его назначение (например, алгоритм сортировки, обращения матриц, игры в «крестики и нолики» и т. д.) или определять используемый в нем метод решения.

Известны три основных вида средств проектирования структуры управления программой

1. структурное программирование,

2. схемы передач управления и

3. управляющие таблицы.

Все они предназначены для организации нормального функционирования программы, т. е. с их помощью определяются следующие свойства программы: порядок следования отдельных шагов обработки, ситуации и типы данных, вызывающие изменения процесса обработки, а также повторно используемые функции программы.