Глухова Л.А. Технологии разработки программного обеспечения

Подождите немного. Документ загружается.

131

USED AT: AUTHOR: Глухова Л.А. DATE:

REV:PROJECT: Model

14.06.02

NOTES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

WORKING

DRAFT

RECOMMENDED

PUBLICATION

READER DATE CONTEXT:

A-0

NODE: TITLE: NUMBER:

Моделирование в IDEF0

ГЛА005

Опрос

Создание

модели

Распространение

материалов

Рецензирование

Обсуждение и

принятие

Планы и цели проекта

Участники моделирования

Знания

и опыт

Опубликованные

модели

Эксперт

Автор

Библиотекарь

Читатели

Комитет

технического

контроля

Факты о

системе

Потребности

в информации

Диаграммы,

модели, папки

Напоминания

Папки

Статус

принятия

Папки с

комментариями

Рисунок 5.5–Процесс моделирования в IDEF0

Данные результаты критически обсуждаются другими специалистами (в

IDEF0 они называются читателями) в течение определенного времени.

Сделанные замечания помещаются в папку в виде нумерованных

комментариев. К определенному сроку замечания поступают к автору. Автор

отвечает на каждое замечание и обобщает критику, содержащуюся в

замечаниях.

Таким образом, методология IDEF0 поддерживает как асинхронный, так

и параллельный просмотр модели. Это является наиболее эффективным

способом распределения работы в коллективе. На практике над различными

частями модели работает совместно несколько авторов, так как каждый

функциональный блок модели представляет отдельный компонент, который

может быть независимо проанализирован и декомпозирован.

Цикл автор/читатель представлен блоками А2 «Создание модели», А3

«Распространение материалов» и А4 «Рецензирование» (см. рисунок 5.5).

Для эффективного моделирования важнейшее значение имеет

организация своевременной обратной связи между участниками IDEF0-

проекта, так как устаревшая информация способна свести на нет все усилия по

разработке системы. Поэтому IDEF0 выделяет специальную роль наблюдателя

за процессом рецензирования. Эту роль выполняет так называемый

библиотекарь, который является главным координатором процесса

моделирования в IDEF0. Он обеспечивает своевременное и согласованное

распространение рабочих материалов, контролирует их движение.

При IDEF0-моделировании выделяется специальная группа людей,

которые отвечают за то, что создаваемая в процессе анализа модель будет точна

и используема в дальнейшем, за контроль качества модели, за соответствие

выполняемой работы конечным целям всего проекта. Эта группа называется

Комитетом технического контроля. Если модель признана Комитетом

применимой, она публикуется. В противном случае авторам направляются

замечания для необходимой доработки. Данная функция процесса

моделирования представлена блоком А5 «Обсуждение и принятие» (см.

рисунок 5.5).

В настоящее время существует ряд современных CASE-средств,

поддерживающих технологию IDEF0. Среди наиболее дешевых и доступных на

нашем рынке программных средств следует отметить CASE-средство BPwin.

Процесс функционального моделирования в среде BPwin подробно

описывается в [17].

Таким образом, можно выделить следующие основные положения из

изложенных в данном пункте.

IDEF0 – это методология, объединяющая процесс моделирования,

управление конфигурацией проекта, использование дополнительных языковых

средств и руководство проектом со своим графическим языком. Процесс

IDEF0-моделирования может быть разделен на несколько этапов: опрос

экспертов, создание диаграмм и моделей, распространение документации,

133

оценка адекватности моделей, принятие их для дальнейшего использования.

Каждый из исполнителей проекта выполняет конкретные обязанности. Ряд

современных CASE-средств поддерживают технологию IDEF0-моделирования.

5.3. Информационное моделирование

Цель информационного моделирования – идентифицировать сущности,

составляющие предметную область, и связи между ними.

Результатом информационного моделирования является

информационная модель предметной области, содержащая сущности, их

атрибуты и отражающая взаимосвязи между сущностями.

Наиболее часто информационное моделирование используется при

проектировании баз данных.

5.3.1. Сущности

Под сущностью (объектом) в информационном моделировании

подразумевается абстракция множества предметов реального мира, для которой

[]:

1) все предметы множества (экземпляры) имеют одни и те же

характеристики;

2) все экземпляры подчинены и согласовываются с одним и тем же

набором правил и линий поведения.

Каждая сущность в информационной модели должна иметь уникальное

имя и уникальный ключевой литерал – короткую форму имени сущности,

которая может быть использована для связи с данной сущностью других

сущностей. В качестве ключевого литерала обычно используется одна или

несколько первых букв имени сущности.

Примеры имен сущностей: Человек, Дом, Студент. Ключевыми

литералами для этих сущностей могут быть соответственно Ч, Д, С.

Кроме того, в большой модели для организации документации сущности

должны быть пронумерованы.

Большинство сущностей относится к следующим категориям:

· реальные объекты;

· роли;

· инциденты;

· взаимодействия;

· спецификации.

Реальные объекты – это абстракции фактических предметов в

физическом мире.

Например, к сущностям данной категории относятся сущности Завод,

Университет, Аэропорт, Банк.

134

Роли – это абстракции цели или назначения человека, части

оборудования или организации.

Например, для университета сущностями-ролями являются

Преподаватель и Студент; для химического производства – Бак_смеситель,

Бак_с_подогревом, Бак_ для_хранения.

Инциденты – абстракция какого-либо события.

Примерами сущностей-инцидентов могут являться сущности

Землетрясение, Несчастный_случай, Запуск_космического_корабля, Выборы.

Взаимодействия – сущности, получаемые из отношений между двумя

сущностями.

Примерами сущностей-взаимодействий являются сущности Перекресток

(место пересечения улиц), Контракт (соглашение между сторонами),

Соединение (некоторой детали с другой).

Спецификации – сущности, используемые для представления правил,

стандартов, требований, критериев качества и т.п.

Примером сущности-спецификации является сущность Рецепт – правило

приготовления порции пищи.

Каждая сущность должна сопровождаться описанием. Описание – это

короткое информативное утверждение, которое позволяет установить, является

ли реальный предмет экземпляром сущности или нет.

Например, для сущности Студент описание может выглядеть следующим

образом: «Человек, учащийся в некотором ВУЗе».

5.3.2. Атрибуты

Все предметы в реальном мире имеют некоторые характеристики

(например, высота, температура, возраст, координаты и т.п.).

Атрибут – это абстракция характеристики, которой обладают все

возможные экземпляры сущности. Каждый атрибут обеспечивается именем,

уникальным в пределах сущности. Обращение к атрибуту представляет собой

составное имя:

<Имя_сущности>.<Имя_атрибута>

Например, для сущности Студент обращение к его атрибуту Фамилия

имеет вид:

Студент.Фамилия

Для определенного экземпляра сущности атрибут принимает конкретное

значение. Диапазон допустимых значений, которые атрибут может принимать,

называется доменом. Домен должен определяться для каждого атрибута.

135

Идентификатор – это совокупность одного или нескольких атрибутов,

значения которых однозначно определяют каждый экземпляр сущности.

Идентификаторы называются также первичными ключами (primary keys).

Например, для сущности Студент атрибут Фамилия является

удовлетворительным идентификатором, если в университете нет

однофамильцев. В более общем случае идентификатор сущности Студент будет

состоять из трех атрибутов (Фамилия, Имя, Отчество), а возможно и более

(например, при наличии полных однофамильцев могут быть добавлены

атрибуты Домашний_адрес, Номер_группы или Дата_рождения).

Сущность может иметь несколько идентификаторов. Например, для

сущности Аэропорт атрибут Код_аэропорта является идентификатором.

Комбинация атрибутов Долгота и Широта является другим идентификатором

сущности Аэропорт.

Если сущность имеет несколько идентификаторов, один из них

выбирается как привилегированный.

Для упрощения структуры информационной модели и облегчения работы

с ней рекомендуется в качестве идентификатора использовать

идентификационный номер экземпляра сущности (ID). Это позволяет

исключить необходимость обработки идентификаторов, состоящих из

нескольких атрибутов. Наиболее эффективно использование

идентификационных номеров целочисленного типа. Значения ID изменяются

по порядку, начиная с единицы.

Атрибуты, не являющиеся идентификаторами, называются вторичными

ключами. Например, для сущности Аэропорт вторичным ключом является

атрибут Тип_аэропорта, поскольку может существовать достаточно большое

количество аэропортов одного типа (военных, гражданских и т.п.).

5.3.3. Способы представления сущностей

с атрибутами

Сущности с атрибутами могут быть представлены различными

способами:

1) Графический способ

При графическом способе (рисунок 5.6) сущность изображается

прямоугольником, содержащим имя, ключевой литерал сущности, ее номер в

информационной модели, имена атрибутов. Имя сущности, ее номер и

ключевой литерал (на данном рисунке буква С в скобках) могут записываться

внутри, в верхней части прямоугольника (рисунок 5.6, а) или снаружи, над

прямоугольником (рисунок 5.6, б).

Атрибуты, составляющие привилегированный идентификатор сущности,

некоторым образом выделяются. Например, в классическом информационном

моделировании они отмечаются * (см. рисунок 5.6, а), в CASE-средстве ERwin

136

они записываются первыми среди атрибутов и отделяются от остальных чертой

(см. атрибуты Фамилия, Имя, Отчество, рисунок 5.6, б).

5. Студент (С)

Фамилия

Имя

Отчество

5. Студент (С)

*Фамилия

*Имя

*Отчество

Адрес

Дата_рождения

Специальность

Курс

Адрес

Дата_рождения

Специальность

Курс

а) б)

5. Студент (С)

ID_студента

Фамилия

Имя

Отчество

Адрес

Дата_рождения

Специальность

Курс

в)

Рисунок 5.6 – Варианты графического представления сущности Студент:

а) в классическом информационном моделировании;

б) в CASE-средстве ERwin;

в) в CASE-средстве ERwin с использованием идентификационного номера

2) Текстовый способ

При текстовом способе представления сущность описывается с помощью

указания ее номера в модели (если он определен), ее имени, и заключенного в

круглые скобки списка атрибутов. На первом месте в списке атрибутов

записываются привилегированные идентификаторы, которые подчеркиваются.

Например, сущность, представленная на предыдущем рисунке, при

текстовом способе представления будет описана следующим образом:

137

Студент (Фамилия, Имя, Отчество, Адрес, Дата_рождения,

Специальность, Курс).

3) Табличный способ

При табличном способе представления сущность в информационной

модели интерпретируется как таблица. Каждый экземпляр сущности

представляет собой строку в таблице. Строка заполняется значениями

атрибутов, соответствующими данному экземпляру.

Например, сущность Студент (см. рисунок 5.6), при табличном способе

представления интерпретируется следующим образом (рисунок 5.7). На данном

рисунке название таблицы представляет собой имя сущности и ключевой

литерал, первая строка таблицы содержит имена атрибутов сущности,

остальные строки – значения атрибутов для конкретных экземпляров сущности.

Студент (С)

Фамилия

Имя Отчество Адрес

Дата_рож-

дения

Специаль-

ность

Курс

Иванов Иван Иванович Бровки,

1-9

12.01.83 ПОИТ 5

Сидоров Петр Петрович

Скорины,

8-16

17.08.87 ПОИТ 3

… … … … … … …

Рисунок 5.7 – Интерпретация сущности в виде таблицы

5.3.4. Классификация атрибутов

Атрибуты подразделяются на следующие типы [21].

· Описательные атрибуты - представляют характеристики, внутренне

присущие каждому экземпляру сущности.

Примеры описательных атрибутов: Студент.Адрес, Собака.Вес.

Если значение описательного атрибута изменяется, то это говорит о том,

что некоторая характеристика экземпляра изменилась, но сам экземпляр

остался прежним.

· Указывающие атрибуты – используются для дачи имени или

обозначения экземплярам.

Примеры указывающих атрибутов: Счет.Номер, Студент.Фамилия.

138

Указывающие атрибуты часто используются как идентификатор или

часть идентификатора.

Если значение указывающего атрибута изменяется, то это говорит о том,

что новое имя дается тому же самому экземпляру.

· Вспомогательные атрибуты – используются для связи экземпляра

одной сущности с экземпляром другой. Вспомогательные атрибуты называются

также внешними ключами (foreign keys).

Например, атрибут Собака.Имя_хозяина обозначает человека, которому

принадлежит собака; атрибут Счет.Идентификатор_клиента указывает

идентификатор клиента, владеющего данным счетом.

Если значение вспомогательного атрибута изменяется, то это говорит о

том, что теперь другие экземпляры сущностей связаны между собой.

5.3.5. Правила атрибутов

Информационное моделирование основано на реляционной модели

данных – представлении данных в виде отношений между ними. Поэтому в

информационной модели должны соблюдаться следующие правила атрибутов:

Первое правило.

Один экземпляр сущности имеет одно единственное значение для

каждого атрибута в любой момент времени.

В табличной интерпретации сущности это означает, что должен

существовать один и только один элемент данных в каждом пересечении

столбца со строкой.

Второе правило.

Атрибут не должен содержать никакой внутренней структуры.

Например, если определен атрибут Дата_рождения, то он считается

одной характеристикой и его нельзя разделить на атрибуты Число, Месяц, Год.

Третье правило.

Если сущность имеет идентификатор, состоящий из нескольких

атрибутов, то каждый атрибут, не являющийся частью идентификатора,

представляет собой характеристику всей сущности, а не части его

идентификатора.

Например, для сущности

Перемещение_жидкости (ID_бака_источника

, ID_бака_приемника,

Объем_жидкости)

атрибут Перемещение_жидкости.Объем_жидкости обозначает объем

перемещаемой жидкости, а не объем бака-источника или бака-приемника.

Четвертое правило. Каждый атрибут, не являющийся частью

идентификатора, представляет собой характеристику экземпляра, указанного

идентификатором, а не характеристику другого атрибута-неидентификатора.

139

Например, для сущности

Порция (ID_порции, ID_рецепта, Вес, Время_приготовления)

атрибут Порция.Время_приготовления определяет фактическое время

приготовления порции, а не определяемое рецептом.

5.3.6. Связи

В реальном мире между различными видами предметов существуют

отношения.

Связь – это абстракция набора отношений, которые систематически

возникают между различными видами предметов в реальном мире.

Каждая связь в модели задается парой имен, которые описывают связь с

точки зрения каждой участвующей в связи сущности.

Например, одна и та же связь между экземплярами сущностей Собака и

Владелец_собаки с точки зрения данных сущностей описывается следующим

образом (пара имен связи подчеркнута):

Собака принадлежит

Владельцу_собаки

Владелец_собаки владеет Собакой

Каждой связи обычно присваивается уникальный идентификатор вида

R1, R2, …, Ri (Relationship – связь).

Графически связь представляется линией между сущностями (рисунок

5.8). Линия обозначается идентификатором связи. На каждом конце линии

связи помещаются названия связи с соответствующей точки зрения.

Рисунок 5.8 – Графическое представление связи

Владелец_собаки_владеет_Собакой / Собака_принадлежит_Владельцу_собаки

ID_собаки

Имя

Пол

ID_владельца

Фамилия

Имя

Адрес

2. Владелец_собаки (ВС)

1. Собака (С)

Принадлежит

Владеет R1

140

5.3.7. Безусловные связи

Существует три фундаментальных вида связей:

1) один-к-одному (1 : 1);

2) один-ко-многим (1 : М);

3) многие-ко-многим (М : М).

Эти виды связей относятся к безусловным формам связи, так как для

участия в связи требуется каждый экземпляр обеих сущностей.

Связь один-к-одному (1 : 1) существует, когда один экземпляр одной

сущности связан с единственным экземпляром другой сущности.

Например, муж женат на одной жене, жена замужем за одним мужем

(рисунок 5.9).

Рисунок 5.9 – Связь один-к-одному

Связь один-ко-многим (1 : М) существует, когда один экземпляр

некоторой сущности связан с одним или более экземпляром другой сущности, и

каждый экземпляр второй сущности связан только с одним экземпляром первой

сущности.

Например, каждый владелец собаки владеет одной или несколькими

собаками, каждая собака принадлежит только одному владельцу (рисунок 5.10).

Рисунок 5.10 – Связь один-ко-многим

Связь многие-ко-многим (М : М) существует, когда один экземпляр

некоторой сущности связан с одним или более количеством экземпляров

Имя_мужа

(Другие атрибуты)

Имя_жены

(Другие атрибуты)

R5 Женат на

Замужем за

10. Муж (М)

11. Жена (Ж)

ID_собаки

Имя

Пол

ID_владельца

Имя

Адрес

2. Владелец_собаки (ВС)

1. Собака (С)

Принадлежит

Владеет