Технология создания информационных систем (ИС)

 

Требования к инструментальным средствам

 

Рассмотрим основные этапы проектирования ИС (без учета деления на стадии проектирования по ГОСТу):

1) описание бизнес-логики предметной области;

2) проектирование архитектуры ИС;

3) непосредственное создание;

4) тестирование;

5) сопровождение.

При выборе средств и методик проектирования необходимо учитывать следующее:

- ошибки, допущенные на предыдущей стадии проектирования, обходятся в 10 раз дороже, чем на текущей;

- жизненный цикл создания сложной ИС без использования инструментальных средств, сопоставим с ожидаемым временем ее эксплуатации;

- реализация проекта по созданию ИС предполагает коллективную работу;

- изменение внешних условий при проектировании ИС может потребовать внесения дорогостоящих изменений в проект.

Требования к инструментальным средствам:

1) средства должны автоматизировать начальные этапы проектирования;

2) средства должны в несколько раз уменьшать время на проектирование по сравнению с традиционными подходами;

3) средства должны быть достаточно гибкими к изменяющимся требованиям;

4) средства должны поддерживать коллективный режим работы.

 

Что такое CASE-средства?

 

В дословном переводе Computer Aided Software Engineering – разработка программного обеспечения с помощью компьютера.

В настоящее время термин применяется в более широком смысле.

CASE-средства – это инструментальные средства автоматизации проектирования ИС.

Рассмотрим функции проектирования, наиболее часто автоматизируемые в рамках CASE-средств:

- анализ и формулировка требований к ИС;

- проектирование баз данных и приложений;

- генерация программного кода;

- тестирование;

- обеспечение качества;

- управление конфигурацией ИС;

- управление проектом (организация проектирования самой ИС) и др.

CASE-система – набор CASE-средств, выполненных в рамках единого программного продукта.

CASE-технология – методология проектирования ИС с использованием CASE-средств.

В настоящее время на рынке коммерческих программных продуктов присутствуют и отдельные CASE-средства, и системы, и технологии.

 

Подходы к проектированию ИС

 

Методики, используемые при проектировании, сначала программ, а затем и систем в целом, формировались в течение длительного промежутка времени. Необходимость таких методик проявлялась при разработке сложных программных систем в условиях дефицита времени на разработку. Подобные ситуации были характерны для крупных промышленных корпораций и учреждений оборонного ведомства, поэтому многие современные методики изначально были, например, внутренними стандартами МО США.

В основе наиболее известных методик проектирования ИС лежат два подхода: структурный и объектно-ориентированный.

Структурные методы анализа и проектирования используют иерархические структуры для моделирования объекта исследования.

Структурное проектирование основано на алгоритмической декомпозиции, особое внимание в которой уделяется порядку происходящих событий.

Эти методы предназначены, в основном, для построения функциональных моделей и моделей данных разного уровня.

Объектно-ориентированный подход основан на выделении агентов, которые являются либо субъектами действий, либо объектами действий. При объектно-ориентированной декомпозиции каждый объект обладает своим собственным поведением и каждый из них моделирует некоторый объект реального мира.

По своей сути структурный подход и объектно-ориентированный подход ортогональны, то есть, вряд ли удастся спроектировать сложную систему одновременно двумя способами, но можно применить их последовательно.

 

Методы структурного проектирования

 

Структурный подход состоит в декомпозиции (разбиении) системы на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи, и т.д. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур.

Все наиболее распространенные структурные методы базируются на следующих принципах:

- принцип разбиения сложной проблемы на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;

- принцип организации составных частей в иерархические структуры.

В рамках структурного подхода наиболее часто используемыми моделями являются:

- SADT (Structured Analysis and Design Technique) – метод структурного анализа и проектирования – модели и соответствующие функциональные диаграммы, объединенные данным названием;

- DFD (Data Flow Diagrams) – диаграммы потоков данных;

- ERD (Entity-Relationship Diagrams) – диаграммы "сущность-связь".

Интерпретация этих моделей зависит от стадии жизненного цикла разрабатываемого проекта.

SADT-модели используются для моделирования бизнес-процессов на стадии формирования требований к проектируемой ИС и не предназначены для проектирования программного обеспечения. На этой стадии для отображения потоков данных обычно применяются DFD-диаграммы, а для описания данных на концептуальном уровне – ERD-диаграммы.

На стадии анализа и проектирования DFD-диаграммы используются для описания структуры проектируемой системы, а ERD-диаграммы – для описания модели данных логического и физического уровней. Кроме перечисленных средств на этой стадии широко используются всевозможные структурные схемы (архитектура ИС, иерархия экранных форм, меню и т.п.).

В начале 90-ых годов прошлого века в США на основе SADT был принят стандарт моделирования бизнес-процессов IDEF0 (http://www.idef.com). Этот стандарт принят в нескольких международных организациях, в том числе в НАТО и МВФ. С 2000г. Стандарт принят в РФ и является стандартом в области построения функциональных моделей при проектировании ИС (РД IDEF0-2000).

 

Методы объектно-ориентированного проектирования

 

В объектно-ориентированном проектировании используются четыре основных типа моделей: динамические, статические, логические и физические. В совокупности эти модели достаточно полны, чтобы служить технической основой для принятия решений по структуре проектируемой системы и реализации практически на любом объектно-ориентированном языке программирования.

В объектно-ориентированном подходе рассматривается два типа иерархий: "целое-часть" и "род-вид". Этим иерархиям соответствуют такие понятия, как структура объектов и структура классов. В работах Г.Буча утверждается, что эти два типа структур представляют собой каноническую форму декомпозиции любой сложной системы.

 

Пример взаимодействия CASE-средств

 

На примере пакетов программ BPwin, Erwin, Rational Rose и Paradigm Plus рассмотрим возможности CASE-средств (рис. 6.1).

CASE-средства ERwin и BPwin были разработаны фирмой Logic Works. После слияния с PLATINUM technology они стали продаваться под новой торговой маркой. Позднее владельцем этих пакетов стала Computer Associates.

BPwin – средство проектирования верхнего уровня, поддерживает три методологии моделирования: функциональное моделирование (IDEF0); описание бизнес-процессов (IDEF3); диаграммы потоков данных (DFD).

ERwin – средство проектирования баз данных, поддерживает стандарт IDEF1X.

Paradigm Plus (Computer Associates) поддерживает язык объектно - ориентированного моделирования UML. Rational Rose (фирма Rational Software) также реализует объектно-ориентированный подход на основе языка UML.

Power Builder – среда разработки под СУБД Sybase.

Model Mart – хранилище моделей, обеспечивает коллективный доступ и совместное моделирование, работает в архитектуре клиент-сервер;

Silverrun (Silverrun technology) -

Oracle Designer (Oracle) -

Rational Rose (Rational Software) -.

Комментарии к линиям связи:

1 – переход от функциональных моделей к моделям данных (автоматизирован частично);

2 – прямое проектирование базы данных под конкретную СУБД (физическое моделирование) и обратное проектирование (по имеющейся физической модели восстановление логической модели).

 

Взаимодействие CASE-средств

Рис. 6.1

 

3 – автоматическая генерация кода приложения (клиентская часть) под наиболее

популярные средства разработки (техника генерации кода различна для разных сред);

4 – сгенерированный программный код может быть выполнен в среде СУБД;

5 – связь с хранилищем моделей;

6 – прямая генерация программного кода и обратная генерация объектной модели по программному коду;

7 – прямое и обратное проектирование структуры базы данных по объектной модели.