Обзор методов проектирования ИС

СХЕМА

Подходы к проектированию архитектуры

Основной задачей проектирования архитектуры является определение основных составных частей (компонентов системы), их функций и способов взаимодействий между ними, а также с окружающей средой.

Выделяются три метода логического подхода:

· Проектирование сверху-вниз

· Проектирование снизу-вверх

· Эволюционное проектирование

Проектирование сверху-вниз (нисходящее, проектирование от цели к средству). Отражает классический подход к проектированию, при котором в первую очередь формулируется глобальная или генеральная цель системы, строится целевая и функциональная декомпозиция, на основе которой строится структурная декомпозиция системы. Переходя по дереву декомпозиции сверху-вниз, проектировщики детализируют и уточняют движение, полученное на верхнем уровне.

Преимущества: высокая степень соответствия целям и требованиям, высокая эффективность (делаем то, что надо заказчику).

Недостатки: значит продолжительность и стоимость разработки.

Область применения: разработка сложных систем с высоким уровнем новизны.

Проектирование снизу-вверх (восходящее проектирование). Основная идея: повторное использование и адаптация существующих решений, как архитектурных, так и программных. Архитектура системы строится на основе одной из известных типовых моделей. Основное внимание уделяется проектированию подсистем и компонентов. При этом широко применяется адаптация существующих решений.

Преимущества: снижение трудоемкости разработки, повышение надежности.

Недостатки: снижение эффективности систем, возможные проблемы при адаптации компонентов.

Область применения: модернизация существующих систем, разработка новых систем на основе типовых решений.

Эволюционное проектирование (метод расширяемого ядра). Основное внимание уделяется проектированию подсистем, а не системе в целом. Четкая формулировка конечной цели проектирования отсутствует, отсутствует единая команда разработчиков. Основой архитектуры является ядро, предоставляющую инфраструктуру для подключения отдельных компонентов и модулей. Система развивается путем подключения компонентов, созданных разными разработчиками независимо друг от друга.

Преимущества: гибкость в учете потребности пользователей; длительный ЖЦ системы.

Недостаток: сложность обслуживания.

Область применения: в системах облачных решений, в open sourse.

 

Лекция 3

Методы детализированного проектирования

Могут быть разделены на несколько категорий, соответствующих различным подходам проектирования:

1) Структурный подход - это классический подход, для которого характерно раздельное моделирование структур данных и алгоритмов работы с ними. Основной задачей является идентификация функций системы, детальная проработка и создание спецификаций для реализации отдельных функций. В основном применяется для нижних уровней декомпозиций.

2) Объектно-ориентированный подход. Для него характерно представление системы в виде взаимодействия объектов. Под объектом понимается сущность, представляющая собой совокупность данных, характеризующая состояния объектов и процедура их обработки. Объекты объединяются в классы, представляющие собой абстрактные описания атрибутов и методов объекта. Основой для проектирования является модель предметной области, построенная в терминах взаимодействующих объектов. Метод эффективен при разработке ПО средней сложности, однако не обладает необходимыми возможностями для моделирования сложных структур данных.

3) Функционально-ориентированная разработка (FDD – Feature Driven Development). В основе проектирования модель предметной области, отображающая взаимодействие пользователя с системой, на основе которой строится сценарий взаимодействия пользователя с системой и выявляются ключевые функции. Формируются мини команды для реализации отдельных функций. Данный подход основан на гибкой технологии разработки, однако предполагает широкое использование формальных средств моделирования и проектирования.

4) Проектирование на основе данных (Data Driven Design/Data Structure Centered Design). Основа проектирования: модель потока данных. Выявляются источники и потребители информации в системе, описываются структуры данных, участвующие в процессах обмена и хранения информации. На основании этого строится модель метаданных системы, описывающая структуры, форматы и характеристики данных. После этого описываются процессы обработки данных. Для каждого процесса определяются его входы и выходы и процедуры преобразования данных, а также процессы в управлении потоками данных.

5) Проектирование на основе тестов. Основан на упреждающей разработке тестов. Каждое из требований специфицируется набором тестов, описывающих как корректные, так и некорректные сценарии использования системы. Задача разработчиков создать функционал, обеспечивающий корректное прохождения теста. Тесты выполняются в автоматическом режиме. При этом трудоемкость разработки возрастает, однако ускоряется отладка и облегчается дальнейшее сопровождение системы. Сложно обеспечить полное покрытие тестами всех сценариев использования системы, включая ошибочные.

6) Компонентное проектирование. Компоненты являются относительно независимыми программными единицами, обладающими определенным набором функций и однозначно определенным интерфейсом, которые могут реализовываться, собираться и развертываться независимо друг от друга. Основная задача: эффективное повторное использование компонентов при разработке различных систем. При этом компонент нередко рассматривается в виде черного ящика, интерфейс которого определен, но внутренняя структура неизвестна. Трудоемкость создания отдельных компонентов увеличивается, однако снижается трудоемкость создания систем, используя заранее созданные компоненты.

Лекция 4

7) Сервис-проектированный подход является дальнейшим развитием компонентного подхода и применяется для разработки систем в соответствии с сервис-ориентированной архитектурой (Service Oriented Architecture). Система представляет собой систему компонентов или сервисов, каждый из которой обладает стандартизованным интерфейсом и выполняет единственную функцию. Сервисы слабо связаны между собой и взаимодействуют через общий коммуникационный механизм – шина сервиса(Enterprise Service Bus). Преимущество: гибкая архитектура системы, высокая степень повторного использования сервисов. Недостаток: недостаточная эффективность существующих решений и технологий.

Рассмотренные методологические подходы к проектированию не являются универсальными и самодостаточными. Они могут применятся совместно. На основе синтетических технологий проектирования, не обладающих концептуальным единством. Однако, на настоящий день отсутствует универсальная комплексная методология проектирования, обеспечивающая совместное решение всех задач на разных стадиях проектирования ИС.

….

Цикл поиска по прецедентам включает этапы:

· Формулировка задачи и определение характеризующих ее параметров

· Поиск аналогов в БЗ

· Адаптация аналога и получение на основе него нового решения

· Сохранение нового решения в БЗ

В большинстве случаев поиск аналогов основан на определении меры близости, в качестве которой используется расстояние между образцов и аналогом в пространстве аналогов

ФОРМУЛА

Для выбора аналога используется метод ближайшего соседа, метод k ближайших соседей или метод интервалов. Основное преимущество: автоматизация процесса накопления и поиска знаний. Недостаток: сложность построения параметрического описания проектных решений.

Лекция 5: