DFD - UCI AGH

Projektowanie systemów informatycznych - konspekt do zajęć z tematów: Strukturalna metodyka projektowania SI. Narzędzia szczegółowe - diagramy przepływu danych, słowniki danych, specyfikacje procesów (pseudokod).

Literatura podstawowa: •Robertson, J., Robertson, S. (1999) Pełna analiza systemowa. WNT, Warszawa •Yourdon, E. (1996) Współczesna anliza strukturalna. WNT, Warszawa Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

1

Katedra Informatyki AE danych - StrukturalnyPSI 2005/06 Diagram przepływu cykl życia projektu tworzenia SI (Yourdon. Współczesna analiza strukturalna)

2

Metodyka tworzenia SI to spójny i logicznie uporządkowany zestaw modeli, narzędzi i procedur o charakterze technicznym i organizatorskim pozwalającym zespołowi projektowemu realizować cykl życia systemu metodyka to dlaczego? jakimi modelami ? w jakiej kolejności ? jakimi narzędziami?

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

3

Dokumentacja projektowa w metodyce strukturalnej •Proces analizy strukturalnej – Model podstawowy •Proces projektowania - Model implementacyjny

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

4

Model podstawowy - za jego pomocą przestawiamy, co powinien robić system, aby spełnić wymagania użytkownika Uwaga!! Nie odpowiada na pytanie jakimi metodami należy go zaimplementować Nie zwracamy uwagi na takie elementy jak: • granice automatyzacji • interfejs użytkownika • konfiguracje sprzętowe • narzędzia implementacyjne Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

5

Model podstawowy składa się z: •modelu środowiskowego •modelu zachowania

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

6

Model środowiskowy definiuje granice między analizowanym systemem a otoczeniem środowiskiem Model środowiskowy - elementy 1. Cele systemu 2. Lista zdarzeń 3. Diagram kontekstowy Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

7

Model zachowania (behawioralny) opisuje wymagane zachowanie wewnętrzne systemu niezbędne do poprawnej interakcji ze środowiskiem Model zachowania - trzy aspekty 4.przetwarzania model funkcjonalny 5.danych model danych 6.zachowania systemu w czasie model zmian stanu systemu

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

8

Narzędzia stosowane w Modelu Zachowania Aspekt przetwarzania Diagramy przepływu danych (DFD - dataflow diagrams) Słowniki danych (DD – data dictionary) Specyfikacje procesów (PSPEC – process specifications) Aspekt danych Diagramy związków obiektów/encji (ERD – entity relationship diagrams) Aspekt zachowania systemu w czasie Diagramy sieci przejść (STD – state transition diagrams) Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

9

Diagramy przepływu danych Diagram przepływu danych – ilustruje procesy, które musi realizować system. Pozwala pokazać system jako sieć procesów funkcyjnych połączonych potokami zasilającymi i zbiornikami danych. Synonimy DFD: model procesów, diagram bąbli, model funkcji

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

10

Elementy DFD: •Procesy •Przepływy •Magazyny danych (Składnice) •Terminatory

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

11

Procesy – rozmaite funkcje, które realizuje system. Funkcje/procesy przekształcają wejścia na wyjścia Odpowiadają tym składnikom systemu, które operują na danych •Dokonują transformacji przepływów wejściowych w przepływy wyjściowe

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

12

Zasady stosowania: Zasada asynchroniczności - proces jest uaktywniany przez dane wchodzące i nie ma informacji o innych procesach Zasada zupełności danych – proces musi otrzymać wszystkie potrzebne dane do poprawnego wyprodukowania wyników Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

13

Przepływy danych - tworzą związki pomiędzy procesami (funkcjami systemu) i reprezentują informację wejściową i wyjściową, wygenerowaną przez proces. Służą do przenoszenia jednostek lub pakietów informacji z jednego fragmentu systemu do drugiego - dane w ruchu Opisują strumienie danych (niekoniecznie w formie elektronicznej) o określonej zawartości przepływające pomiędzy dwoma składnikami DFD: oterminatorami a procesami, oprocesami a procesami lub oprocesami a składnicami danych

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

14

Rodzaje przepływów: 1. przepływy rozbieżne

WERYFIKUJ ZAMÓWIENIE

pozycje zamówienia PRZYGOTUJ FAKTURĘ

PRZYGOTUJ LIST PRZEWOZOWY

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

15

2. przepływy dialogowe

KLIENT

informacja o saldzie konta zapytania o saldo konta

DOSTARCZ INFORMACJ I O STANIE KONTA

Zasady stosowania •przepływ nie udziela informacji o harmonogramie pobierania danych •przepływ nie udziela informacji o sposobie przesyłania danych Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

16

Terminatory - obiekty zewnętrzne, z którymi komunikuje się system •Reprezentują źródła lub miejsca przeznaczenia informacji, które są zewnętrzne w stosunku do sytemu •Mogą nim być: osoba, instytucja, przedsiębiorstwo odbiorca, system informatyczny, dział wewnętrzny firmy (tej dla której tworzymy system)

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

17

Zasady stosowania Nie można pokazywać w diagramie związków pomiędzy terminatorami

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

18

Składnice (magazyny) danych – pokazują zbiory danych, które system powinien przechowywać przez pewien czas. Dane w bezruchu

Zasady stosowania Magazyny są dostępne tylko dla procesów co oznacza, że magazyn danych nie może się łączyć bezpośrednio z terminatorem Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

19

Wskazówki dotyczące konstruowania DFD 3.Wybieraj znaczące nazwy dla procesów, przepływów, magazynów i terminatorów 4.Numeruj procesy 5.Przerysowuj DFD – pamiętając, że użytkownik, projektant i programista muszą je zrozumieć 6.Unikaj nadmiernie złożonych DFD 7.Unikaj logicznych sprzeczności DFD

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

20

Zasady badania niesprzeczności diagramu 1. unikaj nieskończonych studni, czyli procesów które mają same wejścia a żadnych wyjść - Czarne dziury

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

21

2. unikaj procesów spontanicznej generacji, czyli takich które mają jedynie wyjścia

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

22

3. strzeż się nieetykietowanych procesów i przepływów (wyjątek stanowią zapisy i odczyty pełnych pakietów danych do i z magazynów) 4. strzeż się magazynów tylko-do-zapisu lub tylko-do-odczytu

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

23

Praktyka projektowania - prezentacja projektu Systemu Informacyjnego Biblioteki Publicznej (SIBP) Model środowiskowy definiuje nam granice między systemem a otoczeniem/środowiskiem Dodatkowym zadaniem modelu jest określenie interfejsów pomiędzy projektowanym system a otoczenia Elementy modelu środowiskowego •Cele systemu •Diagram kontekstowy •Lista zdarzeń

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

24

Model środowiskowy Systemu Informacyjnego Biblioteki Publicznej - SIBP Cel systemu: Celem systemu SIBP jest gromadzenie informacji o zbiorach bibliotecznych oraz o operacjach ich udostępniania. Wprowadzenie systemu powinno doprowadzić do: •skrócenia czasu obsługi operacji wypożyczenia i zwrotu książki o połowę •skrócenia czasu udzielenia informacji o książkach o 85% (3 min – 0,5 min)

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

25

Diagram kontekstowy to narzędzie służące do poznania zakresu działania systemu – prezentuje projektowany system jako jeden proces CZYTELNIK

DZIAŁ GROMADZENIA ZBIORÓW (DGZ)

kontakty z czytelnikami

nowe książki

SIBP raporty z działalności

KIEROWNICTWO

Diagram kontekstowy Systemu Informacyjnego Biblioteki Publicznej Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

26

Lista zdarzeń to tekstowa lista „bodźców” występujących w świecie zewnętrznym, na które musi odpowiadać system Lista zdarzeń SIBP 2.Czytelnik chce się zarejestrować 3.Czytelnik prosi o informację o książce 4.Czytelnik wypożycza książkę 5.Czytelnik zwraca książkę 6.Czytelnik prosi o informacje o aktualnym stanie konta 7.Czytelnik zgłasza informację o niemożności zwrotu książki 8.Dział Gromadzenia Zbiorów (DGZ) przysyła nową książkę 9.Kierownictwo potrzebuje (cotygodniowy) raport o bieżących zaległościach (T) 10.Kierownictwo potrzebuje (comiesięcznych) raportów o ilości wypożyczonych książek oraz o ilości nowych czytelników (T)

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

27

Taktyka tworzenia pełnego DFD (w metodzie Yourdona): 1. Wstępny DFD - diagram odpowiedzi na zdarzenia 2. Pełny DFD powstaje poprzez procesy kompozycji i dekompozycji diagramu odpowiedzi na zdarzenia

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

28

Katedra Informatyki AE 2005/06na zdarzenia SIBP wstępny DFD - diagramPSI odpowiedzi

29

Aby tworzyć modele złożonych systemów (a więc o dużej ilości procesów) i nie łamać zasad złożoności należy zastosować kompozycję i dekompozycję diagramu - utworzyć diagram wielopoziomowy Zasady kompozycji i dekompozycji W górę •Łączymy procesy operujące na wspólnych zasobach danych lub wspólnych obszarach wynikających z kontekstu systemu. Pamiętamy zasadę -maksymalna ilość procesów na jednym diagramie to siedem W dół •Dekomponujemy DFD do poziomu procesów elementarnych Procesy elementarne to takie, których nie trzeba już rozpisywać na niższe poziomy – ich specyfikację można przedstawić na pojedynczej stronie A4 – (minispecyfikacja) •Procesy mogą być nierównomiernie rozbijane na podpoziomy. Jedne procesy mogą być do opisania za pomocą dwóch poziomów inne czterech (na tym samym pełnym DFD) i jest to sytuacja poprawna Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

30

PROCES 3

Fragment pełnego DFD (Yourdon. Współczesna analiza strukturalna) Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

31

Równoważenie wewnętrzne DFD Zasada zachowania zgodności pomiędzy poziomami diagramu (Yourdon) - przepływy wchodzące i wychodzące z procesu na danym poziomie powinny być zgodne z diagramem reprezentującym ten proces na niższym poziomie lub Zasada równowagi modelu (Roberstsonów) Diagram dziecko przetwarza te same dane co diagram ojciec

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

32

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

SIBP wstępny DFD - diagram odpowiedzi na zdarzenia. Łączenie procesów.

33

SIBP- DIAGRAM 0 [DFD_0] Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

34

Katedra SIBPInformatyki 2005/06 diagramAE przepływu danych poziomu 0 PSI (DFD0) diagram odpowiedzi na zdarzenia

SIBP- DIAGRAM 2 [DFD_2] ZARZĄDZAJ WYPOŻYCZENIAMI

35

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

36

SIBP- diagram przepływu danych poziomu 0 (DFD0) diagram odpowiedzi na zdarzenia SIBP- DIAGRAM 3 [DFD_3] POINFORMUJ O KSIĄŻCE I STANIE KONTA

KatedraDIAGRAM Informatyki 2005/06 37 SIBPdiagramAE przepływu danych poziomu 0 PSI (DFD0) diagram odpowiedzi na zdarzenia SIBP5 [DFD_5] GENERUJ RAPORTY DLA KIEROWNICTWA

Słowniki danych (DD – data dictionary) Słownik danych to uporządkowany wykaz wszystkich elementów danych mających związek z systemem, wraz z ich precyzyjnym określeniem. Po co? Abyś ty analityk i każda osoba korzystająca z dokumentacji projektowej (w szczególności z diagramów: DFD i ERD oraz specyfikacji) jednakowo rozumieli wszystkie wejścia, wyjścia, składniki magazynów oraz obliczenia pośrednie.

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

38

Rodzaje elementów występujących w słowniku danych ● Dane elementarne to takie, które nie podlegają dalszemu rozbiciu w kontekście użytkownika np. nazwisko-autora sygnatura numer-karty ● Pakiet to zbiór danych elementarnych - najczęściej opisuje budowę magazynów i przepływów pakiet = dana-elementarna+dana-elementarna+innypakiet+dana-elementarna np. adres-klienta=miasto+kod-pocztowy+ulica+nr-domu Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

39

Ogólna zasada budowania słownika danych Złożone pakiety definiuje się za pomocą danych elementarnych, a te opisuje się w terminach zakresów wartości i jednostek miary. Poprawna definicja elementu danych musi zawierać: •znaczenie elementu danych w kontekście aplikacji użytkownika - notacja komentarza •budowę elementu danych, jeśli składa się ze składników elementarnych •wartości, jakie może przyjmować element danych, jeśli jest składnikiem elementarnym Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

40

Notacje 1. = + = to kombinacja składników tworzących przepływ/magazyn + tym znakiem łączymy kolejne składniki czytelnik = numer-karty+nazwisko+imię+typ-dokumentu+numerdokumentu+data-urodzenia+miejsce-urodzenia+kod+miasto+typulicy+ulica+telefon+data-rejestracji 2. {} {to co w nawisach klamrowych może się powtarzać} Zamówienie = id-klienta+data-zamówienia+{nazwa-towaru+ilość} Granice iteracji: 1{nazwa-towaru+ilość}11 3. () (elementu w nawiasie okrągłym może nie być – jest opcjonalny) czytelnik = nazwisko+imię+(telefon)+(email)

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

41

4. [] [w nawiasy kwadratowe ujmuje się elementy wyboru. Poszczególne możliwości oddziela się znakiem „|”] typ-dokumentu = [”Dowód osobisty”|”Paszport”|”Legitymacja studencka”] 5. ** *to jest komentarz* 6. @ @ przed składnikiem elementarnym oznacza, iż jest on kluczem identyfikującym kolejne wystąpienia pakietu w składnicy danych czytelnik = @numer-karty+nazwisko+imię+data-urodzenia+ miejsce-urodzenia+kod+miasto+ulica+telefon+data-rejestracji 7. alias (synonim) Zamawiający = *synonim dla klienta* Klient = *patrz zamawiający*

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

42

Specyfikacje procesów (PSPEC – process specifications) Specyfikacja procesu definiuje (opisuje), co należy zrobić w celu przekształcenia wejścia na wyjścia. Metody (niektóre) specyfikacji procesów: •strukturalizowany opis w języku polskim •tablice decyzyjne •drzewa decyzyjne •pseudokod Podstawowym wymaganiem poprawnej specyfikacji procesów, jest to iż musi być zrozumiała i weryfikowalna przez zespół projektowy

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

43

Cztery zasady tworzenia zdań w pseudokodzie 1. Czasowniki należy dobierać z następującej listy: •operacje na danych z przepływów i magazynów WCZYTAJ (WYBIERZ, POBIERZ), USUŃ, USTAW, TWÓRZ, ZAPISZ, DOŁĄCZ, SORTUJ •operacje arytmetyczne OBLICZ, DODAJ, ODEJMIJ POMNÓŻ, PODZIEL •operacje komunikacyjne WYŚWIETL WYŚLIJ

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

44

2. Elementy znajdujące się w dopełnieniach zdań najczęściej określają dane, które przetwarza proces – a więc muszą się one znajdować w słowniku danych przykład WCZYTAJ rekord wypożyczenia z REJESTRU WYPOŻYCZEŃ z sygnaturą=sygnatura ze zwrot-książki i datą-zwrotu=pusta

Katedra Informatyki AE

PSI 2005/06

45

3. Konstrukcje warunkowe •IF-THEN-ELSE-ENDIF IF warunek THEN zdanie-1 ELSE zdanie-2 ENDIF przykład IF dochód-pracownika