1
Slezská univerzita v Opavě, FPF Podklady k přednáškám
Studijní obor: IVT Ročník: IV.
Vyučující: dr. Dušan Kajzar Školní rok: 2020/2021
Obsah:
1. Stavový digram (STD)......................................................................................... 2
2. Diagram struktury programového systému (SCH) .............................................. 5
3. Rekapitulace prezentovaných modelů IS............................................................. 9
4. Historický přehled strukturovaných metod vývoje IS ....................................... 10
5. Yourdonova strukturovaná analýza ................................................................... 14
6. Závěr k tématu ................................................................................................... 16
Opakování - „Modely strukturovaného přístupu ...“
Předmět: Projektování IS
Téma: Strukturovaný přístup k vývoji IS (část C)
Datový model (Entity Relationship
Diagram - ERD)
Diagram datových toků
(Data Flow Diagram - DFD)
Kontextový diagram (KD)
Stavový diagram (model řízení)
(State Transition Diagram - STD)
Diagram struktury programového
systému (Structure Chart - SCH)
Diagram funkční struktury systému
(Function Structure Diagram - FSD)
Statické modely IS
Modely dynamiky systému
Datový slovník (Data Dictionary)
Výchozí modely
Seznam událostí (SU)
2
1. Stavový digram (STD)
Účel modelu:
 zobrazit časově závislé chování systému (subsystému),
 zachytit události a reakce na ně,
 zachytit možné stavy systému a průchod těmito stavy.
Zobrazuje situace typu:
 stav 1 -- > událost (podmínka, akce) -- > stav 2.
Hlavní komponenty:
 uzly – znázorňují stavy,
 orientované hrany – přechody mezi stavy,
 skladiště událostí (Event Store).
Čím je určen stav systému?
 parametry (tzv. stavové veličiny),
 rozmezí hodnot parametrů (charakterizuje daný stav).
Událost:
 jev, který vyvolává přechod mezi stavy,
 např. "uplynul stanovený čas", "přišla očekávaná data", ...
 srovnej např. F,T,C-události v modelu SU.
Grafické znaky - viz obrázek:
Uskladněno
Expedováno,
fakturuj
Výrobek hotov,
expeduj
Příchod
materiálu 1
Příjem materiálu
na sklad
Dodavatel
2
Materiál pro výrobu
je uskladněn
4
Probíhá výroba
5
Probíhá expedice
6
Probíhá fakturace
3
Výdej materiálu
do výroby
Požadavek na vydání do výroby
3
Postup tvorby stavového diagramu:
1) identifikujeme všechny stavy systému, které budeme rozlišovat,
2) identifikujeme všechny možné přechody mezi stavy a jejich příčiny,
3) určíme stav počáteční a stav (stavy) koncový,
4) ověření úplnosti modelu
o vyjdeme z počátečního stavu, zkoumáme přípustné změny stavu,
přechody mezi stavy.
Řešíme otázky:
Hierarchie stavových diagramů:
 od nejhrubší rozlišovací úrovně -> potřebné detaily,
 dekompozice (rozklad) stavu na podstavy,
 stavy sekvenční (následují po sobě) a paralelní (souběžné).
Využití STD:
 modelování systémů (subsystémů) s real-time charakteristikami,
 rozpracování logiky řídicího procesu v DFD,
 modelování stavů standardních a chybových (!),
 modelování stavů zpracování dat dle provozních technologií.
Je množina stavů
úplná?
Nechybí ve stavovém
diagramu některý přechod
mezi stavy?
Jsou všechny stavy
dosažitelné? Lze se
dostat do každého
stavu?
Odpovídají změny stavů všem
možným událostem (podmínkám)?
Nebyly brány v úvahu jen běžné
podmínky?
Lze všechny stavy
(kromě koncových
stavů) opustit?
Je daný koncový stav skutečně
koncový? Má systém v takovém
stavu opravdu setrvat? Nejde o
analytickou chybu?
4
Příklad – možné stavy provozních technologií:
 např. stavy procesu „zpracování poštovních poukázek B“:
o stav č. 1 – příjem předpisů plateb od hromadných podavatelů,
o stav č. 2 – zpracování předpisů plateb, tisk a distribuce Pk B,
o stav č. 3 – load dat podaných Pk do centrální databáze a jejich opravy,
o stav č. 4 – load dat vyplacených Pk z pošt a jejich opravy,
o stav č. 5 – párování podaných Pk na vyplacené Pk,
o stav č. 6 – řešení nevyplacených Pk a vad,
o stav č. 7 – vyúčtování s podavateli Pk,
o stav č. 8 – řešení reklamací a druhopisů,
o ... ,
 obdobně lze rozlišit:
o stavy účetního systému během účetního období apod.
Z procesního a technického pohledu je důležité:
 ošetřit také chybové stavy systému,
 ošetřit stavy nouzového provozu systému (např. na náhradním uzlu
v clusteru, v záložní lokalitě apod.).
Vztah mezi STD a ostatními modely:
 STD jako návazný diagram na Seznam událostí (SU),
 STD jako rozpracování řídicího procesu DFD,
 souvislost s Data Dictionary (slovní popis prvků).
Poznámka – souvislost s modely OOP:
 v OOP máme tzv. State diagram (zobrazení stavů objektů, subsystémů),
 v OOP pro modelování real-time systémů – navíc Timing diagram.
5
2. Diagram struktury programového systému (SCH)
Kde se nyní nacházíme?
 na implementační úrovni zobrazení vyvíjeného IS,
 v etapě detailního návrhu systému.
V této etapě máme již k dispozici:
 KD (SU) - model začlenění systému do okolní infrastruktury IS/IT,
 DFD včetně detailů - elementární procesy a jejich minispecifikace,
 ERD - model fyzických datových struktur (strukturu dat) systému,
 případně STD.
Co je v této etapě tvorby IS je nutné?
 navrhnout podrobnou fyzickou (HW a SW) architekturu systému,
 přiřadit jednotlivé části (subsystémy) vyvíjeného IS hardwarovým a
softwarovým komponentám,
 navrhnout vhodnou fyzickou reprezentaci dat,
 navrhnout (rekapitulovat) uživatelské rozhraní systému,
 navrhnout technicky zajištění požadavků na bezpečnost a dostupnost dat,
 zpracovat časový a věcný plán pro etapu implementace,
 zpracovat plán testování systému,
 zpracovat plán školení uživatelů,
 zpracovat plán procesu zavádění IS do provozu.
6
Účel modelu SCH (Structure Chart):
 znázornění hierarchie SW modulů,
 vazeb mezi SW moduly.
Tvorba struktury programového systému zahrnuje:
 definovat pokrytí funkcí systému SW komponentami
(programovými moduly),
 identifikovat vhodný rozsah jednotlivých SW modulů,
 identifikovat závislosti mezi moduly a rozhraní jednotlivých SW modulů,
 vyčlenit SW sub-moduly, používané (volané) na více místech systému,
 integrovat SW moduly v jeden celek – výsledný IS.
Spolupráce rolí při tvorbě SCH:
 analytik a programátor.
Řešení otázek:
 optimální velikosti SW modulů,
 globálních proměnných a funkcí,
 možnosti opakovaného využití SW modulů (procedury).
SW SW
SW
SW
7
Grafické znaky - viz obrázek:
 SW moduly, volání modulů, předávané hodnoty parametrů, větvení, cyklická
volání, ...
Obrázek: Ukázka diagramu struktury programového systému - SCH
Poznámka:
 může vzniknout nejen stromová struktura, nýbrž také síť SW modulů.
Techniky tvorby SCH:
 modulární návrh na základě funkční dekompozice
o vycházíme z FSD,
 modulární návrh na základě analýzy datových toků
o vycházíme z DFD,
o technika transformační analýzy,
o technika transakční analýzy,
atd. ....
1.
Zpracování poukázek
1.1
Poukázky podané
1.2
Poukázky
vyplacené
1.3
Párování
1.4
Vyúčtování
atd. ....
1.1.1
Příjem
dat
1.1.2
Opravy
1.2.1
Příjem
dat
1.2.2
Opravy
1.3.1
Indikace
1.4.1
Tisky
FSD SCH
DFD SCH
8
 modulární návrh na základě analýzy datových struktur
o vycházíme z ERD,
o uvažujeme skupiny procesů, které pracují s „příbuznými“ typy dat,
o tyto skupiny procesů sdružujeme do SW modulů.
Souvislost s jinými modely:
 viz výše odstavec Techniky tvorby SCH,
 kontrola konzistence: DFD (FSD, ERD) vs. SCH.
Poznámka – souvislost s modely OOP:
 Diagram komponent (tj. SW komponent),
 Diagram nasazení (Deployment diagram).
transformační
analýza
sledování logiky
sekvenčních
procesů:
In -> T -> Out
transakční
analýza
sledování logiky
větvení a
předávání řízení
Řídicí modul
.....
ERD SCH
ERD
Moduly
vstupů
Moduly
výstupů
Řídicí modul
Transformační
moduly
9
3. Rekapitulace prezentovaných modelů IS
Seznámili jsme se:
 s hlavními myšlenkami (principy) strukturované analýzy a návrhu IS,
 s modely používanými k zobrazení IS.
Poznámka:
 Nechybí nám (z hlediska současné praxe) nějaký model?
 Pokud myslíte, že chybí, pak proč asi chybí?
 A jak si bez onoho „chybějícího modelu“ v praxi pomůžete?
Co je nutné při modelování IS pochopit?
 účel použitých modelů
o co pomocí daného modelu mohu (chci) zobrazit,
o k jakému účelu bude vytvářený model IS sloužit,
o komu (jakému čtenáři) je výsledek mé práce určen, ...
 úplnost modelu
o zda v něm něco důležitého nechybí,
o zejména na koncepční a technologické úrovni zobrazení,
 zvolit vhodnou (dostatečnou) úroveň podrobnosti zobrazení (detailů),
o v závislosti na účelu modelu a na cílovém čtenáři,
o podrobnost (úplnost) vs. srozumitelnost a vypovídací schopnost,
Datový model (Entity Relationship
Diagram - ERD)
Diagram datových toků
(Data Flow Diagram - DFD)
Kontextový diagram (KD)
Stavový diagram (model řízení)
(State Transition Diagram - STD)
Diagram struktury programového
systému (Structure Chart - SCH)
Diagram funkční struktury systému
(Function Structure Diagram - FSD)
Statické modely IS
Modely dynamiky systému
Datový slovník (Data Dictionary)
Výchozí modely
Seznam událostí (SU)
10
o poznat „informační potřebu“ cílového čtenáře (!!),
 dobře zkontrolovat konzistenci modelů
o bezespornost různých modelů,
o bezespornost rozlišovacích úrovní téhož typu modelu.
 celkově zhodnotit návrh (model) IS
o Odpovídá návrh IS specifikovaným požadavkům?
o Bude navržený systém skutečně řešit požadované úkoly?
o Bude splňovat požadavky zákazníka (uživatele)? Bude kvalitně
uspokojovat jeho potřeby?
4. Historický přehled strukturovaných metod vývoje IS
a) Metoda HIPO (Hierarchy Input-Process-Output)
Obrázek: Hierarchie SW modulů
Obrázek: IPO diagram pro dílčí proces 2.1
Autor: J.Novák Program: Zpracování PkB Datum: 20.10.2000
Diagram: 2.1 Modul: Příjem PkB Strana: 5 z 15
Input
Soubor PkB
podavatele
Číselník
podavatelů
Output
Načtená data
PkB
Soubor chyb
Proces
Čtení souboru PkB
Uložení do pracovní tabulky
Kontroly podacích znaků
....
....
Čtení kontrolního součtu Kč
....
Uložení do tabulky přijatých Pk
0
1 2 4
1.1 1.2 2.1 4.1 4.34.2
3
11
b) Metoda DeMarco
Obrázek: Schéma metody DeMarco
Výsledek: strukturovaná specifikace systému
+ plán a rozpočet + fyzické požadavky na systém
Analýza stávajícího
systému
Odvozený logický
ekvivalent
Modelování nového
systému
Stanovení
uživatelského rozhraní
Fyzický DFD
stávajícího systému
Logický DFD
Nový logický DFD
Nový fyzický DFD
Kvalifikace možností
(studie nákladů + výběr alternativ řešení)
Kompletace specifikace
12
c) Metoda Gane/Sarson
Obrázek: Schéma metody Gane/Sarson
Systémový DFD
Hrubý ERD
Analýza entit a vztahů mezi nimi
Detailní ERD
Normalizace datového modelu
Úprava DFD podle ERD
Dekompozice
logického modelu,
procesů a dat
Specifikace detailů
procesních jednotek
13
d) Metoda Warnier/Orr
Obrázek: Schéma metody Warnier/Orr
Obrázek: Struktura informací o vyvíjeném IS
Datový model
(databáze)
- procesy výběru dat z databáze
- transformace dat na log. výstupy
- transformace dat na fyz. výstupy
- fyzické výstupy
- fyzické vstupy
- transformace na logické vstupy
- editace vstupů
- procesy datových změn
Odvození logických
výstupů
Odvození logických
dat
Odvození procesů
logického výběru dat
Odvození logického
datového modelu
Odvození změnových a
editačních transakcí
Odvození vstupních
transakcí
Struktura fyzických
vstupů
Struktura fyzických
výstupů
14
5. Yourdonova strukturovaná analýza
Doporučený postup:
Esenciální model:
 esence = podstata,
 esenciální model = model, zobrazující podstatu systému.
Počáteční modely IS:
 seznam událostí,
 kontextový diagram.
Otázka řešená v praxi:
 Na základě jakých faktorů je vhodné provádět dekompozici DFD?
 Yourdonova metoda doporučuje:
o proveďte dekompozici DFD pomocí techniky analýzy událostí,
o tj. použijte seznam událostí (SU) jako inspiraci k dekompozici DFD.
Technika analýzy událostí:
 1) vytvoř seznam událostí (SU),
 2) pro každou událost ze SU vytvoř proces v DFD, který událost zpracuje,
 3) procesy pojmenuj podle odezvy na událost,
 4) k procesům urči vstupní datové toky, výstupní datové toky a úložiště dat,
 ...
1. krok - tvorba tzv.
esenciálního modelu
2. krok - sestavení
modelu uživatelského -
implementačního
3. krok - přechod
do fáze SW návrhu
systému
SUKD
Esenciální model
KD SU DFD FSD ERD DD (STD)
Model prostředí systému Model struktury a chování systému
15
 5) výsledný DFD porovnej s KD (předpoklad – máme KD),
 6) ověř bezespornost a úplnost modelu.
Vyvažování DFD (level balancing):
 cíl - získat DFD na různých rozlišovacích úrovních,
 vyvažování DFD směrem nahoru,
 vyvažování DFD směrem dolů.
Předpoklad techniky analýzy SU:
 předpokládáme existenci SU (vycházíme z SU),
 Ale co když nemáme SU vytvořený?
 doporučení - vytvoř SU pomocí KD nebo hrubého ERD.
První postup tvorby SU - pomocí KD:
 vytvoříme KD (terminátory + datové toky s okolím),
 zkoumáme terminátory a toky dat z okolí,
 odhalujeme události (toky dat ze strany externích entit),
na které systém musí reagovat,
 => získáváme SU.
Druhý postup tvorby SU - pomocí ERD:
 vytvoříme prvotní „hrubý“ datový model (ERD),
 pro každou množinu entit hledáme vnější událost,
která vede k jejímu použití („Co hýbe s daty?“),
 => takto sestavíme SU,
 => na základě SU dále sestavíme KD.
Výsledek tvorby tzv. esenciálního modelu:
 kontextový diagram (KD),
 seznam událostí (SU),
 model datových toků (DFD),
 model datových struktur (ERD),
DFD
KD
SU
ERD
SU
KD
Esenciální
model IS
16
 slovní popis v datovém slovníku (DD),
 případně stavový diagram (STD).
Kontroly konzistence modelů:
 konzistence mezi různými modely,
 konzistence mezi rozlišovacími úrovněmi téhož modelu,
 DFD a datový slovník,
 DFD a minispecifikace (Process Specification),
 DFD a ERD,
 DFD a STD.
Uživatelský implementační model:
 návrh uživatelského rozhraní (pro vstupy a výstupy dat),
 automatizované a neautomatizované činnosti,
integrace těchto činností,
 specifikace hodnot a množství dat
(frekvence přístupů, přístupové klíče, ....),
 řešení bezpečnosti a spolehlivosti systému,
 ....
Přechod do fáze SW návrhu systému:
 návrh struktury programového systému,
 viz téma Structure Chart (SCH).
6. Závěr k tématu
Seznámili jsme se:
 s hlavními myšlenkami (principy) strukturované analýzy a návrhu IS,
 s modely používanými k zobrazení IS,
 s příklady historicky významných strukturovaných metod vývoje IS,
 se základními myšlenkami Yourdonovy strukturované analýzy.
Uživatelský
implementační
model IS
Detailní SW
návrh systému
Esenciální
model IS
17
Rekapitulace pohledů na vyvíjen IS:
Vyvíjený
IS
Pohled na
okolí IS
Procesy
(funkce)
Data
systému
Stavy
v čase
SW a HW
architektura
Business
procesy
Ekonomický
pohled
Organizace
práce
Sociální
(psycholog.)
prvky
Potřeby zákazníka (uživatele)
Požadavky a jejich specifikace
Programování Testování Zavedení
do provozu
Specifikace požadavků
Analýza a návrh IS
Další etapy vývoje IS