Конспект лекций по дисциплине ”Информационный менеджмент”

 

1. Инструментальные средства проектирования и разработки информационных систем.

В современных информационных технологиях важное место и водится инструментальным средствам и средам разработки АИС,  частности системам разработки и сопровождения их программною обеспечения. Эти технологии и среды образуют системы, называемые CASE-системами.

Используется двоякое толкование аббревиатуры CASE, соответствующее двум направлениям использования CASE-систем. Первое из  них — Computer Aided Software Engineering — переводится как автоматизированное проектирование программного обеспечения, соответствующие CASE-системы часто называют инструментальными средами разработки ПО (RAD -- Rapid Application Development). Второе -- Computer Aided System Engineering -- подчеркивает направленность на поддержку концептуального проектирования сложных систем, преимущественно слабоструктурированных. Такие  CASE-системы часто называют системами BPR (Business Process Reengineering).

2. Инструментальные среды  разработки ПО (RAD).

Среди систем RAD различают интегрированные комплексы инструментальных средств для автоматизации всех этапов жизненного цикла ПО (такие системы называют Workbench) и специализированные инструментальные средства для выполнения отдельных функций (Tools). Средства CASE по своему функциональному назначению принадлежат к одной из следующих групп:

• средства программирования;
• средства управления программным проектом;
• средства верификации (анализа) программ;
• средства документирования.

Проектирование ПО с помощью CASE-систем. Оно включает нее сколько этапов. Начальный этап — предварительное изучение проблемы. Результат представляется в виде исходной диаграммы потоков данных и согласуется с заказчиком. На следующем этапе выполняется детализация ограничений и функций программной системы, и полученная логическая модель вновь согласуется с заказчиком. Далее разрабатывается физическая модель, т.е. определяется модульная структура программы, выполняется инфологическое проектирование базы данных, детализируются граф-схемы программной системы и ее модулей, проектируется пользовательский интерфейс.

Примерами широко известных инструментальных сред RAD  служат VB (Visual Basic), Delphi, PowerBuilder соответственно фирм Microsoft, Borland, PowerSoft. Применение инструментальных сред существенно сокращает объем ручной работы программистов (особенно при разработке интерфейсных частей программ).

В средах быстрой разработки приложений обычно реализуется  способ программирования, называемый управлением событиями. При этом достигается автоматическое создание каркасов программ, сyщественно сокращается объем ручного кодирования, особенно при разработке интерфейсных частей программ. В этих средах пользователь может работать одновременно с несколькими экранами (окнами). Типичными являются окна из следующего списка.

I. Окно меню с пунктами «file», «edit», «window» и т.п., реализующими функции, очевидные из названия пунктов.

II. Окно формы, на котором, собственно, и создается прототип экрана будущей прикладной программы.

III. Палитра инструментов — набор изображений объектов пользовательского интерфейса, из них можно компоновать окно формы.

IV. Окно свойств и событий, с помощью которого ставятся в соответствие друг другу объекты окна формы, события и; обработчики событий. Событием в прикладной программе является нажатие клавиши или установка курсора мыши в объект формы. Каждому событию должна соответствовать событийная процедура (обработчик события), проверяющая код клавиши и вызывающая нужную реакцию.

V. Окно редактора кода, на котором пользователь записывает создаваемую вручную часть кода.

VI. Окно проекта — список модулей и форм в создаваемой программе.

Для написания событийных процедур в Visual Basic используя язык и текстовый редактор языка Basic, в Delphi — язык и редактор языка Object Pascal. В CASE-системе фирмы IBM, включающей части VisualAge (для клиентских приложений) и VisualGen ля серверных приложений), базовым языком выбран SmallTalk, среде разработки приложений «клиент-сервер» SQLWindows  оригинальные фрагменты программ пишутся на специальном языке. Нужно заметить, что для реализации вычислительных процедур, в частности для написания мини-спецификаций, используется обычная для 3GL технология программирования.

Обычно после написания ПП на базовом языке компилятор системы переводит программу на промежуточный р-код. Вместе с интерпретатором р-кода эта программа рассматривается, как ЕХЕ-файл. В не некоторых развитых средах компилируется обычный ЕХЕ-файл, не требующий интерпретации для своего исполнения.

Помимо упрощения написания пользовательского интерфейса, в средах RAD предусматриваются средства для реализации и ряда других функций. Так, в наиболее развитой версии Visual Basic к ним относятся средства выполнения следующих функций:

• поддержка ODBC, что дает возможность работы с различными СУБД;
• разработка баз данных;
• разработка трехзвенных систем распределенных вычислений;
• интерактивная отладка процедур на SQL Server;
• управление версиями при групповой разработке ПО;
• моделирование и анализ сценариев распределенных вычислений.

Создание сред RAD для сетевого программирования требует решения ряда дополнительных проблем, обусловливаемых многоплатформенностью, обилием применяемых форматов данных и т.п. Решение этих проблем, а также устранение некоторых особенностей языка C++, усложняющих программирование, достигнуто в языке программирования Java. Для этого языка разработана своя инструментальная среда JDK (Java Developer's Kit). В ней имеются библиотека классов и инструментальные средства, такие, как компилятор байт-кодов, интерпретатор, просмотрщик аплетов, отладчик, формирователь оконных форм и т.п. Значительное внимание уделяется разработке инструментальных сред для создания Web-узлов, примером такой среды может служить HAHTSite фирмы HAHTSoftware. Для разработки Java-программ из готовых компонентов служит среда IBM Visial Age for Java, в которой имеются (как и в среде VB) учебная, профессиональная и общественная (Enterprise) версии.

Спецификации моделей информационных систем. Важное значение в процессе разработки информационных систем имеют средства спецификации их проектов. Средства спецификации в значительной мере определяют суть методов CASE.

3.Способы представления моделей.

Существует ряд способов представления моделей. Практически все способы функциональных спецификаций имеют следующие общие черты:

• модель имеет иерархическую структуру, представляемую виде диаграмм нескольких уровней;
• элементарной частью диаграммы каждого уровня является конструкция «вход — функция — выход»;
• необходимая дополнительная информация содержится в файлах поясняющего текста.

В большинстве случаев функциональные диаграммы — это диаграммы потоков данных (DFD — Data Flow Diagram). В DFD блоки (прямоугольники) соответствуют функциям, дуги — входным и выходным потокам данных. Поясняющий текст дается виде «словарей данных», в которых указываются компонентный состав потоков данных, число повторений циклов и т.п. Для описания структуры информационных потоков можно использовать нотацию Бэкуса — Наура.

Разработка DFD начинается с построения диаграммы верхнего уровня, отражающей связи программной системы, представленной в виде единого процесса, с внешней средой. Декомпозиция процесса проводится до уровня, где фигурируют элементарные процессы, которые могут быть представлены одностраничными описаниями алгоритмов (мини-спецификациями) на языке программирования.

Для описания информационных моделей наибольшее распространение получили диаграммы «сущность — связь» (ERD — Entity -Relations Diagrams), фигурирующие, например, в методике IDEF1X.

Поведенческие модели описывают процессы обработки информации. В системах CASE их представляют в виде граф-схем, диаграмм перехода состояний, таблиц решений, псевдокодов (языков спецификаций), языков программирования, в том числе языков четвертого поколения (4GL).

В граф-схемах блоки, как и в DFD, используют для задания процессов обработки, но дуги имеют иной смысл: они описывают

последовательность передач управления (вместе со специальными блоками управления).

В диаграммах перехода состояний узлы соответствуют состояниям моделируемой системы, дуги - переходам из состояния в достояние, атрибуты дуг -условиям перехода и инициируемым мри их выполнении действиям. Очевидно, что, как и в других, конечно-автоматных моделях, кроме графической формы представления диаграмм перехода состояний, можно использовать также табличные формы. Так, при изоморфном представлении с помощью таблиц перехода состояний каждому переходу соответствует строка таблицы, в которой указываются исходное состояние, условие перехода, инициируемое при этом действие и новое состояние после перехода.

Близкий по своему характеру способ описания процессов основан на таблицах (или деревьях) решений. Каждый столбец таблицы решений соответствует определенному сочетанию условий, при выполнении которых осуществляются действия, указанные в нижерасположенных клетках столбца.

В псевдокодах алгоритмы записываются с помощью как средств некоторого языка программирования (преимущественно для управляющих операторов), так и естественного языка (для выражения содержания вычислительных блоков). Используются конструкции (операторы) следования (условные) цикла.

Языки четвертого поколения направлены на описание программ как совокупностей заранее разработанных программных модулей, поэтому возможно соответствие одной команды языка 4GL значительному фрагменту программы на языке 3GL. Примерами языков 4GL могут служить Inforrnix-4GL, JAM, NewEra.

Мини-спецификации процессов могут быть выражены с помощью псевдокодов (языков спецификаций), визуальных языков проектирования или языков программирования.

4.Технологии проектирования информационных систем.

Взаимосвязанная совокупность методик концептуального проектирования IDEF (Integrated Definition) разработана по программе Integrated Computer-Aided Manufacturing в США. В этой совокупности имеются методики функционального, информационного и поведенческого моделирования и проектирования, в ее состав в настоящее время входят IDEF-методики, отмеченные в табл. 1.

IDEF-методики

 

Название	Назначение
IDEF0	Функциональное моделирование (Function Modeling Method)
IDEF1 и IDEF1X	Информационное моделирование (Information and Data Modeling Methods)
IDEF2	Поведенческое моделирование (Simulation Modeling Method)
IDEF3	Моделирование процессов (Process Flow and Object ; State Description Capture Method)
IDEF4	Объектно-ориентированное проектирование (Object-Oriented Design Method)
IDEF5	Систематизации объектов приложения (Ontology Description Capture Method)
IDEF6	Использование рационального опыта проектирования (Design Rationale Capture Method)
IDEF8	Взаимодействие человека и системы (Human- System Interaction Design)
IDEF9	Учет условий и ограничений (Business Constraint Discovery)
IDEF14	Моделирование вычислительных сетей (Network Design)

5.Методики функционального моделирования.

Наиболее известная I методика функционального моделирования сложных систем — методика SADT (Structured Analysis and Design Technique), предложенная 1973 г. Россом и впоследствии ставшая основой стандарта IDEFO. Эта методика рекомендуется для начальных стадий проектирования сложных искусственных систем управления, производства, бизнеса, включающих людей, оборудование, программное обеспеченней

Разработка SADT-модели начинается с формулировки вопросов, на которые модель должна давать ответы, т.е. формулируется цель моделирования. Далее выполняются этапы:

1. сбор информации. Источниками информации могут быть документы, наблюдение, анкетирование и т.п. Существуют специальные методики выбора экспертов и анкетирования;
2. создание модели. Используется нисходящий стиль: сначала разрабатываются верхние уровни, затем нижние;
3. рецензирование модели. Реализуется в итерационной процедvpe рассылки модели на отзыв и ее доработки по замечаниям рецензентов, в завершение собирается согласительное совещание.

Поведенческое моделирование сложных систем используется для определения динамики функционирования сложных систем. В его основе лежат модели и методы имитационного моделирования гнетем массового обслуживания, сети Петри, возможно применение конечно-автоматных моделей, описывающих поведение системы как последовательности смены состояний.

Поведенческие аспекты приложений отражает методика IDEF3 |9]. Если методика IDEFO связана с функциональными аспектами и позволяет отвечать на вопрос «что делает система?», то в IDEF3 детализируются и конкретизируются IDEFO-функции, IDEF3-модель отвечает на вопрос «как система это делает?». В IDEF3 входят два типа описаний:

1. процессно-ориентированные в виде последовательности операций;
2. объектно-ориентированные, представляемые диаграммами перехода состояний, характерными для конечно-автоматных моделей, в этих диаграммах имеются средства для изображения состояний системы, активностей, переходов из состояния в состояние и условий перехода.

Системы информационного моделирования реализуют методики инфологического проектирования баз данных. Широко используются язык и методика IDEF1X создания информационных моделей приложений, развивающая более раннюю методику IDEF1 [7]. Кроме того, развитые коммерческие СУБД, как правило, имеют в своем составе совокупность CASE-средств проектирования приложений.

Этапы разработки информационной модели. В IDEF1X имеется ясный графический язык для описания объектов и отношений в приложениях. Этот язык есть язык диаграмм «сущность — связь» (ERD). Разработка информационной модели по IDEF1X выполняется в несколько этапов.