Информационный процесс
Типовые функциональные компоненты информационной системы. Создание архитектуры клиент-сервер. Жизненный цикл информационных систем. CASE-технологии проектирования. Средства конфигурационного управления. Принципы построения и проектирования баз данных.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.05.2012 |
| Размер файла | 2,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
§ Все модели жизненного цикла являются по сути каскадными. Даже «облегченный подход», несмотря на итерационность действий по прототипированию, сохраняет общий последовательный и детерминированный порядок выполнения задач.
§ Методика не является обязательной, но может считаться фирменным стандартом. При формальном применении степень обязательности полностью соответствует ограничениям возможностей адаптации.
§ Прикладная система рассматривается в основном как программно-техническая система, например, возможность выполнения организационно-структурных преобразований, практически всегда происходящих при переходе к новой информационной системе, в этой методике отсутствует.
§ CDM теснейшим образом опирается на инструментарий Oracle, несмотря на утверждения о простоте адаптации CDM к проектам, в которых используется другой комплект инструментальных средств.
§ Методика CDM представляет собой вполне конкретный материал, детализированный до уровня заготовок проектных документов, рассчитанных на прямое использование в проектах информационных систем с опорой на инструментальные средства и СУБД фирмы Oracle.
Международный стандарт ISO/IEC 12207: 1995-08-01
Первая редакция ISO Г2207 была подготовлена в 1995 г. подкомитетом SC7 (Проектирование программного обеспечения) объединенного технического комитета JTC1 (Информационные технологии) ISO/IEC.
По определению, ISO 12207 -- базовый стандарт процессов жизненного цикла ПО, ориентированный на различные виды ПО и типы проектов автоматизированных систем, в которых ПО является одной из составных частей. Стандарт определяет стратегию и общий порядок создания и эксплуатации ПО, он охватывает жизненный цикл от концептуализации идей до завершения проекта.
Целесообразность совместного использования стандартов на ИС и на ПО обусловливается одним из положений ISO 12207, согласно которому процессы, протекающие во время жизненного цикла ПО, должны быть совместимы с процессами, протекающими во время жизненного цикла автоматизированной системы.
Согласно ISO 12207, система -- это объединение одного или нескольких процессов, аппаратных средств, программного обеспечения, оборудования и людей для удовлетворения определенным потребностям или целям.
Общая структура
В стандарте ISO 12207 не предусмотрено каких-либо этапов (фаз или стадий) ЖЦ ИС. Данный стандарт определяет лишь ряд процессов, причем по сравнению с CDM стандарт ISO 12207 состоит из гораздо более крупных обобщенных процессов (приобретение, поставка, разработка и т.п.). Несколько утрируя, можно сказать, что один процесс ISO 12207 сопоставим со всеми процессами CDM вместе взятыми.
Согласно ISO 12207, каждый процесс подразделяется на ряд действий, а каждое действие -- на ряд задач.
Очень важной особенностью ISO 12207 по сравнению с CDM является то, что каждый процесс, действие или задача инициируется и выполняется другим процессом по мере необходимости, причем нет заранее определенных последовательностей (естественно, при сохранении логики связей по исходным сведениям задач и т.п.).
Основные и вспомогательные процессы ЖЦ
В стандарте ISO 12207 описаны пять основных процессов ЖЦ программного обеспечения.
§ Процесс приобретения определяет действия предприятия-покупателя, которое приобретает информационную систему, программный продукт или службу.
§ Процесс поставки определяет действия предприятия-поставщика, которое снабжает покупателя системой, программным продуктом или службой.
§ Процесс разработки определяет действия предприятия-разработчика, которое разрабатывает принцип построения программного изделия и программный продукт.
§ Процесс функционирования определяет действия предприятия-оператора, которое обеспечивает обслуживание системы в целом (а не только программного обеспечения) в процессе ее функционирования в интересах пользователей. В отличие от действий, перечисленных разработчиком в инструкциях по эксплуатации (эта деятельность разработчика предусмотрена во всех трех рассматриваемых стандартах), определяются действия оператора по консультированию пользователей, получению обратной связи и др., которые он планирует сам и берет на себя соответствующие обязанности.
§ Процесс сопровождения определяет действия персонала, обеспечивающего сопровождение программного продукта, то есть управление модификациями программного продукта, поддержку его текущего состояния и функциональной пригодности; сюда же относятся установка программного изделия на вычислительной системе и его удаление.
Помимо основных, стандарт ISO 12207 оговаривает 8 вспомогательных процессов, которые являются неотъемлемой частью всего ЖЦ программного изделия и обеспечивают должное качество проекта ПО. К вспомогательным процессам относятся:
§ решения проблем;
§ документирование;
§ управление конфигурацией;
§ обеспечение качества;
§ верификация;
§ аттестация;
§ совместная оценка;
§ аудит.
В стандарте ISO 12207 также определяются четыре организационных процесса:
управление;
создание инфраструктуры;
усовершенствование;
обучение.
ПРИМЕЧАНИЕ
Под процессом усовершенствования в стандарте ISO 12207 понимается не усовершенствование информационной системы или программного обеспечения, а улучшение самих процессов приобретения, разработки, обеспечения качества и т.д., реально осуществляемых в организации.
И, наконец, в стандарте ISO 12207 определен один особый процесс, называемый процессом адаптации, который определяет основные действия, необходимые для адаптации этого стандарта к условиям конкретного проекта.
Особенности стандарта ISO 12207
Все сказанное выше позволяет сформулировать некоторые особенности стандарта ISO 12207.
§ Стандарт ISO 12207 имеет динамический характер, обусловленный способом определения последовательности выполнения процессов и решения задач, при котором один процесс при необходимости вызывает другой или его часть. Такой характер позволяет реализовать любую модель жизненного цикла.
§ Стандарт ISO 12207 обеспечивает максимальную степень адаптивности. Множество процессов и задач сконструировано так, что возможна их адаптация в соответствии с конкретными проектами ИС. Адаптация сводится к исключению процессов, видов деятельности и задач, неприменимых в конкретном проекте.
§ Стандарт принципиально не содержит описания конкретных методов действий, а тем более заготовок решений или документации. Он лишь описывает архитектуру процессов ЖЦ ПО, но не конкретизирует в деталях, как предоставлять услуги или решать задачи, включенные в процессы. Данный стандарт не предписывает имена, форматы или точное содержание получаемой документации. Решения такого типа принимаются сторонами, использующими стандарт.
§ Качество обеспечивается с помощью различных процессов, выполняемых с разной степенью независимости контролирующей деятельности, вплоть до обязательных требований к полной независимости проверяющего персонала от какой-либо прямой ответственности за проверяемые объекты.
§ Степень обязательности рассматриваемого стандарта следующая: после решения организации о соответствии торговых отношений стандарту ISO 12207 в качестве условия оговаривается ее ответственность за минимальный набор процессов и задач, которые обеспечивают согласованность с этим стандартом.
§ Стандарт содержит предельно мало описаний, направленных на проектирование базы данных. Это можно считать оправданным, так как разные системы и разные прикладные комплексы ПО могут не только использовать весьма специфические типы баз данных, но и вообще обходиться без них.
Ценность стандарта ISO 12207 в том, что в нем представлены наборы задач, характеристики качества, критерии оценки и т.п., обеспечивающие всесторонний охват проектных ситуаций. Например, при анализе требований к системе предусматривается, что:
§ рассматривается область применения системы для определения требований, предъявляемых к системе;
§ спецификация требований системы должна описывать функции и возможности системы, области применения системы, организационные требования и требования пользователя, безопасность, защищенность, человеческие факторы, эргономику, связи, операции и требования сопровождения; проектные ограничения и квалификационные требования.
При анализе требований к ПО предусмотрено 11 характеристик качества, позволяющих обеспечить заданный уровень качества. При этом разработчик должен установить и документировать в виде требований к ПО следующие спецификации и характеристики:
§ функциональные и возможные спецификации, включая исполнение, физические характеристики и условия среды эксплуатации, при которых единица ПО должна быть выполнена;
§ внешние связи (интерфейсы) с единицей ПО;
§ квалификационные требования;
§ спецификации надежности, включая спецификации, связанные с методами функционирования и сопровождения, воздействия окружающей среды и вероятностью травмы персонала;
§ спецификации защищенности, включая спецификации, связанные с компрометацией точности информации;
§ человеческие факторы спецификаций по инженерной психологии (эргономике), включая связанные с ручным управлением, взаимодействием человека и оборудования, ограничениями на персонал и областями, нуждающимися в концентрированном человеческом внимании, которые являются чувствительными к ошибкам человека и обучению;
§ определение данных и требований к базе данных;
§ установочные и приемочные требования поставляемого программного продукта в местах функционирования и сопровождения (эксплуатации);
§ документацию пользователя;
§ требования к интерфейсу пользователя.
ПРИМЕЧАНИЕ
Согласно стандарту ISO 12207, квалификационные требования -- это набор критериев, или условий, которые должны быть удовлетворены для того, чтобы квалифицировать программный продукт как подчиняющийся (удовлетворяющий условиям) его спецификациям и готовый для использования в целевой окружающей среде.
Хотя стандарт не предписывает конкретной модели ЖЦ или метода разработки, он определяет, что стороны-участники при использовании стандарта ответственны:
§ за выбор модели ЖЦ для разрабатываемого проекта;
§ за адаптацию процессов и задач стандарта к этой модели;
§ за выбор и применение методов разработки ПО;
§ за выполнение действий и решение задач, подходящих для проекта ПО.
информационный сервер проектирование
Лекция №7
CASE-технологии проектирования информационных систем
За последнее десятилетие сформировалось новое направление в программотехнике -- CASE (Computer-Aided Software/System Engineering) -- в дословном переводе -- разработка программного обеспечения информационных систем при поддержке (с помощью) компьютера. В настоящее время не существует общепринятого определения CASE, термин CASE используется в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения, в настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки сложных автоматизированных информационных систем в целом. Теперь под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного программного обеспечения (ПО) (приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства вместе с системным ПО и техническими средствами образуют полную среду разработки ИС.
CASE-средства позволяют не только создавать "правильные" продукты, но и обеспечить "правильный" процесс их создания. Основная цель CASE состоит в том, чтобы отделить проектирование ИС от его кодирования и последующих этапов разработки, а также скрыть от разработчиков все детали среды разработки и функционирования ИС. При использовании CASE-технологий изменяются все этапы жизненного цикла программного обеспечения (подробнее об этом будет сказано ниже) информационной системы, при этом наибольшие изменения касаются этапов анализа и проектирования. Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях структурного (в основном) или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств. Такие методологии обеспечивают строгое и наглядное описание проектируемой системы, которое начинается с ее общего обзора и затем детализируется, приобретая иерархическую структуру со все большим числом уровней. CASE-технологии успешно применяются для построения практически всех типов ИС, однако устойчивое положение они занимают в следующих областях:
§ обеспечение разработки деловых и коммерческих ИС, широкое применение CASE-технологий обусловлены массовостью этой прикладной области, в которой CASE применяется не только для разработки ИС, но и для создания моделей систем, помогающих решать задачи стратегического планирования, управления финансами, определения политики фирм, обучения персонала и др. (это направление получило свое собственное название -- бизнес-анализ);
§ разработка системного и управляющих ИС. Активное применение CASE-технологий связано с большой сложностью данной проблематики и со стремлением повысить эффективность работ.
CASE -- не революция в программотехнике, а результат естественного эволюционного развития всей отрасли средств, называемых ранее инструментальными или технологическими. С самого начала CASE-технологии развивались с целью преодоления ограничений при использовании структурных методологий проектирования 60--70-х гг. XX в. (сложности понимания, большой трудоемкости и стоимости использования, трудности внесения изменений в проектные спецификации и т. д.) за счет их автоматизации и интеграции поддерживающих средств. Таким образом, CASE-технологии не могут считаться самостоятельными методологиями, они только развивают структурные методологии и делают более эффективным их применение за счет автоматизации.
Помимо автоматизации структурных методологий и, как следствие, возможности применения современных методов системной и программной инженерии, CASE-средства обладают следующими основными достоинствами:
§ улучшают качество создаваемых ИС за счет средств автоматического контроля (прежде всего контроля проекта);
§ позволяют за короткое время создавать прототип будущей системы, что позволяет на ранних этапах оценить ожидаемый результат;
§ ускоряют процесс проектирования и разработки;
§ освобождают разработчика от рутинной работы, позволяя ему целиком сосредоточиться на творческой части разработки;
§ поддерживают развитие и сопровождение разработки;
§ поддерживают технологии повторного использования компонента разработки.
Появлению CASE-технологии и CASE-средств предшествовали исследования в области методологии программирования. Программирование обрело черты системного подхода с разработкой и внедрением языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, языков проектирования и средств их поддержки, формальных и неформальных языков описаний системных требований и спецификаций и т. д. В 70--80-х гг. стала на практике применяться структурная методология, предоставляющая в распоряжение разработчиков строгие формализованные методы описания ИС и принимаемых технических решений. Она основана на наглядной графической технике: для описания различного рода моделей ИС используются схемы и диаграммы. Наглядность и строгость средств структурного анализа позволяла разработчикам и будущим пользователям системы с самого начала неформально участвовать в ее создании, обсуждать и закреплять понимание основных технических решений. Однако широкое применение этой методологии и следование ее рекомендациям при разработке контактных ИС встречалось достаточно редко, поскольку при неавтоматизированной (ручной) разработке это практически невозможно. Это и способствовало появлению программно-технических средств особого класса -- CASE-средств, реализующих CASE-технологию создания и сопровождения ИС.
Необходимо понимать, что успешное применение CASE-средств невозможно без понимания базовой технологии, на которой эти средства основаны. Сами по себе программные CASE-средства являются средствами автоматизации процессов проектирования и сопровождения информационных систем. Без понимания методологии проектирования ИС невозможно применение CASE-средств.
Характеристика современных CASE-средств
Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ИС: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл (ЖЦ) ИС.
Наиболее трудоемкими этапами разработки ИС являются этапы анализа и проектирования, в процессе которых CASE-средства обеспечивают качество принимаемых технических решений и подготовку проектной документации. При этом большую роль играют методы визуального представления информации. Это предполагает построение структурных или иных диаграмм в реальном масштабе времени, использование многообразной цветовой палитры, сквозную проверку синтаксических правил. Графические средства моделирования предметной области позволяют разработчикам в наглядном виде изучать существующую ИС, перестраивать ее в соответствии с поставленными целями и имеющимися ограничениями.
В разряд CASE-средств попадают как относительно дешевые системы для персональных компьютеров с весьма ограниченными возможностями, так и дорогостоящие системы для неоднородных вычислительных платформ и операционных сред. Так, современный рынок программных средств насчитывает около 300 различных CASE-средств, наиболее мощные из которых, так или иначе, используются практически всеми ведущими западными фирмами.
Обычно к CASE-средствам относят любое программное средство, автоматизирующее ту или иную совокупность процессов жизненного цикла ИС и обладающее следующими основными характерными особенностями:
§ мощными графическими средствами для описания и документирования ИС, обеспечивающими удобный интерфейс с разработчиком и развивающими его творческие возможности;
§ интеграцией отдельных компонент CASE-средств, обеспечивающей управляемость процессом разработки ИС;
§ использованием специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория). Интегрированное CASE-средство (или комплекс средств, поддерживающих полный ЖЦ ИС) содержит следующие компоненты:
§ репозиторий, являющийся основой CASE-средства. Он должен обеспечивать хранение версий проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость;
§ графические средства анализа и проектирования, обеспечивающие создание и редактирование иерархически связанных диаграмм (DFD, ERD и др.), образующих модели ИС;
§ средства разработки приложений, включая языки 4GL и генераторы кодов;
§ средства конфигурационного управления;
§ средства документирования;
§ средства тестирования;
§ средства управления проектом;
§ средства реинжиниринга.
Все современные CASE-средства могут быть классифицированы в основном по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств на те или иные процессы ЖЦ. Классификация по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям и включает отдельные локальные средства, решающие небольшие автономные задачи (tools), набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла ИС (toolkit) и полностью интегрированные средства, поддерживающие весь ЖЦ ИС и связанные общим репозиторием. Помимо этого, CASE-средства можно классифицировать по следующим признакам:
§ применяемым методологиям и моделям систем и БД;
§ степени интегрированности с СУБД;
§ доступным платформам.
Классификация по типам в основном совпадает с компонентным составом CASE-средств и включает следующие основные типы (после названия средства в скобках указана фирма-разработчик):
§ средства анализа (Upper CASE), предназначенные для построения и анализа моделей предметной области (Design/IDEF (Meta Software), BPWin (Logic Works));
§ средства анализа и проектирований (Middle CASE), поддерживающие наиболее распространенные методологии проектирования и использующиеся для создания проектных спецификаций (Vantage Team Builder (Cayenne), Designer/2000 (Oracle), Silverrun (CSA), PRO-IV (McDonnell Douglas), CASE. Аналитик (Макро-Проджект)). Выходом таких средств являются спецификации компонентов и интерфейсов системы, архитектуры системы, алгоритмов и структур данных;
§ средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL) для наиболее распространенных СУБД. К ним относятся ERwin (Logic Works). S-Designor (SDP) и DataBase Designer (Oracle). Средства проектирования баз данных имеются также в составе CASE-средств Vantage Team Builder, Designer/2000, Silverrun и PRO-IV;
§ средства разработки приложений. К ним относятся средства 4GL (Uniface (Compuware), JAM (JYACC), PowerBuilder (Sybase), Developer/2000 (Oracle), New Era (Informix), SQL Windows (Gupta), Delphi (Borland) и др.) и генераторы кодов, входящие в состав Vantage Team Builder, PRO-IV и частично -- в Silverrun;
§ средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций. Средства анализа схем БД и формирования ERD входят в состав Vantage Team Builder, PRO-IV, Silverrun, Designer/2000, ERwin и S-Designor. В области анализа программных кодов наибольшее распространение получают объектно-ориентированные CASE-средства, обеспечивающие реинжиниринг программ на языке C++ (Rational Rose (Rational Software), Object Team (Cayenne)). Вспомогательные типы включают:
§ средства планирования и управления проектом (SE Companion, Microsoft Project и др.);
§ средства конфигурационного управления (PVCS (Intersolv));
§ средства тестирования (Quality Works (Segue Software));
§ средства документирования (SoDA (Rational Software)).
На сегодняшний день российский рынок программного обеспечения располагает следующими наиболее развитыми CASE-средствами:
§ Silverrun;
§ Designer/2000;
§ Vantage Team Builder (Westmount I-CASE);
§ ERwin+BPwin;
§ S-Designor;
§ CASE-Аналитик.
Кроме того, на рынке постоянно появляются как новые для отечественных пользователей системы (например, CASE/ 4/0, PRO-IV, System Architect, Visible Analyst Workbench, EasyCASE), так и новые версии и модификации перечисленных систем.
Охарактеризуем основные возможности CASE-средств на примере имеющей широкое распространение системы Silverrun.
CASE-средство Silverrun американской фирмы Computer Systems Advisers, Inc. (CSA) используется для анализа и проектирования ИС бизнес-класса и ориентировано в большей степени на спиральную модель ЖЦ. Оно применимо для поддержки любой методологии, основанной на раздельном построении функциональной и информационной моделей (диаграмм потоков данных и диаграмм "сущность--связь").
Настройка на конкретную методологию обеспечивается выбором требуемой графической нотации моделей и набора правил проверки проектных спецификаций. В системе имеются готовые настройки для наиболее распространенных методологий: DATARUN (основная методология, поддерживаемая Silverrun), Gane/Sarson, Yourdon/DeMarco, Merise, Ward/Mellor, Information Engineering. Для каждого понятия, введенного в проекте, имеется возможность добавления собственных описателей. Архитектура Silverrun позволяет наращивать среду разработки по мере необходимости.
Silverrun имеет модульную структуру и состоит из четырех модулей, каждый из которых является самостоятельным продуктом и может приобретаться и использоваться без связи с остальными модулями.
Модуль построения моделей бизнес-процессов в форме диаграмм потоков данных (ВРМ -- Business Process Modeler) позволяет моделировать функционирование обследуемой организации или создаваемой ИС. В модуле ВРМ обеспечена возможность работы с моделями большой сложности: автоматическая перенумерация, работа с деревом процессов (включая визуальное перетаскивание ветвей), отсоединение и присоединение частей модели для коллективной разработки. Диаграммы могут изображаться в нескольких предопределенных нотациях, включая Yourdon/DeMarco и Gane/Sarson. Имеется также возможность создавать собственные нотации, в том числе добавлять в число изображаемых на схеме дескрипторов определенные пользователем поля.
Модуль концептуального моделирования данных (ERX -- Entity-Relationship eXpert) обеспечивает построение моделей данных "сущность--связь", не привязанных к конкретной реализации. Этот модуль имеет встроенную экспертную систему, позволяющую создать корректную нормализованную модель данных посредством ответов на содержательные вопросы о взаимосвязи данных. Возможно автоматическое построение модели данных из описаний структур данных. Анализ функциональных зависимостей атрибутов дает возможность проверить соответствие модели требованиям третьей нормальной формы и обеспечить их выполнение. Проверенная модель передается в модуль RDM.
Модуль реляционного моделирования (RDM-- Relational Data Modeler) позволяет создавать детализированные модели "сущность--связь", предназначенные для реализации в реляционной базе данных. В этом модуле документируются все конструкции, связанные с построением базы данных: индексы, триггеры, хранимые процедуры и т. д. Гибкая изменяемая нотация и расширяемость репозитория позволяют работать по любой методологии. Возможность создавать подсхемы соответствует подходу ANSI SPARC к представлению схемы базы данных. На языке подсхем моделируются как узлы распределенной обработки, так и пользовательские представления. Этот модуль обеспечивает проектирование и полное документирование реляционных баз данных.
Менеджер репозитория рабочей группы (WRM -- Workgroup Repository Manager) применяется как словарь данных для хранения общей для всех моделей информации, а также обеспечивает интеграцию модулей Silverrun в единую среду проектирования.
Платой за высокую гибкость и разнообразие изобразительных средств построения моделей является такой недостаток Silverrun, как отсутствие жесткого взаимного контроля между компонентами различных моделей (например, возможности автоматического распространения изменений между DFD различных уровней декомпозиции). Следует, однако, отметить, что этот недостаток может иметь существенное значение только в случае использования каскадной модели ЖЦ ИС.
Для автоматической генерации схем баз данных у Silverrun существуют мосты к наиболее распространенным СУБД: Oracle, Informix, DB2, Ingres, Progress, SQL Server, SQLBase, Sybase. Для передачи данных в средства разработки приложений имеются мосты к языкам 4GL: JAM, PowerBuilder, SQL Windows, Uniface, NewEra, Delphi. Все мосты позволяют загрузить в Silverrun RDM информацию из каталогов соответствующих СУБД или языков 4GL. Это позволяет документировать, перепроектировать или переносить на новые платформы уже находящиеся в эксплуатации базы данных и прикладные системы. При использовании моста Silverrun расширяет свой внутренний репозиторий специфичными для целевой системы атрибутами. После определения значений этих атрибутов генератор приложений переносит их во внутренний каталог среды разработки или использует при генерации кода на языке SQL. Таким образом, можно полностью определить ядро базы данных с использованием всех возможностей конкретной СУБД: триггеров, хранимых процедур, ограничений ссылочной целостности. При создании приложения на языке 4GL данные, перенесенные из репозитория Silverrun, используются либо для автоматической генерации интерфейсных объектов, либо для быстрого их создания вручную.
Для обмена данными с другими средствами автоматизации проектирования, создания специализированных процедур анализа и проверки проектных спецификаций, составления специализированных отчетов в соответствии с различными стандартами в системе Silverrun имеются три способа выдачи проектной информации во внешние файлы:
§ система отчетов. Можно, определив содержимое отчета по репозиторию, выдать отчет в текстовый файл. Этот файл можно затем загрузить в текстовый редактор или включить в другой отчет;
§ система экспорта/импорта. Для более полного контроля над структурой файлов в системе экспорта/импорта имеется возможность определять не только содержимое экспортного файла, но и разделители записей, полей в записях, маркеры начала и конца текстовых полей. Файлы с указанной структурой можно не только формировать, но и загружать в репозитории. Это дает возможность обмениваться данными с различными системами: другими CASE-средствами, СУБД, текстовыми редакторами и электронными таблицами;
§ хранение репозитория во внешних файлах через ODBC-драйверы. Для доступа к данным репозитория из наиболее распространенных систем управления базами данных обеспечена возможность хранить всю проектную информацию непосредственно в формате этих СУБД.
Групповая работа поддерживается в системе Silverrun двумя способами:
§ в стандартной однопользовательской версии имеется механизм контролируемого разделения и слияния моделей. Разделив модель на части, можно раздать их нескольким разработчикам. После детальной доработки модели объединяются в единые спецификации;
§ сетевая версия Silverrun позволяет осуществлять одновременную групповую работу с моделями, хранящимися в сетевом репозитории на базе СУБД Oracle, Sybase или Informix. При этом несколько разработчиков могут работать с одной и той же моделью, так как блокировка объектов происходит на уровне отдельных элементов модели.
Имеются реализации Silverrun трех платформ -- MS Windows, Macintosh и OS/2 Presentation Manager - с возможностью обмена проектными данными между ними.
Помимо системы Silverrun, укажем назначение и других популярных CASE-средств и их групп.
Vantage Team Builder представляет собой интегрированный программный продукт, ориентированный на реализацию каскадной модели ЖЦ ИС и поддержку полного ЖЦ ИС.
Uniface 6.1 - продукт фирмы Compuware (США) -- представляет собой среду разработки крупномасштабных приложений в архитектуре "клиент--сервер".
CASE-средство Designer/2000 2.0 фирмы Oracle является интегрированным CASE-средством, обеспечивающим в совокупности со средствами разработки приложений Developer/ 2000 поддержку полного ЖЦ ИС для систем, использующих СУБД Oracle.
Пакет CASE/4/0 (microTOOL GmbH), включающий структурные средства системного анализа, проектирования и программирования, обеспечивает поддержку всего жизненного цикла разработки (вплоть до сопровождения), на основе сетевого репозитория, контролирующего целостность проекта и поддерживающего согласованную работу всех его участников (системных аналитиков, проектировщиков, программистов).
Локальные средства
Пакет ERWin (Logic Works) используется при моделировании и создании баз данных произвольной сложности на основе диаграмм "сущность--связь". В настоящее время ERWin является наиболее популярным пакетом моделирований данных благодаря поддержке широкого спектра СУБД самых различных классов -- SQL-серверов (Oracle, Informix, Sybase SQL Server, MS SQL Server, Progress, DB2, SQLBase, Ingress, Rdb и др.) и "настольных" СУБД типа xBase (Clipper, dBase, FoxPro, MS Access, Paradox и др.).
BPWin -- средство функционального моделирования, реализующее методологию IDEFO. Модель в BPWin представляет собой совокупность SADT-диаграмм, каждая из которых описывает отдельный процесс, разбивая его на шаги и подпроцессы.
S-Designer 4.2 (Sybase/Powersoft) представляет собой CASE-средство для проектирования реляционных баз данных. По своим функциональным возможностям и стоимости он близок к CASE-средству ERWin, отличаясь внешне используемой на диаграммах нотацией. S-Designer реализует стандартную методологию моделирования данных и генерирует описание БД для таких СУБД, как Oracle, Informix, Ingres, Sybase, DB2, Microsoft SQL Server и др.
CASE-Аналитик 1.1 (Эйтекс) является практически единственным в настоящее время конкурентоспособным отечественным CASE-средством функционального моделирования и реализует построение диаграмм потоков данных в соответствии с описанной ранее методологией.
Объектно-ориентированные CASE-средства
Rational Rose -- CASE-средство фирмы Rational Software Corporation (США) -- предназначено для автоматизации этапов анализа и проектирования ИС, а также для генерации кодов на различных языках и выпуска проектной документации. Rational Rose использует синтез-методологию объектно-ориентированного анализа и проектирования, основанную на подходах трех ведущих специалистов в данной области: Буча, Рамбо и Джекобсона. Разработанная ими универсальная нотация для моделирования объектов (язык UML -- Unified Modeling Language) является в настоящее время и, очевидно, останется в будущем общепринятым стандартом в области объектно-ориентированного анализа и проектирования. Конкретный вариант Rational Rose определяется языком, на котором генерируются коды программ (C++, Smalltalk, PowerBuilder, Ada, SQLWindows и ObjectPro). Основной вариант - Rational Rose/C++ -- позволяет разрабатывать проектную документацию в виде диаграмм и спецификаций, а также генерировать программные коды на C++. Кроме того, Rational Rose содержит средства реинжиниринга программ, обеспечивающие повторное использование программных компонент в новых проектах.
Средства конфигурационного управления
Цель конфигурационного управления (КУ) -- обеспечить управляемость и контролируемость процессов разработки и сопровождения ИС. Для этого необходима точная и достоверная информация о состоянии ИС и его компонент в каждый момент времени, а также о всех предполагаемых и выполненных изменениях.
Для решения задач КУ применяются методы и средства, обеспечивающие идентификацию состояния компонент, учет номенклатуры всех компонент и модификаций системы в целом, контроль за вносимыми изменениями в компоненты, структуру системы и ее функции, а также координированное управление развитием функций и улучшением характеристик системы.
Наиболее распространенным средством КУ является PVCS фирмы Intersolv (США), включающее ряд самостоятельных продуктов: PVCS Version Manager, PVCS Tracker, PVCS Configuration Builder и PVCS Notify.
Средства документирования
Для создания документации в процессе разработки АИС используются разнообразные средства формирования отчетов, а также компоненты издательских систем. Обычно средства документирования встроены в конкретные CASE-средства. Исключением являются некоторые пакеты, предоставляющие дополнительный сервис при документировании. Из них наиболее активно используется SoDA (Software Document Automation).
Продукт SoDA предназначен для автоматизации разработки проектной документации на всех фазах ЖЦ ИС. Он позволяет автоматически извлекать разнообразную информацию, получаемую на разных стадиях разработки проекта, и включать ее в выходные документы. При этом контролируется соответствие документации проекту, взаимосвязь документов, обеспечивается их своевременное обновление. Результирующая документация автоматически формируется из множества источников, число которых не ограничено.
Пакет включает в себя графический редактор для подготовки шаблонов документов. Он позволяет задавать необходимый стиль, фон, шрифт, определять расположение заголовков, резервировать места, где будет размещаться извлекаемая из разнообразных источников информация. Изменения автоматически вносятся только в те части документации, на которые они повлияли в программе. Это сокращает время подготовки документации за счет отказа от перегенерации всей документации.
SoDA реализована на базе издательской системы FrameBuilder и предоставляет полный набор средств по редактированию и верстке выпускаемой документации.
Итоговым результатом работы системы SoDA является готовый документ (или книга). Документ может храниться в файле формата SoDA (Frame Builder), который получается в результате генерации документа. Вывод на печать этого документа (или его части) возможен из системы SoDA. Среда функционирования SoDA -- ОС типа UNIX на рабочих станциях Sun SPARCstation, IBM RISC System/6000 или Hewlett Packard HP 9000 700/800.
Средства тестирования
Под тестированием понимается процесс исполнения программы с целью обнаружения ошибок. Регрессионное тестирование -- это тестирование, проводимое после усовершенствования функций программы или внесения в нее изменений. Одно из наиболее развитых средств тестирования QA (новое название - Quality Works) представляет собой интегрированную, многоплатформенную среду для разработки автоматизированных тестов любого уровня, включая тесты регрессии для приложений с графическим интерфейсом пользователя.
QA позволяет начинать тестирование на любой фазе ЖЦ, планировать и управлять процессом тестирования, отображать изменения в приложении и повторно использовать тесты для более чем 25 различных платформ.
В заключение приведем пример комплекса CASE-средств, обеспечивающего поддержку полного ЖЦ ИС. Нецелесообразно сравнивать отдельно взятые CASE-средства, поскольку ни одно из них не решает в целом все проблемы создания и сопровождения ИС. Это подтверждается также полным набором критериев оценки и выбора, которые затрагивают все этапы ЖЦ ИС. Сравниваться могут комплексы методологически и технологически согласованных инструментальных средств, поддерживающие полный ЖЦ ИС и обеспеченные необходимой технической и методической поддержкой со стороны фирм-поставщиков (отметим, что рациональное комплексирование инструментальных средств разработки ИС является важнейшим условием обеспечения качества этой ИС, причем это замечание справедливо для всех предметных областей).
Лекция №8
Принципы построения и этапы проектирования баз данных
Основные понятия и определения
В науке одним из наиболее сложных для строгого определения является понятие "информация". Согласно кибернетическому подходу "информация" -- первоначальное сообщение данных, сведений, осведомление и т.п. Кибернетика вывела понятие информации за пределы человеческой речи и других форм коммуникации между людьми, связала его с целенаправленными системами любой природы. Информация выступает в трех формах: 1) биологической (биотоки; связи в генетических механизмах); 2) машинной (сигналы в электрических цепях); 3) социальной (движение знаний в общественных системах)".
Иными словами, "информация -- связь в любых целенаправленных системах, определяющая их целостность, устойчивость, уровень функционирования". Содержание и особенности информации раскрываются указанием действий, в которых она участвует:
хранение (на некотором носителе информации);
преобразование (в соответствии с некоторым алгоритмом);
передача (с помощью передатчика и приемника по некоторой линии связи).
В соответствии с этим же подходом "данные -- факты и идеи, представленные в формализованном виде, позволяющем передавать или обрабатывать их при помощи некоторого процесса и соответствующих технических устройств".
Толковый словарь по информатике определяет понятия "информация" и "данные" несколько иначе:
"информация -- 1) совокупность знаний о фактических данных и связях между ними; 2) в вычислительной технике -- содержание, присваиваемое данным посредством соглашений, распространяющихся на эти данные; данные, подлежащие вводу в ЭВМ, хранимые в ее памяти, обрабатываемые на ЭВМ и выдаваемые пользователям";
"данные -- информация, представленная в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами при возможном участии человека".
Как легко заметить, приведенные определения вынужденно используют такие сложно определяемые понятия, как "факты", "идеи" и, особенно, "знания".
В дальнейшем под информацией будем понимать любые сведения о процессах и явлениях, которые в той или иной форме передаются между объектами материального мира (людьми; животными; растениями; автоматами и др.).
Если рассмотреть некоторый объект материального мира, информация о котором представляет интерес, и наблюдателя (в роли которого и выступают ИС), способного фиксировать эту информацию в определенной, понятной другим форме, то говорят, что в памяти ("сознании") наблюдателя находятся данные, описывающие состояние объекта. Таким образом, данными будем называть формализованную информацию, пригодную для последующей обработки, хранения и передачи средствами автоматизации профессиональной деятельности.
Информацию в ЭВМ можно хранить в виде различных данных (числовых; текстовых; визуальных и т.п.). Более того, для описания одной и той же информации можно предложить различные варианты их состава и структуры. Иными словами, правомерно говорить о моделировании в ИС информации о некотором множестве объектов материального мира совокупностью взаимосвязанных данных.
Информационное обеспечение (information support) ИС - совокупность единой системы классификации и кодирования информации; унифицированных систем документации и используемых массивов информации.
В этой связи в качестве главных задач создания информационного обеспечения ИС можно выделить:
§ во-первых, определение состава и структуры данных, достаточно "хорошо" описывающих требуемую информацию;
§ во-вторых, обоснование способов хранения и переработки данных с использованием ЭВМ.
Остановимся на понятиях и определениях, связанных с технологией банков данных. Прежде чем определить понятие "банк данных", необходимо остановиться на другом ключевом понятии -- "предметная область".
Под предметной областью будем понимать информацию об объектах, процессах и явлениях окружающего мира, которая, с точки зрения потенциальных пользователей, должна храниться и обрабатываться в информационной системе. Банк данных (БнД) -- информационная система, включающая в свой состав комплекс специальных методов и средств для поддержания динамической информационной модели с целью обеспечения информационных потребностей пользователей. Очевидно, что БнД может рассматриваться как специальная обеспечивающая подсистема в составе старшей по иерархии ИС. Поддержание динамической модели предметной области (ПрОбл) предусматривает не только хранение информации о ней и своевременное внесение изменений в соответствии с реальным состоянием объектов, но и обеспечение возможности учета изменений состава этих объектов (в том числе появление новых) и связей между ними (т.е. изменений самой структуры хранимой информации).
Обеспечение информационных потребностей (запросов) пользователей имеет два аспекта:
§ определение границ конкретной ПрОбл и разработка описания соответствующей информационной модели;
§ разработка БнД, ориентированного на эффективное обслуживание запросов различных категорий пользователей.
С точки зрения целевой направленности профессиональной деятельности принято выделять пять основных категорий пользователей:
§ аналитики;
§ системные программисты;
§ прикладные программисты;
§ администраторы;
§ конечные пользователи.
Кроме того, различают пользователей постоянных и разовых; пользователей-людей и пользователей-задач; пользователей с различным уровнем компетентности (приоритетом) и др., причем каждый класс пользователей предъявляет собственные специфические требования к своему обслуживанию (прежде всего - с точки зрения организации диалога "запрос--ответ"). Так, например, постоянные пользователи, как правило, обращаются в БнД с фиксированными по форме (типовыми) запросами; пользователи-задачи должны иметь возможность получать информацию из БнД в согласованной форме в указанные области памяти; пользователи с низким приоритетом могут получать ограниченную часть информации и т.д. Наличие столь разнообразного состава потребителей информации потребовало включения в БнД специального элемента -- словаря данных.
Уровень сложности и важности задач информационного обеспечения ИС в рамках рассматриваемой технологии определяет ряд основных требований к БнД:
§ адекватность информации состоянию предметной области;
§ быстродействие и производительность;
§ простота и удобство использования;
§ массовость использования;
§ защита информации;
§ возможность расширения круга решаемых задач.
По сравнению с традиционным обеспечением монопольными файлами каждого приложения централизованное управление данными в БнД имеет ряд важных преимуществ:
§ сокращение избыточности хранимых данных;
§ устранение противоречивости хранимых данных;
§ многоаспектное использование данных (при однократном вводе);
§ комплексная оптимизация (с точки зрения удовлетворения разнообразных, в том числе и противоречивых, требований "в целом");
§ обеспечение возможности стандартизации;
§ обеспечение возможности санкционированного доступа к данным и др. Все названные преимущества по существу связаны с такими основополагающими принципами концепции БнД, как интеграция данных, централизация управления ими и обеспечение независимости прикладных программ обработки данных и самих данных.
Структура типового БнД, удовлетворяющего предъявляемым требованиям, приведена на рис. 1, где представлены:
ВС -- вычислительная система, включающая технические средства (ТС) и общее программное обеспечение (ОПО);
БД - базы данных;
СУБД - система управления БД;
АБД - администратор баз данных, а также обслуживающий персонал и словарь данных. Рассмотрим составляющие БнД, представляющие наибольший интерес.
БД - совокупность специальным образом организованных (структурированных) данных и связей между ними. Иными словами, БД -- это так называемое датологическое (от англ, data -- данные) представление информации о предметной области. Если в состав БнД входит одна БД, банк принято называть локальным; если БД несколько -- интегрированным.
Размещено на http://www.allbest.ru/
178
Рис. 1. Основные компоненты БнД.
СУБД -- специальный комплекс программ и языков, посредством которого организуется централизованное управление базами данных и обеспечивается доступ к ним. В состав любой СУБД входят языки двух типов: 1) язык описания данных (с его помощью описываются типы данных, их структура и связи); 2) язык манипулирования данными (его часто называют язык запросов к БД), предназначенный для организации работы с данными в интересах всех типов пользователей.
Словарь данных предназначен для хранения единообразной и централизованной информации обо всех ресурсах данных конкретного банка:
§ об объектах, их свойствах и отношениях для данной ПрОбл;
§ о данных, хранимых в БД (наименование; смысловое описание; структура; связи и т.п.);
§ о возможных значениях и форматах представления данных;
§ об источниках возникновения данных;
§ о кодах защиты и разграничении доступа пользователей к данным и т. п.
Администратор баз данных -- это лицо (группа лиц), реализующее управление БД. В этой связи сам БнД можно рассматривать как автоматизированную систему управления базами данных. Функции АБД являются долгосрочными; он координирует все виды работ на этапах создания и применения БнД. На стадии проектирования АБД выступает как идеолог и главный конструктор системы; на стадии эксплуатации он отвечает за нормальное функционирование БнД, управляет режимом его работы и обеспечивает безопасность данных.
Основные функции АБД:
§ решать вопросы организации данных об объектах ПрОбл и установления связей между этими данными с целью объединения информации о различных объектах; согласовывать представления пользователей;
§ координировать все действия по проектированию, реализации и ведению БД; учитывать текущие и перспективные требования пользователей; следить, чтобы БД удовлетворяли актуальным потребностям;
§ решать вопросы, связанные с расширением БД в связи с изменением границ ПрОбл;
§ разрабатывать и реализовывать меры по обеспечению защиты данных от некомпетентного их использования, от сбоев технических средств, по обеспечению секретности определенной части данных и разграничению доступа к ним;
§ выполнять работы по ведению словаря данных; контролировать избыточность и противоречивость данных, их достоверность;
§ следить за тем, чтобы БнД отвечал заданным требованиям по производительности, т. е. чтобы обработка запросов выполнялась за приемлемое время;
§ выполнять при необходимости изменения методов хранения данных, путей доступа к ним, связей между данными, их форматов; определять степень влияния изменений в данных на всю БД;
§ координировать вопросы технического обеспечения системы аппаратными средствами, исходя из требований, предъявляемых БД к оборудованию;
§ координировать работы системных программистов, разрабатывающих дополнительное программное обеспечение для улучшения эксплуатационных характеристик системы;
§ координировать работы прикладных программистов, разрабатывающих новые прикладные программы, и выполнять их проверку и включение в состав ПрОбл системы.
На рис. 2 представлен типовой состав группы АБД, отражающий основные направления деятельности специалистов.
Размещено на http://www.allbest.ru/
178
Рис. 2. Типовой состав группы АБД.
Описательная модель предметной области
Процесс проектирования БД является весьма сложным. По сути, он заключается в определении перечня данных, хранимых на физических носителях (магнитных дисках и т.п.), которые достаточно полно отражают информационные потребности потенциальных пользователей в конкретной ПрОбл. Проектирование БД начинается с анализа предметной области и возможных запросов пользователей. В результате этого анализа определяется перечень данных и связей между ними, которые адекватно -- с точки зрения будущих потребителей -- отражают ПрОбл. Завершается проектирование БД определением форм и способов хранения необходимых данных на физическом уровне.
Весь процесс проектирования БД можно разбить на ряд взаимосвязанных этапов, каждый из которых обладает своими особенностями и методами проведения. На рис. 3 представлены типовые этапы.
На этапе инфологического (информационно-логического) проектирования осуществляется построение семантической модели, описывающей сведения из предметной области, которые могут заинтересовать пользователей БД. Семантическая модель (semantic model) -- представление совокупности понятий о ПрОбл в виде графа, в вершинах которого расположены понятия, в терминальных вершинах -- элементарные понятия, а дуги представляют отношения между понятиями.
Сначала из объективной реальности выделяется ПрОбл, т.е. очерчиваются ее границы. Логический анализ выделенной ПрОбл и потенциальных запросов пользователей завершается построением инфологической модели ПрОбл -- перечня сведений об объектах ПрОбл, которые необходимо хранить в БД и связях между ними.
Подобные документы
Жизненный цикл автоматизированных информационных систем. Основы методологии проектирования автоматизированных систем на основе CASE-технологий. Фаза анализа и планирования, построения и внедрения автоматизированной системы. Каскадная и спиральная модель.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.11.2010Основы методологии проектирования информационных систем, понятие их жизненного цикла. Основные модели жизненного цикла. Методология функционального моделирования SADT. Состав функциональной модели. Моделирование данных, характеристика case-средств.
реферат [327,5 K], добавлен 28.05.2015Методология проектирования и особенности организации технического обслуживания информационных систем. Понятие, сущность, стадии, стандарты, структура и процессы жизненного цикла информационной системы, а также анализ достоинств и недостатков его моделей.
реферат [66,1 K], добавлен 07.05.2010Проектирование информационной системы на основе архитектуры "файл-сервер", "клиент-сервер", многоуровневой архитектуры, Intranet-системы. Преимущества и недостатки файл-серверного подхода при обеспечении многопользовательского доступа к базе данных.
лабораторная работа [220,5 K], добавлен 02.02.2015Общее понятие и признаки классификации информационных систем. Типы архитектур построения информационных систем. Основные компоненты и свойства базы данных. Основные отличия файловых систем и систем баз данных. Архитектура клиент-сервер и ее пользователи.
презентация [203,1 K], добавлен 22.01.2016Этапы разработки модели базы данных: составление логической схемы и создание на ее основе физической формы графическим инструментарием Erwin. CASE-технологии для проектирования прикладного программного обеспечения и конфигурационного управления проектом.
контрольная работа [370,7 K], добавлен 03.01.2011Особенности проектирования информационных систем основанных на базах данных. Использование CASE-средств и описание бизнес процессов в BP-Win. Этапы проектирования современных информационных систем, виды диаграмм и визуальное представление web-сайта.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 25.04.2012Анализ архитектуры информационной системы, в структуру которой входят системы файл-сервер и клиент-сервер. Сравнение языков запросов SQL и QBE. Принципы разработки приложений архитектуры клиент-сервер при помощи структурированного языка запросов SQL.
курсовая работа [88,9 K], добавлен 11.04.2010Исследование технологии проектирования базы данных. Локальные и удаленные базы данных. Архитектуры и типы сетей. Программная разработка информационной структуры предметной области. Обоснование выбора архитектуры "клиент-сервер" и операционной системы.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 15.02.2017Анализ информационных потоков. Разработка структуры таблиц базы данных. Выбор CASE-средства для проектирования информационной системы и среды программирования. Разработка программных модулей (программного обеспечения). Подготовка справочных баз данных.
дипломная работа [6,8 M], добавлен 19.11.2013
