Моделирование ИСУ

Моделирование ИСУ
Дисциплина
Информационные технологии
Тема 11
Моделирование
информационных систем
управления
2 семестр

алгоритмы, лежащие в основе процессов управления техническими системами
Графическое моделирование помогает

«увидеть» работу будущей системы, структура которой выражена в блоках и линиях

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

Графические языки визуального программирования

NI LabView — модульная программная среда для разработки приложений по обработке данных и проектированию логики встраиваемых систем от National Instruments

языка графических примитивов, обозначающих конкретную функцию, элемент, действие или состояние

системы

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

Структурные диаграммы (блок-схемы)

Метод CRC-карточек

Техника структурного анализа SADT

Функциональное моделирование IDEF0

Язык UML

Моделирование структур данных IDEF1 / 1X

Моделирование ИСУ

символы, их размеры, а также правила построения блок-схем определены государственными

стандартами.

ГОСТ 19.701-90. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения.
ГОСТ 19.002-80. Схемы алгоритмов и программ. Правила выполнения.
ГОСТ 19.003-80. Схемы алгоритмов и программ. Обозначения условные графические

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

результате чего изменяется значение, форма представления или расположения данных.
Внутри символа

или же в виде комментария на естественном языке или в виде формулы записываются действия, которые производятся при выполнении операции или группы операций.

Предопределенный процесс. Использование ранее созданных и отдельно описанных алгоритмов или программ (процедур, функций, программных модулей).Символ служит для указания обращения к процедурам, функциям, программным модулям.

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

зависимости от некоторых переменных условий.
Символ используется для изображения унифицированных структур:
РАЗВИЛКА

ПОЛНАЯ
РАЗВИЛКА НЕПОЛНАЯ
ВЫБОР
ЦИКЛ-ДО
ЦИКЛ-ПОКА

Модификация. Выполнение операций, меняющих команды или группу команд, изменяющих программу.
Символ используется для изображения унифицированной структуры ЦИКЛ С ПАРАМЕТРОМ. Внутри символа записывается параметр цикла с указанием начального и конечного значений, а также шаг изменения цикла, если он не равен единице.

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

хранения, ввода-вывода, базой данных, элементами управления или временным хранилищем в

оперативной памяти.

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

Ручной ввод. Ввод данных оператором в процесс обработки при помощи устройства, непосредственно сопряженного с компьютером (например, клавиатура).

Дисплей. Ввод-вывод данных в случае, если непосредственно подключенное к процессору устройство воспроизводит данные и позволяет оператору вносить изменения в процессе их обработки.

носителя малой ёмкости, стандартизированного дизайна и, как правило, однократной записи

– перфоркарты, RFID-метик или штрих-кода.

Лента. (устар.) Ввод-вывод данных в «человеко-читаемом» виде на носитель или устройство, имитирующее бумажную ленту (перфоленту, кассовую ленту, стример, «бегущую строку», последовательный канал передачи данных).

Память. Ввод - вывод данных в хранилище, организованное в оперативной памяти или на ином устройстве, допускающим произвольный доступ

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

Документ. Ввод - вывод данных, носителем которых служит бумага.

линий потока:
1) линии потока должны быть параллельны линиям внешней рамки

блок-схемы (границам листа, на котором изображена блок-схема);
2) направление линии потока сверху вниз и слева направо принимается за основное и стрелками не обозначается, в остальных случаях направление линии потока обозначается стрелками;
3) изменение направления линии потока производится под углом 90 градусов;
4) слияние (объединение) линий (кроме тривиальных случаев) должно обозначаться узлом или концевыми стрелками на линиях потоков.

Old style:

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

символы. Если блок-схема состоит из нескольких частей, расположенных на одной

странице, то линия потока одной части заканчивается символом СОЕДИНИТЕЛЬ, а линия потока на продолжении блок-схемы начинается с этого же символа. Внутри символов СОЕДИНИТЕЛЬ ставятся одинаковые порядковые номера, соответствующие разорванной линии потока

Межстраничный соединитель. Указание связи между разъединенными частями схем алгоритмов и программ, расположенных на разных листах.
Данный символ служит для тех же целей, что и соединитель, но при расположении частей блок-схемы на разных страницах.

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

данных или выполнения программы.
Комментарий. Связь между элементами схемы и пояснениями.
Позволяет

включать в блок-схему пояснения, формулы и другую информацию.

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

Моделирование ИСУ
Шаблон CRC-карточки

определение границы системы

Перекомпозиция классов до выделения явной функции

проектирования (SADT)

отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в

различных разрезах

IDEF1 — Information Modeling — методология моделирования информационных потоков внутри системы, позволяющая отображать и анализировать их структуру и взаимосвязи.

IDEF1X (IDEF1 Extended) — Data Modeling — методология моделирования баз данных на основе модели «сущность-связь». Применяется для построения информационной модели, которая представляет структуру информации, необходимой для поддержки функций производственной системы или среды.

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

к семейству IDEF можно отнести следующие стандарты:
- IDEF0 — Function

Modeling — методология функционального моделирования. С помощью наглядного графического языка IDEF0 изучаемая система предстает перед разработчиками и аналитиками в виде набора взаимосвязанных функций (функциональных блоков — в терминах IDEF0). Как правило, моделирование средствами IDEF0 является первым этапом изучения любой системы. Методологию IDEF0 можно считать следующим этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Technique);
- IDEF1 — Information Modeling — методология моделирования информационных потоков внутри системы, позволяющая отображать и анализировать их структуру и взаимосвязи;
- IDEF1X (IDEF1 Extended) — Data Modeling — методология построения реляционных структур (баз данных), относится к типу методологий «Сущность-взаимосвязь» (ER — Entity-Relationship) и, как правило, используется для моделирования реляционных баз данных, имеющих отношение к рассматриваемой системе;

Simulation Model Design — методология динамического моделирования развития систем. В

связи с весьма серьезными сложностями анализа динамических систем от этого стандарта практически отказались, и его развитие приостановилось на самом начальном этапе. В настоящее время присутствуют алгоритмы и их компьютерные реализации, позволяющие превращать набор статических диаграмм IDEF0 в динамические модели, построенные на базе «раскрашенных сетей Петри» (CPN — Color Petri Nets);
- IDEF3 — Process Description Capture — Документирование технологических процессов,
IDEF3 — методология документирования процессов, происходящих в системе (например, на предприятии), описываются сценарий и последовательность операций для каждого процесса. IDEF3 имеет прямую взаимосвязь с методологией IDEF0 — каждая функция (функциональный блок) может быть представлена в виде отдельного процесса средствами IDEF3;
- IDEF4 — Object-Oriented Design — методология построения объектно-ориентированных систем, позволяют отображать структуру объектов и заложенные принципы их взаимодействия, тем самым позволяя анализировать и оптимизировать сложные объектно-ориентированные системы;

(продолжение)

Ontology Description Capture — Стандарт онтологического исследования сложных систем. С

помощью методологии IDEF5 онтология системы может быть описана при помощи определенного словаря терминов и правил, на основании которых могут быть сформированы достоверные утверждения о состоянии рассматриваемой системы в некоторый момент времени. На основе этих утверждений формируются выводы о дальнейшем развитии системы и производится её оптимизация;
- IDEF6 — Design Rationale Capture — Обоснование проектных действий. Назначение IDEF6 состоит в облегчении получения «знаний о способе» моделирования, их представления и использования при разработке систем управления предприятиями. Под «знаниями о способе» понимаются причины, обстоятельства, скрытые мотивы, которые обуславливают выбранные методы моделирования. Проще говоря, «знания о способе» интерпретируются как ответ на вопрос: «почему модель получилась такой, какой получилась?» Большинство методов моделирования фокусируются на собственно получаемых моделях, а не на процессе их создания. Метод IDEF6 акцентирует внимание именно на процессе создания модели;

(продолжение)

Information System Auditing — Аудит информационных систем. Этот метод определён

как востребованный, однако так и не был полностью разработан;
- IDEF8 — User Interface Modeling — Метод разработки интерфейсов взаимодействия оператора и системы (пользовательских интерфейсов). Современные среды разработки пользовательских интерфейсов в большей степени создают внешний вид интерфейса. IDFE8 фокусирует внимание разработчиков интерфейса на программировании желаемого взаимного поведения интерфейса и пользователя на трех уровнях: выполняемой операции (что это за операция); сценарии взаимодействия, определяемом специфической ролью пользователя (по какому сценарию она должна выполняться тем или иным пользователем); и, наконец, на деталях интерфейса (какие элементы управления, предлагает интерфейс для выполнения операции);

(продолжение)

Scenario-Driven IS Design (Business Constraint Discovery method) — Метод исследования

бизнес ограничений был разработан для облегчения обнаружения и анализа ограничений в условиях которых действует предприятие. Обычно, при построении моделей описанию ограничений, оказывающих влияние на протекание процессов на предприятии уделяется недостаточное внимание. Знания об основных ограничениях и характере их влияния, закладываемые в модели, в лучшем случае остаются неполными, несогласованными, распределенными нерационально, но часто их вовсе нет. Это не обязательно приводит к тому, что построенные модели нежизнеспособны, просто их реализация столкнется с непредвиденными трудностями, в результате чего их потенциал будет не реализован. Тем не менее в случаях, когда речь идет именно о совершенствовании структур или адаптации к предсказываемым изменениям, знания о существующих ограничениях имеют критическое значение;
- IDEF10 — Implementation Architecture Modeling — Моделирование архитектуры выполнения. Этот метод определён как востребованный, однако так и не был полностью разработан;

(продолжение)

Information Artifact Modeling. Этот метод определён как востребованный, однако так

и не был полностью разработан;
- IDEF12 — Organization Modeling — Организационное моделирование. Этот метод определён как востребованный, однако так и не был полностью разработан;
- IDEF13 — Three Schema Mapping Design — Трёхсхемное проектирование преобразования данных. Этот метод определён как востребованный, однако так и не был полностью разработан;
- IDEF14 — Network Design — Метод проектирования компьютерных сетей, основанный на анализе требований, специфических сетевых компонентов, существующих конфигураций сетей. Также он обеспечивает поддержку решений, связанных с рациональным управлением материальными ресурсами, что позволяет достичь существенной экономии.

(окончание)

и проектирования (SADT)

параметры (характеристики, свойства) объектов
Название отдела
ОТДЕЛ
Имя сотрудника
Оклад сотрудника
Название отдела
СОТРУДНИК
Пример: система

учёта персонала (бухгалтерия)

РАБОТАЕТ В

СУЩНОСТИ

СВЯЗЬ

Установка значений атрибутов приводит к созданию реализации сущности, т.е. появлению отображения реального объекта в информационной системе

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

несколькими экземплярами второй сущности. Причем первая сущность называется родительской, а вторая

- дочерней

Название отдела

ОТДЕЛ

Имя сотрудника
Оклад сотрудника
Название отдела

СОТРУДНИК

РАБОТАЕТ В

КЛЮЧЕВЫЕ АТРИБУТЫ

МИГРИРУЮЩИЙ АТРИБУТ

Пример связи между сущностями по схеме один-ко-многим

Значение мигрирующего (внешнего) атрибута не хранится в записи, а получается через связь сущностей

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

решения технических задач
ID отдела
Название отдела
ОТДЕЛ
ID сотрудника
Имя сотрудника
Оклад сотрудника
Название отдела
СОТРУДНИК
РАБОТАЕТ В
МИГРИРУЮЩИЙ

АТРИБУТ

СУРРОГАТНЫЙ АТРИБУТ

Естественный ключ образуется самими данными
Составной ключ образуется сочетанием нескольких атрибутов
Суррогатный ключ – искусственное образование для обеспечения уникальности объекта

КЛЮЧЕВОЙ АТРИБУТ

НЕКЛЮЧЕВЫЕ АТРИБУТЫ

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

реализациях (объектах) образуют связь
1

М
Мощность связи
Отделы
Сотрудники
Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование

ИСУ

отражают перемещение данных и способы их обработки
ID отдела
Название отдела
ОТДЕЛ
ID сотрудника
Имя

сотрудника
Оклад сотрудника
ID отдела

СОТРУДНИК

Название отдела
Штат
Средний оклад

ОТЧЕТ

COUNT( )

AVG( )

Группировка

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

конструкторе запросов Ms Access
Вид запроса на выбору данных на языке

SQL:

SELECT COUNT([Имя сотрудника]),
AVG([Оклад сотрудника])
FROM [ОТДЕЛ], [СОТРУДНИК]
GROUP BY [Название отдела];

Результат

Информатика. 2 семестр. Тема 11. Моделирование ИСУ

процессы управления»
Блок дисциплин
Информатика и информационные технологии
Спасибо за внимание !!!
Контакты:
mami.testolog.ru
timid@mami.ru
inform437@gmail.com
Содержание:

Метод CRC-карточек
Проектирование хранилищ данных (IDEF1/1x в SADT)
Технология структурного анализа и проектирования (SADT)
UML
…