Шесть типов технологий структурно-модульного проектирования

По технологии структурно-модульного проектирования ПО строится иерархическая структура, элементами которой являются отдельные модули. Модули взаимодействуют между собой в соответствии с направлениями связей в этой структуре. Вместе модули и связи составляют комплекс, функционирующий как единое целое. В функционировании модуля учавствуют данные, как компонент, связанный с функциями модуля. Комплекс из модуля и данных обязательно дополняется документацией.

В принятой терминологии структурно-модульный принцип проектирования ПО является базой индустриальной технологии. В различных вариантах её реализации различают несколько основных ветвей (методов):

1. проектирование сверху вниз или нисходящее проектирование;

2. проектирование снизу вверх или восходящее проектирование;

3. проектирование путём «расширения ядра»;

4. проектирование «от внутреннего потока данных»;

5. итерационное проектирование (или итеративное);

6. параллельное проектирование.

1. Проектирование сверху вниз или нисходящее проектирование. В этом методе проектирования реализуется переход от более общих положений к частным. При этом используются две стратегии: 1. пошаговое уточнение, т.е. на каждом шаге определяются программные модули очередного, более низкого уровня. 2. анализ сообщений.

Совместное применение этих двух стратегий даёт возможность реализовывать весь процесс проектирования от главной процедуры верхнего уровня, до самых мелких процедур нижнего уровня.

Основной недостаток метода: трудность учёта ресурсов (в первую очередь времени).

2. Проектирование снизу вверх или восходящее проектирование. В этом методе в первую очередь определяются вспомогательные функции и, соответственно, модули, завершающие работу ПО и дающие непосредственно выходной результат. На базе созданных модулей строится следующий, более высокий уровень модулей и так далее, до основного модуля.

Основной недостаток метода: отсутствие целостного взгляда на проектирование ПО. Возможны большие отклонения от первоначального варианта ПО и значительные корректировки. Поэтому этот метод используются для небольшого числа уровней и небольших систем.

3. Проектирование путём расширения ядра. По этому методу в первую очередь выделяется круг основных задач (ядро). В дальнейшем для отдельных задач из этого ядра разрабатываются свои обслуживающие их процедуры. Композиция таких независимых и зависимых ПС оставляет автоматизированную систему управления предприятием.

Основной недостаток: трудность увязки далеко отстоящих друг от друга подсистем.

4. Проектирование «от внутреннего потока данных». По этому методу сначала определяются и связываются информационные потоки, а потом на эту структуру «навешиваются» отдельные процедуры. Важными факторами при этом являются: область управления модулем, т.е. модули, которые участвуют в формировании входных для данного модуля переменных, и область влияния модуля, т.е. те модули, которые используют результаты, полученные в данном модуле.

Пример: дыропробивной пресс для платы. Изначально пуансон качественный. После пробивки нескольких тысяч отверстий пуансон тупится и не режет и продавливает платину. Ясно, что на каком-то этапе необходимо заменить пуансон (или матрицу, если она бракованная). Но осуществить это необходимо только тогда, когда это станет экономически целесообразно.

В зону, где пуансон контачит с пластинкой, вводится микрофон и фиксирует звук пробоя. В зависимости от того, износился ли инструмент, будет различный график звука пробоя.

Таким образом, необходимо решить следующую задачу. Найти разницу между идеальной кривой и текущей, и если разница допустима, то производство продолжается. Иначе, считаем, сколько бракованных отверстий будет в плате. Если их много, то ясно, что виновник брака – инструмент, и его необходимо заменить. Если мало, значит инструмент в порядке, а виновата плата и пуансон с матрицей менять нет необходимости.

Недостаток метода: трудность модификации отдельных модулей, т.к. в этом случае могут возникать дополнительные информационные потоки, плохо вписывающиеся в имеющуюся схему.

5. Итерационное (итеративное) проектирование. Метод реализуется чаще всего для решения научно-технических задач с труднопредсказуемым положительным результатом. В этом случае выяснение границ применимости объекта проектирования приводит к повторению конкретного набора этапов проектирования.

Например, разработки самоходной опрыскивающей установки с 10-ти кубометровым баком. Если центр тяжести высоко, то возникает противоречие, в результате чего установка падает. Если удлинить, то установка будет упираться носом в землю. Если закруглить углы и установить доп. колёса – слишком затратно. Разбить на отсеки – тяжело мыть. Видно, что любые изменения, направленные на устранения противоречий, приводят очень часто к возникновению нового противоречия. Таким образом мы можем зайти в тупик, когда станет ясно, что решение невозможно.

Наиболее характерно использование метода в системах автоматизации проектных работ (САПР), т.к. для многих систем при автоматизированном проектировании возникающие противоречия могут приводить к необходимости повторения некоторых этапов процесса проектирования.

Основной недостаток: сложность логики использования итерационных процедур. Т.е. нужны подробно разработанные критерии для всех этапов любой проектной процедуры.

6. Параллельное проектирование. Этот метод даёт возможность получить программное средство с конкурирующими характеристиками, т.к. одно и то же задание даётся нескольким исполнителям. Метод применяется для создания систем с жёсткими требованиями к: быстродействию, срокам разработки, производительности и т.д.

Во всех этих случаях параллелизм разработок даёт возможность выбора наиболее прогрессивного варианта программного средства.

Основной недостаток: значительный расход различных ресурсов (в первую очередь денежных).

52. Определение метрики и её свойства. Шкалы: номинальная, порядковая, интервальная, относительная.

Метрика – мера, определяющая расстояния между элементами множества. Обладает следующими свойствами:

- всегда больше либо равна нулю;

- равна нулю, если элементы множества совпадают;

- симметричная, т.е. |AB|=|BA| (расстояние);

- метрика подчиняется закону треугольника: |AB|+|BC|>|AC|.

Введение метрики на множестве определяет метрическое пространство, Т.е. если определить какую-то метрику на множестве программ, то можно оперировать этой метрикой, сравнивая программы между собой.

Каждая метрика имеет определённую шкалу, вдоль которой располагаются величины. соответствующие значениям метрики. Виды шкал:

1. номинальная. По этой шкале программы классифицируются по признаку наличия или отсутствия какого-либо свойства или характеристики без учёта градаций;

2. порядковая шкала. По этой шкале программы классифицируются по признаку наличия или отсутствия какой-либо характеристики и упорядоченно располагаются по оси этой характеристики (но сами значения на ней не присутствуют – только взаимное расположение);

3. интервальная шкала. По этой шкале программы классифицируются таким образом, что можно сказать, на сколько условных единиц одна программа отстоит от другой;

4. относительная шкала. По этой шкале программы классифицируются таким образом, что возможна сравнительная оценка других программ относительно базовой.