1.4. Методология системного анализа и системного моделирования

1.4. Методология системного анализа и системного моделирования

Системный анализ как научное направление имеет более давнюю историю, чем ООП и ООАП, и собственный предмет исследования. Центральным понятием системного анализа является понятие системы, под которой понимается совокупность объектов, компонентов или элементов произвольной природы, образующих некоторую целостность. Определяющей предпосылкой выделения некоторой совокупности как системы является возникновение у нее новых свойств, которых не имеют составляющие ее элементы. Примеров систем можно привести достаточно много – это персональный компьютер, автомобиль, человек, биосфера, программа и др. Более ортодоксальная точка зрения предполагает, что все окружающие нас предметы являются системами.

Важнейшими характеристиками любой системы являются ее структура и процесс функционирования. Под структурой системы понимают устойчивую во времени совокупность взаимосвязей между ее элементами или компонентами. Именно структура связывает воедино все элементы и препятствует распаду системы на отдельные компоненты. Структура системы может отражать самые различные взаимосвязи, в том числе и вложенность элементов одной системы в другую. В этом случае принято называть более мелкую или вложенную систему подсистемой, а более крупную – метасистемой.

Процесс функционирования системы тесно связан с изменением ее свойств или поведения во времени. При этом важной характеристикой системы является ее состояние, под которым понимается совокупность свойств или признаков, которые в каждый момент времени отражают наиболее существенные особенности поведения системы.

Рассмотрим следующий пример. В качестве системы представим себе «Автомобиль». Для этого случая система охлаждения двигателя будет являться подсистемой «Автомобиля». С одной стороны, двигатель является элементом системы «Автомобиль». С другой стороны, двигатель сам является системой, состоящей из отдельных компонентов, таких как цилиндры, свечи зажигания и др. Поэтому система «Двигатель» также будет являться подсистемой системы «Автомобиль».

Структура системы «Автомобиль» может быть описана с разных точек зрения. Наиболее общее представление о структуре этой системы дает механическая схема устройства того или иного автомобиля. Взаимодействие элементов в этом случае носит механический характер. Состояние автомобиля можно рассматривать также с различных точек зрения, наиболее общей из которых является характеристика автомобиля как исправного или неисправного. Очевидно, что каждое из этих состояний в отдельных ситуациях может быть детализировано. Например, состояние «неисправный» может быть конкретизировано в состояния «неисправность двигателя», «неисправность аккумулятора», «отсутствие подачи топлива» и пр. Важно иметь четкое представление, что подобная детализация должна быть адекватна решаемой задаче.

Процесс функционирования системы отражает поведение системы во времени и может быть представлен как последовательное изменение ее состояний: Если система изменяет одно свое состояние на другое, то принято говорить, что система переходит из одного состояния в другое. Совокупность признаков или условий изменения состояний системы в этом случае называется переходом. Для системы с дискретными состояниями процесс функционирования может быть представлен в виде последовательности состояний с соответствующими переходами. Более точное графическое описание процесса функционирования систем будет дано в главе 2.

Методология системного анализа служит концептуальной основой системно-ориентированной декомпозиции предметной области. В этом случае исходными компонентами концептуализации являются системы и взаимосвязи между ними. При этом понятие системы является более общим, чем понятия классов и объектов в ООАП. Результатом системного анализа является построение некоторой модели системы или предметной области.

Понятие модели столь широко используется в повседневной жизни, что приобрело очень много смысловых оттенков. Это и «Дом моделей» известного кутюрье, и модель престижной марки автомобиля, и модель политического руководства, и математическая модель колебаний маятника. Применительно к программным системам нас будет интересовать только то понятие модели, которое используется в системном анализе. А именно, под моделью будем понимать некоторое представление о системе, отражающее наиболее существенные закономерности ее структуры и процесса функционирования и зафиксированное на некотором языке или в другой форме.

Примеров моделей можно привести достаточно много. Например, аэродинамическая модель гоночного автомобиля или проектируемого самолета, модель ракетного двигателя, модель колебательной .системы, модель системы электроснабжения региона, модель избирательной компании и др.

Общим свойством всех моделей является их подобие оригинальной системе или системе-оригиналу. Важность построения моделей заключается в возможности их использования для получения информации о свойствах или поведении системы-оригинала. При этом процесс построения и последующего применения моделей для получения информации о системе-оригинале получил название моделирование.

Примечание 10

Наиболее общей моделью системы является так называемая модель «черного ящика». В этом случае система представляется в виде прямоугольника, внутреннее устройство которого скрыто от аналитика или неизвестно. Однако система не является полностью изолированной от внешней среды, поскольку последняя оказывает на систему некоторые информационные или материальные воздействия. Такие воздействия получили название входных воздействий. В свою очередь, система также оказывает на среду или другие системы определенные информационные или материальные воздействия, которые получили название выходных воздействий. Графически данная модель может быть изображена следующим образом (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Графическое изображение модели системы в виде «черного ящика»

Ценность моделей, подобных модели «черного ящика», весьма условна. Невольно может возникнуть ассоциация с «Черным квадратом». Однако если оценка изобразительных особенностей последнего не входит в задачи системного анализа, то общая модель системы содержит некоторую важную инфомацию о функциональных особенностях данной системы, которые дают представление о ее поведении. Действительно, кроме самой общей информации о том, на какие воздействия реагирует система, и как проявляется эта реакция на окружающие объекты и системы, другой информации мы получить не можем. В рамках системного анализа разработаны определенные методологические средства, позволяющие выполнить дальнейшую конкретизацию общей модели системы. Некоторые из графических средств представления моделей систем будут рассмотрены в главе 2.

Процесс разработки адекватных моделей и их последующего конструктивного применения требует не только знания общей методологии системного анализа, но и наличия соответствующих изобразительных средств или языков для фиксации результатов моделирования и их документирования. Очевидно, что естественный язык не вполне подходит для этой цели, поскольку обладает неоднозначностью и неопределенностью. Для построения моделей были разработаны достаточно серьезные теоретические методы, основанные на развитии математических и логических средств моделирования, а также предложены различные формальные и графические нотации, отражающие специфику решаемых задач. Важно представлять, что унификация любого языка моделирования тесно связана с методологией системного моделирования, т. е. с системой воззрений и принципов рассмотрения сложных явлений и объектов как моделей сложных систем.

Сложность системы и, соответственно, ее модели может быть рассмотрена с различных точек зрения. Прежде всего, можно выделить сложность структуры системы, которая характеризуется количеством элементов системы и различными типами взаимосвязей между этими элементами. Если количество элементов превышает некоторое пороговое значение, которое не является строго фиксированным, то такая система может быть названа сложной. Например, если программная СУБД насчитывает более 100 отдельных форм ввода и вывода информации, то многие программисты сочтут ее сложной. Транспортная система современных мегаполисов также может служить примером сложной системы.

Вторым аспектом сложности является сложность процесса функционирования системы. Это может быть связано как с непредсказуемым характером поведения системы, так и невозможностью формального представления правил преобразования входных воздействий в выходные. В качестве примеров сложных программных систем можно привести современные операционные системы, которым присущи черты сложности как структуры, так и поведения.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

1.3. Методология объектно-ориентированного анализа и проектирования

Из книги Самоучитель UML автора Леоненков Александр

1.3. Методология объектно-ориентированного анализа и проектирования Необходимость анализа предметной области до начала написания программы была осознана давно при разработке масштабных проектов. Процесс разработки баз данных существенно отличается от написания


2.2. Диаграммы структурного системного анализа

Из книги Модель зрелости процессов разработки программного обеспечения автора Паулк Марк

2.2. Диаграммы структурного системного анализа Под структурным системным анализом принято понимать метод исследования системы, который начинается с наиболее общего ее описания с последующей детализацией представления отдельных аспектов ее поведения и


Группа системного проектирования

Из книги ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВСТРОЕННЫХ СИСТЕМ. Общие требования к разработке и документированию автора Госстандарт России

Группа системного проектирования Является коллективом сотрудников (руководителей и технических специалистов), которые несут ответственность за определение системных требований; отнесение этих требований к оборудованию, ПО и другим компонентам; определение


Группа системного тестирования

Из книги Основы AS/400 автора Солтис Фрэнк

Группа системного тестирования Группа системного тестирования представляет собой коллектив сотрудников (руководителей и технических специалистов), которые несут ответственность за планирование и выполнение независимого системного тестирования ПО, проводимого в


Внутри системного объекта

Из книги Тайны и секреты компьютера автора Орлов Антон А

Внутри системного объекта Хотя в MI нет концепции памяти, все процессоры AS/400 используют физическую память, включая основную память и диск. Системные объекты, расположенные ниже MI, реализованы как строго определенные структуры, хранящиеся в этой памяти. За создание и


Структура системного объекта

Из книги UNIX: взаимодействие процессов автора Стивенс Уильям Ричард

Структура системного объекта На рисунке 5.6 изображен формат системного объекта в одноуровневой памяти. Первые 32 байта содержат заголовок, предоставляющий информацию о самом сегменте. Далее следует заголовок EPA (Encapsulated Program Architecture). ЕРА была создана для спецификации


6.4.2. Изменение системного времени

Из книги Информатика: аппаратные средства персонального компьютера автора Яшин Владимир Николаевич

6.4.2. Изменение системного времени Для изменения системного времени (и даты) дважды щелкните на системных часах. Откроется окно Свойства: Дата и время (рис. 42). Данное окно позволяет изменить дату, время, выбрать часовой пояс, а также установить параметры синхронизации


Непрерываемость системного вызова door_call

Из книги Ubuntu 10. Краткое руководство пользователя автора Колисниченко Д. Н.

Непрерываемость системного вызова door_call Документация на door_call предупреждает, что эта функция не предполагает возможности перезапуска (библиотечная функция door_call делает системный вызов с тем же именем). Мы можем убедиться в этом, изменив процедуру сервера таким образом,


5.2.2.1. Основные компоненты системного блока

Из книги Искусство программирования на языке сценариев командной оболочки автора Купер Мендель

5.2.2.1. Основные компоненты системного блока Рассмотрим более подробно основные компоненты системного блока.Часть компонентов системного блока конструктивно располагается на системной или материнской плате (motherboard или mainboard). Плата представляет собой конструктивный


Образ системного диска

Из книги Разработка ядра Linux автора Лав Роберт

Образ системного диска Итак, прежде всего, давайте выясним, что такое «образ системного диска». Если вы откроете Проводник Windows, то увидите, что жесткий диск вашего компьютера разбит на несколько логических разделов, каждый из которых имеет свое имя или просто букву C:, D:, E:


21.6. Команды системного администратора

Из книги Описание языка PascalABC.NET автора Коллектив РуБоард

21.6. Команды системного администратора 21.6.1. Команды free и df— информация о системных ресурсах Команда free выводит информацию об использовании оперативной и виртуальной памяти, а df — об использовании дискового пространства. Из рис. 21.5 видно, что в системе установлено всего


Контекст системного вызова

Из книги автора

Контекст системного вызова Как уже обсуждалось в главе 3, "Управление процессами", при выполнении системного вызова ядро работает в контексте процесса. Указатель current указывает на текущее задание, которое и есть процессом, выполняющим системный вызов.В контексте процесса


Обзор системного модуля PABCSystem

Из книги автора

Обзор системного модуля PABCSystem Модуль PABCSystem называется системным и автоматически подключается первым к любой программе или модулю. Он содержит ряд процедур, функций, констант, типов.* Константы модуля PABCSystem* Типы модуля PABCSystem Общие типы* Типы указателей* Классы коллекций