3. Функциональные методы моделирования (фм)

Цель разработки ФМ – выяснения причин несоответствующего функционирования

Задачи ФМ — анализ работы систем и проектирование систем

Методика ФМ систем представляет собой некоторую дисциплину мышления при описании функционирования систем, вытесняющую наименее трудоемкие технологии принятия решений, основанные на человеческой интуиции

Эта дисциплина мышления, регламентированная ГОСТом и используемая для описания функционирования систем, может быть сведена к тому, что

• система М является моделью системы А, если М достоверно отвечает на вопросы относительно А;

• моделированию подвергаются материально-информационные системы;

• модель состоит из массива взаимосвязанных функций;

• функционирование любой системы может быть представлено в иерархической структуре массива функций;

• каждая описываемая функция должна иметь связи четырех типов: вход, выход, управление, механизм;

• связи между функциями, имеющие указанную функциональную специализацию, образуют сеть с некоторыми топологическими ограничениями, отражающими сущность материальных отношений между этими функциями.

4. Статическое моделирование (см)

Статистическое моделирование представляет собой метод получения статистических данных о процессах, происходящих в моделируемой системе; основной метод получения результатов с помощью имитационных моделей стохастических систем, использующий в качестве теоретической базы предельные теоремы теории вероятностей

Основа - метод статистических испытаний Монте-Карло, который базируется на использовании случайных чисел

Сущность метода: построение для процесса функционирования исследуемой системы S некоторого моделирующего алгоритма, имитирующего поведение и взаимодействие элементов системы с учетом случайных входных воздействий и воздействий внешней среды и реализации этого алгоритма с использованием программно-технических средств ЭВМ.

Области применения: 1) изучение стохастических систем;

2) решение детерминированных задач.

Результат статистического моделирования - серия частных значений искомых величин или функций, их статистическая обработка. Если количество реализаций N, результаты устойчивы и достаточно точны.

(ХЗ НУЖЕН ЛИ ЗДЕСЬ UML, но он свзяан с моделированием)

Язык UML, определение и назначение. Обзор основных диаграмм языка. Возможности их применения на различных этапах жизненного цикла информационной системы.

UML – графический язык моделирования, представляющий собой систему обозначений, базирующийся на диаграммах, предназначенный для визуализации, спецификации, документирования, конструирования систем, в которых большую роль играет ПО.

Основная идея – в рассмотрении и ПО, и логических решений с т.з. объектов, понятий или сущностей.

Порядок работы:

1. Определение требований: материальные, технические, функциональные. Результат – на диаграмме прецедентов. 3 основных составляющих: акторы(внешний взаимодействующий с системой объект), прецеденты, отношения.

2. Определение концептуальной модели. Цель – построение модели ПО. Необходимо произвести ее декомпозицию на понятия. Результат – на диаграмме понятий. Основные составляющие – понятия, атрибуты (именованная хар-ка сущности, у аттр. есть имя и тип), отношения, ограничений (на ЕЯ или на спец. языке объектных ограничений). Диаграмма читается слева направо, сверху вниз, но можно задавать направление:

3. Моделирование поведения системы. Целью является выделение активных событий и системных операций, упорядочивание их во времени. Системная операция – опер., выполняемая системой в ответ на системное сообщение(сообщение переданное актором системе через ее границу). Результат – на диаграмме последовательностей.

У каждого объекта есть линия жизни. У активных объектов – сплошная, у пассивных – пунктирная.

4. Проектирование поведения системы. Результат – на диаграмме сотрудничества (для каждой системной операции). На диаграмме – сотрудничества и взаимодействия. Сотрудничество-это состав объектов и связей между ними.

Замеч. […]-условие сообщения

5. Построение диаграммы классов. Цель – определение допустимых классов и связей между ними. Результат – на диаграмме классов. Основная информация – из диаграммы сотрудничества.

Концептуальная модель UML

Основные части:

1. Словарь – основные строительные блоки языка

2. Правила сочетания блоков (слов)

3. Механизмы расширения самого языка

Строительные блоки UML: 1.Сущности 2.Отношения 3.Диаграммы

Сущности – абстракции, являющиеся основными элементами языка.

Отношения связывают сущности. Диаграммы их группируют.

Виды сущностей: 1.Структурные 2.Поведенческие 3.Группирующие 4.Аннотационные

Структурные сущности:

1. Класс (описание совокупности объектов, обладающих общей структурой, поведением, отношениями и семантикой)

2. Интерфейс (именованная совокупность операций, определяющих сервисы, предоставляемые классом или компонентом)

3. Кооперация (взаимодействие совокупности элементов, которые, работая совместно, производят эффект, не сводящийся к сумме)

4. Прецедент (описание взаимодействия с системой одного или нескольких акторов, которое приводит к достижению цели акторов). Структурируют поведенческие сущности. Реализуются посредством коопераций.

5. Активный класс – класс, каждый экземпляр которого обладает собственным потоком или процессом.

6. Компонент – физическая заменяемая часть системы, соответствующая некоторому набору интерфейсов и обеспечивающая его реализацию.

7. Узел – элемент идеальной физической системы, который существует во время ее функционирования и представляет собой вычислительный ресурс, который как минимум обладает некоторой вычислительной мощностью и памятью.

Поведенческие сущности

- динамические составляющие модели (глаголы)

1. Взаимодействие – поведение, суть которого сводится к обмену сообщениями между объектами в рамках конкретного контекста для достижения некоторой цели.

2. Автомат – алгоритм поведения, определяющий последовательность состояний, через которые объект или взаимодействие проходят на протяжении своего жизненного цикла в ответ на различные события, а также реакции на эти события.

Отношения бывают 3 видов: ассоциация, обобщение, зависимость. Ассоциация – устойчивое отношение между сущностями. У ассоциации помимо имени есть роль. Роль состоит из имени роли и множественности(определяет сколько экземпляров понятия соотв. данной роли может одновременно быть связано с одним экз. понятия). Обобщение- отношение между сущностями, в котором одна (дочерняя) сущность наследует структуру, поведение, семантику другой(родительской).

Зависимость - сем. отношение между сущностями в котором одна сущность некоторым образом зависит от другой. Зависимость включения – один прецедент явно включает в себя другой. Зависимость расширения – один прецедент (расширяющий) неявным образов включается в другой(расширяемый).

Отношение агрегации – спец. вид ассоциации, реализующий неравнопр. Отношение типа «часть-целое». Отношение агрегации: коллективная (обычно просто называют агрегацией), композитная (обычно наз. композицией). Композитная – сильная связь, подразумевающая что целое владеет своими частями.

Коллективная -более слабая связь, характерная для абстрактных объектов, не подразумевает что агрегат владеет своими частями.