1. Лабораторная работа №3

2. Разработка структуры программно-методического комплекса (ПМК) для проектирования изделий. Разработка физической модели ПМК. Диаграммы модулей. Структурную карту Константайна и Джексона.

Цель работы: научиться разрабатывать физическую структуру программно-методического комплекса для проектирования изделий.

3. Теоретические сведения

Определение ПМК, составные части ПМК

Термин “ПМК” применяется к комплексам программ и соответствующего методического обеспечения различной сложности и назначения (рисунок 5). ПМК предназначен для определённого класса задач и в пределах этого класса обладает универсальностью, имеет средства управления, позволяющие выбирать конкретные возможности из числа предусмотренных, разработан с учётом возможностей его использования в различных организациях (удовлетворяет общим требованиям к программным изделиям), имеет документацию, ориентированную на пользователя определённой квалификации в предметной области. Класс решаемых задач называют предметной областью.

ПМК - это объединение управляющих, обслуживающих и обрабатывающих модулей (рисунок 6).

Функция обрабатывающих модулей состоит в реализации шагов алгоритма преобразования значений входных данных в результаты-значения выходных данных.

Управляющие модули – преобразуют задание пользователя в последовательность вызовов обрабатывающих модулей.

Обслуживающие модули – обеспечивают внешний и внутренний интерфейсы ПМК. В общем случае разделение на управляющие и обслуживающие модули носит условный характер.

Р исунок 5 - Классификация ПМК по функциональному назначению

2. Рисунок 6 - Взаимодействие составных частей ПМК

Анализ модели предметной области и внешнего управления позволяет уточнить функции управляющих и обслуживающих модулей, т.е. системного наполнения ПК.

К управляющим относятся модули, выполняющие действия по изменению состояния предметной области, поддержанию и реализации функциональных связей и связей по определению, а также преобразованию самой модели предметной области (МПО), если используется динамическая модель. Таким образом, управляющая часть ПМК должна обеспечить выполнение четырех основных функций:

1 Формирование начального состояния модели предметной области.

2 Формирование очередных состояний МПО.

3 Управление вызовом и выполнением обрабатывающих модулей.

4 Преобразование динамической модели предметной области.

Первая функция выполняется однократно при запуске ПМК, ее часто называют инициализацией. Остальные функции могут выполняться многократно в соответствии с требованиями пользователя. Функции управления различаются объектом управления. Для первой, второй и четвертой функции объектом управления является представление модели предметной области в памяти ЭВМ. Вторая функция распадается на ряд подфункций, к которым относятся:

1 Определение модуля, подлежащего выполнению, и проверка его выполнимости.

2 Определение последовательности вызовов модулей, ведущей к цели, установленной пользователем (для ПМК с проблемно-ориентированными средствами внешнего управления).

3 Подготовка входных данных (размещение в памяти, формирование списков параметров) для очередного вызываемого модуля.

4 Вызов обрабатывающего модуля.

5 Анализ и регистрация в МПО результатов вызова обрабатывающего модуля.

6 Управление памятью для размещения значений данных.

Не следует рассматривать перечисленные функции как список управляющих модулей. В конкретном ПМК отдельные функции могут не потребоваться, для реализации других функций необходимо будет разработать несколько модулей. Если внешнее управление организовано так, что для фиксированного списка входных данных вычисляются все остальные данные, отпадает необходимость в выполнении функций 1 и 2. Если все обрабатываемые данные одновременно размещены в основной памяти, не требуются функции 3 и 6. Вместе с тем, при проектировании целесообразно провести анализ необходимости и возможных путей реализации всех функций с учётом выбранного способа представления в памяти модели предметной области и способа внешнего управления ПМК.

После выделения функций управляющих модулей можно в общих чертах определить задачи, решаемые обслуживающими модулями. Будем ориентироваться при этом на ПМК, используемые в диалоговом режиме в условиях взаимодействия с пользователем в течение всего сеанса работы.

Обслуживающие модули должны обеспечить связь управляющей части ПМК с пользователем, связь с данными (файлами), не входящими в информационную базу комплекса. В ряде случаев может возникнуть потребность в выполнении различных согласующих функций для связи управляющих модулей с обрабатывающими. Исходя из этого общее значение обслуживающих модулей сводится к обеспечению:

1. Интерфейса с пользователем.

2. Интерфейса с файлами и базами данных, внешними относительно ПМК.

3. Внутренних согласующих функций, например, по формам представления данных.

Интерфейс с пользователем должен обеспечить получение (ввод) информации (сообщений), подготавливаемой пользователем, и вывод сообщений в форме, удобной для восприятия пользователем, например, в виде окон или текстов, выводимых на экран или печатающее устройство. По характеру информации, вводимой или запрашиваемой пользователем или формируемой ПМК, можно выделить четыре группы функций интерфейса с пользователем:

1. Справочные функции, в том числе вывод справок о составе и состоянии модели предметной области, возможностях комплекса в целом и в каждом состоянии модели предметной области.

2. Приём от пользователя и контроль управляющей информации (команд, программы на входном языке).

3. Ввод данных, представляемых пользователем, и вывод данных (результатов вычислений) на экран или печатающее устройство.

4. Вывод информационных сообщений о возникающих при работе комплекса особых ситуациях (ошибках).

Эти четыре группы функций (справочная, по управлению, по данным и информационная) могут реализовываться последовательно или параллельно. При последовательной работе пользователь поочерёдно обращается к различным функциям, т. е. либо получает справки, либо вводит управляющую информацию, либо вводит новые данные, либо просматривает результаты расчётов. Параллельная работа предусматривает возможность, например, обращения к справочной функции в процессе ввода управляющей информации или данных. Очевидно, что модули, реализующие эти функции, выполняются последовательно, но допускаются прерывания, например, для ввода управляющей информации, для получения справки и возврат для продолжения ввода. Для параллельного выполнения разнородных интерфейсных функций может потребоваться включение в ПМК монитора для управления интерфейсами.

Результат работы интерфейса для пользователя представляется некоторыми сообщениями, например, на экране дисплея. Эта же информация для использования в модулях представляется некоторым управляющим кодом. Следовательно, необходимы модули, преобразующие сообщения пользователя в управляющий код, и модули, преобразующие вырабатываемую информацию в сообщения для пользователя. Сложность этих модулей- трансляторов определяется сложностью и развитостью средств внешнего управления ПМК.

На основе анализа функций управляющих и обслуживающих модулей может быть определена общая структура средств системного наполнения ПМК.

Физическое структурное проектирование

Жёсткой границей между логическим и физическим проектированием не существует. На физическом уровне происходит разбиение программы на модули.

Для описания модульной структуры и взаимосвязи модулей используют структурные карты:

1. структурная карта Константайна;

2. структурная карта Джексона,

которые применяют для описания внутренней структуры модулей..

Структурная карта Константайна показывают отношения иерархии между модулями; включают модули ( ), области данных ( ), потоки (→) , демонстрирующие межмодульные вызовы со связями.

→ связи по данным

→ связи по управлению

- подсистемы

- библиотеки

а)

б)

в)

г)

д)

e)

Пример

Недостаток карт Константайна – отсутствие показа последовательности вызовов.

1. Порядок выполнения работы

1. Постройте диаграмму модулей программно-методического комплекса, выделите системную и функциональную части.

2. Опишите набор функций, соответствующих каждому модулю и его назначение.

3. Разработайте структурную карту Константайна. Опишите ее составляющие.

4. Разработайте структурную карту Джексона. Опишите ее составляющие.

3. Вопросы для контроля и самостоятельной работы

1. Дайте определение ПМК. Какие требования к нему предъявляются?

2. Какие виды ПМК в зависимости от функционального назначения вы знаете?

3. Опишите общую структуру любого ПМК. Что такое модуль?

4. Что называется предметной областью?

5. Назовите функции обрабатывающих модулей ПМК.

6. Назовите функции управляющих и обслуживающих модулей ПМК.

7. Какие модули входят в функциональную и системную части ПМК и как они взаимодействуют?

8. Какие группы функций интерфейса с пользователем выделяют при разработке ПМК?

9. Опишите и обоснуйте модульную структуру разработанного ПМК. Охарактеризуйте взаимодействие его частей.