Методы и средства проектирования информационных систем и компьютерных сетей. Концепции объектно-ориентированного проектирования

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

До появления информационных систем люди работали с информацией вручную, что сказывалось на времени обработки ее информации и хранении. Люди теряли контроль над мелкими деталями, составление документов было не координированно и медлительным, соответственно, незадолго до создания компьютера была и создана первая информационная система.

Первые информационные системы появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов. Со временем, техника росла в работоспособности и соответственно, информационные системы вслед за техникой увеличивали свои наборы функций. За счет этого на свет появились такие информационные системы как: 1С, JAVAC++ и т.п.

Цели:

1. Изучить методы и средства проектирования ИС.

2. Изучить средства проектирования компьютерных сетей.

3. Изучить концепции объектно-ориентированного проектирования.

4. Изучить методы тестирования ИС.

1. Методы и средства проектирования ИС

Проектирование ИС охватывает три основные области:

1. Проектирование объектов данных, которые будут реализованы в базе данных.

2. Проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным.

3. Учет конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры «файл-сервер или клиент-сервер», параллельной обработки.

Проектирование ИС действуют по двум технологиям это:

1. Каноническое проектирование.

2. Промышленное проектирование.

Основные особенности канонического проектирования:

1. Отражает особенности ручной технологии проектирования.

2. Предлагает выполнение индивидуального проектирования.

3. Не предполагает использования средств интеграции.

Каноническое проектирование ИС ориентирована на использование каскадной модели жизненного цикла. На рисунке 1 изображена каскадная модель жизненного цикла.

Рисунок 1 -- Каскадная модель жизненного цикла

В связи с недостатками каскадной модели, применяется поэтапная модель с промежуточным контролем, представленная рисунке 2.

Рисунок 2 -- Поэтапная модель с промежуточным контролем

Промышленное проектирование ИС ориентировано на использование спиральной модели жизненного цикла за исключением стратегических важных отраслей человека (медицина, военная оборона) На рисунке 3 изображена итерационная модель жизненного цикла.

Рисунок 3 -- Спиральная модель жизненного цикла

Спиральная модель, в отличие от каскадной, предлагает итерационный процесс разработки информационной системы.

Один из основных инструментов структурного анализа и проектирования информационных систем является диаграмма потоков данных.

Диаграмма потоков данных (DFD) -- это методология графического структурного анализа, описывающая внешние по отношению к системе источники и адресаты данных, логические функции, потоки данных и хранилища данных, к которым осуществляется доступ.

DFD содержит процессы, которые преобразуют данные, потоки данных, которые переносят данные, активные объекты, которые производят и потребляют данные, и хранилища данных, которые пассивно хранят данные. Пример диаграммы потока данных можно увидеть на рисунке 4.

Рисунок 4 -- Пример простой диаграммы потоков данных

Для проектирования ИС используют такие программы как:

BPwin -- мощный инструмент моделирования, который используется для анализа, документирования и реорганизации сложных бизнес-процессов. Модель, созданная средствами BPwin, позволяет четко документировать различные аспекты деятельности, которые необходимо предпринять.

StarUML -- это пакет с открытым программным кодом, написанный на Delphi и работающий под управлением ОС семейства Windows. StarUML поддерживает UML 2.0 и MDA (Model Driven Architecture ). На рисунке 5 изображен интерфейс программы StarUML.

Рисунок 5 -- Интерфейс программы StarUML

Данная программа позволяет создавать диаграмму переходов состояний, которая описывает бизнес-процессы организации. На рисунке 6 показан пример данной диаграммы.

Рисунок 6 -- Пример диаграммы переходов состояний

В данной программе есть различные инструменты, позволяющие смоделировать различные диаграммы. Например:

Действующие лица (роли, выполняемые людьми или сущностями) обозначаются фигуркой человека и зовутся авторами. На рисунке 7 показан пример актера.

Рисунок 7 -- Актер

Объекты изображаются следующим способом. На рисунке 8 изображен пример объекта «Колян»

Рисунок 8 -- Пример создания объекта

Еще в StarUML есть такое понятие как «Прецеденты». Прецеденты -- это действие, которые совершают актеры с функциями выполняемой системы. На рисунке 9 показан пример прецедента.

Рисунок 9 -- Пример прецедента

2. Методы и средства проектирования компьютерных сетей

Топология сети характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

Шина,

Звезда,

Кольцо.

Если компьютеры подключены вдоль одного сегмента, то топология называется шиной. На рисунке 10 изображен пример такой топологии.

Рисунок 10 -- Шинная топология сети

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором.

На рисунке 11 изображен пример топологии «звезда».

Рисунок 11 -- топология сети типа «звезда»

Топология кольцо (топология замкнутой сети) -- это тип сетевой топологии, при котором все компьютеры подключены коммуникационному каналу, замкнутому на себе. В кольце сигналы передаются только в одном направлении. Сигнал в топологии кольцо возможно усиливать. На рисунке 12 изображена топология типа «кольцо».

Рисунок 12 -- Топология «кольцо»

Для моделирования сетей обычно используют такие программы как:

1. NetCracker.

2. Cisco Packet Tracer.

Packet Tracer-- эмулятор сети передачи данных, выпускаемый фирмой Cisco Systems. Позволяет делать работоспособные модели сети, настраивать (командами Cisco IOS) маршрутизаторы и коммутаторы, взаимодействовать между несколькими пользователями (через облако).

NetCracker -- система представляет собой CASE-средства автоматизированного проектирования, моделирования и анализа компьютерных сетей. Позволяет провести эксперименты, результаты которых могут быть использованы для обоснования выбора типа сети, сред передачи, сетевых компонент оборудования и программно-математического обеспечения. На рисунке 13 изображен интерфейс программы NetCracker.

Рисунок 13 -- Интерфейс программы

В NetCracker есть различные инструменты для моделирования различных сетей. Например:

Для обозначения компьютера используется один из элементов под названием «VisionDesk 3400». На рисунке 14 изображен пример элемента.

Рисунок 14 -- Элемент компьютера в NetCracker

Так же есть элементы, которые отвечают непосредственно за обработку информации. Пример такого элемента можно увидеть на рисунке 15.

Рисунок 15 -- Элемент сервера NetCracker

Для объединения рабочей станции в сегмент используют концентратор. Концентратор -- устройство для объединения компьютеров в сеть Ethernet c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. Как обозначается данный элемент, можно увидеть на рисунке 16.

Рисунок 16 -- Элемент концентратор

С помощью программы NetCrackerможно связать все элементы. В данном примере реализована передача данных от сервера к двум компьютерам. На рисунке 17 показан пример данного соединения и элементов.

Рисунок 17 -- Пример связки элементов в одну цепь

3. Особенности объектно-ориентированного проектирования

Объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию. При этом статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, моделирующим поведение объекта реального мира.

Объектно-ориентированное проектирование (ООП) -- это часть объектно-ориентированной методологии, которая предоставляет возможность программистам оперировать понятием «объект», нежели понятием «процедура» при разработке кода.

Общий процесс объектно-ориентированного проектирования состоит из нескольких крупных этапов:

1. Определение рабочего окружения системы и разработка моделей её использования.

2. Проектирование архитектуры программной системы; определение и идентификация основных объектов системы.

3. Разработка модели архитектуры комплекса программ.

4. Определение и документирование интерфейсов объектов.

Процесс объектно-ориентированного проектирование нельзя представить в виде простой схемы, в которой предполагается четкая последовательность этапов.

Как только разработана архитектура системы, определяются объекты и интерфейсы. После создания моделей объектов отдельные объекты можно переопределить, а это может привести к изменениям в архитектуре системы.

Объектно-ориентированное проектирование--это только часть объектно-ориентированного процесса разработки системы, где на протяжении всего процесса создания ПС используется объектно-ориентированный метод. Этот подход подразумевает выполнение трех этапов:

1. Объектно-ориентированный анализ -- создание модели предметной области приложения ПС, где объекты отражают реальные объекты -- сущности, а также определяются операции, выполняемые объектами.

2. Объектно-ориентированное программирование -- реализация архитектуры системы с помощью объектно-ориентированного языка программирования непосредственно выполняющего отражение определенных объектов и предоставляющего средства для определения классов объектов.

3. Объектно-ориентированное проектирование -- разработка модели системы программное средство и системной архитектуры с учетом системных требований, в которой определение всех объектов подчинено решению конкретной задачи.

При ООП основное внимание уделяется тому, что следует делать, каким образом добиться цели, а процесс её достижения целиком зависит от этапа разработки. Объектная декомпозиция дает возможность создавать программные комплексы визуально меньшего размера путем использования общих механизмов, обеспечивающих необходимую экономию выразительных средств. Использование объектного подхода повышает уровень унификации разработки и пригодность для повторного использования не только программных компонентов, но и больших комплексов программ, что ведет к созданию унифицированной среды разработки и переходу к сборочному созданию программных продуктов. Системы зачастую получаются более компактными, чем их структурные эквиваленты, что означает не только уменьшение объема программного кода, но и удешевление проекта за счет использования компонентов из предыдущих разработок. Однако, структурный подход сохраняет свою высокую значимость и широко используется на практике. Взаимосвязью между структурным и объектно-ориентированным подходами является общность ряда категорий и понятий жизненного цикла ПС.

В программных средствах при ООП рекомендуется выделять три уровня:

1. Уровень интерфейсов, который занимается всеми взаимодействиями с другими частями системы и предоставлением внешних интерфейсов системы.

2. Уровень сбора данных, управляющий сбором информации из внешней среды и обобщающий данные перед отправкой их в систему построения обобщенных результатов.

3. Уровень объектов, в котором представлены и описаны все объекты, используемые в процессе сбора исходных данных.

Заключение

программный топология объектный компьютерный

Данная практическая работа раскрыла темы объектно-ориентированного проектирования, рассказала о средствах моделирования и проектирования, а так же о реализации и тестировании информационных систем. В данной практической работе был реализован учебный прототип информационной системы в целях ознакомления с общей концепцией создания и тестирования. В настоящей информационной системе помимо всего, чего можно увидеть в данной работе можно добавить различные составляющие, которые автоматизируют и расширят функциональность приложений.

Список литературы

1. Щеголева Л.В., Кириленко А.Н. Проектирование информационной системы: структурный подход. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2013. - 104с.

2. Козленко Л. Проектирование информационных систем. - КомпьютерПресс №№9-12, 2001. - 118с.

3. Черемных С.В., Семенов И.О., Ручкин В.С. Моделирование и анализ систем. IDEF-технологии: практикум. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 192с.

Размещено на Allbest.ru