Проектирование автоматизированных информационных систем
При характеристике организации экономической сущности задачи указывается:
Цель решения задачи
Объекты которые задействованы в процессе решения
Методика преобразования информации
Процедуры использования выходной информации
Режимы и регламент решения задачи
Описываются информационные связи данной задачи с другими задачами.
Входящая информация.
Дается перечень и идентификаторы всех входных сообщений. По каждому сообщению указывается вид или носитель сообщения, перечень показателей и их характеристика.
Выходящая информация.
Выходная информация описывается аналогично входной.
В качестве входящих сообщений могут быть использованы документы:
требования;
накладные;
сертификаты;
акты замеров;
оборотная ведомость.
2.Технологическая сеть проектирования постановок задач.
Технологический процесс проектирования – деятельность проектировщика по специализации (проектированию) тех решений, которые были приняты в процессе создания системы. Это совокупность технологических операций.
Технологическая операция – относительно самостоятельный фрагмент, для которого можно выделить входы, выходы, определить операцию по преобразованию информации.
Технологические операции могут быть представлены как совокупность последовательных преобразователей.
Д1 П1:R1 S1 Д3 П2:R2 S2 Д4 П3:R3 S3 Д5
Д2
U1
U2
Схема: Технологические операции по созданию АСУ
П1- оформление и разработка постановки задач,
П2- оформление алгоритмов и математического обеспечения,
П3- оформление раздела технического проекта по функциональной части системы,
R1,R2,R3- ресурсы,
S1,S2,S3-ресурсы, количественное измерение,
Д1- отчет-документ,
Д2- техническое задание,
Д3- готовый раздел по постановке задачи,
Д4- алгоритм,
Д5- все разделы технического проекта,
Д3-Д5- технорабочий проект,
U1- сборники ГОСТов,
U2- сборники методик расчетов, инструкций.
Тема 5: Проектирование информационного обеспечения.
Состав и содержание проектной деятельности по ИО.
2. Проектирование информационной базы.
3. Проектирование систем классификации и кодирования.
4. Входные и выходные документы.
5. Проектирование технологического процесса обработки данных.
Состав и содержание проектной документации регламентируется ГОСТом.
Состав документов:
описание ИО
В документе описания и ИО рассматривается вопрос:
принципы организации ИО . Здесь указываются задачи для которых создается ИО. Методы контроля. Методы ведения информационной базы.
Организация сбора и передачи данных. Указываются источники образования информации, методы передачи и объем передаваемой информации.
описание функций информационной базы
В документе дается конкретное содержание структуры информационной базы. Перечисление всех массивов, файлов, их наименование, идентификаторы. Описывается для чего даются массивы, взаимосвязи между ими. Рассматривается организация ведения базы.
описание массивов информации
Описывается каждый массив, дается перечень реквизитов, их характеристика, тип, указываются связи между реквизитами, объем каждого массива, носители информации.
описание системы классификации и кодирования
Структура кода и расшифровка.
чертежи, форматы документов и перечни
Приводится шапка и характеристика реквизитов по каждому столбцу.
описание технологического процесса
Дается последовательность тех.операций по обработке операций, как вне машины, так и внутри ее. Само описание дается в виде схемы и ее описания.
Существуют тех.операции:
сбор, регистрация информации;
передача информации;
кодирование информации ;
ввод информации;
накопление;
сортировка;
обработка;
вывод на экран;
хранение информации;
защита информации.
2.Проектирование информационной базы
Проектирование информационной базы выполняет разработку:
организации информационной базы (ИБ);
описание массивов.
ИБ –совокупность поименованных взаимосвязанных данных, записанных на машинные носители, доступны машине и используются для задач управления.
Совокупность нескольких баз представляет собой банк данных.
Основу любой ИБ составляют массивы или файлы.
Массивы разделяют:
по содержанию;
по длительности хранения информации;
а) постоянные или условно-постоянные ( нормативно-справочная информация)
б) переменные (массивы содержащие данные о состоянии объекта)
по технологии;
а) внешние
б) внутримашинные
а иногда делят на
а) входные
б) промежуточные
в) выходные
С точки зрения методов использования нормативно-справочной информации различают ИБ :
локальную базу данных;
общесистемную.
Система управления базами данных (СУБД) – комплекс программных средств, часть технических средств которые обеспечивают автоматизированное ведение информационной базы и обеспечивает определение логических связей между данными.
По типу СУБД логических связей делится на:
иерархические;
сетевая;
реляционная (табличное описание структуры).
Каждая СУБД имеет свой язык программирования.
3. Проектирование систем классификации и кодирования
3.1. Классификация
Кодирование
Классификация – процесс разбиения объектов на множества в соответствии с выбранными признаками.
Система классификации- совокупность правил по разбиению объектов.
Кодирование- процесс присвоения кодовых обозначений классификационным группировкам и отдельным объектам.
Код характеризуется:
длинной;
структурой;
степенью информативности.
В зависимости от степени информативности различают коды
регистрационные, к которым относится порядковая и серийная системы кодирования.
При порядковой системе кодирования выделяется только один признак объекта ( например, 1-гр.45, 2-гр.46 и т.д.) и присваивается порядковый номер по этому признаку.
Серийный используется когда необходимо рассматривать до двух признаков объекта, тогда объекты разбиваются на серии и внутри этой серии идет кодировка в порядковой системе.
Для каждой серии предусматривается резерв номеров (например, есть объект- список группы от 1 до 25, при серийной системе А- серия номеров 1:3,4-резерв. Б-5:6,7-резерв).
Классификационные системы кодирования подразделяются на:
последовательные
базируются на иерархической системе, их преимущества- простота и высокая информативность, недостаток- увеличение разрядности кода и его жесткость
параллельные
применяются когда требуется закодировать несколько независимых признаков, преимущество- высокая гибкость, недостаток- большая длина кода
комбинированные
используются для кодирования объектов, в которых имеются соподчиненные и независимые признаки (например, образование и национальность не связаны)
После кодирования информации формируются классификаторы, которые представляют собой систематизированный сбор, наименование группировок их признаков и их кодов.
Например, к классификаторам относят:
классификатор трудовых ресурсов;
административно-территориальных делений.
При проектировании кодов решаются вопросы:
определение перечня всех номенклатур, групп;
установление перечня позиций;
выбор системы кодирования и присвоение кодового обозначения каждой позиции;
разработка инструктивных материалов по использованию корректировке справочников.
4. Входные и выходные документы.
Носителями входных и выходных документов являются:
бумага;
видео граммы;
сигналы, которые передаются по каналам связи.
При проектировании ввода-вывода руководствуются максимальным использованием документов.
Разработка новых документов должна выполнятся соответствующим требованиям.
Документ можно разбить на шесть зон.
Первые 4 заголовочные зоны, 5- содержательная, 6- оформительская.
В первой зоне указывается наименование предприятия и его полный почтовый адрес.
Во второй зоне код документа и подпись утверждения.
Третья зона содержит наименование и значение реквизитов для данного документа.
Четвертая зона название документа дата составления.
Пятая зона- наименование строк и столбцов, значение всех реквизитов- это рабочая зона.
Шестая зона – подпись и печать.
Каждая зона может иметь линейно-табличную или анкетную форму.
Линейно-табличная форма
| Наименование предприятия |
| Наименование |
| Значение |
Анкетная
Вопрос ответ
При проектировании документа решаются вопросы его содержания и геометрии. Геометрия- решаются вопросы многострочности документа, объединение реквизитов, ширина возможного вывода на печать.
5. Проектирование технологического процесса обработки данных.
Технологический процесс (ТП) – совокупность типовых технологических операций:
сбор, регистрация информации;
передача ее;
контроль информации;
ввод в ЭВМ;
накопление;
сортировка;
обработка;
вывод;
размножение;
10)архивирование.
Разработка ТП начинается с самого начала проектирования системы и заканчивается на завершающих стадиях.
Проектирование ТП рассмотрим на примере «Учет и движение материалов».
При проектировании информационной системы по предприятию были приняты следующие проектные решения:
На базе ЭВМ создается АРМ кладовщика.
АРМ кладовщика, склада, увязывается в локальную вычислительную сеть предприятия, и к которой подключены АРМ бухгалтера и АРМ материалиста.
Входная информация поступает в виде требований, накладных актов на склад, курьерским способом или по почте.
Последовательность выполнения технических операций:
Регистрация входной информации.
Визуальный контроль и корректировка информации.
Ввод в ЭВМ .
Логико- синтаксический контроль и корректировка.
Накопление.
Сортировка.
Расчет количества поступивших и выбивших материалов за сутки и с начала месяца.
Вывод на экран и печать документов.
Передача данных по каналам связи АРМ бухгалтера.
Регистрация информации.
Контроль.
Расчет стоимости поступивших и выбывших материалов.
Составление оборотных ведомостей.
Архивирование.
Схема тех.процесса
Пример.
На заводе 30 цехов и отделов и 9 тысяч рабочих, в самом крупном 8 работников, а в остальных отделах от 100 до 500.
Требуется построить код табельных номеров рабочих на заводе, который даст возможность определить цех рабочего, его пол, индивидуальный номер.
Имеем три признака.
Позиционная система кодирования.
1-30 – 2 разряда код цеха
ж, м- 1 разряд
0
3- разряда индивидуальный номер
ХХ Х ХХХ
Цех (ХХ)
Пол(Х)
Индивидуальный номер(ХХХ)
Тема 6: Технология проектирования и разработки программного обеспечения.
Общая характеристика методов и технологии проектирования логики программ.
Методы детализации и оформления алгоритмов программ на стадии рабочего проектирования
Программный продукт обладает стоимостными характеристиками и потребительскими свойствами.
С целью сокращения стоимости разработки программного продукта, продление жизненного цикла, используется ряд методов или способов представления программного продукта при проектировании.
В жизненном цикле программного продукта выделяют 3 этапа:
разработка логики программ;
разработка собственно программ;
испытания и ввод в эксплуатацию.
Усовершенственная технология проектирования логики программ, основана на принципе проектирования «сверху вниз», с разработки модуля организации и взаимодействия. Использует методы структурного программирования и ряд методов по оформлению и детализации программной продукции.
| 1 | |||
 |
общий модуль организации и взаимодействия;
модуль ввода и контроля;
модуль расчета поступивших и выбывших материалов в стоимостном и количественном выражении;
составление оборотной ведомости;
расчет показателей по счетам;
модуль выдачи и формирования информации.
При проектировании «сверху-вниз» проектировщик детально разрабатывает первый модуль, остальные модули заменяются программами имметаторами «заглушками», в функции которых входит выдача показателей и констант в главный модуль, и передачу управления в модуль 1.
После разработки первого модуля начинается разработка модулей 1.1- 1.5.
Преимущества метода «сверху-вниз»:
возможность одновременного документирования и разработки программ;
возможность проектирования программного обеспечения практически с любого модуля.
При нисходящем проектировании следует придерживаться ряда принципов:
необходимо стремиться к строгому формализованному описанию входов, выходов и функций всех модулей;
если некоторая часть программы может быть выделена в отдельный модуль или подмодуль, то при описании программы необходимо его обходить;
при детализации логической схемы необходимо стремиться, чтобы описание каждого модуля укладывалось в 1 страницу, если это не получается то необходимо эту часть программы разделить на модули.
2. Методы детализации и оформления алгоритмов программ на стадии рабочего проектирования
Метод структурного проектирования программ заключается в том, что при разработке логики программ, накладываются определенные ограничения при использовании операторов безусловного перехода. Считается, что любую программу можно представить с помощью трех структур.
последовательные операторы;
альтернативные операторы;
циклические операторы.
Применение методов НIРО диаграмм.
НIРО – диаграмма состоит из трех полей
входные связи, структура исходящей информации показывают в поле «ввод»
в поле «обработка» указываются все функции, подфункции и условия их выполнения.
В поле «выход» дается выход информации, ее структура.
Использование специальных языков проектирования программ (ЯПП)
2.4.Технология проектирования программ с использованием решающих таблиц.
Оформление текстовой части проектной документации.
Тема 7: Организация проектирования и ввода в эксплуатацию ПО
Основные этапы цикла жизни ПО.
Тестирование и отладка программ. Состав и назначение «контрольного примера».
В жизненном цикле ПО выделяют 5 этапов:
анализ и формулирование требований предъявляемых к системе, разработка ТЗ;
проектирование системы (проектирование логики и алгоритма программы);
кодирование (написание текста программ);
тестирование и отладка;
сопровождение и эксплуатация.
На первом этапе формулируются требования заказчика к программному обеспечению надежность, универсальность, информационная согласованность. Решаемые функции, режимы функционирования, и пространственно временные ограничения.
На втором этапе формируется логико- структурная модель, определяется состав модулей, межмодульные связи, описывается логика программных модулей, в результате получаем документы- блок-схемы, HIPO диаграммы
.
Весь цикл жизни представляет собой последовательность следующих этапов (со стороны разработчика):
получение задания;
анализ задания;
разработка общесистемной структуры;
разработка программных модулей;
программная отладка;
общесистемная отладка;
опытная эксплуатация;
сдача системы в промышленную эксплуатацию;
авторский надзор за эксплуатацией.
Проектирование эффектной технологии АРМ требует испытания нетрадиционных методов ввода информации:
испытание читающих автоматов;
испытание анализаторов и синтезаторов речи;
испытание средств сканирования информации;
сканирующий ввод информации.
2. Тестирование и отладка программ. Состав и назначение «контрольного примера».
Тестирование и отладка с позиции разработчика включает 5-9 этапы жизненного цикла ПО. В процессе выполнения этих этапов разработчиком с заказчиком выявляются и устанавливаются все ошибки допущенные при проектировании.
Ошибки которые могут быть допущены в процессе проектирования:
системные, которые обусловлены неправильным пониманием задачи и назначением условий ее реализации;
алгоритмически связанные с некорректной формулировкой и реализации программы;
программные- в логике и операторах;
технологические, возникающие при подготовке документов и при вводе программ в ЭВМ.
Основным методом устранения ошибок является тестирование прогонка программы по заранее подготовленным тестам.
Тестирование позволяет не только устранить ошибки , но и оценить готовность ПО к эксплуатации.
Тестирование полноты решения функциональных задач при типовых исходных данных предназначено для обнаружения ошибок функционирования в типовых условиях, определенным техническим заданием на базовую версию ИС. Первичным эталоном являются цели и задачи создания ИС. В соответствие с этими задачами создается подробное формализованное техническое задание и спецификация требований на комплекс программ, которые являются основными эталонами при создании данного вида тестов. Для систем реального времени тесты содержат в основном динамические и стохастические данные. Эти данные имитируются моделями реальных объектов внешней среды. Результаты тестирования обрабатываются и сравниваются с эталонами преимущественно автоматически.
Контрольный пример оформляется в виде отдельного документа, прикладывается к рабочему проекту и должен быть утвержден заказчиком до начала опытной эксплуатации. В контрольном примере должны быть предусмотрены все логические цепочки алгоритмов обработки информации. Учтенные требования и ограничения представляются исходной информацией.
В контрольном примере должны быть использованы реальные массивы информации.
Процесс отладки по уровню сложности связям с реальными данными делится на программную и системную отладку.
Программная отладка включает общую логику программы и правильность ее представления, в процессе этой отладки устраняются алгоритмические, программные, технологические ошибки.
Системная отладка предназначена для проверки всей логической системы и всего комплекса программ
Тестирование функционирования программ в критических ситуациях по условиям и логике решения задач (стрессовое тестирование) предназначено для испытаний исполнения программ в нештатных ситуациях, которые редко реализуются, но важны для безопасного функционирования системы обработки информации и управления. Для разработки таких тестов создаются сценарии критических сочетаний значений исходных данных и условий решения задач, при которых необходимо проверить функционирование программ и можно ожидать искажения результатов и отказы.
Тестирование параллельного исполнения программ используется для обнаружения снижений надежности безопасности, обусловленных несогласованным использованием исходных и промежуточных данных, а также устройств вычислительной системы при параллельном исполнении программ. Это тестирование обычно требует большого количества исходных данных, содержащих как случайные, так и детерминированные составляющие. Такие данные подготавливаются в основном автоматически по сценариям наиболее критических сочетаний данных.
Тестирование эффективности защиты от искажений исходных данных служит для выявления ошибок в программах, проявляющихся при ложных или искаженных данных. Тестирование проводится при относительно небольших искажениях исходных данных, соответствующих нормированному возрастанию в них ошибок, а также при случайном полном искажении данных. При тестировании выявляются ситуации нарушения работоспособности ИС и величины снижения безопасности ее функционирования в зависимости от интенсивности искажений.
Тестирование корректности использования ресурсов памяти и производительности вычислительной системы служит для оценки безопасности исполнения программ при перегрузках памяти и производительности. Тестирование производится в основном в стохастическом режиме в реальном времени по подготовленным сценариям, создающим перегрузки оного из ресурсов системы. Проверке подлежит изменение качества, надежности и безопасности функционирования ИС вследствие пропусков обработке сообщений, возрастания длительности ожидания перед их обработкой или растягивания периодов решения задач. В результате тестирования устанавливаются реальные характеристики ИС на выбранной вычислительной системе по пропускной способности решения всего комплекса задач, а также по допустимой интенсивности решения отдельных типов задач и обработке различных сообщений.
Тестирование для измерения достигнутых значений надежности и безопасности базовых версий ИС предназначено для определения основных показателей надежности и безопасности при реальном функционировании программ. В процессе тестирования при типовых и критических условиях определяются значения наработки на отказ, длительности восстановления, коэффициента готовности и других показателей. Для сложных систем реального времени организуются многочасовые прогоны ИС при стохастических исходных данных, при которых регистрируются искажения результатов и выделяются нарушения работоспособности программ. При таком тестировании особое значение имеет соотношение типовых и критических условий функционирования и исходных данных.
При тестировании необходимо использовать имитаторы реальной внешней среды. В таких случаях (испытания систем управления воздушным движением, полетом самолетов космических кораблей, больших банковских систем) требования к средствам обеспечения испытаний технологической безопасности ИС сводятся к следующим положениям:
все данные от реальных объектов и имитаторов внешней среды должны поступать на испытываемую ИС с естественным ходом процессов в этих объектах реального времени;
диапазоны изменения исходных данных в имитаторах должны обеспечивать перекрытие всех характеристик современных реальных объектов внешней среды, а также предусматривать их