ЛЕКЦИЯ №3

Основные символы

Основные символы DFD изображены на рис.1.

Р
ис.1 Основные компоненты диаграммы потоков данных

П

ример

Со стороны сущности СТУДЕНТ опишем информационные потоки. Для сдачи экзамена необходимо, чтобы у СТУДЕНТА была ЗАЧЕТКА, а также чтобы он имел ДОПУСК К ЭКЗАМЕНУ. Результатом сдачи экзамена, т.е. выходными потоками будут ОЦЕНКА ЗА ЭКЗАМЕН и ЗАЧЕТКА, в которую будет проставлена ОЦЕНКА. Со стороны сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ информационные потоки следующие. ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ ВЕДОМОСТЬ согласно которой будет известно, что СТУДЕНТ допущен до экзамена, а также официальна бумага, куда будет занесен результат экзамена, т.е. ОЦЕНКА ЗА ЭКЗАМЕН, ПРОСТАВЛЕННАЯ В ВЕДОМОСТЬ. Теперь детализируем процесс 1.СДАЧА ЭКЗАМЕНА. Этот процесс будет содержать следующие процессы:

Вытянуть билет Подготовиться к ответу Ответы на билет Проставление оценки

Декомпозиция данных и соответствующие расширения диаграмм потоков данных

Индивидуальные данные в системе часто являются независимыми. Однако иногда необходимо иметь дело с несколькими независимыми данными одновременно. Например, в системе имеются потоки ЯБЛОКИ, АПЕЛЬСИНЫ и ГРУШИ. Эти потоки могут быть сгруппированы с помощью введения нового потока ФРУКТЫ. Для этого необходимо определить формально поток ФРУКТЫ как состоящий из нескольких элементов-потомков. Такое определение задается с помощью формы Бэкуса-Наура (БНФ) в словаре данных (эту форму мы рассмотрим на след. лекции). В свою очередь поток ФРУКТЫ сам может содержаться в потоке-предке ЕДА вместе с потоками ОВОЩИ, МЯСО и др. Такие потоки, объединяющие несколько потоков, получили название групповых. Обратная операция, расщепление потоков на подпотоки, осуществляется с использованием группового узла (рис. 3), позволяющего расщепить поток на любое число подпотоков.

Р

ис. 3

Текст в свободном формате в любом месте диаграммы.

Построение модели

Размещать на каждой диаграмме от 3 до 6-7 процессов. Верхняя граница соответствует человеческим возможностям одновременного восприятия и понимания структуры сложной системы с множеством внутренних связей, нижняя граница выбрана по соображениям здравого смысла: нет необходимости детализировать процесс диаграммой, содержащей всего один или два процесса. Не загромождать диаграммы несущественными на данном уровне деталями. Декомпозицию потоков данных осуществлять параллельно с декомпозицией процессов; эти две работы должны выполняться одновременно, а не одна после завершения другой. Выбирать ясные, отражающие суть дела, имена процессов и потоков для улучшения понимаемости диаграмм, при этом стараться не использовать аббревиатуры. Однократно определять функционально идентичные процессы на самом верхнем уровне, где такой процесс необходим, и ссылаться к нему на нижних уровнях. Пользоваться простейшими диаграммными техниками: если что-либо возможно описать с помощью DFD, то это и необходимо делать, а не использовать для описания более сложные объекты. Отделять управляющие структуры от обрабатывающих структур (т.е. процессов), локализовать управляющие структуры.

Расчленение множества требований и организация их в основные функциональные группы.

Идентификация внешних объектов, с которыми система должна быть связана.

Идентификация основных видов информации, циркулирующей между системой и внешними объектами. Предварительная разработка контекстной диаграммы, на которой основные функциональные группы представляются процессами, внешние объекты - внешними сущностями, основные виды информации - потоками данных между процессами и внешними сущностями. Изучение предварительной контекстной диаграммы и внесение
в нее изменений по результатам ответов на возникающие при этом
изучении вопросы по всем ее частям. Построение контекстной диаграммы путем объединения всех
процессов предварительной диаграммы в один процесс, а также
группирования потоков. Формирование DFD первого уровня на базе процессов предварительной контекстной диаграммы. Проверка основных требований по DFD первого уровня. Декомпозиция каждого процесса текущей DFD с помощью детализирующей диаграммы или спецификации процесса. Проверка основных требований по DFD соответствующего уровня. Добавление определений новых потоков в словарь данных при каждом их появлении на диаграммах. Параллельное (с процессом декомпозиции) изучение требований (в том числе и вновь поступающих), разбиение их на элементарные и идентификация процессов или спецификаций процессов, соответствующих этим требованиям. После построения двух-трех уровней проведение ревизии с целью проверки корректности и улучшения понимаемости модели. Построение спецификации процесса (а не простейшей диаграммы) в случае, если некоторую функцию сложно или невозможно выразить комбинацией процессов.

Расширения реального времени

1) УПРАВЛЯЮЩИЙ ПРОЦЕСС. Представляет собой интерфейс между DFD и спецификациями управления, собственно моделирующими и документирующими аспекты реального времени. Его имя указывает на тип управляющей деятельности, вырабатываемой спецификацией. Фактически управляющий процесс представляет собой преобразователь входных управляющих потоков в выходные управляющие потоки; при этом точное описание этого преобразования должно задаваться в спецификации управления. 2) УПРАВЛЯЮЩЕЕ ХРАНИЛИЩЕ. Представляет "срез управляющего потока во времени. Содержащаяся в нем управляющая информация может использоваться в любое время после ее занесения в хранилище, при этом соответствующие данные могут быть использованы в произвольном порядке. Имя управляющего хранилища должно идентифицировать его содержимое и быть существительным. Управляющее хранилище отличается от традиционного тем, что может содержать только управляющие потоки; все другие их характеристики идентичны. 3) УПРАВЛЯЮЩИЙ ПОТОК. Представляет собой "трубопровод", через который проходит управляющая информация. Его имя не должно содержать глаголов, а только существительные и прилагательные. Обычно управляющий поток имеет дискретное, а не непрерывное значение. Это может быть, например, сигнал, представляющий состояние или вид операции. Логически управляющий процесс есть некий командный пункт, реагирующий на изменения внешних условий, передаваемые ему с помощью управляющих потоков, и продуцирующий в соответствии со своей внутренней логикой выполняемые процессами команды. При этом режим выполнения процесса зависит от типа управляющего потока. Имеются следующие типы управляющих потоков: а) Т-поток (trigger flow ). Является потоком управления процессом, который может вызывать выполнение процесса. При этом процесс как бы включается одной короткой операцией. Это - аналог выключателя света, единственным нажатием которого запускается" процесс горения лампы. б) А-поток (activator flow) . Является потоком управления процессом, который может изменять выполнение отдельного процесса. Используется для обеспечения непрерывности выполнения процесса до тех пор, пока поток "включен" (т.е. течет непрерывно), с "выключением" потока выполнение процесса завершается. Это - аналог переключателя лампы, которая может быть как включена, так и выключена. в) E/D -поток (enable/disable flow) . Является потоком управления процессом, который может переключать выполнение отдельного процесса. Течение по Е-линии вызывает выполнение процесса, которое продолжается до тех пор, пока не возбуждается течение по D-линии. Это - аналог выключателя с двумя кнопками: одной - для включения света, другой - для его выключения. Отметим, что можно использовать 3 типа таких потоков: Е-поток, D-поток, E/D-поток. Иногда возникает необходимость в представлении одного и того же фрагмента данных потоками различных типов. Например, поток данных СКОРОСТЬ МАШИНЫ в отдельных случаях может использоваться как управляющий для контроля критического значения. Для обеспечения этого используется УЗЕЛ ИЗМЕНЕНИЯ ТИПА (рис. 5): поток данных является входным для этого узла, а управляющий поток - выходным.

Рис. 5. Узел изменения типа

Общая концепция

Метод моделирования процессов - потоков данных (DFD)

DFD позволяют представить требования к проектируемой системе в виде иерархии функциональных компонентов (процессов), связанных потоками данных.

Цель такого представления – продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.

Пример . Америка 20-е годы. Консультант офиса обозначил кружком каждого клерка, а стрелкой – каждый документ, передаваемый между ними. Используя такую диаграмму, он предложил схему реорганизации, в соответствии с которой два клерка, обменивающихся множеством документов, были посажены рядом, а клерки с малым взаимодействием были посажены на большом расстоянии друг от друга. Так появился первый прототип DFD.

Для построения DFD используют две различные нотации, соответствующие методам Йордана и Гейна – Серсона. Далее в примерах будет использоваться более популярная сегодня нотация Гейна – Серсона.

Модель системы описывает асинхронный процесс преобразования информации. Декомпозиция контекстных диаграмм (диаграмм верхних уровней) продолжается, создавая многоуровневую иерархию диаграмм, до тех пор, пока не будет достигнут уровень декомпозиции, на котором процессы становятся элементарными и детализировать их далее невозможно.

Основными компонентами диаграмм потоков данных являются:

1. Внешние сущности.

2. Системы и подсистемы.

3. Процессы.

4. Накопители данных.

5. Потоки данных.

Внешняя сущность – материальный объект или физическое лицо, представляющее собой источник или приёмник информации (заказчики, поставщики, клиенты, склад и т.п.) На диаграммах потоков данных внешняя сущность обозначается квадратом, бросающим тень.

Системы и подсистемы являются элементами верхнего уровня декомпозиции и отображаются на контекстных диаграммах в виде единого целого.

Системы и подсистемы декомпозируются на процессы – компоненты диаграмм, предназначенные для преобразования входных потоков данных в выходные в соответствии с определённым алгоритмом.

Физически процесс может быть реализован различными способами: это может быть и подразделение организации, выполняющее обработку входных документов и выпуск отчётов, и программа, и аппаратно реализованное логическое устройство и т.д.

Использование на диаграммах таких глаголов, как «обработать», «модернизировать» или «отредактировать», означает недостаточно глубокое понимание данного процесса и требует дальнейшего анализа.

Накопитель данных – абстрактное устройство для хранения информации. Предполагается, что информацию в любой момент поместить в накопитель и через некоторое время извлечь, причём способы помещения и извлечения оттуда могут быть различны.

Физически накопитель данных может быть реализован в виде ящика в картотеке, таблицы в оперативной памяти, файлы на магнитном носителе и т.д.

На диаграмме потоков данных накопитель данных идентифицируется буквой «D» и произвольным числом. Имя накопителя выбирается из соображения наибольшей информативности для проектировщика. В общем случае накопитель данных является прообразом будущей БД, а описание хранящихся в нём данных должно быть указанно в соответствии с информационной моделью (ERD).

Поток данных определяет информацию, передаваемую через некоторое соединение от источника к приёмнику. Реальный поток данных может быть информацией, передаваемой по кабелю между двумя устройствами, пересылаемыми по почте письмами, магнитными лентами или дискетами, переносимыми с одного компьютера на другой, и т.д.

На диаграмме поток данных изображается линией, оканчивающейся стрелкой, которая показывает направление потока. Каждый поток данных имеет имя, отражающее её содержание.

При построении DFD-диаграмм принято пользоваться следующими рекомендациями:

1.Размещать на каждой диаграмме от 3 до 6÷7 процессов.

3. Стараться не использовать аббревиатуры.

4. Не загромождать диаграммы несущественными деталями.

9.3. Диаграммы «сущность-связь»

Нотация ERD для построения диаграмм «сущность-связь» включает девать основных компонентов.

Чаще всего информационные модели подобного типа применяются для проектирования структуры базы данных.

Тема 8. Моделирование потоков данных

Общие положения. 1

Модель DFD.. 3

Виды DFD нотаций.. 3

Структура DFD модели.. 4

Основные элементы DFD и их назначение. 6

Выводы: 11

Общие положения

Существует легенда о том, как появились DFD.

В 20-х годах прошлого века один консультант, осуществлявший реорганизацию офиса, обозначил кружком каждого клерка, а стрелкой - каждый документ, передаваемый между ними. Используя такую диаграмму, он предложил схему реорганизации, в соответствии с которой двое клерков, обменивающиеся множеством документов, были посажены рядом, а клерки с малым взаимодействием были посажены на большом расстоянии. Так родилась первая модель, представляющая собой потоковую диаграмму - предвестника DFD. С тех пор прошло много времени. К кружкам и стрелочкам добавились новые обозначения, которые повысили выразительную мощность нотации. Появились наработки по способам применения DFD для решения задач, связных с проектированием и разработкой сложных программных систем. Все это привело к тому, что DFD стала одной из весьма популярных нотаций структурного подхода.

Пример DFD диаграммы показан на схеме (Рис. 87).

Рис. 87. Пример DFD диаграммы

Перед началом рассмотрения синтаксиса DFD следует отдельно отметить, что в отличие от SADT (IDEF0) DFD методологией не является. Другими словами DFD – это всего лишь набор общепринятых обозначений без жестких ограничений к способам моделирования и применения полученных моделей.

При проведении проекта создания ИС нотация DFD может использоваться в качестве основной нотации функционального моделирования, однако, часто она применяется как дополнительная по отношению к IDEF0 (Рис. 88).

Информационные сети" href="/text/category/informatcionnie_seti/" rel="bookmark">обработки информации . В отличие от IDEF0, где система рассматривается как взаимосвязанные функциональные блоки, а дуги представляют собой жесткие взаимосвязи, стрелки в DFD показывают лишь то, как объекты (включая данные) движутся от одной работы к другой. DFD отражает функциональные зависимости значений, вычисляемых в системе, включая входные значения, выходные значения и внутренние хранилища данных.

Другими словами, DFD - это граф, на котором показано движение значений данных от их источников через преобразующие их процессы к их потребителям в других объектах.

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.

Если говорить о выразительной силе нотации и сравнивать DFD с IDEF0, можно сказать, что отсутствие таких понятий как управление и механизм резко сокращают потенциал DFD при анализе модели, выявлении «узких мест», поиске путей усовершенствования и т. д. Все это привело к тому, что DFD достаточно редко применяется как базовая нотация в проектах реинжиниринга бизнес-процессов, построения системы менеджмента качества и т. д.

Модель DFD

Виды DFD нотаций

ОПР .: В DFD (Data Flow Diagram), модель системы определяется как иерархия диаграмм потоков данных, описывающих процессы преобразования информации от момента ее ввода в систему до выдачи конечному пользователю. Диаграммы верхних уровней иерархии - контекстные диаграммы, задают границы модели, определяя её окружение (внешние входы и выходы) и основные рассматриваемые процессы. Контекстные диаграммы детализируются при помощи диаграмм следующих уровней.

Так как DFD не является стандартом, на настоящее время нет единой нотации со своими однозначно определенными примитивами. Для представления моделей применяются ряд различных нотаций DFD. Наибольшее распространение среди них получили нотации Гейна-Сарсона и Йодана/де Марко (Рис. 89). Помимо этих нотаций имеются и другие. Например, нотация применяемая в CA BPwin имеет свои особенности.

Рис. 89. Наиболее распространенные нотации DFD

Несмотря на существование нескольких разных нотаций DFD все они отличаются только тем набором графических примитивов, которые используются для построения функциональных моделей.

Структура DFD модели

Иерархия DF диаграмм показана на схеме (Рис. 90).

Колл" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">коллективы разработчиков.

После построения контекстных диаграмм полученную модель следует проверить на полноту исходных данных об объектах системы и изолированность объектов (отсутствие информационных связей с другими объектами).

Для каждой подсистемы, присутствующей на контекстных диаграммах, выполняется ее детализация при помощи DFD. Каждый процесс на DFD, в свою очередь, может быть детализирован при помощи DFD или миниспецификации. При детализации должно выполняться правило балансировки. Суть этого правила сводится к тому, что при детализации подсистемы или процесса детализирующая диаграмма в качестве внешних источников/приемников данных может иметь только те компоненты (подсистемы, процессы, внешние сущности, накопители данных), с которыми имеет информационную связь детализируемая подсистема или процесс на родительской диаграмме;

Миниспецификация (описание логики процесса) должна формулировать его основные функции таким образом, чтобы в дальнейшем специалист, выполняющий реализацию проекта, смог выполнить их или разработать соответствующую программу.

Миниспецификация является конечной вершиной иерархии DFD. Решение о завершении детализации процесса и использовании миниспецификации принимается аналитиком исходя из следующих критериев:

– наличия у процесса относительно небольшого количества входных и выходных потоков данных (2-3 потока);

– возможности описания преобразования данных процессом в виде последовательного алгоритма;

– выполнения процессом единственной логической функции преобразования входной информации в выходную;

– возможности описания логики процесса при помощи миниспецификации небольшого объема (не более 20-30 строк).

При построении иерархии DFD переходить к детализации процессов следует только после определения содержания всех потоков и накопителей данных, которое описывается при помощи структур данных. Структуры данных конструируются из элементов данных и могут содержать альтернативы, условные вхождения и итерации. Условное вхождение означает, что данный компонент может отсутствовать в структуре. Альтернатива означает, что в структуру может входить один из перечисленных элементов. Итерация означает вхождение любого числа элементов в указанном диапазоне. Для каждого элемента данных может указываться его тип (непрерывные или дискретные данные). Для непрерывных данных может указываться единица измерения (кг, см и т. п.), диапазон значений, точность представления и форма физического кодирования. Для дискретных данных может указываться таблица допустимых значений.

После построения законченной модели системы ее необходимо верифицировать (проверить на полноту и согласованность). В полной модели все ее объекты (подсистемы, процессы, потоки данных) должны быть подробно описаны и детализированы. Выявленные недетализированные объекты следует детализировать, вернувшись на предыдущие шаги разработки. В согласованной модели для всех потоков данных и накопителей данных должно выполняться правило сохранения информации: все поступающие куда-либо данные должны быть считаны, а все считываемые данные должны быть записаны.

Основные элементы DFD и их назначение

Синтаксис DFD включает четыре основных элемента:

– поток данных;

– процесс;

– хранилище;

– внешняя сущность.

Рассмотрим эти элементы подробнее.

Поток данных

ОПР .: Поток данных соединяет выход объекта (или процесса) с входом другого объекта (или процесса). Он представляет промежуточные данные вычислений. Поток данных изображается в виде стрелки между производителем и потребителем данных, помеченной именами соответствующих данных. Упрощенно можно считать, что потоки данных являются механизмами, использующимися для моделирования передачи информации (или физических компонент) из одной части системы в другую.

Потоки на диаграммах изображаются стрелками (обычно именованными), ориентация которых указывает направление движения информации (Рис. 91).

Рис. 91. Поток данных

В отличие от дуг в IDEF0 потоки данных в DFD могут быть не только однонаправленными, но и двунаправленными.

Процесс

ОПР .: Процесс преобразует значения данных.

Процессы представляют собой преобразование входных потоков данных в выходные в соответствии с определенным алгоритмом. В реальной жизни процесс может выполняться некоторым подразделением организации, выполняющим обработку входных документов и выпуск отчетов, отдельным сотрудником, программой, установленной на компьютере, специальным логическим устройством и тому подобное.

Назначение процесса состоит в продуцировании выходных потоков из входных в соответствии с действием, задаваемым именем процесса. Это имя должно содержать глагол в неопределенной форме с последующим дополнением (например, «выдать пропуск»). Кроме того, каждый процесс должен иметь уникальный номер для ссылок на него внутри диаграммы. Этот номер может использоваться совместно с номером диаграммы для получения уникального индекса процесса во всей модели.

Как уже говорилось ранее из-за отсутствия единого стандарта, объекты DFD могут иметь разное обозначение (Рис. 92).

Особо следует подчеркнуть, что в отличие от SADT, в DFD все стороны блока равнозначны (это очевидно, если посмотреть на обозначение процесса в нотации Йодана/де Марко). Другими словами, в отличие от IDEF0 диаграмм, в DFD диаграммах не используются стрелки управления для обозначения правил выполнения действия и стрелки механизмов для обозначения требуемых ресурсов.

Базы данных" href="/text/category/bazi_dannih/" rel="bookmark">базы данных информационной системы организации.

ОПР . 2: ХРАНИЛИЩЕ (НАКОПИТЕЛЬ) ДАННЫХ позволяет на определенных участках определять данные, которые будут сохраняться в памяти между процессами. Фактически хранилище представляет "срезы" потоков данных во времени. Информация, которую оно содержит, может использоваться в любое время после ее определения, при этом данные могут выбираться в любом порядке. Имя хранилища должно идентифицировать его содержимое и быть существительным. В случае, когда поток данных входит или выходит в/из хранилища, и его структура соответствует структуре хранилища, он должен иметь то же самое имя, которое нет необходимости отражать на диаграмме.

На диаграмме хранилище обозначаются как показано на схеме (Рис. 93).

https://pandia.ru/text/80/146/images/image009_14.gif" width="555" height="183 src=">

Рис. 94. Обозначение внешней сущности в разных нотациях DFD

Пример использования внешних сущностей на контекстной диаграмме приведен ниже (Рис. 95). При декомпозиции внешние сущности должны переноситься на дочернюю диаграмму. В CA BPwin возможности автоматически переносить внешние сущности на дочернюю диаграмму не предусмотрено, поэтому эта операция должна выполняться вручную.

https://pandia.ru/text/80/146/images/image011_14.gif" width="567" height="394 src=">

Рис. 96. Пример DFD диаграммы

Выводы:

Как было показано в начале темы, DFD может рассматриваться в качестве основной нотации функционального моделирования при проектировании ИС. Учитывая то, что IDEF0 также является нотацией, обеспечивающей описание организационно-экономических и производственно-технологических систем, возникает проблема выбора нотации при проведении конкретного проекта автоматизации. Попробуем ответить на вопрос о том, в каком случае предпочтительным окажется DFD, а в каком IDEF0?

Как следует из проведенного краткого обзора сравниваемых нотаций, DFD имеет преимущество над IDEF0 в части представления на модели структур данных. Фактически, эта нотация позволяет уже на стадии функционального моделирования проектировать базу данных.

Серьезными недостатками DFD является то, что:

– во-первых, выразительная сила нотации DFD оказывается недостаточной при анализе модели, выявлении «узких мест», поиске путей усовершенствования и т. д.;

– во-вторых, DFD методологией не является, что приводит к возможности неоднозначной трактовки результатов моделирования.

Все это позволяет говорить о том, что применение DFD в качестве базовой нотации функционального моделирования оправдано в случае, когда речь идет о разработке самописной программной системы и предполагается автоматизация существующих бизнес-процессов без их оптимизации, то есть, когда речь идет о лоскутной автоматизации.

В случае комплексной автоматизации, когда основное значение приобретает не программирование, а поиск решений оптимизации бизнеса нотация DFD не выдерживает конкуренции с IDEF0 и может рассматриваться лишь как дополнительная.

Учитывая то, что тенденции IT-ранка однозначно показывают тупиковость пути «лоскутной автоматизации» и необходимость отхода от самописных систем, становится очевидным, почему в деятельности консалтинговых компаний резко сокращается применение нотации DFD и, наоборот, резко возрастает популярность IDEF0.

Рис. 8.8.

В BPwin для построения диаграмм потоков данных используется нотация Гейна-Сарсона.

Для того чтобы дополнить модель IDEF0 диаграммой DFD , нужно в процессе декомпозиции в диалоге Activity Box Count "кликнуть" по радио-кнопке DFD . В палитре инструментов на новой диаграмме DFD появляются новые кнопки:

• (External Reference ) - добавить в диаграмму внешнюю ссылку ;
• (Data store ) - добавить в диаграмму хранилище данных ;
• Diagram Dictionary Editor – ссылка на другую страницу. В отличие от IDEF0 этот инструмент позволяет направить стрелку на любую диаграмму (а не только на верхний уровень).

В отличие от стрелок IDEF0 , которые представляют собой жесткие взаимосвязи, стрелки DFD показывают, как объекты (включая данные) двигаются от одной работы к другой. Это представление потоков совместно с хранилищами данных и внешними сущностями делает модели DFD более похожими на физические характеристики системы - движение объектов, хранение объектов, поставка и распространение объектов (рис. 8.9).

В отличие от IDEF0 , где система рассматривается как взаимосвязанные работы, DFD рассматривает систему как совокупность предметов. Контекстная диаграмма часто включает работы и внешние ссылки. Работы обычно именуются по названию системы, например "Система обработки информации" . Включение внешних ссылок в контекстную диаграмму не отменяет требования методологии четко определить цель, область и единую точку зрения на моделируемую систему.

В DFD работы (процессы ) представляют собой функции системы, преобразующие входы в выходы. Хотя работы изображаются прямоугольниками со скругленными углами, смысл их совпадает со смыслом работ IDEF0 и IDEF3. Так же, как процессы IDEF3, они имеют входы и выходы, но не поддерживают управления и механизмы , как IDEF0 (рис. 8.9) (блоки "Проверка и внесение клиентов", "Внесение заказов").

Внешние сущности изображают входы в систему и/или выходы из системы . Внешние сущности изображаются в виде прямоугольника с тенью и обычно располагаются по краям диаграммы (рис. 8.9 , блок "Звонки клиентов). Одна внешняя сущность может быть использована многократно на одной или нескольких диаграммах. Обычно такой прием используют, чтобы не рисовать слишком длинных и запутанных стрелок.

Потоки работ изображаются стрелками и описывают движение объектов из одной части системы в другую . Поскольку в DFD каждая сторона работы не имеет четкого назначения, как в IDEF0 , стрелки могут подходить и выходить из любой грани прямоугольника работы. В DFD также применяются двунаправленные стрелки для описания диалогов типа " команда -ответ" между работами, между работой и внешней сущностью и между внешними сущностями (рис. 8.9).

В отличие от стрелок, описывающих объекты в движении,

Диаграммы потоков данных (Data Flow Diagrams - DFD) представляют собой иерархию функциональных процессов, связанных потоками данных. Цель такого представления - продемонстрировать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами.

Для построения DFD традиционно используются две различные нотации, соответствующие методам Йордона-ДеМарко и Гейна-Сэрсона. Эти нотации незначительно отличаются друг от друга графическим изображением символов (далее в примерах используется нотация Гейна-Сэрсона).

В соответствии с данным методом модель системы определяется как иерархия диаграмм потоков данных, описывающих асинхронный процесс преобразования информации от ее ввода в систему до выдачи потребителю. Источники информации (внешние сущности) порождают информационные потоки (потоки данных), переносящие информацию к подсистемам или процессам. Те, в свою очередь, преобразуют информацию и порождают новые потоки, которые переносят информацию к другим процессам или подсистемам, накопителям данных или внешним сущностям - потребителям информации.

Диаграммы верхних уровней иерархии (контекстные диаграммы) определяют основные процессы или подсистемы с внешними входами и выходами. Они детализируются при помощи диаграмм нижнего уровня. Такая декомпозиция продолжается, создавая многоуровневую иерархию диаграмм, до тех пор, пока не будет достигнут уровень декомпозиции, на котором детализировать процессы далее не имеет смысла.

Состав диаграмм потоков данных

Основными компонентами диаграмм потоков данных являются: внешние сущности; системы и подсистемы; процессы; накопители данных; потоки данных.

Внешняя сущность представляет собой материальный объект или физическое лицо, являющиеся источником или приемником информации, например, заказчики, персонал, поставщики, клиенты, склад. Определение некоторого объекта или системы в качестве внешней сущности указывает на то, что она находится за пределами границ анализируемой системы. В процессе анализа некоторые внешние сущности могут быть перенесены внутрь диаграммы анализируемой системы, если это необходимо, или, наоборот, часть процессов может быть вынесена за пределы диаграммы и представлена как внешняя сущность.

Внешняя сущность обозначается квадратом (Рис. 1), расположенным над диаграммой и бросающим на нее тень для того, чтобы можно было выделить этот символ среди других обозначений.

Рисунок 1. Графическое изображение внешней сущности

При построении модели сложной системы она может быть представлена в самом общем виде на так называемой контекстной диаграмме в виде одной системы как единого целого, либо может быть декомпозирована на ряд подсистем. Подсистема (или система) на контекстной диаграмме изображается так, как она представлена на Рис. 2.

Рисунок 2. Подсистема по работе с физическими лицами (ГНИ - Государственная налоговая инспекция)

Номер подсистемы служит для ее идентификации. В поле имени вводится наименование подсистемы в виде предложения с подлежащим и соответствующими определениями и дополнениями.

Процесс представляет собой преобразование входных потоков данных в выходные в соответствии с определенным алгоритмом. Физически процесс может быть реализован различными способами: это может быть подразделение организации (отдел), выполняющее обработку входных документов и выпуск отчетов, программа, аппаратно реализованное логическое устройство и т.д. Процесс на диаграмме потоков данных изображается, как показано на Рис. 3.

Рисунок 3. Графическое изображение процесса

Номер процесса служит для его идентификации. В поле имени вводится наименование процесса в виде предложения с активным недвусмысленным глаголом в неопределенной форме (вычислить, рассчитать, проверить, определить, создать, получить), за которым следуют существительные в винительном падеже, например: "Ввести сведения о налогоплательщиках", "Выдать информацию о текущих расходах", "Проверить поступление денег". Информация в поле физической реализации показывает, какое подразделение организации, программа или аппаратное устройство выполняет данный процесс.

Накопитель данных - это абстрактное устройство для хранения информации, которую можно в любой момент поместить в накопитель и через некоторое время извлечь, причем способы помещения и извлечения могут быть любыми. Накопитель данных может быть реализован физически в виде микрофиши, ящика в картотеке, таблицы в оперативной памяти, файла на магнитном носителе и т.д. Накопитель данных на диаграмме потоков данных изображается, как показано на Рис. 4.

Рисунок 4. Графическое изображение накопителя данных

Накопитель данных идентифицируется буквой "D" и произвольным числом. Имя накопителя выбирается из соображения наибольшей информативности для проектировщика. Накопитель данных в общем случае является прообразом будущей базы данных, и описание хранящихся в нем данных должно соответствовать модели данных.

Поток данных определяет информацию, передаваемую через некоторое соединение от источника к приемнику. Реальный поток данных может быть информацией, передаваемой по кабелю между двумя устройствами, пересылаемыми по почте письмами, магнитными лентами или дискетами, переносимыми с одного компьютера на другой и т.д.

Поток данных на диаграмме изображается линией, оканчивающейся стрелкой, которая показывает направление потока (Рис. 5).

Каждый поток данных имеет имя, отражающее его содержание.

Рисунок 5. Поток данных

Построение иерархии диаграмм потоков данных

Главная цель построения иерархии DFD заключается в том, чтобы сделать описание системы ясным и понятным на каждом уровне детализации, а также разбить его на части с точно определенными отношениями между ними. Для достижения этого целесообразно пользоваться следующими рекомендациями:

Размещать на каждой диаграмме от 3 до 6-7 процессов (аналогично SADT). Верхняя граница соответствует человеческим возможностям одновременного восприятия и понимания структуры сложной системы с множеством внутренних связей, нижняя граница выбрана по соображениям здравого смысла: нет необходимости детализировать процесс диаграммой, содержащей всего один или два процесса.

Не загромождать диаграммы несущественными на данном уровне деталями.

Декомпозицию потоков данных осуществлять параллельно с декомпозицией процессов. Эти две работы должны выполняться одновременно, а не одна после завершения другой.

Выбирать ясные, отражающие суть дела имена процессов и потоков, при этом стараться не использовать аббревиатуры.

Первым шагом при построении иерархии DFD является построение контекстных диаграмм. Обычно при проектировании относительно простых систем строится единственная контекстная диаграмма со звездообразной топологией, в центре которой находится так называемый главный процесс, соединенный с приемниками и источниками информации, посредством которых с системой взаимодействуют пользователи и другие внешние системы. Перед построением контекстной DFD необходимо проанализировать внешние события (внешние сущности), оказывающие влияние на функционирование системы. Количество потоков на контекстной диаграмме должно быть по возможности небольшим, поскольку каждый из них может быть в дальнейшем разбит на несколько потоков на следующих уровнях диаграммы.

Для проверки контекстной диаграммы можно составить список событий. Список событий должен состоять из описаний действий внешних сущностей (событий) и соответствующих реакций системы на события. Каждое событие должно соответствовать одному или более потокам данных: входные потоки интерпретируются как воздействия, а выходные потоки - как реакции системы на входные потоки.

Для сложных систем (признаками сложности могут быть наличие большого количества внешних сущностей (десять и более), распределенная природа системы или ее многофункциональность) строится иерархия контекстных диаграмм. При этом контекстная диаграмма верхнего уровня содержит не единственный главный процесс, а набор подсистем, соединенных потоками данных. Контекстные диаграммы следующего уровня детализируют контекст и структуру подсистем. Для каждой подсистемы, присутствующей на контекстных диаграммах, выполняется ее детализация при помощи DFD. Это можно сделать путем построения диаграммы для каждого события. Каждое событие представляется в виде процесса с соответствующими входными и выходными потоками, накопителями данных, внешними сущностями и ссылки на другие процессы для описания связей между этим процессом и его окружением. Затем все построенные диаграммы сводятся в одну диаграмму нулевого уровня.

Каждый процесс на DFD, в свою очередь, может быть детализирован при помощи DFD или (если процесс элементарный) спецификации. Спецификация процесса должна формулировать его основные функции таким образом, чтобы в дальнейшем специалист, выполняющий реализацию проекта, смог выполнить их или разработать соответствующую программу.

Спецификация является конечной вершиной иерархии DFD. Решение о завершении детализации процесса и использовании спецификации принимается аналитиком исходя из следующих критериев:

Наличия у процесса относительно небольшого количества входных и выходных потоков данных (2-3 потока);

Возможности описания преобразования данных процессов в виде последовательного алгоритма;

Выполнения процессом единственной логической функции преобразования входной информации в выходную;

Возможности описания логики процесса при помощи спецификации небольшого объема (не более 20-30 строк).

Спецификации представляют собой описания алгоритмов задач, выполняемых процессами. Они содержат номер и/или имя процесса, списки входных и выходных данных и тело (описание) процесса, являющееся спецификацией алгоритма или операции, трансформирующей входные потоки данных в выходные. Языки спецификаций могут варьироваться от структурированного естественного языка или псевдокода до визуальных языков моделирования.

Структурированный естественный язык применяется для понятного, достаточно строгого описания спецификаций процессов. При его использовании приняты следующие соглашения:

Логика процесса выражается в виде комбинации последовательных конструкций, конструкций выбора и итераций;

Глаголы должны быть активными, недвусмысленными и ориентированными на целевое действие (заполнить, вычислить, извлечь, а не модернизировать, обработать);

Логика процесса должна быть выражена четко и недвусмысленно.

При построении иерархии DFD переходить к детализации процессов следует только после определения содержания всех потоков и накопителей данных, которое описывается при помощи структур данных. Для каждого потока данных формируется список всех его элементов данных, затем элементы данных объединяются в структуры данных, соответствующие более крупным объектам данных (например, строкам документов или объектам предметной области). Каждый объект должен состоять из элементов, являющихся его атрибутами. Структуры данных могут содержать альтернативы, условные вхождения и итерации. Условное вхождение означает, что данный компонент может отсутствовать в структуре (например, структура "данные о страховании" для объекта "служащий"). Альтернатива означает, что в структуру может входить один из перечисленных элементов. Итерация означает вхождение любого числа элементов в указанном диапазоне (например, элемент "имя ребенка" для объекта "служащий"). Для каждого элемента данных может указываться его тип (непрерывные или дискретные данные). Для непрерывных данных могут указываться единица измерения, диапазон значений, точность представления и форма физического кодирования. Для дискретных данных может указываться таблица допустимых значений.

После построения законченной модели системы ее необходимо верифицировать (проверить на полноту и согласованность). В полной модели все ее объекты (подсистемы, процессы, потоки данных) должны быть подробно описаны и детализированы. Выявленные недетализированные объекты следует детализировать, вернувшись на предыдущие шаги разработки. В согласованной модели для всех потоков данных и накопителей данных должно выполняться правило сохранения информации: все поступающие куда-либо данные должны быть считаны, а все считываемые данные должны быть записаны.

При моделировании бизнес-процессов диаграммы потоков данных (DFD) используются для построения моделей "AS-IS" и "AS-TO-BE", отражая, таким образом, существующую и предлагаемую структуру бизнес-процессов организации и взаимодействие между ними. При этом описание используемых в организации данных на концептуальном уровне, независимом от средств реализации базы данных, выполняется с помощью модели "сущность-связь".

Ниже перечислены основные виды и последовательность работ при построении бизнес-моделей с использованием методики Йордона:

1. Описание контекста процессов и построение начальной контекстной диаграммы.

Начальная контекстная диаграмма потоков данных должна содержать нулевой процесс с именем, отражающим деятельность организации, внешние сущности, соединенные с нулевым процессом посредством потоков данных. Потоки данных соответствуют документам, запросам или сообщениям, которыми внешние сущности обмениваются с организацией.

2. Спецификация структур данных.

Определяется состав потоков данных и готовится исходная информация для построения концептуальной модели данных в виде структур данных. Выделяются все структуры и элементы данных типа "итерация", "условное вхождение" и "альтернатива". Простые структуры и элементы данных объединяются в более крупные структуры. В результате для каждого потока данных должна быть сформирована иерархическая (древовидная) структура, конечные элементы (листья) которой являются элементами данных, узлы дерева являются структурами данных, а верхний узел дерева соответствует потоку данных в целом.

3. Построение начального варианта концептуальной модели данных. Для каждого класса объектов предметной области выделяется сущность. Устанавливаются связи между сущностями и определяются их характеристики. Строится диаграмма "сущность-связь" (без атрибутов сущностей).

4. Построение диаграмм потоков данных нулевого и последующих уровней.

Для завершения анализа функционального аспекта деятельности организации детализируется (декомпозируется) начальная контекстная диаграмма.

При этом можно построить диаграмму для каждого события, поставив ему в соответствие процесс и описав входные и выходные потоки, накопители данных, внешние сущности и ссылки на другие процессы для описания связей между этим процессом и его окружением. После этого все построенные диаграммы сводятся в одну диаграмму нулевого уровня.

Процессы разделяются на группы, которые имеют много общего (работают с одинаковыми данными и/или имеют сходные функции). Они изображаются вместе на диаграмме более низкого (первого) уровня, а на диаграмме нулевого уровня объединяются в один процесс. Выделяются накопители данных, используемые процессами из одной группы.

Декомпозируются сложные процессы и проверяется соответствие различных уровней модели процессов.

Накопители данных описываются посредством структур данных, а процессы нижнего уровня - посредством спецификаций.

5. Уточнение концептуальной модели данных.

Определяются атрибуты сущностей. Выделяются атрибуты-идентификаторы. Проверяются связи, выделяются (при необходимости) связи "супертип-подтип". Проверяется соответствие между описанием структур данных и концептуальной моделью (все элементы данных должны присутствовать на диаграмме в качестве атрибутов).