2. Моделирование данных. Диаграммы потоков данных

Диаграммы потоков данных (DFD) лежат в основе методологии моделирования потоков данных, при котором модель системы строится как иерархия диаграмм потоков данных, описывающих процесс преобразования от ее входа до выдачи пользователю.

Диаграммы верхних уровней иерархии, или контекстные диаграммы, определяют основные процессы или подсистемы ИС с внешними входами и выходами. Их декомпозиция выполняется с помощью диаграмм более низкого уровня, вплоть до элементарных процессов.

Основными компонентами диаграмм потоков данных являются:

• внешние сущности – источники или потребители информации, порождающие или принимающие информационные потоки (потоки данных);

• системы/подсистемы, преобразующие получаемую информацию и порождающие новые потоки;

• процессы, представляющие преобразование входных потоков данных в выходные в соответствии с определенным алгоритмом;

• накопители данных, представляющие собой абстрактное устройство для хранения информации, которую можно поместить в накопитель и через некоторое время извлечь;

• потоки данных, определяющие информацию, передаваемую через некоторое соединение от источника к приемнику.

В CASE-средствах и системах обычно используют следующий типовой набор графических блоков для обозначения компонентов DFD (в конкретных CASE-средствах и системах этот набор может иметь некоторые отличия):

1. Внешняя сущность обозначается прямоугольником с тенью (рис. 2.17).

Рисунок 2.20. Внешняя сущность

2. Система и подсистема изображаются в форме прямоугольника с полями: номер, имя с определениями и дополнениями и имя проектировщика (рис. 2.18).

Рисунок 2.21. Подсистема

3. Процесс изображается в форме прямоугольника с полями: номер, имя (содержит наименование процесса в виде предложения сделать что-либо) и физической реализации (указывает, какое подразделение, программа или устройство выполняет процесс) (рис. 2.19).

Рисунок 2.22. Процесс

4. Накопитель данных изображается в форме прямоугольника без правой (или правой и левой) линии границы: идентификатор (буква D с числом) и имя (указывает на хранимые данные) (рис. 2.20).

Рисунок 2.23. Накопитель данных

5. Поток данных изображается линией со стрелкой, показывающей направление потока, и именем, отражающим его содержание (рис. 2.21).

Рисунок 2.24. Поток данных

Построение иерархии диаграмм потоков данных начинается с построения контекстной диаграммы. В случае простой ИС можно ограничиться одной контекстной диаграммой. Применительно к сложной информационной системе требуется построение иерархии контекстных диаграмм. При этом контекстная диаграмма верхнего уровня содержит набор подсистем, соединенных потоками данных.

Правила построения модели:

1. Все потоки данных должны начинаться или заканчиваться процессом. Данные не могут протекать непосредственно от источника до потребителя или между источником/потребителем и хранилищем данных, если они не проходят через промежуточный процесс.

2. Многочисленные потоки данных между двумя компонентами можно показывать двумя линиями потока данных или двунаправленной стрелкой.

3. Название процесса состоит из глагола, следующего за существительным. В соответствии с соглашением, названия источников, получателей и хранилищ данных использует заглавные буквы, в то время как названиям процесса и потоки данных показываются произвольно.

4. Процессы в уровне 1 диаграмма потока данных перечисляется 1, 2, 3 и так далее. Подпроцессам в декомпозированной диаграмме потока данных назначают номера, начинающиеся с номера родительского процесса.

5. Символы могут быть повторены для облегчения чтения диаграммы.

Основные принципы построения модели:

• принцип сохранения данных. Любые данные, которые входят в процесс, должны использоваться или воспроизводиться этим процессом. Любые выходные данные процесса должны быть введены или созданы алгоритмом в пределах процесса. Любые данные, используемые алгоритмом в пределах процесса, должны быть сначала введены в процесс. Любые данные, созданные алгоритмом, должны или использоваться другим алгоритмом в пределах того же самого процесса или выведены процессом.

• принцип итераций. Процессы высокого уровня декомпозируются в процессы низшего уровня. На самом низком уровне – примитивные процессы, которые исполняют единственную функцию (или алгоритм).

Контекстная диаграмма (уровень 0) определяет границы системы, выдвигая на первый план источники и получатели. Выделение границы системы при изображении контекстной диаграммы помогает аналитику, пользователю и ответственным менеджерам рассматривать альтернативные логические проекты системы высокого уровня.

Уровень 1 диаграммы потока данных показывает важнейшие процессы системы, хранилища данных, источники и получатели, связанные потоками данных. Процесс уровня 1 является сложным и может включать программы, руководства, ручные процедуры, аппаратные средства ЭВМ, процедуры и другие действия. Каждый процесс уровень 1 состоит из нескольких подпроцессов, которые внесены в список описаний процессов. Чтобы разбить диаграмму потока данных, аналитик создает независимый уровень 2 диаграммы потока данных для каждого процесса уровня 1.

Функциональный примитив – процесс, который не требует никакого дальнейшего разложения. Отдельные физические компоненты системы находятся на один шаг ниже функциональных примитивов.

Документирование. Элементы данных документируются в словаре данных. Каждый процесс определен в описании процесса, которое обращает внимания на вход и элементы данных выхода и кратко описывает задачи или действия, которые он выполняет. Описания процессов иногда документируются в словаре данных.

Проверка модели включает следующие этапы: 1) проверка синтаксиса; 2) проверка элементов данных; 3) взаимные ссылки; 4) проверка целей.