Software & Systems

Проектирование – это итерационный процесс, при помощи которого требования к программной системе транслируются в ее инженерные представления. Обычно в проектировании выделяют две ступени – предварительное проектирование и детальное. Кроме того, на практике выделяют интерфейсное проектирование, цель которого – сформировать графический интерфейс пользователя (GUI). Сущность основных информационных связей процесса проектирования представлена на рисунке 1.

Рассматривается этап предварительного проектирования, так как этап детального проектирования и интерфейсное проектирование требуют существенной детализации процесса синтеза рассматриваемой системы. Такая детализация может являться объектом отдельного исследования. Предварительное проектирование обеспечивает идентификацию подсистем, а также определение основных принципов управления подсистемами и взаимодействия подсистем.

Предварительное проектирование включает три типа деятельности: структурирование системы, моделирование управления, декомпозиция подсистем на модули.

Каждая подсистема разбивается на модули. Определяются типы модулей и межмодульного соединения.

Существует два типа моделей модульной декомпозиции: модель потока данных и модель объектов.

В основе модели потока данных лежит разбиение по функциям.

Модель объектов основана на слабо сцепленных сущностях, имеющих собственные наборы данных, состояния и наборы операций.

Модульность – свойство системы, которая может подвергаться декомпозиции на ряд внутренне связанных и слабо зависящих друг от друга модулей, обеспечивающее интеллектуальную возможность создания сколь угодно сложной программы. Пусть С(х) – функция сложности решения проблемы х; Т(х) – функция затрат времени на решение проблемы х. Для двух проблем p1 и р2 из соотношения С(р1)>С(р2) следует, что

Т(р1)>Т(р2).                                           (1)

Очевидно, решение сложной проблемы требует большего времени. Далее из практики решения проблем следует: С(pl+p2)>C(pl)+C(p2).

Отсюда с учетом отношения (1) запишем:

Т(pl+p2)>T(pl) + T(p2).                            (2)

Соотношение (2) – это обоснование модульности и аргумент в пользу модульности, но здесь отражена лишь часть реальности, так как не учитываются затраты на межмодульный интерфейс. Как показано на рисунке 2, с увеличением количества модулей затраты также растут.

Таким образом, существует оптимальное количество модулей (Opt), которое приводит к минимальным затратам на разработку системы.