Разработка модели программного обеспечения, управляющего работой холодильника

     Федеральное  агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего

профессионального образования

«Ярославский государственный  технический университет»

Кафедра «Информационных  систем и технологий»

 

 

 

 

Курсовая работа защищена

с оценкой

Руководитель,

доцент

                   Т.К. Ивашковская

«___» __________ 2011 г.

 

 

 

 

 

 

Разработка модели программного обеспечения, управляющего работой холодильника

 

 

 

Расчетно-пояснительная  записка к курсовой работе

по дисциплине «Объектное моделирование информационных систем»

 

 

ЯГТУ 230201.65-007 КР

 

 

 

 

 

 

Реботу выполнил

студент гр. ДСИТ-37

                     К.А. Лоскутов

«__»    ___________    2011 г.

 

 

 

2011

 

Содержание

 

 

 

 

Введение

 

 

Тенденции развития современных  информационных технологий приводят к постоянному возрастанию сложности информационных систем (ИС), создаваемых в различных областях экономики. Современные крупные проекты ИС характеризуются, как правило, следующими особенностями:

• сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;
• наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транзакций и решением регламентных задач, и приложений аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема);
• отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;
• необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;
• функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;
• разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;
• существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ИС) должен быть прежде всего адекватно  описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до недавнего времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.

Rational Rose – популярное  средство визуального моделирования  объектно-ориентированных информационных систем компании Rational Software Corp. Работа продукта основана на универсальном языке моделирования UML (Universal Modeling Language). Благодаря уникальному языку моделирования, Rational Rose способен решать практически любые задачи в проектировании информационных систем: от анализа бизнес процессов до кодогенерации на определенном языке программирования. Только Rational Rose позволяет разрабатывать как высокоуровневые, так и низкоуровневые модели, осуществляя тем самым либо абстрактное проектирование, либо логическое. Rational Rose имеет весь необходимый набор визуальных средств проектирования и помогает решать проблемы с кодогенерацией на определенном языке программирования. Rational Rose осуществляет такие подходы, как прямое и обратное проектирование, а так же Round Trip Engineering.

Цель курсовой работы является закрепление теоретического материала дисциплины «Объектное моделирование  информационных систем»,а также приобретение навыков практического объектно-ориентированного проектирования информационных систем в среде Rational Rose на примере разработки модели программного обеспечения, управляющего работой холодильника.

Задачи:

1. Изучить особенности объектно-ориентированного подхода к проектированию и разработке ИС. Познакомиться с основами языка UML.
2. Провести объектно-ориентированный анализ выбранной  предметной области и построить ее модель.

 

 

 

Задание

 

Цель курсовой работы:

Изучение объектно-ориентированного подхода к  проектированию информационных систем и формирование навыков его самостоятельного практического применения;

Задания курсовой работы:

3. Изучить особенности объектно-ориентированного подхода к проектированию и разработке ИС. Познакомиться с основами языка UML
4. Провести объектно-ориентированный анализ выбранной  предметной области и построить ее модель.

Пояснения, рекомендации и требования к выполнению курсовой  работы:

Задание 1.

Для выполнения первого  задания необходимо изучить основные  методологии разработки и проектирования ИС, особенности объектно-ориентированного подхода к проектированию и разработке ИС, основы языка UML. Список рекомендуемой литературы приведен ниже.

Задание 2.

В соответствии с вариантом   необходимо выбрать предметную область и проанализировать ее. В каждом из предложенных вариантов требуется при помощи CASE-средства Rational Rose построить модель программного обеспечения.

В процессе создания модели должны быть выполнены следующие  действия:

1. составление глоссария проекта ( глоссарий предназначен для описания терминологии предметной области. Он может быть использован как неформальный словарь данных системы);
2. создание диаграммы вариантов использования;
3. анализ вариантов использования (с помощью диаграмм кооперации или последовательности для каждого варианта использования);
4. проектирование системы;
5. реализация системы.

После выполнения третьего этапа модель должна удовлетворять перечисленным ниже требованиям:

• Глоссарий проекта должен иметь вид таблицы и храниться в отдельном файле.
• На диаграммах вариантов использования каждое действующее лицо (actor) и вариант использования должны сопровождаться описанием. Эти описания должны быть составлены на русском языке. Описание действующего лица должно коротко (в одну-две строки) сообщать о роли данного лица. Описание варианта использования должно включать в себя пояснение, предусловие, потоки событий (основной и альтернативные, если таковые есть) и постусловие. Описания представляют собой либо присоединенные текстовые файлы, либо текст, введенный в поле Documentation спецификации соответствующего элемента диаграммы.
• Диаграммы взаимодействия, соответствующие потокам событий вариантов использования, должны содержать необходимые пояснения.

При проектировании системы требуется:

• создать иерархию классов системы;
• каждый класс снабдить описанием, которое должно включать в себя краткое описание( описание атрибутов в виде таблицы (имя, описание, тип), таблицу с описанием операций (имя, описание));
• для классов указать стереотипы;
• построить диаграммы классов системы, отображающие связи между классами;
• для описания поведения экземпляров отдельных классов построить диаграммы состояний;
• разработать (если это требуется вариантом задания) схему базы данных и отобразить ее на диаграмме «сущность – связь».

При реализации системы необходимо построить диаграммы компонентов, также следует разработать диаграмму размещения. В зависимости от варианта задания диаграмма размещения должна показывать расположение компонентов в распределенном приложении или связи между встроенным процессором и устройствами.

 

 

1. Особенности объектно-ориентированного проектирования

1.1 Сущность  объектно-проектированного подхода

Принципиальное  различие между  структурным  и  объектно-ориентированным подходом   заключается   в   способе   декомпозиции    системы.    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. Понятие  "объект" впервые было использовано около 30 лет назад  в  технических  средствах  при попытках отойти от традиционной архитектуры фон Неймана и преодолеть  барьер между   высоким   уровнем   программных   абстракций   и   низким    уровнем абстрагирования   на   уровне   компьютеров.   С    объектно-ориентированной архитектурой  также тесно связаны объектно-ориентированные   операционные системы. Однако наиболее значительный вклад в объектный  подход  был  внесен объектными и  объектно-ориентированными  языками  программирования:  Simula, Smalltalk, C++, Object Pascal. На объектный  подход  оказали  влияние  также развивавшиеся достаточно  независимо  методы  моделирования  баз  данных,  в особенности подход "сущность-связь".

Концептуальной  основой  объектно-ориентированного   подхода   является объектная модель. Основными се элементами являются:

    •   абстрагирование (abstraction);

    •   инкапсуляция (encapsulation);

    •  модульность (modularity);

    •   иерархия (hierarchy).

Кроме основных имеются еще три дополнительных элемента, не являющихся в отличие от основных строго обязательными:

    •   типизация (typing)',

    •   параллелизм (concurrency)',

    •  устойчивость (persistence).

Абстрагирование — это выделение существенных  характеристик  некоторого объекта, которые отличают  его  от  всех  других  видов  объектов  и,  таким образом,  четко   определяют   его   концептуальные   границы   относительно дальнейшего рассмотрения и анализа. Абстрагирование  концентрирует  внимание на внешних особенностях объекта  и  позволяет  отделить  самые  существенные особенности его  поведения  от  деталей  их  реализации.  Выбор  правильного набора  абстракций  для  заданной  предметной  области  представляет   собой главную задачу объектно-ориентированного проектирования.

 

 

Инкапсуляция  — это процесс отделения друг от друга отдельных  элементов объекта, определяющих его устройство и поведение.  Инкапсуляция  служит  для того,  чтобы  изолировать  интерфейс   объекта,   отражающий   его   внешнее поведение, от внутренней реализации объекта. Объектный подход  предполагает, что собственные ресурсы, которыми могут манипулировать только методы  самого класса, скрыты от внешней среды.  Абстрагирование  и  инкапсуляция  являются взаимодополняющими  операциями:  абстрагирование  фокусирует   внимание   на внешних  особенностях  объекта,  а  инкапсуляция  (или,  иначе,  ограничение доступа)   не   позволяет   объектам-пользователям   различать    внутреннее устройство объекта.

Модульность  —  это  свойство  системы,  связанное  с  возможностью  ее

декомпозиции  на ряд  внутренне  связных,  но  слабо  связанных  между  собой модулей. Инкапсуляция и модульность создают барьеры между абстракциями.

Иерархия —  это  ранжированная  или  упорядоченная  система  абстракций, расположение  их  по  уровням.  Основными  видами   иерархических   структур применительно к сложным системам являются  структура  классов  (иерархия  по номенклатуре)  и  структура  объектов  (иерархия  по   составу).   Примерами иерархии классов являются простое и множественное наследование  (один  класс использует структурную или функциональную часть  соответственно  одного  или нескольких других классов), а иерархии объектов - агрегация.

Типизация  —  это  ограничение,  накладываемое  на  класс  объектов   и