Функциональные диаграммы

Характеристика функциональных диаграмм (SADT) — диаграммы SADT отражают взаимные связи функций разрабатываемого программного обеспечения. Они создаются на ранних стадиях проектирования систем, для того чтобы помочь проектировщику выявить основные функции и составные части проектируемой программной системы и, по возможности, обнаружить и устранить существенные ошибки. Для создания функциональных диаграмм предлагается использовать методологию SADT, предложенную Д.Россом. На основе методологии SADT была построена известная методология описания сложных систем IDEF0 (Integration Definition for Function Modeling), являющаяся основной частью программы ICAM (интегрированная компьютеризация производства).

Применение методологии SADT позволяет построить модель, состоящую из диаграмм, фрагментов текстов и глоссария, имеющих ссылки друг на друга. Диаграммы — главные компоненты модели. Функции системы и интерфейсы представлены на диаграммах в виде блоков и дуг. Место соединения дуги с блоком определяет тип интерфейса. Управляющая информация входит в блок сверху, в то время как информация, которая подвергается обработке, показана с левой стороны блока, а результаты выхода даны с правой стороны. Механизм (человек или автоматизированная система), осуществляющий операцию, представлен дугой, входящей в блок снизу (рис. 2).

Рисунок 2 – Функциональный блок

С определением модели тесно связана позиция (называемая точкой зрения), с которой наблюдается система и создается ее модель. «Точку зрения» лучше всего представлять себе как место (роль, должность) человека или объекта в рассматриваемой системе, на которое надо «встать», чтобы увидеть систему в действии и необходимой полноте. У конкретной модели может быть только одна точка зрения.

Одна из наиболее важных особенностей методологии SADT — постепенное введение все больших уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель. Построение SADT- модели начинается с представления всей системы в виде простейшей компоненты — одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим. Это верно и для интерфейсных дуг — они также представляют собой полный набор внешних интерфейсов системы в целом.

Затем блок, в котором система дана в качестве единого модуля, детализируется на другой диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исходной функции. Данная декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом для более детального представления.

Во всех случаях каждая подфункция может содержать только те элементы, которые входят в исходную функцию. Кроме того, модель не может опустить какие-либо элементы, т. е., как уже отмечалось, родительский блок и его интерфейсы обеспечивают контекст. К нему нельзя ничего добавить, и из него не может быть ничего удалено.

Модель SADT представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, разбивающих сложный объект на составные части, представленные в виде блоков. Детали каждого из основных блоков показаны в виде блоков на других диаграммах.

Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из более общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской для более детальной диаграммы.

Каждый блок на диаграмме имеет свой номер. Блок любой диаграммы может быть детализирован диаграммой нижнего уровня, которая, в свою очередь, также может детализироваться с помощью необходимого числа диаграмм. Таким образом, формируется иерархия диаграмм. Для того чтобы указать положение любой диаграммы или блока в иерархии, им присваивают уникальные обозначения. Например, А41 (A сокр. от Activity) является диаграммой, которая детализирует блок 1 на диаграмме А4. Аналогично, А4 детализирует блок 4 на диаграмме А0, которая является самой верхней (родительской) диаграммой модели.

Некоторые дуги имеют начало в одном из блоков диаграммы и завершение в другом, у других же начало может исходить от границ диаграммы – дуги управления, механизма, дуги входа и выхода, перенесенные с родительской (верхнего уровня) диаграммы. Таким образом, источник или получатель этих пограничных дуг может быть обнаружен только на родительской диаграмме.

Также следует сказать о так называемых «туннельных дугах». Туннельные дуги означают, что данные, выраженные этими дугами не рассматриваются на следующем уровне детализации (как бы проходят «насквозь»). Если «туннель» расположен в месте соединения дуги с блоком , то данные этой дуги не обязательны на следующем уровне детализации. Если же «туннель» находится на противоположном конце дуги  - это значит, что данные дуги не описываются на родительской диаграмме. Граничные дуги должны продолжаться (дублироваться) на родительской диаграмме, делая ее полной и непротиворечивой.

Для упрощения понимания приведенных диаграмм, следует расшифровать применяемую в IDEF систему обозначений, позволяющую аналитику точно идентифицировать и проверять по дугам связи между диаграммами. Эта схема кодирования дуг - "ICOM" - получила название по первым буквам английских эквивалентов слов вход (Input), управление (Control), выход (Output), механизм (Mechanism).

Детализацию завершают при получении функций, назначение которых хорошо понятно как заказчику, так и разработчику. Эти функции описывают, используя естественный язык или псевдокоды. В процессе построения иерархии диаграмм фиксируют всю уточняющую информацию и строят словарь данных, в котором определяют структуры и элементы данных, показанных на диаграммах. Таким образом, в результате получают спецификацию, которая состоит из иерархии функциональных диаграмм, описаний функций нижнего уровня и словаря, имеющих ссылки друг на друга.

Каждый компонент модели может быть декомпозирован на другой диаграмме, т. е. каждая диаграмма иллюстрирует «внутреннее строение» блока на родительской диаграмме.

На SADT-диаграммах не указаны явно ни последовательность, ни время. Обратные связи, итерации, продолжающиеся процессы и перекрывающиеся (по времени) функции могут быть изображены также с помощью дуг. Обратные связи могут выступать в виде комментариев, замечаний, исправлений и т.д.

Одним из важных моментов при моделировании системы с помощью методологии SADT является точная согласованность типов связей между функциями. Различают, по крайней мере, следующие типы связей: случайная; логическая; временная; процедурная; коммуникационная; последовательная; функциональная.

Случайная связь возникает, когда конкретная связь между функциями мала или полностью отсутствует. Это относится к ситуации, когда имена данных на SADT-дугах в одной диаграмме имеют малую связь друг с другом.

Логическая связь — данные и функции собираются вместе, поскольку попадают в общий класс или набор элементов, но необходимых функциональных отношений между ними при этом не обнаруживается.

Временная связь представляет функции, связанные во времени, когда данные используются одновременно или функции включаются параллельно, а не последовательно.

При процедурной связи функции сгруппированы вместе, поскольку они выполняются в течение одной и той же части цикла или.

Диаграммы демонстрируют коммуникационную связь, когда блоки группируются вследствие того, что они используют одни и те же входные данные и (или) производят одни и те же выходные данные.

При последовательной связи выходные данные одной функции служат входными данными для другой функции. Связь между элементами на диаграмме является более тесной, чем на рассмотренных выше уровнях, поскольку моделируются причинно-следственные зависимости.

Диаграмма отражает полную функциональную связь при наличии полной зависимости одной функции от другой. Диаграмма, которая является чисто функциональной, не содержит чужеродных элементов, относящихся к последовательному или более слабому типу связности. Одним из способов определения функционально связанных диаграмм является рассмотрение двух блоков, связанных через управляющие дуги.

В математических терминах необходимое условие для простейшего типа функциональной связности имеет следующий вид: С = д(В) = g(f(A)).

Метод SADT может использоваться для моделирования самых разнообразных систем и для определения требований и функций.