Bài giảng công nghệ phần mềm mô hình hóa hệ thống pgs ts phạm ngọc hùng

Cơng nghệ phần mềm Bài 05: Mơ hình hóa hệ thống Nội dung • • • • Khái niệm mơ hình hóa hệ thống Ngơn ngữ mơ hình hóa UML Các góc nhìn hệ thống Một số loại mơ hình hệ thống - Mơ hình ngữ cảnh - Mơ hình tương tác - Mơ hình cấu trúc - Mơ hình hành vi • Kỹ nghệ hướng mơ hình Bộ mơn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 2 Khái niệm hệ thống • Hệ thống bao gồm thành phần (thiết bị, phần mềm, người), hoạt động môi trường, hướng mục đích • Hệ thống thời (system-as-is): vận hành, có vấn đề nhu cầu cần cải tiến (cơ hội mới) • Hệ thống phát triển (system-to-be): cần phát triển, tiến hóa từ hệ thống thời (giải pháp dựa vào phần mềm – software-to-be) Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 3 Mơ hình hóa hệ thống • Mơ hình hóa hệ thống: đơn giản hóa chủ thể giới thực Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 4 Mục đích mơ hình hóa hệ thống • • • Để hiểu tổng thể hệ thống (chức năng, cấu trúc) để giao tiếp bên liên quan Mơ hình hệ thống thời: giúp cho thu thập phân tích yêu cầu (kỹ nghệ u cầu) Mơ hình hệ thống mới: (phân tích, thiết kế, cài đặt) - đặc tả yêu cầu hệ thống - đề xuất thiết kế hệ thống - làm tài liệu Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 5 Nguyên lý mơ hình hóa hệ thống • Mơ hình ảnh hưởng đến cách vấn đề giải • Mọi mơ hình biểu diễn mức độ xác khác • Mơ hình tốt kết nối với thực tế • Sử dụng mơ hình thường khơng đủ Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 6 Các góc nhìn hệ thống • Góc nhìn từ bên ngồi: mơ hình hóa ngữ cảnh mơi trường hệ thống • Góc nhìn tương tác: môi trường hệ thống, thành phần hệ thống • Góc nhìn cấu trúc: mơ hình hóa tổ chức hệ thống, biểu diễn cấu trúc liệu hệ thống • Góc nhìn hành vi: mơ hình hóa hành vi động hệ thống, cách mà hệ thống phản hồi kiện Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 7 Các loại biểu đồ UML • Biểu đồ hoạt động: biểu diễn hoạt động diễn tiến trình hay xử lý liệu • Biểu đồ ca sử dụng: biểu diễn chuỗi tương tác hệ thống môi trường • Biểu đồ tuần tự: biểu diễn tương tác tác nhân hệ thống, hay thành phần hệ thống • Biểu đồ lớp: biểu diễn lớp đối tượng quan hệ chúng • Biểu đồ trạng thái: biểu diễn cách hệ thống phản ứng với kiện từ bên bên Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 8 Mơ hình ngữ cảnh • Được dùng để minh họa ngữ cảnh hoạt động hệ thống (các yếu tố làm nên biên hệ thống) • Việc xác định biên hệ thống chịu ảnh hưởng yếu tố tổ chức xã hội • Là dạng mơ hình kiến trúc mối quan hệ hệ thống với hệ thống khác Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 9 Biên hệ thống • Biên hệ thống xác định thuộc hệ thống thuộc mơi trường • Biên hệ thống ảnh hưởng sâu sắc đến yêu cầu hệ thống • Xác định biên hệ thống mang yếu tố trị • Áp lực để xác định hệ thống, qua làm tăng / giảm ảnh hưởng khối lượng công việc thành phần tổ chức Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 10 10 Biểu đồ (3) • Thơng điệp đồng (Synchronous) (3) mơ tả tương tác đối tượng gửi chờ nhận phản hồi đổi tượng nhận • Mũi tên tín hiệu từ đối tượng nhận, để kết thúc thực thi • Mũi tên bất đồng (Asynchronous) (4) để người gửi tiếp tục công việc mà chờ phản hồi từ người nhận • Tín hiệu (8) để mơ tả hành động đối tượng gửi tạo đối tượng nhận Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 26 Ví dụ biểu đồ - truyền liệu Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 27 Mơ hình cấu trúc • Được dùng để biểu diễn cách tổ chức hệ thống, quan hệ thành phần hệ thống • Mơ hình cấu trúc dạng mơ hình tĩnh mơ tả cấu trúc thiết kế hệ thống dạng mô hình động phản ánh cấu trúc hệ thống thực thi • Mơ hình thường dùng thảo luận thiết kế kiến trúc hệ thống Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 28 28 Biểu đồ lớp • Được dùng để biểu diễn mơ hình cấu trúc hệ thống • Lớp: tập đối tượng (thể hiện) đặc điểm, hành vi ngữ nghĩa • Quan hệ kết hợp: quan hệ ngữ nghĩa lớp • Tổng qt hóa: Lớp chi tiêt hóa lớp cha • Quan hệ tụ hợp (hợp thành): quan hệ tổng thể phận, có (khơng có) thành phần chia sẻ Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 29 29 Ví dụ biểu đồ lớp Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 30 Mơ hình hành vi • Mơ hình hành vi mơ tả hành vi động hệ thống thực hiện, qua làm rõ cách thức hệ thống phản hồi kích thích từ mơi trường • Kích thích từ mơi trường có dạng: - Dữ liệu: gửi đến hệ thống xử lý - Sự kiện: kích hoạt xử lý hệ thống Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 31 31 Mơ hình hóa hướng liệu • Thường dùng cho hệ thống nghiệp vụ (business system) • Mơ hình hướng liệu (data-driven models) biểu diễn chuỗi hoạt động xử lý liệu đầu vào kết xuất liệu đầu tương ứng • Được hỗ trợ biểu đồ hoạt động UML 2.0 biểu đồ (ở dạng không tường minh) Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 32 32 Ví dụ mơ hình hóa hướng liệu Biểu đồ luồng liệu (DFD) cho thao tác tiêm Insulin Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 33 Mô hình hóa hướng kiện • Mơ hình hướng kiện (event-driven models) biểu diễn cách mà hệ thống phản hồi kiện từ bên bên • Dựa vào giả định bản: Hệ thống có tập hữu hạn trạng thái kiện kích hoạt chuyển từ trạng thái sang trạng thái • Thường dùng cho hệ thống thời gian thực (real-time system) Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 34 34 Mơ hình máy trạng thái • Được dùng để mơ hình hóa hành vi hệ thống Biểu diễn cách mà hệ thống phản hồi kiện từ bên ngồi bên • Mơ hình máy trạng thái (trạng thái hệ thống, kiện, chuyển) • Biểu đồ trạng thái UML (statecharts) dùng để biểu diễn mơ hình máy trạng thái Bộ mơn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 35 35 Ví dụ mơ hình máy trạng thái Mơ hình hoạt động lị vi sóng Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 36 Ví dụ mơ hình máy trạng thái (2) Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 37 Kỹ nghệ hướng mơ hình • Kỹ nghệ hướng mơ hình phương pháp phát triển phần mềm mơ hình xem chế tác đầu quy trình phát triển (chương trình dạng mơ hình đầu ra) • Các chương trình tương ứng với nên tảng thực thi thường sinh tự động từ mơ hình chuyển đổi mơ hình • Hướng tiếp cận cho phép kỹ sư làm việc cấp độ trừu tượng cao => dễ giao tiếp với chuyên gia miền, giảm nỗ lực ánh xạ thiết kế sang diễn đạt chi tiết cấp độ ngơn ngữ lập trình Bộ mơn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 38 38 Đặc điểm kỹ nghệ hướng mô hình • Ưu điểm - xem xét hệ thống cấp độ trừu tượng cao - sinh mã tự động • Nhược điểm - Sai khác trừu tượng mức mơ hình mức cài đặt - chi phí để tạo chuyển đổi mơ sinh mã tự động Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 39 39 Tổng kết • • • • • Khái niệm mơ hình hóa hệ thống Ngơn ngữ mơ hình hóa UML Các góc nhìn hệ thống phần mềm Một số loại mơ hình hệ thống Kỹ nghệ hướng mơ hình Bộ mơn Cơng nghệ phần mềm - Khoa CNTT - Trường ĐHCN - ĐHQGHN 40 40