Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 1 Systementwurf Überblick: Entwicklung der globalen Problemlösungsstrategie.

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1 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 1 Systementwurf Überblick: Entwicklung der globalen Problemlösungsstrategie für die Implementierung Organisation in Teilsysteme Entscheidungen zur Konzeption und Vorgehensweise Rahmen für Detailentwurf

2 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 2 Systementwurf Architekturkonzept Funktionales Modell –Batchverarbeitung: einmalige Datentransformation auf vollständige Eingabe Compiler –kontinuierliche Verarbeitung: fortlaufende Datentransformation auf sich ändernde Eingaben Signalverarbeitung Prozessüberwachung Fenstersysteme

3 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 3 Systementwurf Dynamisches Modell –interaktive Schnittstelle: formularbasierte Schnittstelle Kommando-Shell –Dynamische Simulation: diskrete Simulation stetige Simulation –Echtzeitsystem Prozesssteuerung Datenerfassung Objektmodell –Transaktionsmanager: DB für parallelen Zugriff, Transaktionen sind unteilbar Flugbuchung

4 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 4 Systementwurf Aufbrechen eines Systems in Teilsysteme Formen von Teilsystemen: –Schichten –Partitionen –Mischformen Ziel: Beherrschung der Komplexität Teilsystem: Paket miteinander verbundener –Klassen –Operationen –Ereignissen mit einer Schnittstelle zu anderen Teilsystemen Wichtig: Darstellung der Datenflüsse zwischen den Teilsystemen

5 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 5 Systementwurf Identifizieren von Parallelität –inhärent parallel: zwei Objekte können gleichzeitig Botschaften empfangen, ohne miteinander zu interagieren. Objekte müssen (quasi)parallel ablaufen –abhängige Objekte: können zu einem Kontrollstrang zusammengefasst werden Kontrollstränge werden als Tasks (Prozesse) implementiert

6 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 6 Systementwurf Teilsysteme auf Prozesse verteilen –Performanceanforderungen abschätzen –Für jedes Teilsystem entscheiden, ob HW oder Softwareimplementierung –ggf. Aufteilung auf mehrere Prozesse / Rechner und Kommunikationsaufwand minimieren –Logische und physikalische Verbindungen der Teilsysteme festlegen Datenspeicherverwaltung –Möglichkeiten, je nach Leistungsanforderung: Datenstrukturen im Hauptspeicher Dateien: sequentiell oder indexsequentiell DB

7 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 7 Systementwurf Globale Betriebsmittel –Arten: physikalische Geräte logische Einheiten –Zugriffe müssen synchronisiert werden –Sperrmechanismen müssen vorgesehen werden

8 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 8 Systementwurf Auswahl der Implementierung für die Steuerungssoftware externe Steuerung: Fluss der nach außen sichtbaren Ereignisse zwischen Objekten –prozedurgesteuerte Systeme (Steuerung ist im Programmcode enthalten) –ereignisgesteuerte Systeme (Sprache, Teilsystem oder BS stellt Eventhandler zur Verfügung) –parallele Systeme (z. B. Tasks eines Betriebssystems) interne Steuerung: analog externe Steuerung; einfacher, da interne Operationen von Algorithmen erzeugt werden und nicht asynchron von außen kommen.

9 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 9 Systementwurf Behandlung von Grenzbedingungen Initialisierung Terminierung Absturz –Behandlung von Dingen, die eigentlich nicht auftreten dürften –genaue Informationen über Fehlersituationen erforderlich

10 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 10 Objektentwurf Überblick: Ausarbeitung von Details: Festlegung der –vollständigen Definition der Klassen und Assoziationen, die bei der Implementierung verwendet werden –Algorithmen der Methoden –Schnittstellen der Methoden Hinzufügen interner Objekte für die Implementierung und Optimierung

11 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 11 Kombination statisches / dynamisches Modell Kombination des statischen mit dem dynamischen Modell Das Objektmodell der Analyse –ist wichtigste Grundlage für den Entwurf –enthält möglicherweise nicht alle Operationen

12 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 12 Kombination statisches / dynamisches Modell Entwurf von Algorithmen –Operationen des funktionalen Modells müssen als Algorithmus definiert werden –Unterscheidung zwischen triviale Algorithmen, die Daten entlang den Pfaden schreiben / lesen (werden nicht angegeben) nicht-triviale Algorithmen –für Funktionen, zu denen keine prozedurale Spezifikation gegeben ist –zur Optimierung von Funktionen, die durch einen einfachen, aber ineffizienten Algorithmus definiert sind –Aspekte zur Beurteilung Verarbeitungskomplexität einfache Implementierung Verständlichkeit Flexibilität / Erweiterbarkeit: evtl. 2 Algorithmen realisieren zwecks Evaluation Feinabstimmung des Objektmodells im Hinblick auf Wechselwirkung zwischen Struktur und Komplexität von Algorithmen

13 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 13 Kombination statisches / dynamisches Modell Datenstrukturen –vordefinierte Datenstrukturen (Auswahl) Felder Listen Mengen... –interne Klassen (Definition) sind für Implementierung sinnvoll bleiben nach außen unsichtbar sind in Problembeschreibung des Anwenders nicht erwähnt Verantwortung für Operationen Objekten zuordnen –Hinweise hierzu aus der realen Welt

14 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 14 Kombination statisches / dynamisches Modell Entwurfsoptimierung –Redundante Assoziationen für effizienten Zugriff hinzufügen –Ausführungsreihenfolge aus Effizienzgründen ändern –abgeleitete Attribute speichern, um Neuberechnungen zu vermeiden Problem: werden bei Aktualisierung der Basisdaten ungültig Lösung: –explizite Aktualisierung bei Änderung –periodische Neuberechnung (wenn mehrere Basisdaten nacheinander geändert werden) –aktive Werte (jeder Wert registriert sich beim aktiven Wert, eine Änderung löst eine Aktualisierung aus)

15 Prof. Dr. Gerhard Schmidt pres. by H.-J. Steffens Software Engineering SS 2009Folie 15 Kombination statisches / dynamisches Modell Steuerungsimplementierung: Implementierung des dynamischen Modells –Zustand als Stelle in einem Programm Zustandsdiagramm in eine sequentielle Anordnung der Zustände überführen Diagramm als Programmablaufplan interpretieren Übertragen in Pseudocode –Zustandsmaschinen – Mechanismus Implementierung einer Klasse, die die Ausführung einer Zustandsmaschine ermöglicht –Steuerung als parallele Tasks Objekte als Tasks implementieren Ereignisse werden als Kommunikation zwischen den Prozessen realisiert