- •Аннотация к вопросам для Госэкзаменов по Информационным Системам и Вычислительным процессам
- •1. Модели данных 4
- •2. Прикладные системы 10
- •3. Анализ и проектирование систем 25
- •4. Коллективная разработка систем 35
- •5. Архитектура систем 38
- •6. Программирование 42
- •7. Формальные языки и методы трансляции 44
- •8. Методы распределения памяти и доступа к данным 51
- •9. Сети Петри 57
- •1. Модели данных
- •1.1. Концептуальная и логическая модель данных. Модель «сущность связь» (er-модель)
- •1.2. Полная функциональная зависимость. Вторая нормальная форма (2нф). Приведение отношения к 2нф
- •1.3. Транзитивная зависимость. Третья нормальная форма (3нф). Приведение отношения к 3нф
- •1.4. Операции реляционной алгебры: булевы операции, операции выбора, проекции, соединения, деления
- •1.5. Операторы расщепления и фактора. Их применение для организации работы с распределенными данными
- •1.6. Транзакции в базах данных Понятие транзакции
- •Принципы транзакций (acid)
- •Модели транзакций
- •2. Прикладные системы
- •2.1. Классификация современных программных прикладных систем
- •2.2. Требования к качеству прикладных программных систем: адекватность технологии, удобство использования, устойчивость, сопровождаемость, защищенность, переносимость
- •Адекватность технологии предметной области
- •Удобство использования
- •Сопровождаемость
- •Устойчивость
- •Защищенность
- •Переносимость
- •2.3. Условия и способы тиражирования прикладных программных систем
- •2.5. Жизненный цикл программных систем. Этапы жизненного цикла
- •2.6. Модели жизненного цикла – каскадная, поэтапная, спиральная, инкрементная. Области их применения
- •2.7. Средства автоматизации проектирования (case-средства)
- •2.8. Оценка параметров программной системы. Мера, метрика. Анализ риска Оценка параметров программной системы
- •Мера и метрика
- •Анализ рисков и первичная оценка
- •2.9. Размерно-ориентированные метрики: правила оценивания, область применимости
- •Выполнение оценки проекта
- •Пример оценки проекта
- •Достоинства и недостатки
- •3. Анализ и проектирование систем
- •3.1. Анализ требований, его роль в жизненном цикле создания программной системы. Основные задачи анализа требований. Системный структурный анализ
- •3.2. Методология sadt (idef0). Ее реализация в case-средстве bPwin
- •Использование case-средства bPwin для построения idef0-модели
- •3.3. Моделирование потоков данных и процессов их обработки. Построение диаграмм потоков данных
- •Диаграммы потоков данных
- •Диаграммы потоков данных в методологии Гейна-Сарсона
- •Использование case-средства bPwin для построения дпд
- •4. Коллективная разработка систем
- •4.1. Обоснование необходимости. Проблемы. Типы коллективов программистов Проблема
- •Профессиональные особенности
- •Типы коллективов программистов
- •Традиционная бригада
- •Бригада без персонализации
- •Бригада главного программиста
- •4.2. Условия работы коллективов программистов: физическая, социальная, административная обстановки
- •Стимулы
- •4.3. Взаимодействие участников программного проекта. Их роли в коллективе разработчиков Профессиональные особенности
- •Технические роли в бригаде
- •Психологические роли в бригаде
- •5. Архитектура систем
- •5.1. Причины декомпозиции программы на модули (содержательные и технические аспекты). Декомпозиция как способ борьбы со сложностью
- •5.2. Модуль, его информационная закрытость. Интерфейс и реализация. Связность модуля, уровни связности
- •5.3. Сцепление модулей, уровни сцепления. Модели управления модульной системой
- •6. Программирование
- •6.1. Объектный подход к программированию. Объект и класс. Инкапсуляция, наследование, полиморфизм. Абстрактные и интерфейсные классы
- •6.2. Классы в современных системах программирования. Общие, собственные и защищенные области. Свойства, их назначение, описание и использование. Владелец и родитель класса
- •7. Формальные языки и методы трансляции
- •7.1. Право- и леволинейные грамматики. Регулярные (автоматные) грамматики. Регулярные множества и праволинейные грамматики
- •7.2. Автоматы с магазинной памятью (мп-автоматы). Детерминированные и недетерминированные мп-автоматы. Построение эквивалентного мп-автомата по кс-грамматике
- •7.3. Восходящий анализ кс-языков без возвратов. Lr(k)-грамматики. Грамматики простого предшествования. Алгоритм «перенос-свертка» для грамматики простого предшествования
- •7.4. Алгоритмы удаления пустых и недостижимых символов в кс-грамматике. Нормальные формы кс-грамматик (Хомского и Грейбах). Устранение левой рекурсии в грамматике
- •7.5. Компиляторы и интерпретаторы. Архитектура компилятора. Фазы и этапы компиляции. Препроцессоры
- •7.6. Дерево вывода для кс-грамматик. Восходящий и нисходящий синтаксический анализ. Алгоритм нисходящего разбора с возвратами
- •7.7. Промежуточные представления программ: атрибутно-синтаксическое дерево, триадное представление, тетрады, обратная польская запись. Байт-коды внутреннего представления (Java-код, p-код и др.)
- •7.8. Ll(k)-грамматики, соотношение классов ll(k). Множества first(k) и follow(k) и их построение. Разделенная грамматика
- •7.9. Метод рекурсивного спуска построения синтаксического анализатора
- •7.10. Способы описания синтаксиса языков программирования. Диаграммы Вирта, расширенная форма Бэкуса-Наура
- •7.11. Работа с регулярными выражениями в языках программирования (c#, php). Описание типов xml-документов с помощью грамматики (dtd)
- •8. Методы распределения памяти и доступа к данным
- •8.1. Простые методы динамического распределения памяти: стек, дек, список блоков постоянной длины
- •Простейшее распределение памяти
- •Выделение памяти блоками постоянной длины
- •8.2. Методы динамического распределения памяти, основанные на списках блоков переменной длины
- •8.3. Методы доступа к данным, основанные на индексах: индексно-последовательный и индексно-произвольный Индексные методы
- •Индексно-последовательный метод
- •Индексно-произвольный метод
- •8.4. Методы доступа к данным, основанные на инвертированных списках и битовых картах Инвертированные списки
- •Битовые карты
- •8.5. Алгоритмы хеширования, основанные на методах деления, умножения и деления многочленов Метод деления
- •Метод умножения
- •Деление многочленов
- •8.6. Алгоритмы разрешения коллизий в перемешанных таблицах, основанные на методах внешних и внутренних цепочек Метод внешних цепочек
- •Метод внутренних цепочек
- •9. Сети Петри
- •9.1. Определение и основные понятия сетей Петри. Структура, графы, маркировка Структура сетей Петри
- •Графы сетей Петри
- •Маркировка сетей Петри
- •9.2. Моделирование сетями Петри задач о производителе/потребителе и о чтении/записи Задача о производителе и потребителе
- •Задача о чтении/записи
- •9.3. Безопасность и ограниченность сетей Петри Безопасность
- •Ограниченность
- •9.4. Активность сетей Петри
- •9.5. Достижимость и покрываемость в сетях Петри
- •9.6. Дерево достижимости сети Петри. Алгоритм построения дерева достижимости Дерево достижимости
- •Алгоритм построения дерева достижимости
- •9.7. Применение дерева достижимости сети Петри для проверки безопасности и ограниченности.
- •9.8. Применение дерева достижимости сети Петри для проверки покрываемости
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Формальные языки и методы трансляции
- •Методы доступа к данным и распределения памяти
- •Сети Петри
Использование case-средства bPwin для построения idef0-модели
Иерархическая модель в методологии SADT имеет высокую информационную ценность, но работа по её составлению вручную требует значительных затрат времени, которые во многом идут на техническую работу. Существуют CASE-средства, которые берут на себя значительную часть работы как по составлению модели, так и по её контролю и представлению. Один из таких продуктов – BPwin. Он поддерживает три стандарта моделирования: IDEF0, IDEF3 и DFD. Стандарт IDEF0 соответствует SADT.
BPwin даёт возможность свободной манипуляции элементами для построения диаграммы любого уровня иерархии. Есть возможности для корректировки и документального оформления диаграммы. BPwin контролирует целостность диаграммы, проверяя непрерывность дуг по уровням иерархии. Время, затрачиваемое на техническую подготовку диаграммы, несравнимо меньше, чем при ручной её разработке, что позволяет сосредоточиться на её содержательной части.
Порядок работы при моделировании соответствует общему порядку создания SADT-модели, представленному в предыдущем разделе: оформление контекстной диаграммы, детализация до диаграммы уровня 0, контроль целостности дуг. При попытке детализации блока BPwin предлагает новую диаграмму с четырьмя блоками, расположенными слева н Для получения документации по модели BPwin даёт возможность формирования и выдачи как текстового документа, так и графического представления диаграмм. На рисунках представлены абстрактные диаграммы контекстного и нулевого уровней в среде BPwin.аправо, сверху вниз. Смысл такого расположения в том, что человек обычно читает диаграмму именно в таком порядке, и в первую очередь лучше показать либо наиболее важные, либо наиболее ранние по времени работы функции. Можно изменить количество блоков, убрать или добавить блоки в процессе моделирования, изменить их расположение. При детализации все входные и выходные дуги блока появляются на соответствующих границах диаграммы. Их необходимо соединить с нужными детализирующими блоками. Нельзя проводить собственные интерфейсные дуги диаграммы, так как они не появятся у родительского блока, и модель не будет целостной. Для добавления интерфейсных дуг следует определить их в родительском блоке. Каждый блок должен быть полностью определён на данном уровне детализации. Это же касается и дуг.
Если модель ещё недостаточно подробна, следует детализировать необходимые блоки таким же точно образом, в результате чего сформируются диаграммы следующих уровней.
Рис. 17.2. Контекстная
IDEF0-диаграмма
в BPwin.
Р
ис.
17.3. IDEF0-диаграмма
нулевого уровня в BPwin.
Для получения документации по модели BPwin даёт возможность формирования и выдачи как текстового документа, так и графического представления диаграмм. На рисунках представлены абстрактные диаграммы контекстного и нулевого уровней в среде BPwin.
3.3. Моделирование потоков данных и процессов их обработки. Построение диаграмм потоков данных
Основная роль информационных систем – преобразование данных. Считаем, что есть некоторые хранилища данных, которые служат их источниками или приёмниками. Преобразование данных заключается в выборе их из источника, обработка и запись в приёмник. Движение данных образует их поток в системе. Моделирование информационных систем в большой степени может быть сведено к моделированию потоков данных и процессов их обработки. Существует два основных типа диаграмм процессов: диаграммы потоков данных и графы преобразований, дополняющие диаграммы потоков данных возможностями моделирования систем, управляемых событиями, в частности, систем реального времени.
Основное назначение модели процессов – определить в системе различные процессы и данные, над которыми они происходят. Модели процессов могут использоваться для описания сложных систем, для оценки требований к системе, как механизм визуального общения, обеспечивают основу для физического проектирования или реализации модели системы.
