4.2.2.Модели конечных автоматов

Модели конечных автоматов используются для моделирования поведения системы, которая реагирует на внутренние или внешние события. Эта модель показывает состояние системы и события, которые служат причиной перехода системы в следующее состояние, не описывая поток данных внутри системы.

Популярность конечных автоматов состоит в том, что данная техника развивается уже достаточно давно, и теоретические результаты были с успехом использованы при решении многих практических задач. В частности, системы автоматизации проектирования, спецификации и программирования, основанные на конечных автоматах и их модификациях, активно развиваются и применяются десятки лет. Особенно часто конечные автоматы применяются в конкретных предметных областях, где можно обойтись без использования универсальных моделей вычислимости. В результате очень многие пользователи, инженеры и программисты хорошо знакомы с конечными автоматами и применяют их без затруднений. Наконец, важным практическим обстоятельством является тот факт, что автоматы очень легко программируются средствами обычных языков программирования.

Модель конечного автомата системы предполагает, что в каждый момент времени она находится в некотором устойчивом состоянии. При получении входного сигнала (события) система может изменить свое состояние или остаться в прежнем состоянии.

Пример 4.2.

На рис. 4.3 приведена диаграмма конечного автомата, описывающего процесс «Принять программу в архив».

Рис. 4.3

Система находится в начальном состоянии и ожидает запроса. После его получения она переходит в состояние «Контроль запроса», где выясняет, имеет ли разработчик полномочия для сдачи программы в архив. Если полномочий недостаточно или программа уже находится в архиве, то система возвращается в начальное состояние.

4.2.3.Модели данных

Во многих случаях программные системы содержат или используют базы данных, поэтому определение логической структуры данных является одной из важных задач моделирования систем.

ER-диаграммы

Наиболее широко используется моделирование данных типа “сущность – связь – атрибут”, определяющее структуру данных, их атрибуты и отношения между ними [9].

Для разработки моделей данных, обеспечивающих стандартный способ определения данных и отношений между ними, служат диаграммы “сущность-связь” (Entity-Relationship Diagrams, ER-диаграммы). ER-диаграммы позволяют идентифицировать сущности (объекты, важные для предметной области), свойства сущностей – атрибуты – и связи (отношения) между сущностями.

Под сущностью (entity) в ER-диаграммах понимается множество экземпляров реальных или абстрактных объектов (людей, предметов, событий и т.д.). Любой объект системы может быть представлен только одной уникально идентифицированной сущностью, имя которой должно отражать тип (класс) объектов, а не его конкретный экземпляр. Связь (relation) – это именованное отношение между двумя и более сущностями, а атрибут (attribute) – любая характеристика сущности, причем множество значений всех атрибутов должно однозначно идентифицировать экземпляр сущности. Более подробно описание ER-диаграмм и методика их использования для моделирования структур данных приведены в [9], а мы ограничимся примером.

Пример 4.3.

На рис. 4.4. приведена диаграмма, описывающая запрос на запись программы в архив. Разработчик может дать несколько запросов, каждый из которых содержит не менее одной программы. Каждая программа расположена на отдельном носителе, содержание, которого определяется ведомостью.

Рис. 4.4

Словарь данных

Недостатком ER-диаграмм является их недостаточная детализация данных, поэтому они часто дополняются более подробным описанием, которые собираются в словари данных.

Словарь данных позволяет:

• определить механизм управления именами, позволяющий избежать дублирования;

• связать различные этапы проектирования системы.

Словарь данных содержит описание именованного объекта (сущности, потока данных, хранилища), включающего в себя определение его атрибутов, структуры – для сложных объектов, – а также дополнительные сведения, например, единицы измерения и диапазоны изменения атрибутов, цель определения такого объекта, сведения о его разработчике и времени создания и т.д.