Файл: Программного обеспечения.pdf

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ
Кафедра информационных систем и технологий
С.В. Пальмов
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА
МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
методические указания к лабораторным работам по дисциплине для студентов очной формы обучения направления
«Информационные системы и технологии»
Самара
2016

2
УДК 004.4
Рекомендовано к изданию методическим советом ПГУТИ, протокол № 31, от 13.05.2016 г.
Пальмов, С.В.
Методы и средства моделирования программного обеспечения: методические указания к лабораторным работам / С. В. Пальмов. – Самара: ПГУТИ, 2016. – 48 с.
Учебное пособие «Методы и средства моделирования программного обеспечения. Ме- тодические указания к лабораторным работам» содержит описание процесса моделирования программного обеспечения при помощи международного стандарта UML 2.0, разработано в соответствии с ФГОС ВО по направлению подготовки 09.04.01 «Информатика и вычисли- тельная техника» и предназначено для магистрантов 2 курса обучения для самостоятельной подготовки.

3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................. 4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ ВАРИАНТОВ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ .............................................................. 5
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ КЛАССОВ 9
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ КОМПОЗИТНОЙ
СТРУКТУРЫ ........................................................................ 12
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ .............................................. 15
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ КОММУНИКАЦИИ
.................................................................................................. 18
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
.................................................................................................. 21
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ КОНЕЧНОГО
АВТОМАТА .......................................................................... 24
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ КОМПОНЕНТОВ 27
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ РАЗВЁРТЫВАНИЯ
.................................................................................................. 30
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ..................................... 32

4
Введение
Разработка сложного программного обеспечения (ПО) невозможна без построения его модели. В настоящее время существует большое множество методов моделирования и про- ектирования. Одним из самых известных и эффективных является UML - Unified Modeling
Language – Унифицированный Язык Моделирования - язык графического описания для объ- ектного моделирования в области разработки программного обеспечения, моделирования бизнес-процессов, системного проектирования и отображения организационных структур.
Данное пособие содержит лабораторные работы, которые позволяют в достаточной ме- ре изучить основные стадии моделирования программного обеспечения средствами UML второй версии.
Рассчитано на студентов, знакомых с основами моделирования ПО и UML первой вер- сии.

5
Лабораторная работа №1. Построение диаграммы вариантов использования
Цель: Научиться строить диаграммы вариантов использования.
Введение
Краткая характеристика диаграммы вариантов использования
Визуальное моделирование в UML (Унифицированный Язык Моделирования) можно представить, как некоторый процесс поуровневого спуска от наиболее обшей и абстрактной концептуальной модели исходной системы к логической, а затем и к физической модели со- ответствующей программной системы. Для достижения этих целей вначале строится модель в форме так называемой диаграммы вариантов использования (use case diagram), которая описывает функциональное назначение системы или, другими словами, то, что система бу- дет делать в процессе своего функционирования. Диаграмма вариантов использования явля- ется исходным концептуальным представлением или концептуальной моделью системы в процессе ее проектирования и разработки.
Разработка диаграммы вариантов использования преследует цели:
Определить общие границы и контекст моделируемой предметной области на началь- ных этапах проектирования системы.
Сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы.
Разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детали- зации в форме логических и физических моделей.
Подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с её заказчиками и пользователями.
Суть данной диаграммы состоит в следующем: проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актёров, взаимодействующих с системой с помощью так называемых вариантов использования. При этом актёром (actor) или действующим лицом называется любая сущность, взаимодействующая с системой извне. Это может быть человек, техническое устройство, программа или любая другая система, которая может служить ис- точником воздействия на моделируемую систему так, как определит сам разработчик. В свою очередь, вариант использования (use case) служит для описания сервисов, которые сис- тема предоставляет актёру. Другими словами, каждый вариант использования определяет некоторый набор действий, совершаемый системой при диалоге с актёром. При этом ничего не говорится о том, каким образом будет реализовано взаимодействие актёров с системой.
Описание ПО StarUML2
Эта и все последующие лабораторные работы выполняются средствами ПО StarUML2.
Данное программное обеспечение является бесплатным и может быть скачано с официально- го сайта http://staruml.io.
StarUML2 - программный инструмент моделирования, который поддерживает UML второй версии.
Построение диаграмм вариантов использования в StarUML2
Запустите StarUML2. После загрузки программы будет автоматически создана новая модель «Model».

6
Добавьте в неё диаграмму вариантов использования. Это можно сделать, например, так: щелчок ПКМ по «Model» в Model Explorer (вверху справа) → Add Diagram → Use Case
Diagram.
Добавление элементов диаграммы
Чтобы добавить вариант использования (Use Case) выполните следующие действия: панель Toolbox (слева) → закладка Use Case → Use Case. После этого щёлкните ЛКМ по ра- бочей области в том месте, где будет размещаться данный элемент. Имя варианта использо- вания необходимо задать сразу после его добавления на диаграмму. Отредактировать имя – двойной щелчок ЛКМ по варианту использования. Также для этого можно воспользоваться панелью Editors (справа внизу).
Чтобы добавить актёра (Actor) выполните следующие действия: панель Toolbox (слева)
→ закладка Use Case → Actor. После этого щёлкните ЛКМ по рабочей области в том месте, где будет размещаться данный элемент. Имя актёра необходимо задать сразу после его до- бавления на диаграмму. Отредактировать имя – двойной щелчок ЛКМ по актёру. Также для этого можно воспользоваться панелью Editors (справа внизу).
Чтобы добавить отношение на диаграмму вариантов использования выполните сле- дующие действия: панель Toolbox (слева) → закладка Use Case → (нужный тип отношения).
Остальные элементы добавляются аналогично.
Создание текстового сценария
Текстовые сценарии уточняют или детализируют последовательность действий, совер- шаемых системой при выполнении её вариантов использования.
Текстовые сценарии строят только для базовых вариантов использования.
Для построения может быть использован любой текстовый редактор, в котором имеет- ся возможность построения таблиц.
Домашнее задание студентам для подготовки к выполнению лабораторной работы
Изучить по лекциям и учебной литературе особенности построения диаграмм вариан- тов использования.
Изучить принципы построения диаграмм вариантов использования в StarUML2 (см. ру- ководство пользователя).
Варианты заданий
Вариант задания (тема) выбирается один раз. Все лабораторные работы выполняются по одной теме. Перечень тем приведён в конце методической разработки. Тема выбирается согласно номеру студента в списке группы.
Порядок выполнения лабораторной работы
1. Запустите StarUML2. Переименуйте созданную модель в Model1.
2. Постройте диаграмму вариантов использования, приведённую на рисунке 1.
3. Сохраните результаты работы.

7
Рис. 1. Диаграмма вариантов использования (общая)
Вышеуказанная диаграмма является учебно-тренировочной и предназначена для луч- шего изучения особенностей построения диаграмм вариантов использования.
4. Откройте любой текстовый редактор, в котором есть возможность работы с таблица- ми и создайте текстовый сценарий, приведённый в таблице 1.
5. Сохраните результаты работы.
Таблица 1
Главный раздел
Вариант использования
Снятие наличных по кредитной карте
Актёры
Клиент, Банк
Цель
Получение требуемой суммы наличными
Краткое описание
Клиент запрашивает требуемую сумму. Бан- комат обеспечивает доступ к счёту клиента.
Банкомат выдаёт клиенту наличные
Тип
Базовый
Ссылки на другие варианты использования Включает в себя варианты использования:
• проверка PIN-кода кредитной кар- точки
Типичный ход событий
Действия актёров
Отклик системы
1. Клиент вставляет кредитную карточ- ку в устройство чтения банкомата.
2. Банкомат проверяет кредитную карточку.
3. Банкомат предлагает ввести PIN-код.
Исключение №1: Кредитная карточка не-

8 действительна
4. Клиент вводит PIN-код.
5. Банкомат проверяет PIN-код.
6. Банкомат отображает опции меню.
Исключение №2: Клиент вводит неверный
PIN-код
7. Клиент выбирает снятие наличных со своего счёта
8. Система делает запрос в Банк и выясняет текущее состояние счёта клиента.
9. Банкомат предлагает ввести требуемую сумму
10. Клиент вводит требуемую сумму.
11. Банк проверяет введённую сумму.
Исключение №3: Требуемая сумма превы- шает сумму на счёте клиента
12. Банкомат изменяет состояние счёта клиента, выдаёт наличные и чек.
13. Клиент получает наличные и чек.
15. Клиент получает свою кредитную кар- точку.
14. Банкомат предлагает клиенту забрать его кредитную карточку.
16. Банкомат отображает сообщение о сво- ей готовности к работе.
Исключения
Исключение №1: Кредитная карточка недействительна
3. Банкомат отображает информацию о не- верно вставленной кредитной карточке.
14. Банкомат возвращает клиенту его кре- дитную карточку.
Исключение №2: Клиент вводит неверный PIN-код
4. Клиент вводит новый PIN-код
6. Банкомат отображает информацию о не- верном PIN-коде
Исключение №3: Требуемая сумма превышает сумму на счёте клиента
10. Клиент вводит новую требуемую сумму
12. Банкомат отображает информацию о превышении кредита
6. Запустите StarUML2 и создайте модель: в Model Explorer ПКМ по Untitled → Add →
Model. Назовите её Model2.
7. Постройте диаграмму вариантов использования по выбранной теме. Диаграмма должна содержать не менее четырёх вариантов использования.
8. Сохраните результаты работы
9. Откройте любой текстовый редактор, в котором есть возможность работы с таблица- ми и создайте текстовый сценарий для каждого из базовых вариантов использования.
В каждом из текстовых сценариев должно быть не менее трёх исключений. Количест- во шагов в каждом из текстовых сценариев в разделе «Типичный ход событий» долж- но быть равно 15 (допускаются небольшие отклонения).
10. Сохраните результаты работы.
Содержание отчёта
1. Титульный лист
2. Цель лабораторной работы
3. Результаты выполнения пунктов 2, 4, 7 и 9. Все построенные диаграммы должны быть в отчёте.
4. Выводы по работе.

9
Контрольные вопросы
1. Дайте определение диаграмме ВИ.
2. Перечислите цели диаграммы ВИ.
3. Что образует совокупность всех ВИ системы?
4. В качестве чего можно рассматривать диаграмму ВИ?
5. Как обозначается граница проектируемой системы?
6. Синонимом чего является понятие «субъект», в контексте диаграммы ВИ?
7. Всегда ли субъект должен изображаться на модели?
8. Сколько диаграмм ВИ может быть в модели системы?
9. Что такое вариант использования?
10. Назовите цель ВИ..
11. Что такое актёр? Каково графическое обозначение актёра?
12. Какие виды отношений Вы знаете?
13. Дайте краткую характеристику каждому из видов отношений..
14. Что такое требование?
15. Что такое классификация требований в модели FURPS+?
16. Зачем нужны текстовые сценарии вариантов использования?
17. Как выглядит шаблон текстового сценария?
Список литературы
Обязательная
1. Пальмов С.В. Конспект лекций по дисциплине «Методы исследования и моделирова- ния информационных процессов и технологий».
2. Руководство пользователя для StarUML2.
Дополнительная
1. Леоненков А.В. Самоучитель UML 2. СПб.: БХВ-Петербург, 2007. – 576 с.: ил.
Лабораторная работа №2. Построение диаграммы классов
Цель: Научиться строить диаграммы классов.
Введение
Краткая характеристика диаграммы классов
Центральное место в ООАП занимает разработка логической модели системы в виде диаграммы классов. Нотация классов в языке UML проста и интуитивно понятна всем, кто когда-либо имел опыт работы с CASE-инструментариями. Схожая нотация применяется и для объектов — экземпляров класса, с тем различием, что к имени класса добавляется имя объекта и вся надпись подчёркивается.
Нотация UML предоставляет широкие возможности для отображения дополнительной информации (абстрактные операции и классы, стереотипы, общие и частные методы, детали- зированные интерфейсы, параметризованные классы). При этом возможно использование графических изображений для ассоциаций и их специфических свойств, таких как отноше- ние агрегации, когда составными частями класса могут выступать другие классы.
Диаграмма классов (class diagram) служит для представления статической структуры модели системы в терминологии классов объектно-ориентированного программирования.
Диаграмма классов может отражать, в частности, различные взаимосвязи между отдельными сущностями предметной области, такими как объекты и подсистемы, а также описывает их