Структурный анализ потоков данных с помощью диаграмм DFD

Так же, как и диаграммы IDEF0, диаграммы потоков данных (Data Flow Diagrams – DFD) моделируют систему как набор действий, соединенных друг с другом стрелками. Диаграммы потоков данных могут содержать два новых типа объектов: объекты, собирающие и хранящие информацию, – хранилища данных и внешние сущности – объекты, моделирующие взаимодействие с теми частями системы (или другими системами), которые выходят за границы моделирования (рис. 3.6.36).

В отличие от стрелок в IDEF0, которые иллюстрируют отношения, стрелки в DFD показывают, как объекты (включая и данные) реально перемещаются от одного действия к другому. Это представление потока обеспечивает отражение в DFD-моделях таких физических характеристик системы, как движение объектов (потоки данных), хранение объектов (хранилища данных), источники и потребители объектов (внешние сущности).

Построение DFD-диаграмм в основном ассоциируется с разработкой программного обеспечения, поскольку нотация DFD изначально была разработана для этих целей. В частности, графическое изображение объектов на DFD-диаграммах этой главы соответствует принятому Крисом Гейном (Chris Gane), Тришем Сарсоном (Irish Sarson) – .авторами DFD-метода, известного как метод Гейна-Сарсона. Другой распространенной нотацией DFD является так называемый метод Йордана-Де Марко (Yourdon-DeMarсo).

В отличие от IDEF0, рассматривающего систему как множество взаимопересекающихся действий, в названиях объектов DFD-диаграмм преобладают имена существительные; Контекстная DFD-диаграмма часто состоит из одного функционального блока и нескольких внешних сущностей. Функциональный блок на этой диаграмме обычно имеет имя, совпадающее с именем всей системы (рис. 3.6.37).

Добавление на диаграмму внешних ссылок не изменяет фундаментального требования, что модель должна строиться с единственной точки зрения и иметь четко определенные цель и границы.

Рис. 3.6.35. Дерево узлов

 

Рис. 3.6.37. Контекстная DFD-диаграмма

Функциональный блок DFD моделирует некоторую функцию, которая преобразует сырье в какую-либо продукцию (или, в терминах IDEF, вход в выход). Хотя функциональные блоки DFD и изображаются в виде прямоугольников с закругленными углами, они почти идентичны функциональным блокам IDEF0 и действиям IDEF3. Как и действия IDEF3, функциональные блоки DFD имеют входы и выходы, но не имеют управления и механизма исполнения, как IDEF0. В некоторых интерпретациях нотации DFD Гейна-Сарсона механизмы исполнения IDEF0 моделируются как ресурсы и изображаются в нижней части прямоугольника (рис. 3.6.38).

Рис. 3.6.38. Элемент DFD-диаграммы, построенной по нотации Гейна-Сарсона

Внешние сущности обеспечивают необходимые входы для системы и/или являются приемниками для ее выходов. Одна внешняя сущность может одновременно предоставлять входы (функционируя как поставщик) и принимать выходы (функционируя как получатель).

Рис. 3.6.36. Пример DFD-диаграммы

 

Внешние сущности изображаются как отбрасывающие тень прямоугольники (рис. 3.6.39) и обычно размещаются у краев диаграммы. Одна внешняя сущность может повторяться на одной и той же диаграмме несколько раз. Этот прием полезно применять для сокращения количества линий, соединяющих объекты на диаграмме.

Рис. 3.6.39. Обозначение внешней сущности

Стрелки описывают передвижение (поток) объектов от одной части системы к другой. Поскольку все стороны обозначающего функциональный блок DFD прямоугольника равнозначны (в отличие от IDEF0), стрелки могут начинаться и заканчиваться в любой части блока. В DFD также используются двунаправленные стрелки, которые нужны для отображения взаимодействия между блоками (например, диалога типа «приказ–результат выполнения»). На рис. 3.6.40 двунаправленная стрелка обозначает взаимный обмен информацией между департаментом маркетинга и рекламы и департаментом пластиковых карт.

Рис. 3.6.40. Двунаправленный поток между блоком и внешней сущностью

В то время как потоки данных представляют объекты в процессе их передвижения, хранилища данных моделируют их во всех остальных состояниях. При моделировании производственных систем хранилищами данных служат места временного складирования, где хранится продукций на промежуточных стадиях обработки. В информационных системах хранилища данных представляют любой механизм, который поддерживает хранение данных для их промежуточной обработки. На рис. 3.6.41 приведён пример обозначения хранилищ данных на DFD-диаграммах.

Рис. 3.6.41. Обозначение хранилища данных на DFD-диаграмме

Стрелки на DFD-диаграммах могут быть разбиты (разветвлены) на части, и при этом каждый получившийся сегмент может быть переименован таким образом, чтобы показать декомпозицию данных, переносимых конкретным потоком (рис. 3.6.42).

Стрелки могут соединяться между собой(объединяться) для формирования так называемых комплексных объектов. Пример такого объединения приведен на рис. 3.6.43.

Диаграммы DFD можно строить с использованием подхода, аналогичного структурному методу анализа и проектирования, применяемому в IDEF0. Вначале строится модель физической реализации существующей системы, которая используется пользователями в настоящее время. Затем создается логическая модель для моделирования основных требований реальной, системы. После этого формируется новая логическая модель для отражения основных параметров разрабатываемой системы. И наконец, создается новая физическая модель, реализующая логическую модель новой системы.

 

Рис. 3.6.42. Разветвление стрелки, иллюстрирующее декомпозицию данных

Рис. 3.6.43. Объединение потоков в один

В настоящее время при разработке информационных систем завоевывает все большую популярность альтернативный подход, известный как разделение событий, в котором для моделирования системы строится несколько моделей DFD. Вначале строится логическая модель, отображающая систему как набор действий и описывающая, что должна делать система.

Затем строится модель окружения, описывающая систему как объект, отвечающий на события, порождаемый внешними сущностями. Такая модель обычно состоит из описания назначения системы, одной диаграммы контекстного уровня и списка событий. Контекстная диаграмма содержит один функциональный блок, представляющий систему в целом, и внешние сущности (окружения), с которыми система взаимодействует.

На заключительном этапе создается модель поведения, показывающая, как система обрабатывает те или иные события. Эта модель начинается с единственной диаграммы с одним функциональным блоком на каждый ответ системы на событие, описанное в модели окружения. Хранилища данных в модели поведения используются для моделирования данных, которые должны сохраняться в промежутках между обработкой событий. Потоки применяются для соединения элементов диаграмм между собой и для проверки согласованности моделей поведения и окружения.

При подготовке такого рода моделей к различным презентациям обычно необходима их «чистка». При этом может применяться как создание упрощенных родительских диаграмм посредством объединения нескольких функциональных блоков в один, так и, наоборот, декомпозиция некоторых элементов для более легкого восприятия модели.

В DFD каждый номер функционального блока может включать в себя префикс, номер родительской диаграммы и собственно номер объекта (рис. 3.6.44). Номер объекта уникальным образом идентифицирует функциональный блок на диаграмме. Номер родительской диаграммы и номер объекта в совокупности обеспечивают уникальную идентификацию каждого блока модели.

Уникальные номера присваиваются также каждому хранилищу данных и каждой внешней сущности вне зависимости от расположения объекта на диаграмме. Каждый номер хранилища данных содержит префикс D (Data Store) и уникальный номер хранилища в модели (например, D3).

Рис. 3.6.44. Компоненты номера функционального блока DFD

Аналогично, номер каждой внешней сущности содержит префикс Е (External entity) и уникальный номер сущности в модели (например, Е5).

Таким образом, диаграммы потоков данных (DFD) обеспечивают удобный способ описания передаваемой информации, как между частями моделируемой системы, так и между системой и внешним миром. Это качество определяет область применения DFD – они используются для создания моделей информационного обмена организации, например модели документооборота. Кроме того, различные вариации DFD широко применяются при построении корпоративных информационных систем.