Mô hình hóa hệ thống thông tin hướng đối tượng. Cách tiếp cận hướng đối tượng để mô hình hóa hệ thống. Các loại phân tích HA

Ý tưởng mô hình hướng đối tượng(OOM) chắc chắn có liên quan đến lập trình hướng đối tượng(OOP). Cách tiếp cận phát triển phần mềm này, xuất hiện vào giữa những năm 1980, ban đầu nhằm giải quyết các vấn đề phát sinh từ sự phát triển không thể tránh khỏi và độ phức tạp của các chương trình, cũng như các nhiệm vụ xử lý và thao tác dữ liệu. Vào thời điểm đó, điều hiển nhiên là phương pháp truyền thống Lập trình thủ tục không thể đáp ứng được độ phức tạp ngày càng tăng của các chương trình và sự phát triển của chúng hoặc với nhu cầu cải thiện độ tin cậy của chúng. Đồng thời, các nhiệm vụ tính toán và thuật toán tính toán, đặc biệt là trong lĩnh vực hỗ trợ kinh doanh, dần dần bắt đầu mờ nhạt, và các nhiệm vụ xử lý và thao tác dữ liệu bắt đầu chiếm vị trí đầu tiên.

Các khái niệm cơ bản của OOP là các khái niệm về lớp và đối tượng. Đồng thời, dưới lớp học sự trừu tượng nào đó của tổng thể được hiểu các đối tượng ai có bộ chung thuộc tính và có hành vi giống nhau. Mỗi đối tượng trong trường hợp này được coi là một thể hiện của lớp tương ứng. Theo định nghĩa, các đối tượng không có cùng thuộc tính hoặc hành vi giống nhau thì không thể được phân loại vào cùng một lớp. Mặc dù định nghĩa trên về một lớp có thể được cải tiến bằng cách tính đến các khái niệm OOP khác, nhưng nó mang tính tổng quát và đủ để tiến hành OOM.

Một đặc điểm quan trọng của các lớp là khả năng tổ chức của chúng dưới dạng một số cấu trúc phân cấp, trong đó vẻ bề ngoài giống như một sơ đồ phân loại các khái niệm logic hình thức. Về vấn đề này, cần lưu ý rằng mỗi khái niệm trong logic đều có phạm vi và nội dung. Phạm vi của một khái niệm đề cập đến tất cả các khái niệm có thể hình dung được khác mà khái niệm ban đầu có thể đóng vai trò là một phạm trù hoặc một phần xác định. Nội dung của một khái niệm là tổng thể tất cả các dấu hiệu và thuộc tính của nó để phân biệt Khái niệm này từ những người khác. Trong logic hình thức, quy luật quan hệ nghịch đảo được biết đến: nếu nội dung của khái niệm A nằm trong nội dung của khái niệm B thì phạm vi của khái niệm B cũng nằm trong phạm vi của khái niệm A.

Hệ thống phân cấp của các khái niệm được xây dựng như sau. Khái niệm hoặc phạm trù chung nhất được coi là khái niệm có khối lượng lớn nhất và theo đó, có nội dung nhỏ nhất. Đây là mức độ trừu tượng cao nhất của một hệ thống phân cấp nhất định. Sau đó, khái niệm chung được xác định theo một cách nào đó, nhờ đó làm giảm khối lượng và tăng nội dung của nó. Một khái niệm ít tổng quát hơn xuất hiện, trong sơ đồ phân cấp sẽ nằm dưới khái niệm ban đầu một cấp. Quá trình cụ thể hóa các khái niệm này có thể được tiếp tục cho đến khi thu được một khái niệm ở mức độ thấp nhất, việc cụ thể hóa thêm khái niệm này là không thể hoặc không thực tế.

Rõ ràng, nếu chúng ta lấy một mô hình nhất định làm khái niệm trừu tượng nhất để đạt được các mục tiêu OOM, thì sơ đồ khái niệm của mô hình hướng đối tượng có thể được biểu diễn như trong Hình. 4.5.

Hiện tại, ngôn ngữ thực hiện các phương pháp hướng đối tượng (bao gồm cả mô hình hóa quy trình nghiệp vụ) là ngôn ngữ UML (Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất), là ngôn ngữ mô hình hóa trực quan có mục đích chung được thiết kế để đặc tả, trực quan hóa, thiết kế và tài liệu hóa các thành phần phần mềm, quy trình kinh doanh và các hệ thống khác. Ngôn ngữ này có thể được sử dụng để xây dựng các mô hình khái niệm, logic và đồ họa hệ thống phức tạp cho nhiều mục đích khác nhau.

Mô tả chính thức về lĩnh vực chủ đề sử dụng UML dựa trên cấu trúc phân cấp của các biểu diễn mô hình (xem Hình 4.5), bao gồm bốn cấp độ: 1) meta-metamodel; 2) siêu mô hình; 3) mô hình; 4) đồ vật.

Cơm. 4.5.

Cấp độ siêu mô hình tạo thành cơ sở ban đầu cho tất cả các chế độ xem siêu mô hình. Mục đích chính của nó là xác định ngôn ngữ để chỉ định siêu mô hình. Siêu mô hình xác định chính ngôn ngữ hình thức cấp độ cao trừu tượng và là mô tả ngắn gọn nhất của nó. Trong trường hợp này, một siêu mô hình có thể chỉ định một số siêu mô hình, nhờ đó đạt được tính linh hoạt tiềm năng khi bao gồm các khái niệm bổ sung.

Siêu mô hình là một phiên bản hoặc sự khởi tạo của siêu mô hình. Nhiệm vụ chính của lớp này là xác định ngôn ngữ để chỉ định mô hình. Cấp độ này mang tính xây dựng cao hơn cấp độ trước vì nó có ngữ nghĩa phát triển hơn về các khái niệm cơ bản.

Một mô hình trong ngữ cảnh của ngôn ngữ UML là một thể hiện của siêu mô hình theo nghĩa là bất kỳ mô hình cụ thể nào của hệ thống chỉ được sử dụng các khái niệm của siêu mô hình, chỉ định chúng liên quan đến một tình huống nhất định. Đây là cấp độ mô tả thông tin về một lĩnh vực chủ đề cụ thể. Tuy nhiên, nếu các khái niệm ngôn ngữ UML được sử dụng để xây dựng một mô hình thì cần phải có sự thống nhất hoàn toàn giữa các khái niệm cấp độ mô hình với các khái niệm ngôn ngữ cấp độ siêu mô hình. Việc cụ thể hóa các khái niệm mô hình xảy ra ở cấp độ đối tượng.

Từ quan điểm chung nhất, UML bao gồm hai phần tương tác: ngữ nghĩa ngôn ngữ và ký hiệu. Ngữ nghĩađược xác định cho hai loại mô hình: mô hình cấu trúc và mô hình hành vi. Mô hình cấu trúc, còn được gọi là mô hình tĩnh, mô tả cấu trúc của các thực thể hoặc thành phần (phần tử) của một số hệ thống, bao gồm các thuộc tính và mối quan hệ của chúng. Các mô hình hành vi, đôi khi được gọi là mô hình động, mô tả hành vi hoặc chức năng của các đối tượng hệ thống, sự tương tác giữa chúng, cũng như quá trình thay đổi trạng thái của các phần tử riêng lẻ và toàn bộ hệ thống. Cần lưu ý rằng UML được tạo ra ngay từ đầu là để hiển thị khía cạnh hành vi của hệ thống. Ký hiệu cùng một ngôn ngữ là một đặc tả đồ họa cho đại diện trực quan ngữ nghĩa của ngôn ngữ.

Trong ngôn ngữ UML, tất cả ý tưởng về mô hình của một hệ thống phức tạp đều được ghi lại dưới dạng cấu trúc đồ họa đặc biệt - sơ đồ.Được xác định theo thuật ngữ UML các loại sau sơ đồ (Hình 4.6):

• sử dụng sơ đồ trường hợp ( Sử dụng sơ đồ trường hợp);
• sơ đồ lớp ( Sơ đồ lớp);
• biểu đồ hành vi ( Sơ đồ hành vi);
• sơ đồ thực hiện ( Sơ đồ thực hiện).

Cơm. 4.6.

Mỗi sơ đồ này trình bày chi tiết và cụ thể hóa một góc nhìn khác nhau về mô hình hệ thống phức tạp theo thuật ngữ UML. Đồng thời, sơ đồ ca sử dụng thể hiện mô hình khái niệm tổng quát nhất của một hệ thống phức tạp, là điểm khởi đầu để xây dựng các sơ đồ khác. Sơ đồ lớp về cơ bản là một mô hình logic phản ánh các khía cạnh tĩnh của thiết kế cấu trúc của một hệ thống.

Sơ đồ hành vi đóng một vai trò đặc biệt, được thiết kế để phản ánh các khía cạnh năng động trong hoạt động của một hệ thống phức tạp. Loại sơ đồ này bao gồm:

• biểu đồ trạng thái ( Sơ đồ trạng thái);
• sơ đồ hoạt động (Sơ đồ hoạt động);
• sơ đồ tương tác (Sơ đồ tương tác):
• - sơ đồ trình tự (Sơ đồ trình tự);
• - sơ đồ hợp tác (Sơ đồ hợp tác).

Cuối cùng, các sơ đồ thực hiện dùng để thể hiện thành phần vật lý hệ thống phức tạp. Bao gồm các:

• sơ đồ thành phần (Sơ đồ thành phần);
• sơ đồ triển khai (Sơ đồ triển khai).

Trong tài liệu hiện đại, tất cả các sơ đồ và đối tượng được liệt kê ở cấp độ siêu mô hình đều được xem xét một cách chi tiết.

Từ quan điểm của mô hình hóa quy trình nghiệp vụ, mô hình hóa trực quan trong IJML có thể được biểu diễn dưới dạng một quy trình nhất định đi xuống theo từng cấp độ từ mô hình khái niệm chung và trừu tượng nhất của hệ thống nguồn sang mô hình logic và sau đó đến mô hình vật lý. của hệ thống phần mềm tương ứng. Để đạt được những mục tiêu này, trước tiên một mô hình được xây dựng dưới dạng sơ đồ ca sử dụng (Sử dụng sơ đồ trường hợp), mô tả mục đích chức năng của hệ thống hay nói cách khác là hệ thống sẽ làm gì trong quá trình hoạt động. Sơ đồ ca sử dụng là sự biểu diễn khái niệm ban đầu hoặc mô hình khái niệm của một hệ thống trong quá trình thiết kế và phát triển của nó.

Việc phát triển sơ đồ ca sử dụng có các mục tiêu sau:

• xác định ranh giới và bối cảnh chung của lĩnh vực chủ đề được mô hình hóa ở giai đoạn đầu của thiết kế hệ thống;
• xây dựng Yêu câu chungđến hoạt động chức năng của hệ thống được thiết kế;
• phát triển mô hình khái niệm ban đầu của hệ thống để trình bày chi tiết tiếp theo dưới dạng mô hình logic và vật lý;
• chuẩn bị tài liệu ban đầu cho sự tương tác của nhà phát triển hệ thống với khách hàng và người dùng.

Bản chất của sơ đồ này như sau: hệ thống được thiết kế được biểu diễn dưới dạng tập hợp các thực thể hoặc tác nhân tương tác với hệ thống bằng cách sử dụng cái gọi là trường hợp sử dụng. trong đó diễn viên hoặc tác nhân là bất kỳ thực thể nào tương tác với hệ thống từ bên ngoài. Đó có thể là một người thiết bị kỹ thuật, chương trình hoặc bất kỳ hệ thống nào khác có khả năng đóng vai trò là nguồn ảnh hưởng đến hệ thống mô phỏng do chính nhà phát triển xác định. Đến lượt nó, trường hợp sử dụng dùng để mô tả các dịch vụ mà hệ thống cung cấp cho tác nhân. Nói cách khác, mỗi ca sử dụng xác định một tập hợp hành động nhất định được hệ thống thực hiện trong quá trình đối thoại với tác nhân. Tuy nhiên, không có gì được nói về cách thức tương tác của các tác nhân với hệ thống sẽ được thực hiện.

Các đối tượng chính của sơ đồ ca sử dụng được tóm tắt trong Bảng. 4.1.

Các đối tượng sơ đồ ca sử dụng UML cơ bản

Bảng 4.1

Cuối bàn. 4.1

	chỉ định	Mục đích
Các mối quan hệ trong sơ đồ ca sử dụng
mối quan hệ liên kết		Sự liên kết này xác định các đặc điểm ngữ nghĩa của sự tương tác giữa các tác nhân và các trường hợp sử dụng trong mô hình đồ họa hệ thống
mở rộng mối quan hệ		Mối quan hệ mở rộng xác định mối quan hệ giữa các phiên bản của một trường hợp sử dụng cụ thể và một trường hợp sử dụng tổng quát hơn, các thuộc tính của chúng được xác định dựa trên cách các phiên bản này được kết hợp với nhau
Quan hệ khái quát hóa mối quan hệ khái quát hóa		Mối quan hệ khái quát hóa được sử dụng để chỉ ra thực tế là một số trường hợp sử dụng A có thể được khái quát hóa thành trường hợp sử dụng B. Trong trường hợp này, tùy chọn A sẽ là sự chuyên biệt hóa của tùy chọn B
Mối quan hệ bao gồm (bao gồm mối quan hệ)		Mối quan hệ bao hàm giữa hai trường hợp sử dụng chỉ ra rằng một số hành vi được chỉ định cho một trường hợp sử dụng được đưa vào như một thành phần cấu thành trong chuỗi hành vi của trường hợp sử dụng kia.

Một ví dụ về sơ đồ ca sử dụng được hiển thị trong Hình 2. 4.7.

Cơm. 4.7.

Từ góc độ mô hình hóa mô phỏng, sơ đồ ca sử dụng và sơ đồ hành vi được quan tâm nhiều nhất. Chính những sơ đồ này được thiết kế để mô tả chức năng (hoạt động, chuyển động) của các thành phần hệ thống. Ngoài ra, tổng thể các sơ đồ này xác định hoàn toàn mức độ khái niệm mô tả của một hệ thống phức tạp (mô hình khái niệm). Về vấn đề này, cần phải xem xét các sơ đồ này chi tiết hơn. Ví dụ: hãy lấy bộ phận bán hàng và tiếp thị của một công ty nào đó làm một hệ thống phức tạp. Mục đích chính của việc lập mô hình hệ thống này là tự động hóa công việc của bộ phận, tức là. trong việc xây dựng và triển khai hệ thống thông tin quản lý bán hàng. Người ta cho rằng không có sự tự động hóa các hoạt động sản xuất trong bộ phận.

Không đi sâu vào mô tả ngữ nghĩa của ngôn ngữ UML (nó được trình bày kỹ trong các tài liệu liên quan), chúng tôi sẽ chỉ trình bày các kết quả phân tích hướng đối tượng được hiển thị trong Hình. 4,8-4,12.

Dễ dàng nhận thấy rằng thời gian, với tư cách là thuộc tính quan trọng nhất của bất kỳ mô hình hành vi nào, chỉ hiện diện một cách gián tiếp trong các sơ đồ trên. Điều này có nghĩa là khi phân tích hành vi (hoặc thay đổi trạng thái), chỉ có thể thực hiện các đánh giá định tính như “không sớm hơn…”, “chỉ sau…”, v.v. Tuy nhiên, khi phân tích, ví dụ, một sơ đồ trạng thái (xem Hình 4.9), các câu hỏi sau sẽ xuất hiện một cách tự nhiên: “Tần suất các đơn hàng đến?”, “Họ mất bao lâu để xử lý?”, “Tỷ lệ giữa các đơn hàng là bao nhiêu?” số lượng máy trạm tự động (AWS) và số lượng người quản lý?”, “Hiệu suất của máy chủ phải như thế nào?” vân vân. Rõ ràng là không thể có được câu trả lời cho những câu hỏi này từ các sơ đồ đã cho nếu không sử dụng mô hình mô phỏng.

Cơm. 4.8.

Cơm. 4.9.

Cơm. 4.10.

Cơm. 4.11.

Cơm. 4.12.

Đồng thời, chúng tôi lưu ý khi xây dựng sơ đồ cuối cùng (sơ đồ thành phần và sơ đồ triển khai) phải chỉ rõ thông số kỹ thuật phần cứng, chẳng hạn như số lượng máy trạm (AWS), tần số đồng hồ bộ xử lý, tốc độ truyền mạng, dung lượng lưu trữ, v.v. Rõ ràng là các chỉ số tăng cao có thể dẫn đến chi phí không hợp lý và nếu đánh giá thấp có thể dẫn đến giảm hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Do đó, việc chứng minh các giá trị cần thiết của tất cả các chỉ số kỹ thuật chỉ có thể dựa trên kết quả của mô hình mô phỏng.

Các đối tượng sơ đồ UML mô hình hóa hành vi của hệ thống có thể được liên kết với các đối tượng mô hình mô phỏng. Các sơ đồ quan trọng nhất mang thông tin cần thiết trong trong trường hợp này là sơ đồ ca sử dụng và sơ đồ trạng thái. Mối quan hệ giữa các đối tượng của sơ đồ này và các đối tượng của mô hình mô phỏng được thể hiện trong Bảng. 4.2.

Bảng 4.2

Mối quan hệ giữa các đối tượng sơ đồ UML và các đối tượng mô hình mô phỏng

	Đối tượng biểu đồ trạng thái	Đối tượng mô hình mô phỏng

Đối tượng sơ đồ ca sử dụng	Đối tượng biểu đồ trạng thái	Đối tượng mô hình mô phỏng

Phân tích bảng 4.2 cho thấy rằng, mặc dù ngôn ngữ UML có đủ khả năng diễn đạt để xây dựng mô hình mô phỏng trực quan nhưng các công cụ của nó rõ ràng là chưa đủ. Các đối tượng trừu tượng nhất định của mô hình mô phỏng tạo thành một mô hình khái niệm về hoạt động của bộ phận bán hàng và tiếp thị.

Có một số cách tiếp cận mô hình hóa trong phát triển phần mềm. Điều quan trọng nhất trong số đó là thuật toán (cấu trúc) và hướng đối tượng.

Phương pháp có cấu trúc đại diện cho cách tiếp cận truyền thống để tạo ra phần mềm. Khối xây dựng cơ bản là một thủ tục hoặc hàm và sự chú ý chủ yếu được dành cho các vấn đề chuyển giao điều khiển và phân rã các thuật toán lớn thành các thuật toán nhỏ hơn.

Cách tiếp cận hiện đại nhất để phát triển phần mềm là hướng đối tượng. Ở đây khối xây dựng cơ bản là một đối tượng hoặc lớp. Chớm ban đầu theo nghĩa chung một đối tượng là một thực thể, thường được trích xuất từ ​​một miền từ vựng hoặc giải pháp và một lớp là mô tả về một tập hợp các đối tượng cùng loại. Mỗi đối tượng có một đặc điểm nhận dạng (nó có thể được đặt tên hoặc phân biệt với các đối tượng khác), một trạng thái (thường có một số dữ liệu liên quan đến đối tượng) và hành vi (bạn có thể làm điều gì đó với nó hoặc chính nó có thể làm điều gì đó với các đối tượng khác) .

Ví dụ: hãy xem xét kiến ​​trúc hệ thống thanh toán ba tầng bao gồm giao diện người dùng, phần mềm trung gian và cơ sở dữ liệu. Giao diện chứa các đối tượng cụ thể - nút, menu và hộp thoại. Cơ sở dữ liệu cũng bao gồm các đối tượng cụ thể, cụ thể là các bảng biểu diễn các thực thể miền: khách hàng, sản phẩm và đơn đặt hàng. Middleware bao gồm các đối tượng như giao dịch và quy tắc kinh doanh, cũng như các biểu diễn trừu tượng hơn của các thực thể miền (khách hàng, sản phẩm và đơn đặt hàng).

Nếu bạn chấp nhận quan điểm hướng đối tượng về thế giới, bạn cần trả lời một số câu hỏi. Một kiến ​​trúc hướng đối tượng tốt nên có cấu trúc gì? Những đồ tạo tác nào nên được tạo ra trong dự án? Ai nên tạo ra chúng? Và cuối cùng, làm thế nào để đánh giá kết quả?

Trực quan hóa, đặc tả, xây dựng và tài liệu hóa các hệ thống hướng đối tượng là mục đích của ngôn ngữ UML.

Các ngôn ngữ lập mô hình hướng đối tượng xuất hiện từ giữa những năm 70 đến cuối những năm 80, khi các nhà nghiên cứu trước nhu cầu tính đến các khả năng mới của ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng và nhu cầu của các ứng dụng ngày càng phức tạp, buộc phải để bắt đầu phát triển các phương pháp tiếp cận khác nhau để phân tích và thiết kế.

Công nghệ phát triển hệ thống phần mềm dựa trên mô hình biểu diễn thế giới xung quanh dưới dạng các đối tượng là thể hiện của các lớp tương ứng, được gọi là phân tích và thiết kế hướng đối tượng (OOAP) - OOA&D (Object-Oriented Analysis/ Thiết kế). Trong công nghệ này, ngôn ngữ UML là một phương tiện biểu diễn bằng đồ họa kết quả của việc mô hình hóa không chỉ phần mềm mà còn cả các lớp hệ thống và ứng dụng kinh doanh rộng hơn, sử dụng các khái niệm hướng đối tượng. Đồng thời, mối quan hệ giữa các khái niệm cơ bản cho các mô hình mức khái niệm và mức vật lý được đảm bảo rõ ràng và đạt được khả năng mở rộng mô hình, điều này đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống đa mục đích phức tạp.

Bản thân các nhà phát triển ngôn ngữ định nghĩa nó là "ngôn ngữ mô hình hóa trực quan có mục đích chung được thiết kế để chỉ định, trực quan hóa, thiết kế và ghi lại các thành phần phần mềm, quy trình kinh doanh và các hệ thống khác".

Việc chính thức hóa rõ ràng nhất cách tiếp cận hệ thống trong nghiên cứu các hệ thống phức tạp được thực hiện trên cơ sở khái niệm “ một đối tượng” như một thành phần cơ bản của hệ thống. Chúng ta sẽ gọi cách tiếp cận đối tượng phương pháp tiếp cận hệ thống, được hình thức hóa trên cơ sở khái niệm về một đối tượng. Công nghệ được xây dựng trên cơ sở cách tiếp cận đối tượng, chúng tôi sẽ gọi công nghệ hướng đối tượng(OOT).

Mô hình hướng đối tượng(OOM) cung cấp một số lợi thế đáng kể:

1. Việc sử dụng cách tiếp cận dựa trên đối tượng làm tăng đáng kể mức độ thống nhất trong quá trình phát triển và tính phù hợp để tái sử dụng các mô hình đã được tạo và đã được chứng minh.

2. Việc sử dụng OOM dẫn đến việc xây dựng các hệ thống dựa trên các mô tả trung gian ổn định, giúp đơn giản hóa quá trình thực hiện các thay đổi. Điều này cho phép hệ thống phát triển dần dần và không dẫn đến việc phải thiết kế lại hoàn toàn ngay cả trong trường hợp có những thay đổi đáng kể trong các yêu cầu ban đầu.

3. Các mô hình hướng đối tượng thường nhỏ gọn hơn. Điều này không chỉ có nghĩa là giảm khối lượng mã chương trình mà còn giảm chi phí của dự án do sử dụng các phát triển trước đó, dẫn đến tăng chi phí và thời gian.

4. Mô hình đối tượng giảm thiểu rủi ro khi phát triển các hệ thống phức tạp thông qua các bước thiết kế được xác định rõ ràng và quy trình tạo mô hình tích hợp kéo dài trong toàn bộ giai đoạn phát triển thay vì trở thành sự kiện một lần.

5. Mô hình đối tượng cho phép bạn sử dụng đầy đủ khả năng diễn đạt của các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng hiện đại.

So sánh các định nghĩa đối tượng trong tài liệu đã tiết lộ điểm quan trọngÔi:

Phân tích đối tượng cho thấy hành vi và cấu trúc của đối tượng;

Sự mơ hồ trong cách biểu diễn được giải quyết bằng cách gán thuật ngữ cho các khái niệm "Lớp học" và đối với các đối tượng vật lý cụ thể, thuật ngữ này "một đối tượng".

Do đó, OOM liên quan đến việc hỗ trợ các lớp và thể hiện của các đối tượng (tĩnh và động), đóng gói, kế thừa và đa hình. Các khái niệm về lớp và thể hiện được hầu hết các ngôn ngữ mô phỏng hỗ trợ một cách rõ ràng hoặc ngầm định. Mặt khác, rất khó để mô hình hóa các hệ thống có nhiều khối giống nhau và không thể mô hình hóa các hệ thống có cấu trúc động.

Hơn khái niệm phức tạp OOM là sự kế thừa và đa hình. Di sản cho phép bạn chuyển các phần tử mô tả của một lớp hiện có sang mô tả của một lớp mới bằng cách bổ sung các phần mới. Đa hình có nghĩa là khả năng sử dụng một thể hiện của bất kỳ lớp dẫn xuất nào của nó thay vì một thể hiện của một khối của lớp cơ sở nào đó.

Một nguyên tắc khác của OOM là nguyên tắc tính mô-đun, bao gồm việc chia hệ thống thành các phần được gọi là mô-đun, mỗi phần chứa các nhóm lớp. Sự hiện diện của các thư viện lớp mở rộng là một lợi thế lớn của một hệ thống mô hình hóa mô phỏng cụ thể. Trong trường hợp này, mô hình có thể được xây dựng một cách máy móc từ các thể hiện của các lớp tiêu chuẩn với các cài đặt tham số của chúng. Dựa trên các thư viện lớp đã phát triển, một ngân hàng khối xây dựng được tạo ra mô hình mô phỏng các lĩnh vực chủ đề khác nhau.

Biểu mẫu biểu diễn đối tượng cách tốt nhấtđáp ứng các nhiệm vụ của mô hình mô phỏng, vì nó cho phép bạn khớp duy nhất từng đối tượng, hiện tượng hoặc quy trình thế giới thực và các mối quan hệ của chúng có một thông tin tương tự tương ứng.

Hiện tại, tiêu chuẩn được công nhận để mô hình hóa các hệ thống phức tạp là ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML ( Ngôn ngữ mô hình thống nhất). ngôn ngữ UMLđược phát triển bởi công ty Phần mềm hợp lý và các đối tác của nó. Nó là sự kế thừa của các ngôn ngữ mô hình hóa dựa trên phương pháp thiết kế và phân tích đối tượng của Booch. OOSE Jacobson, OMT Rambo và cộng sự.

Các mô hình trực quan cung cấp sự thể hiện rõ ràng về các giải pháp kiến ​​trúc đã chọn và cho phép bạn hiểu toàn bộ hệ thống đang được nghiên cứu hoặc phát triển. Độ phức tạp của các hệ thống và dự án tiếp tục tăng lên, và do đó mức độ liên quan của việc tạo ra các tổ hợp mô hình hóa bằng công nghệ mô hình hóa trực quan ngày càng tăng.

Một trong số ít công cụ MI sử dụng sơ đồ cấu trúc UML làm cơ sở là AnyLogic, chủ yếu được sử dụng để nghiên cứu động hệ thống liên tục, thông qua việc sử dụng bản đồ trạng thái "hỗn hợp" và các đối tượng hoạt động UML-RT được tạo riêng để biểu diễn hệ thống động thời gian thực. Hệ thống Studio Tầm Nhìn Người Mẫu là phiên bản đơn giản hóa (trong phòng thí nghiệm) của hệ thống AnyLogic.

Mikhail Vasiliev, Igor Khomkov, Sergei Shapovalenko

Ở hầu hết các giai đoạn trong vòng đời của hệ thống thông tin (IS) - cả về thiết kế, khi các đặc điểm chính của hệ thống được đặt ra cũng như việc duy trì và quản lý IS đã được xây dựng - nhiều câu hỏi có tầm quan trọng đặc biệt được đặt ra. Liệu nó có kiến trúc này IP để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng? Những điểm nghẽn nào cần được chú ý nhất? Cần đầu tư gì để IP tồn tại điều kiện làm việc trong một năm?.. ba năm?.. năm năm? Hiệu quả của IP được sử dụng là gì?

Trả lời tất cả những câu hỏi này không hề dễ dàng chút nào. Thậm chí còn khó hơn để trả lời chúng một cách chính xác. Phân tích hệ thống thông tin của công ty ở bất kỳ giai đoạn tồn tại nào của nó là một vấn đề phức tạp.

Có thể nói rằng sự phức tạp của hệ thống thông tin doanh nghiệp không phải là ngẫu nhiên mà là một đặc tính cần thiết. Nó được xác định bởi một số lý do, trong đó có những lý do sau:

Sự phức tạp của vấn đề đang được giải quyết;

Sự phức tạp của việc phát triển IS;

Khó khăn trong việc đảm bảo các thông số như tính đầy đủ, khả năng mở rộng, độ tin cậy, hiệu quả kinh tế và an toàn;

Khó khăn trong việc mô tả các hệ thống con IS riêng lẻ.

Đánh giá khách quan có thể được cung cấp bằng cách sử dụng các công nghệ mô hình hóa. Xây dựng mô hình, phân tích nó và tìm câu trả lời cho câu hỏi “điều gì sẽ xảy ra nếu…?” cho phép chúng ta dự đoán hành vi của IS trong nhiều tình huống khác nhau. Việc tạo nguyên mẫu và xây dựng mô hình máy tính của IC thường được sử dụng nhất.

Hiện tại, có ba công ty dẫn đầu trong thị trường công cụ mô hình hóa hệ thống thông tin. Đó là các công ty Mỹ MIL3 (hệ thống mô hình OPNET), Make Systems (hệ thống NetMaker XA) và CACI Products Company (hệ thống COMNET). Trong bộ lễ phục. 1 hiển thị cửa sổ chính của hệ thống OPNET. (Trong PC Week/RE, số 34/98, trang 36, Hình 2 hiển thị một cửa sổ trình bày đồ họa các kết quả trong hệ thống OPNET.) Chúng ta hãy tập trung vào một trong những hệ thống này và cách tiếp cận được triển khai trong đó nhiều hơn. chi tiết.

Công nghệ mô hình hóa vi mạch sử dụng COMNET III

Cách rõ ràng để mô hình hóa các hệ thống phức tạp là phân rã chúng theo nguyên tắc cổ xưa của Divide et impera (Chia để trị - tiếng Latin). Biểu diễn phân cấp của IS phức tạp như một tập hợp các hệ thống con được kết nối với nhau là chìa khóa để khám phá tình huống này. Các hệ thống con thu được từ sự phân rã như vậy có thể lần lượt được chia thành các hệ thống con của cấp độ tiếp theo của hệ thống phân cấp, v.v. Khả năng phân rã các hệ thống phức tạp cho phép chúng ta tạo ra các mô hình của chúng. Tuy nhiên, trên con đường này, điều cực kỳ quan trọng là có thể dừng lại kịp thời.

Giai đoạn cuối cùng của quá trình phân rã được xác định bởi mức trừu tượng thấp nhất được áp dụng trong mỗi mô hình cụ thể. Sự phân mảnh quá chi tiết có thể dẫn đến một kết quả hoàn toàn trái ngược với những gì được mong đợi: thay vì đơn giản hóa hệ thống được mô hình hóa, bạn có thể kết thúc với sự phức tạp của nó, cái gọi là “bạn không thể nhìn thấy rừng nếu chỉ có cây”. Vì vậy, việc lựa chọn mức độ trừu tượng phù hợp là điều cần thiết để mô hình hóa thành công.

Bước tiếp theo để tạo điều kiện thuận lợi cho việc mô hình hóa các hệ thống phức tạp là phát hiện và tách biệt các khái niệm trừu tượng chung. Giả sử rằng chúng ta đã phân tách IS được mô hình hóa và thu được một hệ thống phân cấp thực thể nhất định. Ví dụ, bộ định tuyến của Cisco 7500 và máy tính NS7000, được trang bị một số card mạng và thực hiện định tuyến phần mềm có thể được coi là hai đối tượng hoàn toàn khác nhau và là hai đối tượng thuộc cùng một lớp bộ định tuyến. Việc phân tách hệ thống bằng cách sử dụng phép ẩn dụ lớp kết hợp với mức độ trừu tượng được chọn chính xác cho phép bạn đơn giản hóa triệt để việc xây dựng mô hình IS.

Cơm. 1. Cửa sổ chính của hệ thống OPNET

Thông thường, hai loại phân rã chính được xem xét: thuật toán, phân chia hệ thống đang nghiên cứu theo các nguyên tắc hoạt động của nó, tức là các quá trình xảy ra trong đó theo một thứ tự nhất định và hướng đối tượng, cho phép bạn chia hệ thống đang nghiên cứu thành các lớp có mức độ trừu tượng tương tự. Cả hai kiểu phân rã đều tìm được đường vào COMNET III.

Cách tiếp cận xây dựng mô hình trong COMNET III có thể được trình bày dưới dạng trình tự chuẩn các bước:

Mô tả cấu trúc liên kết IC và xác định các thông số thiết bị;

Mô tả nguồn lưu lượng và hành vi của chúng, mô tả tải mạng;

Định nghĩa kịch bản mô phỏng.

Xác định cấu trúc liên kết IS và các kết nối giữa các nguồn lưu lượng và các nút cấu trúc liên kết là một lĩnh vực lý tưởng để áp dụng phân rã hướng đối tượng. Cần phải phân tách thuật toán để mô tả hành vi của các nguồn lưu lượng và những thay đổi về tải mạng theo thời gian.

Như đã đề cập, các điều kiện biên cho việc phân rã IS phụ thuộc vào mức độ trừu tượng được yêu cầu. Tính trừu tượng cho phép nhà phát triển tạo một dự án IP hoặc quản trị hệ thống người đi cùng cô ấy, để tách biệt những đặc điểm quan trọng nhất trong hành vi của cô ấy với cách chúng được thực hiện chính xác. “Một sự trừu tượng tốt là một sự trừu tượng nhấn mạnh những chi tiết cần thiết cho việc xem xét và sử dụng, đồng thời loại bỏ những chi tiết không cần thiết. khoảnh khắc này là không đáng kể hoặc gây mất tập trung”*1. Vì vậy, trong một tình huống, khi mô tả một máy tính, chỉ cần định nghĩa nó như một nguồn lưu lượng là đủ mà không cần đi sâu vào mô tả chi tiết về kiến ​​trúc; trong trường hợp khác, điều đó có thể cần thiết. xem xét chi tiết những đặc điểm như số lượng bộ xử lý và tham số hệ thống con đĩa.

*1. Shaw M. Kỹ thuật trừu tượng trong ngôn ngữ lập trình hiện đại. - Phần mềm IEEE, tháng 10. 1984, v. 1(4), tr.10.

Hệ thống COMNET áp dụng đầy đủ phương pháp phân rã hướng đối tượng, có thể giảm đáng kể thời gian lập mô hình và làm cho quy trình của nó trở nên trực quan và tương quan rõ ràng với hệ thống thực. Mô hình được tạo từ các đối tượng, một loại “khối xây dựng”, quen thuộc với người dùng qua trải nghiệm đời thực. Hệ thống COMNET đi kèm với một thư viện lớn gồm các đối tượng như vậy - các mô hình thực tế thiết bị mạng và các phương pháp tiếp cận môi trường. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn mô hình đối tượng COMNET (Hình 2).

Cơm. 2. Thư viện lớp COMNET III cơ bản

Các đối tượng trong hệ thống này có thể được chia thành hai lớp: những lớp được sử dụng, thứ nhất, để mô tả cấu trúc liên kết và thứ hai, để mô tả các đặc tính lưu lượng và tải của mạng. Màn hình COMNET III cơ bản với một tập hợp các lớp thư viện được hiển thị trong Hình 2. 3.

Cơm. 3. Màn hình chính hệ thống COMNET

Mô tả cấu trúc liên kết trong COMNET III

Các khái niệm cấu trúc liên kết cơ bản trong hệ thống COMNET III như nút, kết nối, cung đã được mô tả trong PC Week/RE, số 34/98, tr. 34.

Ngoài các nút, kết nối và cung để mô tả cấu trúc liên kết phân cấp và mô hình hóa các miền có thể định tuyến độc lập, hệ thống COMNET còn bao gồm thêm một lớp bổ sung, các đối tượng của nó cũng có thể được đặt ở các đỉnh của biểu đồ - một mạng con.

Việc sử dụng các cơ chế kế thừa, bao gồm nhiều cơ chế kế thừa, sẽ mở rộng phạm vi các lớp được sử dụng.

Lớp nút được kế thừa bởi bốn lớp mới.

Lớp “Nút Máy tính và Truyền thông” (Nút C&C, Nút Máy tính và Truyền thông)

Các đối tượng này có thể đóng vai trò là nguồn hoặc bộ thu lưu lượng và cũng được sử dụng để mô hình hóa các hệ thống phần mềm phức tạp có tính đến tải của bộ xử lý và hệ thống con đĩa. Các nút IC được mô tả bằng Nút C&C cũng có thể được sử dụng để mô hình hóa các bộ định tuyến phần mềm.

Lớp nút nhóm máy tính

Đối tượng chỉ có thể được sử dụng để mô hình hóa hệ thống máy tính, vì chức năng của chúng chỉ bao gồm nguồn và người nhận lưu lượng truy cập. Theo quy định, nó được sử dụng để mô tả các nhóm máy tính có hành vi giống hệt nhau.

Lớp nút bộ định tuyến

Các đối tượng thuộc loại này được sử dụng để mô hình hóa các bộ định tuyến phần cứng. Giống như Nút C&C, Nút Bộ định tuyến có thể hoạt động vừa là nguồn vừa là nơi nhận lưu lượng truy cập, đồng thời chạy các ứng dụng sử dụng tài nguyên phần cứng của nút (bộ xử lý, hệ thống con đĩa). Để mô tả chi tiết hơn về việc triển khai phần cứng của các đối tượng mô phỏng, một số thuộc tính bổ sung đã được giới thiệu, chẳng hạn như sự hiện diện và các tham số của bus nội bộ, cho phép bạn mô phỏng luồng lưu lượng nội bộ giữa các cổng đầu vào và đầu ra của đối tượng.

Chuyển lớp nút

Các đối tượng thuộc loại Nút chuyển mạch, có khả năng định tuyến, được sử dụng để mô hình hóa các thiết bị chuyển mạch dành một lượng thời gian không đáng kể để truyền lưu lượng giữa các cổng nội bộ. Tuy nhiên, những đối tượng này, không giống như ba đối tượng trước, không thể được sử dụng làm nguồn hoặc bộ thu lưu lượng.

Các đối tượng của các lớp nút C&C, Nút nhóm máy tính và Bộ định tuyến để mô hình hóa các hệ thống phần mềm phức tạp bao gồm một kho chứa các lệnh sử dụng các thuộc tính đối tượng đã được đề cập, chẳng hạn như các đặc điểm của hệ thống con đĩa. Đến một thư viện đối tượng được cập nhật liên tục nhiều lớp học khác nhau COMNET bao gồm nhiều mẫu thiết bị phần cứng thực tế.

Đối tượng liên kết kế thừa hai đối tượng mới.

Lớp “Liên kết điểm-điểm”

Lớp này được sử dụng để mô tả các kênh giữa hai nút. Ví dụ về các kết nối như vậy bao gồm các đường truyền thuê riêng kết nối các bộ định tuyến trong mạng diện rộng hoặc kết nối trong mạng chuyển mạch.

Lớp “Liên kết đa truy cập”

Trường ứng dụng của lớp này là các tình huống trong đó một số nút có quyền truy cập vào cùng một phương tiện truyền dữ liệu. Đổi lại, đối tượng này được kế thừa bởi một số đối tượng mới mô tả các sự kiện cụ thể về việc triển khai phương pháp truy cập phương tiện, chẳng hạn như Phát hiện sóng mang, Truyền mã thông báo, SONET, v.v. (xem Hình 2).

Cho đến nay chúng ta đã xem xét các trường hợp trong đó một đối tượng cha được kế thừa bởi một đối tượng con. Tuy nhiên, cách tiếp cận hướng đối tượng cũng cho phép xử lý các tình huống phức tạp hơn với nhiều kế thừa. Hình thức kế thừa này cũng được áp dụng trong hệ thống COMNET. Ở đây, đa kế thừa được sử dụng để tạo các đối tượng thuộc các lớp quan trọng như Mạng chuyển tuyến và Đám mây WAN.

Cả hai lớp đều là hậu duệ của hai lớp cha - Subnet và Link. Hình thức thừa kế được thể hiện trong hình. 2. Hãy xem xét tùy chọn này chi tiết hơn.

Lớp mạng con

Một lớp học cực kỳ quan trọng. Được sử dụng để tạo cấu trúc liên kết IC phân cấp, nó cho phép bạn mô tả chính xác các mạng con bằng các thuật toán định tuyến khác nhau, độc lập với thuật toán được sử dụng trên đường trục. Ngoài ra, mạng con còn được sử dụng để ẩn chi tiết quá mức khi lập mô hình IC phức tạp. Trong COMNET, chúng được sử dụng để mô tả các hệ thống có độ sâu lồng nhau tùy ý. Các kết nối giữa cấu trúc liên kết mạng con nội bộ và cấu trúc liên kết đường trục được thực hiện bằng cách sử dụng các điểm truy cập, số lượng điểm truy cập có thể tùy ý (xem Hình 3).

Lớp “Mạng quá cảnh”

Con của mạng con và kết nối là một đối tượng kết hợp các thuộc tính của đối tượng cha của nó. Mạng chuyển tuyến có thể được coi là cả kết nối và mạng con cùng một lúc. Với tư cách là một kết nối, nó chuyển tiếp các gói từ bộ đệm đầu ra của một nút sang bộ đệm đầu vào của nút khác. Ở dạng mạng con, mạng chuyển tuyến tạo ra trong phạm vi ranh giới của nó một khu vực có thuật toán định tuyến riêng.

Lớp “Đám mây” (WAN Cloud)

Các đối tượng của lớp này cho phép bạn tạo các biểu diễn trừu tượng cho mạng lưới toàn cầu, đồng thời kế thừa các thuộc tính của đối tượng cha - Subnet và Link. Từ góc độ cấu trúc liên kết, đối tượng Đám mây WAN hoạt động giống như một đối tượng kết nối, với biểu tượng của nó kết nối trực tiếp với các nút. Về cấu trúc bên trong, đám mây bao gồm một tập hợp các mạch ảo và liên kết truy cập, một loại kết nối điểm-điểm để mô hình hóa mạng toàn cầu.

Mô tả lưu lượng và tải mạng trong COMNET III

Như chúng tôi đã nói, mô hình IS trong COMNET bao gồm hai phần: mô tả cấu trúc liên kết hệ thống và mô tả nguồn lưu lượng và tải mạng. Chúng ta đã xem xét phạm vi cơ bản của các đối tượng liên quan đến cấu trúc liên kết. Bây giờ hãy chuyển sang các đối tượng mô tả giao thông.

COMNET cung cấp nhiều công cụ để mô tả lưu lượng truy cập.

Lớp tin nhắn

Các đối tượng thuộc lớp này cho phép bạn gửi một tin nhắn tới một đối tượng người nhận hoặc nhiều đối tượng. Việc chuyển tiếp các tin nhắn như vậy được coi là một chuỗi các datagram, trong đó mỗi gói được định tuyến độc lập với các gói khác.

Lớp “Phản hồi”

Các đối tượng của lớp này chỉ có thể được sử dụng để gửi tin nhắn phản hồi. Chúng được kiểm soát bởi sự xuất hiện của các thông báo được tạo bởi các đối tượng của lớp Thông báo hoặc Phản hồi. Người nhận các thông báo của lớp Phản hồi sẽ luôn là một đối tượng của lớp Nút mà nguồn của các thông báo điều khiển (của lớp Phản hồi hoặc Thông báo) được kết nối.

Lớp “Gọi”

Các đối tượng của lớp Call được sử dụng để tạo ra các mô hình mạng chuyển mạch. Nguồn cuộc gọi được mô tả bằng một tập hợp các tham số như luật phân phối, thời lượng và có tính đến lớp định tuyến, yêu cầu băng thông.

Lớp phiên

Các đối tượng này được sử dụng để mô hình hóa các phiên bao gồm các tập hợp tin nhắn hoặc tin nhắn được định tuyến qua kết nối ảo. Một phiên được bắt đầu bằng cách gửi gói thiết lập phiên và nhận gói xác nhận. Sau đó, một số lượng tin nhắn tùy ý có thể được gửi trong phiên, cũng được mô tả trong đối tượng lớp Phiên. Các tin nhắn như vậy được định tuyến dưới dạng datagram hoặc dưới dạng kết nối ảo, tùy thuộc vào thuật toán định tuyến trên đường trục hoặc mạng con chứa đối tượng.

Cũng lưu ý rằng COMNET III sử dụng cái gọi là tệp lưu lượng truy cập bên ngoài, có thể thu được bằng nhiều máy phân tích lưu lượng truy cập khác nhau.

Đặc biệt quan tâm là các đối tượng của lớp “Ứng dụng”, là kết quả của sự kế thừa nhiều lần của các lớp Tin nhắn, Phản hồi, Cuộc gọi và Phiên (xem Hình 2). Các đối tượng của nó cho phép bạn mô tả linh hoạt nhất khối lượng công việc của mạng và hành vi của các nguồn lưu lượng trong mô hình. Hơn nữa, khi sử dụng chúng, hầu hết mọi loại hệ thống phần mềm đều có thể được mô phỏng dễ dàng, kể cả những hệ thống phân tán, chẳng hạn như DBMS, hệ thống bưu chính vân vân.

Ứng dụng thực sự được mô tả bởi các đối tượng của lớp này bao gồm ba thành phần. Đầu tiên, đây là các tham số của nút mà đối tượng lớp Ứng dụng được kết nối. Sử dụng các tham số này, bạn đặt các đặc tính và số lượng bộ xử lý cần thiết và các hệ thống con đĩa. Thứ hai, đây được gọi là kho lệnh sử dụng các đặc điểm nút nêu trên. Và thứ ba, đây chính là đối tượng Ứng dụng, nó điều khiển trình tự thực hiện các lệnh này.

Kho lưu trữ lệnh của nút và do đó đối tượng lớp Ứng dụng có thể chứa các lệnh sau:

Tin nhắn truyền tải (truyền tin nhắn). Lệnh này là kết quả của một đối tượng được lớp Ứng dụng kế thừa từ đối tượng cha của lớp Message.

Thiết lập là kết quả của việc kế thừa lớp Session.

Thông báo Trả lời là phần kế thừa của lớp Phản hồi.

Lọc tin nhắn (lọc tin nhắn). Lệnh này cho phép bạn tạm dừng tất cả các hoạt động được mô tả trong đối tượng lớp Ứng dụng cho đến khi nhận được thông báo thỏa mãn các điều kiện lọc.

Quá trình. Lệnh này mô phỏng quá trình xử lý gây ra tải CPU.

Đọc và Viết (đọc và viết). Hai lệnh này cũng cho phép bạn mô phỏng sự bận rộn của bộ xử lý máy chủ, nhưng trong bối cảnh tương tác với hệ thống con đĩa để đọc và ghi tệp.

Do đó, bằng cách sử dụng các lớp Ứng dụng, Tin nhắn, Phản hồi, Phiên và Cuộc gọi, có thể mô phỏng linh hoạt tải mạng hiện tại và miêu tả cụ thể hành vi của các hệ thống phần mềm có trong IS. Điều cực kỳ quan trọng là các lớp này cho phép bạn lập mô hình phân tán phức tạp hệ thống phần mềm và tác động của chúng lên cơ sở hạ tầng mạng hiện có.

Đối tượng COMNET III: Trừu tượng tham số

Khi nói về tập lõi của các lớp COMNET III, điều cực kỳ quan trọng là phải đề cập đến khả năng ứng dụng cái gọi là trừu tượng hóa tham số đối với chúng. Cách tiếp cận này cho phép bạn tạo các đối tượng mới - các thể hiện của một lớp với các thuộc tính khác nhau. Các giải pháp công nghệ quan trọng chẳng hạn như Gigabit Ethernet có thể được mô hình hóa rất đơn giản bằng cách thay đổi các tham số trừu tượng được đề cập - các thuộc tính của lớp đã chọn.

Hãy xem một ví dụ. Giả sử chúng ta đang lập mô hình một mạng cục bộ sử dụng phương pháp truy cập ngẫu nhiên với cảm biến sóng mang và phát hiện va chạm (CSMA/CD, một loại kết nối với nhiều quyền truy cập), tuy nhiên, tiêu chuẩn lớp liên kết do nhà sản xuất thiết bị mạng đề xuất hơi khác so với IEEE 802.3 “bản địa”. Tình trạng tương tự khi sử dụng một sản phẩm không triển khai cách tiếp cận hướng đối tượng, có thể gây ra một số điểm không chính xác. Nhà phát triển sẽ buộc phải sử dụng tiêu chuẩn do nhà sản xuất sản phẩm cung cấp, rất có thể là 802.3 cổ điển. Trong bộ lễ phục. Hình 4 hiển thị cửa sổ giao diện COMNET III, trong đó người dùng có thể chỉnh sửa các tham số của tiêu chuẩn này - số lần truyền lại trong trường hợp phát hiện xung đột, độ dài của tiêu đề khung, v.v. Nói cách khác, người dùng tự thực hiện việc tham số hóa của đối tượng.

Cơm. 4. Tham số hóa kết nối 10BaseT theo chuẩn IEEE 802.3

Vì vậy, chúng tôi quyết định sự tương ứng giữa tiêu chuẩn tham chiếu và tiêu chuẩn của nhà sản xuất. Các hành động tiếp theo của chúng tôi tập trung vào việc bổ sung thư viện các đối tượng lớp CSMA/CD bằng tiêu chuẩn mới do người dùng xác định. Để làm điều này, chỉ cần thêm các tham số mới. Chúng ta có thể làm tương tự với các nút phần cứng, nguồn lưu lượng, thông số Đám mây WAN, v.v.

Điều này cho thấy rằng việc tham số hóa mang lại nhiều cơ hội để mở rộng thư viện đối tượng cơ bản, cho phép nhà phát triển mô hình đưa ra quyết định linh hoạt hơn.

Bạn có thể mở rộng tập hợp các lớp cơ bản bằng cách sử dụng thêm cơ chế di truyền.

Chế độ sao chép-dán liên mô hình

Giả sử rằng chúng ta đang xây dựng một mô hình lớn có mô tả cấu trúc liên kết rất phức tạp. Ở đây chúng ta có thể thực hiện theo hai cách: kết hợp toàn bộ cấu trúc liên kết hệ thống trong một tệp hoặc xây dựng một số đoạn và sau đó kết hợp chúng. Tùy chọn thứ hai thuận tiện hơn cho nhà phát triển vì một số lý do. Điều này bao gồm việc dễ dàng gỡ lỗi từng đoạn riêng lẻ, khả năng hiển thị tốt và cuối cùng là độ tin cậy cao hơn.

Trong tương lai, toàn bộ vấn đề là chuyển các đối tượng từ mô hình này sang mô hình khác. Để giải quyết vấn đề này, thật thuận tiện khi sử dụng chế độ sao chép-dán COMNET III Intermodel (sao chép và dán mô hình bên ngoài), đảm bảo chuyển từ mô hình này sang mô hình khác của các đối tượng mới được tạo với tất cả các thuộc tính ngoại trừ các thuộc tính cục bộ của mô hình nguồn .

Hãy đưa ra một ví dụ. Giả sử chúng ta chuyển một đoạn mạng có tải từ mô hình này sang mô hình khác. Lưu lượng truy cập được mô tả bởi các đối tượng của lớp Message. Thuộc tính của các đối tượng cục bộ trong mô hình nguồn chính là đích đến của nó. Các thuộc tính còn lại sẽ được chuyển giao mà không có sự thay đổi từ các đối tượng kế thừa các lớp Node (Nút C&C, Nhóm máy tính, Bộ định tuyến, Switch), Liên kết, v.v., không bị ràng buộc với mô hình nguồn.

Thủ tục tham số hóa trong trường hợp này rất đơn giản. Đặc biệt, đối với một tin nhắn, bạn có thể chỉ định hướng của nó theo danh sách tên từ mô hình mới, được tự động gắn vào đối tượng.

Việc sử dụng phương pháp được mô tả sẽ mở ra nhiều khả năng xây dựng bất kỳ mô hình nào từ một tập hợp đối tượng linh hoạt, có thể mở rộng - các khối xây dựng, cho phép bạn giảm đáng kể chi phí lập mô hình.

Xây dựng mô đunđiểm giao

Hãy xem xét thủ tục tạo một đối tượng của một lớp mới dựa trên đa kế thừa.

Giả sử một nhà phát triển được giao nhiệm vụ xây dựng mô hình chi tiết thiết bị phần cứng(ví dụ: bộ định tuyến, một số mô-đun giao diện được kết nối bằng bus giao diện). Mục đích của việc xây dựng mô hình là xác định độ trễ trên bus giao diện. TRONG mô tả tiêu chuẩn Bus COMNET III được mô tả bởi hai tham số: thông lượng và tần số. Rõ ràng là mô tả như vậy là không đủ đối với chúng tôi. Tuy nhiên, chúng tôi có sẵn một đối tượng cho phép chúng tôi mô tả xe buýt như một thiết bị riêng biệt - một kết nối. Nhìn chung, điều này không hoàn toàn giải pháp chuẩn, nhưng sau khi thực hiện tham số hóa cần thiết của đối tượng lớp Link, chúng ta sẽ thu được mô hình của bus như một thiết bị đầy đủ chức năng thực hiện, chẳng hạn như chức năng phân xử. Hiển thị trong hình. 5, đối tượng MPRouter được mô hình hóa chính xác theo cách này. Bus giao diện ở đây hoạt động bằng thuật toán Token Bus.

Cơm. 5. Tham số hóa nguồn lưu lượng trong quá trình truyền

đoạn mô hình sang mô hình khác (Nguồn phiên)

Cần phải nói rằng nhà phát triển không nên lạm dụng các kỹ thuật như vậy, vì như đã đề cập, việc mô tả quá chính xác từng đối tượng trong một số tình huống có thể có tác động ngược lại, điều này thể hiện ở việc làm giảm độ tin cậy của toàn bộ mô hình. Kỹ thuật này được áp dụng trong trường hợp cần mô tả chi tiết các đặc điểm của đối tượng.

Khả năng thiết lập trạng thái đối tượng

Bất kỳ đối tượng nào trong COMNET đều có thể ở nhiều trạng thái. Ví dụ, đối với các đối tượng của lớp Link và Node, các trạng thái có thể là up, down, failed (bật, tắt, lỗi). Bạn cũng có thể mô phỏng quá trình chuyển đổi giữa các trạng thái này và phân tích tác động của quá trình chuyển đổi trên IC mô phỏng (Hình 6).

Cơm. 6. Xác định các tham số trạng thái hiện tại của đối tượng (Node Properties)

Điều này mang lại cho nhà phát triển nhiều cơ hội để tạo ra các kịch bản động như “điều gì xảy ra nếu…?” và do đó làm tăng đáng kể tính linh hoạt của mô hình được tạo ra.

Vì vậy, chúng tôi đã xem xét các công cụ chính và các kỹ thuật phổ biến nhất để xây dựng mô hình trong COMNET III. Các tác giả dự định dành nhiều bài viết hơn nữa để mô hình hóa giải pháp khác nhau, được sử dụng rộng rãi trong các IC hiện đại.

Sự khác biệt cơ bản giữa cách tiếp cận chức năng và cách tiếp cận đối tượng nằm ở cách hệ thống được phân rã. Cách tiếp cận hướng đối tượng sử dụng phân rã đối tượng, trong đó cấu trúc tĩnh được mô tả dưới dạng đối tượng và kết nối giữa chúng và hành vi của hệ thống được mô tả dưới dạng nhắn tin giữa các vật thể. Mục đích của phương pháp này là xây dựng mô hình kinh doanh của tổ chức, cho phép chuyển đổi từ mô hình trường hợp sử dụng thành một mô hình xác định các đối tượng riêng lẻ liên quan đến việc thực hiện các chức năng kinh doanh.

Cơ sở khái niệm là mô hình đối tượng, được xây dựng có tính đến các nguyên tắc sau:

• trừu tượng;
• đóng gói;
• tính mô-đun;
• hệ thống cấp bậc;
• đánh máy;
• sự song song;
• Sự bền vững.

Các khái niệm cơ bản cách tiếp cận hướng đối tượng là đối tượng và lớp.

Đối tượng - một đối tượng hoặc hiện tượng có hành vi được xác định rõ ràng và có trạng thái, hành vi và tính cách. Cấu trúc và hành vi của các đối tượng tương tự xác định lớp chung của chúng. Một lớp là một tập hợp các đối tượng có liên quan với nhau bởi cấu trúc và hành vi chung. Nhóm khái niệm quan trọng tiếp theo của cách tiếp cận đối tượng là tính kế thừa và tính đa hình. Ý tưởng tính đa hình có thể được hiểu là khả năng một lớp thuộc về nhiều loại. Di sản có nghĩa là xây dựng các lớp mới dựa trên các lớp hiện có với khả năng thêm hoặc ghi đè dữ liệu và phương thức.

Chất lượng quan trọng của cách tiếp cận dựa trên đối tượng là tính nhất quán của các mô hình hoạt động của tổ chức và các mô hình của hệ thống thông tin được thiết kế từ giai đoạn hình thành yêu cầu đến giai đoạn triển khai. Sử dụng các mô hình đối tượng, người ta có thể theo dõi ánh xạ các thực thể thực của khu vực chủ đề (tổ chức) được mô hình hóa thành các đối tượng và lớp của hệ thống thông tin.

Số đông phương pháp hiện có cách tiếp cận hướng đối tượng bao gồm ngôn ngữ mô hình hóa và mô tả quá trình mô hình hóa. Quá trình là mô tả các bước phải tuân theo khi phát triển một dự án. BẰNG ngôn ngữ mô hình hóa Cách tiếp cận đối tượng sử dụng một cách thống nhất ngôn ngữ mô hình hóa UML, chứa một bộ sơ đồ tiêu chuẩn để lập mô hình.

Sơ đồ là một biểu diễn đồ họa của một tập hợp các phần tử. Thông thường, nó được mô tả dưới dạng một biểu đồ được kết nối với các đỉnh (thực thể) và các cạnh (mối quan hệ) và thể hiện một hình chiếu nhất định của hệ thống.

Cách tiếp cận hướng đối tượng có những ưu điểm sau:

• Phân rã đối tượng giúp tạo ra các mô hình nhỏ hơn bằng cách sử dụng các cơ chế chung mang lại sự tiết kiệm cần thiết về phương tiện biểu đạt. Việc sử dụng cách tiếp cận dựa trên đối tượng làm tăng đáng kể mức độ thống nhất phát triển và khả năng tái sử dụng, dẫn đến việc tạo ra môi trường phát triển và chuyển sang tạo mô hình lắp ráp.
• Phân rã đối tượng cho phép bạn tránh tạo các mô hình phức tạp, vì nó giả định một lộ trình phát triển mô hình tiến hóa dựa trên các hệ thống con tương đối nhỏ.
• Mô hình đối tượng là tự nhiên vì nó tập trung vào nhận thức của con người về thế giới.

Đến những bất lợi cách tiếp cận hướng đối tượng bao gồm chi phí ban đầu cao. Cách tiếp cận này không mang lại lợi ích ngay lập tức. Hiệu quả của việc sử dụng nó được cảm nhận sau khi phát triển hai hoặc ba dự án và tích lũy các thành phần có thể tái sử dụng. Các sơ đồ phản ánh các chi tiết cụ thể của cách tiếp cận đối tượng chưa rõ ràng.

So sánh các phương pháp hiện có

TRONG mô hình chức năng(DFD - sơ đồ luồng dữ liệu, sơ đồ SADT) thành phần cấu trúc chính là các chức năng (thao tác, hành động, công trình) được liên kết với nhau trong sơ đồ dòng đối tượng.

Lợi thế chắc chắn mô hình chức năng là việc thực hiện cách tiếp cận cấu trúc sang thiết kế vi mạch dựa trên nguyên tắc "từ trên xuống", trong đó mỗi khối chức năng có thể được phân tách thành nhiều chức năng con, v.v., do đó thực hiện một mô-đun thiết kế vi mạch. Vì mô hình chức năngđược đặc trưng bởi sự chặt chẽ về thủ tục phân tách IS và sự rõ ràng trong cách trình bày.

Tại cách tiếp cận chức năng các mô hình dữ liệu đối tượng dưới dạng sơ đồ ER “đối tượng - thuộc tính - quan hệ” được phát triển riêng. Để kiểm tra tính đúng đắn của việc mô hình hóa khu vực chủ đề, các mối quan hệ một-một được thiết lập giữa các mô hình chức năng và đối tượng.

Nhược điểm chính mô hình chức năng là các quy trình và dữ liệu tồn tại tách biệt với nhau - ngoài việc phân rã chức năng, còn có cấu trúc dữ liệu ở chế độ nền. Ngoài ra, các điều kiện để thực hiện quá trình xử lý thông tin có thể thay đổi linh hoạt cũng không rõ ràng.

Nhược điểm được liệt kê mô hình chức năng quay phim ở mô hình hướng đối tượng, trong đó thành phần cấu trúc chính là một lớp các đối tượng với một tập hợp các hàm có thể truy cập các thuộc tính của lớp này.

Các lớp đối tượng được đặc trưng bởi một hệ thống phân cấp tổng quát cho phép di sản không chỉ các thuộc tính (thuộc tính) của các đối tượng từ lớp đối tượng cao hơn đến lớp thấp hơn mà còn cả các hàm (phương thức).

Trong trường hợp kế thừa hàm, bạn có thể trừu tượng hóa việc triển khai cụ thể các thủ tục ( kiểu dữ liệu trừu tượng), khác nhau đối với các lớp con nhất định của tình huống. Điều này giúp bạn có thể liên hệ tương tự module phần mềm Qua tên gọi thông thường (tính đa hình) và thực hiện tái sử dụng mã chương trình khi sửa đổi phần mềm. Như vậy, khả năng thích ứng của các hệ thống hướng đối tượng với những thay đổi trong lĩnh vực chủ đề so với cách tiếp cận chức năng cao hơn nhiều.

Với cách tiếp cận hướng đối tượng, nguyên tắc cũng thay đổi thiết kế vi mạch. Đầu tiên, các lớp đối tượng được xác định, sau đó, tùy thuộc vào các trạng thái có thể có của đối tượng (vòng đời của đối tượng), các phương pháp xử lý (thủ tục chức năng) được xác định, đảm bảo thực hiện tốt nhất hành vi động của hệ thống thông tin.

Vì cách tiếp cận hướng đối tượng phương pháp đồ họa để mô hình hóa các lĩnh vực chủ đề đã được phát triển, khái quát hóa bằng ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML. Tuy nhiên, xét về độ rõ ràng của việc trình bày mô hình cho người dùng khách hàng, các mô hình hướng đối tượng rõ ràng kém hơn các mô hình chức năng.

Khi lựa chọn một phương pháp mô hình hóa một lĩnh vực chủ đề, mức độ năng động của nó thường được sử dụng làm tiêu chí. Đối với các nhiệm vụ được điều chỉnh nhiều hơn, các mô hình chức năng phù hợp hơn, cho các nhiệm vụ thích ứng hơn quy trình kinh doanh(quản lý quy trình làm việc, thực hiện truy vấn động tới kho thông tin) - mô hình hướng đối tượng. Tuy nhiên, trong cùng một IS, các lớp nhiệm vụ khác nhau có thể yêu cầu các loại khác nhau mô hình mô tả cùng một lĩnh vực vấn đề. Trong trường hợp này, kết hợp mô hình miền.