Схемы программ

Схема работы системы

Схема - графическое представление определения, анализа или метода решения задачи, в котором используются символы для отображения операций, данных, потока, оборудования и т.д.

Документирование на этапе проектирования

Сводка характеристик ARCnet

Структура пакета ARCnet

Порция данных, передаваемая по сети ARCnet, называется пакетом (в Ethernet и Token Ring — кадром). Структура стандартного пакета ARCnet очень проста (рис. 5.10).

Как видно из рис. 5.10, поля заголовка и трейлера содержат адреса передающего и принимающего компьютеров. Между заголовком и трейлером располагаются данные. Длина стандартного пакета ARCnet ограничена 506 байтами данных, пакет ARCnet Plus может содержать до 4 096 байт.

Простые сети ARCnet в настоящее время во многих местах и средах заменяются сетями Ethernet и Token Ring. Хотя архитектура ARCnet относительно недорогая и ее производительность достаточна для небольших и слабо загруженных сетей, тем не ме­нее ограниченная пропускная способность и неэффективный метод передачи маркера служат причиной неуклонного падения популярности ARCnet.

Как видно из рисунка 1.2, на этапе проектирования выходным документом является системная архитектура. На практике это не один, а комплект документов, отражающих модульно-иерархическую структуру проектируемого программного продукта с подробным описанием функциональных спецификаций отдельных модулей.

Функциональные спецификации есть ни что иное, как блок-схемы программ (в ГОСТ 19.701-90 они называются схемами программ) и другие схемы, описанные в том же ГОСТ /5/.

При документировании проекта разработки ПО применяют схемы:

· работы системы, в которой формализуется процесс выполнения программы, взаимодействие с пользователем и данными;

· программ (или иначе блок-схем), в которых формализуется алгоритм обработки данных;

· данных, в которых уточняются потоки данных между процессами и (или) носителями данных;

· взаимодействия программ, отображающих путь активации программ и взаимодействий с данными;

· ресурсов системы, отображающих конфигурацию блоков данных и обрабатывающих блоков, требуемую для решения задачи или набора задач.

Правила оформления схем описаны в ГОСТ 19.701-90 /5/ и /6/.

Общие рекомендации к выполнению схем следующие:

· схемы выполняются без соблюдения масштаба, действительное пространственное расположение составных частей изделия в схеме не учитывается или учитывается приближенно;

· в схемах применяют условные графические обозначения: чаще всего прямоугольники или другие простые фигуры. Размеры условных графических обозначений и толщина составляющих их линий должны быть одинаковыми на всех схемах проекта;

· допускается пропорциональное изменение условных графических обозначений;

· условные графические обозначения составных частей узла устройства допускается изображать уменьшенными по сравнению с узлами;

· линии связи и линии графических обозначений должны быть одной толщины. Рекомендуемая толщина линий – 0.3- 0.4 мм ( пределы изменения толщины – от 0.2 мм до 1.0 мм);

· линии связи должны состоять из вертикальных и горизонтальных отрезков и иметь наименьшее число возможных изломов и точек пересечения.

Структура проектируемого программного продукта представляется в виде схемы деления изделия на составные части (ГОСТ 2.711-82). Условных графические обозначения составных частей изделия приведены на рисунке 2.2. Наименование изделия и его составных частей помещается внутри условного обозначения.

а) новые б) покупные в) заимствованные

разрабатываемые изделия изделия или

изделия и составные

составные части

части

Рис. 2.2. Условные графические обозначения составных частей изделия

Линии связи выполняются со стрелками, направленными от комплектующих к узлам (снизу вверх), как показано на рисунке 2.3. Допускается данные о составных частях изделия помещать в таблице, расположенной под схемой деления.

В таблице 2.1 приведена таблица соответствия функций и разрабатываемых модулей для рассматриваемого нами примера разработки автоматизированной системы учета успеваемости.

Т а б л и ц а 2.1

Функции и соответствующие им модули задачи учета успеваемости

Допустим, что модули восстановления из архивных копий, сохранения архивных копий и защиты от несанкционированного доступа разрабатывались ранее для другой АСОИ, но применимы и для вновь разрабатываемой системы анализа успеваемости. При этих условиях схема деления изделия на составные части будет выглядеть так, как показано на рисунке 2.3.

В таблице 2.1 и на рисунке 2.3 приводятся только те функции, для которых отображены соответствующие цели и обеспечивающие их подцели на рисунке 2.1.

Разработка схем документирования программ согласно ГОСТ 19.701-90

В определении схем утверждается, что схемы составляются из символов. В ГОСТ 19.701-90 /5/ определены 3 группы символов: символы данных, процесса и специальные. В схемах эти символы соединяются линиями.

Рис. 2.3 - Пример системной архитектуры

В таблице 2.2 приведены символы данных, конкретизирующие, как правило, носители информации. Исключение составляют первые два символа из представленных символов таблицы 2.2. Эти символы имеет смысл применять в тех случаях, когда конкретный носитель информации определяется в процессе обработки автоматически или определяется оператором вручную. Остальные символы данных четко соотносятся с носителями информации.

Т а б л и ц а 2.2

Символы данных

Наименование символа	Обозначение	Назначение символа
Данные		Данные без определения носителя
Запоминаемые данные		Хранимые данные без определения носителя
Оперативное запоминающее устройство		Данные, помещаемые в ОЗУ
Запоминающее устройство с последовательной выборкой (ЗУПВ)		Данные на магнитной ленте, кассета с магнитной лентой
Запоминающее устройство с прямым доступом (ЗУПД)		Данные на гибком или жестком магнитном диске
Документ		Данные, представленные в удобочитаемом виде, так называемые “твердые копии”
Ручной ввод		Данные, вводимые вручную в процессе обработки (выполнения программы) с устройств любого типа
Продолжение табл. 2.2
Бумажная лента		Данные, представленные на перфоленте
Дисплей		Данные, представленные на носителе в виде отображающего устройства

Второй группой символов в ГОСТ 19.701-90 являются символы процесса, которые представлены в таблице 2.3.

Т а б л и ц а 2.3

Символы процесса

Название символа	Обозначение	Назначение символа
Процесс	Действие	Обработка данных любого вида, приводящая к изменению значения, формы или размещения информации или к определению направления потока движения
Решение		Решение или функция переключательного типа с одним входом и несколькими выходами. Один из выходов активизируется после вычисления условия, определенного внутри символа
Подготовка		Модификация команды или группы команд с целью воздействия на последующую функцию (установка переключателя, модификация индексного регистра или инициализация программы.
Продолжение табл. 2.3
Границы цикла	Начало     Конец	Начало и конец цикла. Обе части имеют один и тот же идентификатор. Условия для инициализации, приращения и завершения помещают внутри символа начала или символа конца цикла в зависимости от расположения операции проверки условия.
Предопределенный процесс		Процесс из одной или нескольких операций или шагов программы, определенных в другом месте (подпрограмме, модуле).
Ручная операция		Любой процесс, выполняемый человеком
Параллельные действия		Синхронизация двух или более параллельных процессов

Следует обратить внимание, что символ “параллельные действия” применяют в многопроцессорных вычислительных системах, когда необходимо согласовать функционирование процессоров.

Символы третьей группы называются специальными и приводятся в таблице 2.4.

Из специальных символов следует дополнительно прокомментировать символ “соединитель”. Отчасти этот символ позволяет выполнить такое требование к схемам, как минимизация числа возможных изломов и пересечений линий. Символ “соединитель” ставится в конце или в начале линии, одинаковые обозначения внутри символа означают, что помеченные символом линии соединяются. Обозначения символа могут быть числовыми или символьными, например буквами кириллицы или латиницы.

Т а б л и ц а 2.4

Специальные символы

Название символа	Обозначение	Назначение символа
Терминатор		Выход из программы во внешнюю среду или вход в программу из внешней среды Начало и конец программы, внешнее использование и источник или пункт назначения данных
Соединитель		Отображает выход в другую часть схемы или вход из другой части схемы (используется для обрыва линии и продолжения ее в другом месте)
Комментарий	текст	Добавление в схему пояснительных записей
Пропуск		Пропуск символа или группы символов. Используют только в символах линий или между ними, главным образом в схемах общих решений, в которых неизвестно число повторений

Символы действий, данных и специальные символы соединяются в схемах линиями, которые приводятся в таблице 2.5.

Т а б л и ц а 2.5

Символы линий

Название символа	Обозначение	Назначение символа
Линия		Соединения в схемах
Передача управления		Передача управления от одного процесса к другому, Тип передачи управления (запрос, вызов, событие) указывается внутри символа
Продолжение табл.2.5
Канал связи		Передача данных по каналу связи (удаленный доступ)
Пунктирная линия		Альтернативная связь между линиями или для обведения символов, для которых вводится общий комментарий

Символ “передача управления” применяется в схемах взаимодействия программ, которые и отображают взаимодействующие процессы. Передача управления означает возможность прямого возврата к инициирующему процессу после завершения функций инициированного процесса.

Перечисленные в таблицах 2.2-2.5 символы применяются для разработки следующих схем:

· схемы работы системы, в которой формализуется процесс выполнения программы, взаимодействие с пользователем и данными;

· схем программ (или иначе блок-схем), в которых формализуется алгоритм обработки данных;

· схемы данных, в которой уточняются потоки данных между процессами и (или) носителями данных;

· схемы взаимодействия программ, отображающей путь активации программ и взаимодействий с данными;

· схемы ресурсов системы, отображающей конфигурацию блоков данных и обрабатывающих блоков, требуемую для решения задачи или набора задач.

Подробно остановлюсь на схеме работы системы и схемах программ, поскольку любая автоматизация требует разработки этих схем.

Схема работы системы отображает управление операциями и поток данных в системе. Схема работы системы состоит из:

· символов данных;

· символов процесса, указывающих операции над данными и определяющих логический путь обработки данных, которого следует придерживаться;

· линейных символов для указания потоков данных между процессами и (или) носителями данных, а также потока управления между процессами;

· специальных символов.

Схема работы системы показывает процесс обработки информации с малой степенью детализации выполняемых функций. Иначе говоря, в этой схеме должны фигурировать достаточно крупные подсистемы или функции обработки данных, которые обычно обозначаются символами “предопределенный процесс”. Особенность этой схемы в том, что для каждого процесса обработки необходимо указать входные и выходные данные. Например, если процесс проверки полученной на устройстве прямого доступа информации предполагает занесение этой информации в ОЗУ и дальнейшую обработку данных в памяти ЭВМ, то фрагмент схемы работы системы может выглядеть, как показано на рисунке 2.4:

Рис. 2.4. Линии потока управления и передачи данных в схеме работы системы

Обратите внимание! Линии “А” - “проверка информации” - “Б” не соединяются с линиями от символов данных! Объясняется это тем, что последовательность “А” - “проверка информации” - “Б” отражает управляющую последовательность (или иначе, это линия управления), а линии между символами предопределенного процесса и данных отражают информационные связи. Разный характер связей требует их отображения разными линиями!

Итак, отмечаем первое ограничение на выполняемые схемы: потоки данных и потоки управления в схемах показываются разными, не соединяемыми линиями.

Следующее ограничения связано с направлением соединяющих линий. Направление потока слева направо и сверху вниз считается стандартным. Линии в схемах должны подходить к символу либо слева либо сверху, а исходить либо справа, либо снизу. Линии должны быть направлены к центру символа.

Выше перечислены группы символов, которые можно использовать в схемах работы системы. Единственное ограничение на применение символов касается символа “передача управления”: этот символ из группы линий не применяется в схемах работы системы.

Схемы программ отображают последовательность операций в программе. Схема программы состоит из:

· символов процесса, указывающих фактические операции обработки данных;

· линейных символов для указания потока управления;

· специальных символов.

Схемы программ являются подробной (детальной) спецификацией функций обработки информации. Обратите особое внимание на то, что в этих схемах не применяются символы данных.Хотя из этого правила существует исключение: в схемах программ применяется символ “данные без определения носителя” в контексте “читать” или “писать” данные (с внешнего носителя или на внешний носитель информации). Также в этих схемах не применяются символы “передача управления”, “ ручная операция ” и “канал связи”. В таблице 2.6 приведены символы, которые наиболее часто применяются в схемах программ и контексты их применения (в каком смысле эти символы применяют).

Применение символа “предопределенный процесс” в схемах программ предполагает, что детальная спецификация вызываемой подпрограммы или модуля будет приведена в документе далее по тексту.

Т а б л и ц а 2.6

Символы процесса и контекст их применения

Название блока	Обозначение	Назначение блока
Терминатор		Начало, завершение программы или подпрограммы
Процесс	Действие	Обработка данных (вычисления, пересылка, модификация и т.п.)
Данные		Операции ввода-вывода информации
Решение		Ветвление, выбор, итерационные и поисковые циклы
Подготовка		Счетные циклы (выполняемые заданное количество раз)
Границы цикла	Начало     Конец	Любые цикла (надписи символов поясняют условия инициализации цикла и условия окончания цикла)
Предопределенный процесс		Вызов процедуры, функции, подпрограммы
Соединитель		Маркировка разрывов линий
Комментарий	----- Текст пояснения	Пояснения к символам или операциям

Использование символа граница цикла в схемах программ может быть проиллюстрировано рисунком 2.5.

а) б) в)

а – парное использование символов границы цикла

б- правило использование текста для циклов с предусловием;

в - правило использование текста для циклов с постусловием.

Рис. 2.5. Оформление циклов в схемах программ с применением символов “граница цикла”

Несколько выходов из символа следует изображать :

· несколькими линиями от данного символа к другим символам;

· одной линией от данного символа, которая затем разветвляется в соответствующее число линий (только для символа “решение”).

Каждый выход из символа “решение” должен сопровождаться соответствующими значениями условий, чтобы показать логический путь, который он представляет, с тем, чтобы эти условия и пути выполнения алгоритма задачи были идентифицированы (см. рис. 2.6).

Две или более входящие линии могут объединяться в одну исходящую линию, место объединения должно быть смещено как показано на рисунке 2.7.

При использовании символов в схемах руководствуются следующими правилами:

1) символы в схеме должны быть расположены равномерно. Следует придерживаться разумной длины соединений и минимального числа длинных линий;

а) б)

а- несколько линий от символа “решение”;

б- одна разветвляющаяся линия от символа “решение”).

Рис. 2.6. Оформление ветвлений в схемах программ

Рис. 2.7. Объединение линий управления в схемах программ

2) символы должны быть, по возможности, одного размера;

3) символы могут быть вычерчены в любой ориентации, но предпочтительной является горизонтальная ориентация. Зеркальное изображение формы символа означает одну и ту же функцию;

4) текст для понимания функции символа следует помещать внутри символа. Текст должен записываться слева направо и сверху вниз. Если объём текста внутри символа превышает его размеры, следует использовать символ комментария. При этом пунктирные линии в символе комментария связаны с отдельным символом или могут обводить группу символов. Текст комментариев должен быть помещен около ограничивающей фигуры. Пример иллюстрируется рисунком 2.8.

В качестве примера приведу фрагмент схемы программы с циклом с заданным числом повторений (в большинстве языков программирования эта конструкция начинается зарезервированным словом for) (см. рис.2.9, 2.10).

Рис. 2.8. Применение комментариев в схемах программ

I, I=N1, I+1, I>N2

а) б)

а - конструкция “счетный цикл”

б – конструкция “цикл общего вида”

Рис.2.9. Применение символов процесса для отображения цикла с заданным числом повторений

нет

да

Рис. 2.10. Детальное представление цикла с заданным числом повторений