The Modular Structure of Complex Systems Seminar SoftwareArchitektur Fabian Schultz

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1 The Modular Structure of Complex Systems 1

2 Modularisierung Vorteile Organisation Mehrere unabhängig Teams können gleichzeitig arbeiten Flexibilität Änderung einzelner Module Verständlichkeit Nachteile Verständnis über Module Anzahl und Größe der Module 2

3 Allgemeiner Unterschied in Theorie und Praxis 1. Praktiker: Ideen sind unbrauchbar für Praxis 2. Theoretiker: Praktiker sind intellektuell unfähig der Ideenanwendung 3. Start-Up-Problem 4. Theoretische Beispiele sind zu verschieden zu praktischen Problemen 5. Ideen brauchen Verfeinerungen und Erweiterungen 3

4 Anwendung der Theorie Zielsetzung: Machbarkeit (3.) Modell für andere Problem (4.) Ideenerweiterung (5.) Theorie nutzbar machen!!! 4

5 Anwendung am Beispiel Am Beispiel: Naval Research Laboratory (USA) Operational Flight Program (OFP) für das A-7E Corsair - Kampfflugzeug Real-Time System mit hohen Sicherheitsansprüchen 5

6 Zielsetzung beim Anwenden I Ziele: 1. Einfache Modulstruktur 2. Unabhängige Änderung der Implementierung eines Moduls 3. Modul-Interface unabhängig von oft zu ändernden Informationen 4. Gesamtsoftwareänderung als unabhängige Änderung der individuellen Module betrachten 6

7 Zielsetzung beim Anwenden II Baum-Hierarchie Weitere Ziele:f 1. Verständliche Module 2. Identifizierung von relevanten Modulen 3. Keine Überschneidung von Verantwortungen in Submodulen 7

8 Software Module Guide I Dokumentation Verbalisierung der Modul-Hauptteile Verantwortungsaufteilung Änderungswirkung => sehr großes Guide! 8

9 Software Module Guide II Zerlegung in Ein Pflicht-Guide (ca. 30 Seiten) Mehrere spezifische Guides nach Relevanz Level Anwender 9

10 Module Secrets = Informationen in denen sich die Module voneinander unterscheiden Primary secrets Hidden Information, die vom Software Designer spezifiziert wird Secondary secrets Implementierungsentscheidungen die vom Entwickler beim implementieren gemacht werden Zur Umsetzung der Primary Secrets notwendig 10

11 A-7E : Modulstruktur Top-Level-Dekomposition Hardware-Hiding Module Behavior-Hiding Module Software Decision Module 11

12 A-7E : Hardware-Hiding Modul Beinhaltet zu ändernde Programme beim Hardwarewechsel Implementiert virtuelle Hardware für die restliche Software Primary Secrets: Hardware-Software-Interface Secondary Secrets Datenstruktur und Algorithmen 12

13 A-7E : Hardware-Hiding Modul am Beispiel Hardware-Hiding Modul Extended Computer Module Data Type Module Computer State Module Diagnostic Module Virtual Memory Module Device Interface Module Air Data Computer Angle of attack Sensor Weapon release System 13

14 A-7E : Behavior-Hiding Modul Beinhaltet sich ändernde Programme bei erforderlichen Verhaltensänderungen Bestimmt Werte für virtuellen Output Primary Secrets: erforderliches Verhalten 14

15 A-7E : Behavior-Hiding Modul am Beispiel Behavior-Hiding Modul Function Driver Module Head-up display functions Inertial measurement set functions Panel functions Shared Services Module Mode Determination Module System Value Module 15

16 A-7E : Software Decision Module Beinhaltet Software-Entwicklungs- Entscheidungen: Mathematische Theoreme Physikalische Fakten Programmierbetrachtungen Änderungen eher wissenschaftlicher Natur Secrets nicht im Anforderungsdokument beschrieben 16

17 A-7E : Software Decision Module am Beispiel Software Decision Modul Application Data Type Module System Data Type / State Transition Event Module Physical Model Module Earth Model / Aircraft Motion / Spatial Relation / Human Factors / Weapon Behavior Module Data Banker Module System Generation Module Software Utility Module 17

18 Zusammenfassung Ergebnis der Anwendung der Modulstrukturidee: Kein Probeflug (, wegen Geldmangel) Machbarkeit erwiesen Beispiel für weitere Anwendungen Erweiterung: Software Module Guide 18

19 Literatur The Modular Structure of Complex Systems, S aus Daniel M. Hoffman, David M. Weiss (Hrsg.): Software Fundamentals: Collected Papers by David L. Parnas, Addison-Wesley, ISBN:

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