Grundlagen der Programmentwurfstechnik Fundamentals of Software Engineering 1

Transkript

1 Vorlesung 6 Fundamentals of Software Engineering 1 Sommersemester 2016 Inhaltsverzeichnis 1. Einführung 2. Allgemeine Modellbildung 3. Strukturierte Analyse (SE) 5. Benutzersschnittstellen 6. Softwaretest 2 1

2 Inhaltsverzeichnis nach Ward & Mellor 4.1 Aufbau der Modellierungsphasen nach Ward & Mellor Abgrenzung zu den Arbeiten von DeMarco Trennung von Essentiellem und Implementierung 4.2 Das Essentielle Modell Kontinuität und Diskontinuität Trennung von Datenfluss und Steuerfluss Speicher und Transformationen Modellierung von Transformationen Zusammenfassung der Aufgaben bei der Erstellung des EM 4.3 Prozesse und Prozessverwaltung 4.4 Modellierung der Implementierung Konstruktion des Prozessormodells Das Task Modell Das Modul Modell Das Essentielle Modell Automatenmodelle/ Zustandsmodelle bekannt GTI 1/ FCE 1 beschreiben das Systemverhalten als Reaktion auf interne und externe Ereignisse Die Interpretation in der Automatenbeschreibung weicht beim Programmentwurf von der bekannten HW-Beschreibung ab. Zustände werden (oft) als Rechtecke gezeichnet. Keine Schatungsausgänge g g vorhanden, stattdessen Aktionen Keine Schaltungseingänge vorhanden, stattdessen Events 2

3 4.2 Das Essentielle Modell Beispiel 1: Modellierung des Systemverhaltens einer Lampe mit Erstelle das Zustandsübergangsdiagramm zu der Steuertransformation Lampe überwachen 5 Erstelle das Zustandsübergangsdiagramm zu der Steuertransformation Lampe überwachen Z1 Z2 betätigt Event Folgezustand/Aktion Lampe überwachen Transformationen können sich zu einem gegebenen Zeitpunkt exakt in einem Zustand befinden Lampe kann hell Zustand (Symbol: Rechteck, Quadrat) oder dunkel sein Repräsentiert einen extern zu beobachtenden => zwei Zustände Z Verhaltensmodus des Systems Name: soll das vom System gezeigte Verhalten bezeichnen In der Regel existiert ein Anfangszustand Z1 = Lampe aus Z2 = Lampe an wähle Z1 6 3

4 Erstelle das Zustandsübergangsdiagramm zu der Steuertransformation Lampe überwachen Z1 Z2 betätigt Event Folgezustand/Aktionen Lampe überwachen Zustandsübergänge (Symbol: Pfeil vom Vorzustand zum Folgezustand) Zustandsübergänge sind an Bedingungen geknüpft Repräsentieren den Wechsel von einem Zustand zum Nächsten Können zwischen beliebigen Zuständen auftreten Können von einem Zustand in denselben auftreten. Fachgebiet Anfangszustand Technische Informatik hat Pfeil Grundlagen ohne Vorzustand der Programmentwurfstechnik 7 Erstelle das Zustandsübergangsdiagramm zu der Steuertransformation Lampe überwachen betätigt betätigt Z1 Z2/Ausgaben Z2 Z1/Ausgaben Bedingungen (Symbol: Bedingung= Event ) Aktion jede Bedingung stellt einen in die Steuertransformation eingehenden Ereignisfluss dar veranlassen das System zu einem Zustandsübergang Lampe überwachen betätigt (= Eingabe im Sinne des Automatenmodells) Auf Z1 folgt Z2 und umgekehrt 8 4

5 Erstelle das Zustandsübergangsdiagramm zu der Steuertransformation Lampe überwachen Z1 Z2 betätigt Z2/ Z1/ betätigt Lampe überwachen Aktion: wird ausgeführt, wenn der Zustandsübergang auftritt. ist gekennzeichnet durch einen oder mehrere von der Steuertransformation ausgehenden Kontrollflüsse ist eine einzige, unteilbare Aktivität mehrere unabhängige Aktionen können mit einem einzigen Zustandsübergang verbunden sein. Aktionen können leer sein,, wenn lediglich der Zustandsübergang selbst der Zweck war 9 Erstelle das Zustandsübergangsdiagramm zu der Steuertransformation Lampe überwachen Z1 Z2 betätigt betätigt Z2/ Z1/ Lampe überwachen Z1 Z2 10 5

6 Erstelle das Zustandsübergangsdiagramm zu der Steuertransformation Lampe überwachen Z1 Z2 betätigt betätigt Z2/ Z1/ Lampe überwachen Z1= Z2= 11 Beispiel 2: Ber(echne) Kal(ibriere) Ein/Aus 12 6

7 Lösung Beispiel 2: 13 Lösung Beispiel 2: 14 7

8 - zählende Automaten- Signal rot Signal rot 15 - zählende Automaten- Steuerung der Signalanlage jetzt über Werte von z 16 8

9 Beispiel/ Übung 10: Gegeben sei eine zweigleisige, in beide Richtungen befahrbare Bahnstrecke die einen Tunnel beinhaltet. Die Tunneldurchfahrt erfolgt eingleisig und wahlweise in nur eine der beiden Richtungen. Standardmäßig sind beide Anlagen auf Rot geschaltet. Sobald ein Zug den Tunnel erreicht, berührt er einen seine Ankunft meldenden Sensor. Das System überprüft daraufhin ob sich Züge aus der Gegenrichtung gim Tunnel befinden. Im Falle eines freien Tunnels wechselt die Signalfarbe auf Grün und es können solange Züge in diese Richtung einfahren, bis der letzte Zug den Tunnel wieder verlassen hat. Sobald ein Zug aus dem Tunnel ausfährt, berührt er einen seine Ausfahrt meldenden Sensor und. Wenn der letzte Zug den Tunnel verlassen hat wechselt die Signalanlage wieder auf Rot (sicherer Zustand) Entwickeln Sie die Ereignistransformation der Signalanlage 10.2 Fachgebiet Geben Technische Sie Informatik das Zustandsübergangsdiagramm zu der Ereignistransformation 17 nach 10.1 an. Beschreibung der Steuerung durch zwei Ereignistransformationen (je eine pro Seite) Transformation Überwache Verkehr nach Links : steuert die Signalanlage auf der rechten Seite. Transformation Überwache Verkehr nach Rechts : steuert die Signalanlage auf der linken Seite. Speicherung der Anzahl Züge z im Tunnel erfolgt im Ereignisspeicher Überwache Verkehr nach Links Anzahl z Überwache Verkehr nach Rechts 18 9

10 Transformationseingänge (Bedingungen) sind die Sensorsignale Zug nähert sich von links Zug verlässt Tunnel links Zug verlässt Tunnel rechts Rechte Ampel Grün Rechte Ampel Rot Transformationsausgänge (Aktionen) sind Signale zur Steuerung der Signalanlage Rechte Ampel rot Rechte Ampel grün Linke Ampel Rot Linke Ampel Grün Überwache Verkehr nach Links Zug verlässt Tunnel links Anzahl z Zug nähert sich von links Zug verlässt Tunnel Rechts Überwache Verkehr nach Rechts Linke Ampel Grün Linke Ampel Rot 19 Das zugehörige Zustandsübergangsdiagramm enthält Aus Gründen der Übersicht: Modell nur für eine Transformation Überwache Verkehr nach Links eingehende Ereignisse als Bedingungen ausgehende Ereignisse als Aktionen Rechte Ampel Grün Rechte Ampel Rot Überwache Verkehr nach Links Zug verlässt Tunnel links Anzahl z Zug nähert sich von links Zug verlässt Tunnel rechts Überwache Verkehr nach Rechts Linke Ampel Grün Linke Ampel Rot 20 10

11 Wieviele Zustände hat das System? Ein wartender Zustand => kein Verkehr nach links Ein wachender Zustand, der den Verkehr aus der Gegenrichtung überprüft üft => Prüfe ob Tunnel frei Ein zählender Zustand => Verkehr nach links aktiv Kein Verkehr nach links Prüfe ob Tunnel frei Verkehr nach links aktiv 21 Im wartenden Zustand ist die rechte Ampel bedingungslos auf rot => rechte Ampel rot Der Erste sich von rechts nähernde Zug führt zu einer Sicherheitsüberprüfung Rechte Ampel Rot Kein Verkehr nach links Prüfe ob Tunnel frei Verkehr nach links aktiv 22 11

12 Im Zustand Prüfe ob Tunnel frei kann das Ergebnis sein: Gegenverkehr (von links kommend) oder der Tunnel ist frei Für einen freien Tunnel MUß gelten Linke Ampel Rot UND z=0 mit z:= Zählvariable für die Anzahl der Züge im Tunnel Rechte Ampel Rot Kein Verkehr nach links Prüfe ob Tunnel frei Linke Ampel Rot UND z=0 rechte Ampel grün UND z=1 Verkehr nach links aktiv 23 Im Zustand Verkehr nach links aktiv können OHNE Zustandswechsel weitere Züge nach links in den Tunnel einfahren => z = z+1 Züge den Tunnel links verlassen => solange z > 1 Rechte Ampel Rot Kein Verkehr nach links Prüfe ob Tunnel frei Linke Ampel Rot UND z=0 rechte Ampel grün UND z=1 Verkehr nach links aktiv z=z+1 Zug verlässt Tunnel links UND z > 1 Dr. Ing. z=z-1 Stefan Werner 24 12

13 Für den letzten Zug nach links gilt z = 1, deshalb bei Verlassen des letzten Zuges :> Zustandswechsel zu kein Verkehr nach links verlässt tder letzte ltt Zug den Tunnel => rechte Ampel rot Rechte Ampel Rot Prüfe ob Tunnel frei Kein Verkehr nach links Linke Ampel Rot UND z=0 rechte Ampel grün UND z=1 Verkehr nach links aktiv z=z+1 Zug verlässt Tunnel links UND z = 1 z=0 UND rechte Ampel rot Zug verlässt Tunnel links UND z > 1 Dr. Ing. z=z-1 Stefan Werner 25 13