DIPLOMHAUPTPRÜFUNG FÜR ELEKTROINGENIEURE SOFTWARETECHNIK II

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1 Universität Stuttgart Institut für Automatisierungsund Softwaretechnik Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. P. Göhner DIPLOMHAUPTPRÜFUNG FÜR ELEKTROINGENIEURE SOFTWARETECHNIK II Name: Matrikel-Nr:. Note: Prüfungstag: Art der Prüfung: Prüfungsumfang: Hilfsmittel: Hinweise: Schriftlich 5 Aufgaben alle, außer Notebook und Laptop 1.) Verlangt sind alle Aufgaben. 2.) Bitte verwenden Sie keinen Rotstift. 3.) Bitte tragen Sie in den Kasten Ihren Namen und Ihre Matrikel-Nr. ein. 4.) Geben Sie dieses Deckblatt zusammen mit Ihren Lösungsblättern ab. 5.) Schreiben Sie auf alle Lösungsblätter unbedingt Ihren Namen.

2 Aufgabe 1: Datenbankentwicklung (ca. 35 min) Der Verband Kick the Ball (VKB) möchte eine Datenbank-Anwendung entwickeln lassen, um eine bessere Übersicht über die durchgeführten Spiele und deren Schiedsrichter zu haben. Sie bekommen nun die Aufgabe, für den VKB eine entsprechende Datenbank-Anwendung zu entwickeln. Der VKB erstellt ein Lastenheft, in dem folgende Anforderungen an die Anwendung formuliert wurden: Von allen Fußballspielern, Schiedsrichtern und Vereinspräsidenten werden in der Datenbank Vorname, Name, Geschlecht, Geburtsdatum, Nationalität, Funktion und Privatadresse gespeichert. Jeder Fußballverein hat einen Namen, eine Adresse und einen Präsidenten. Jedem Verein gehören bestimmte Fußballspieler an. Für jeden Spieler werden persönliche Daten, Vereinszugehörigkeit und Spielposition gespeichert. Jedes Spiel wird durch das Datum, den Gastgeberverein und den Gastverein identifiziert. Zur Abwicklung der Finanzen hat der VKB eine Rechnungsstelle, VKB-REST, gegründet. Von der Rechnungsstelle werden die Adresse und deren Leiter gespeichert. Jeder Schiedsrichter stellt nach jedem Spiel, das er gepfiffen hat, eine Rechnung an die Rechnungsstelle. In dieser Rechnung steht neben der Rechnungsnummer, das Rechnungsdatum, der Kunde (Leiter der Rechnungsstelle) und das zugehörige Spiel. Aufgabe 1.1: ER-Diagramm Sie sollen ein Pflichtenheft erstellen, in dem die Anforderungen des VKB analysiert und festgehalten werden. Zeichnen Sie hierzu das Entity-Relationship-Diagramm für die Ihnen bekannten Anforderungen. Beachten Sie dabei folgende Punkte: a) Erstellen Sie kein übergeordnetes Objekt VKB oder Ähnliches. b) Achten Sie auf eine eindeutige Identifizierung von Objekten. c) Jede Relation zwischen den Objekten muss bezeichnet werden. d) Geben Sie die Kardinalitäten zwischen den Objekten an. e) Eine Person kann nur eine Funktion, z.b. Schiedsrichter, übernehmen. Aufgabe 1.2: Transformation von ER-Diagrammen in Tabellen Zur Speicherung der Daten sollen Sie ein relationales Datenbanksystem einsetzen. Bilden Sie Ihr ER- Diagramm aus der Teilaufgabe 1.1 in ein relationales Datenschema ab. Geben Sie die Tabellenstruktur an, die sich daraus ergibt. Die Schlüsselattribute müssen unterstrichen werden

3 Aufgabe 1.3: SQL-Abfrage Nachdem die Datenbank mit entsprechenden Daten gefüllt ist, müssen Sie die Funktionalität der Datenbank demonstrieren. Erstellen Sie folgende Anfragen in SQL: a) Die Namen aller Spieler des Vereins Fußball-Stars (VFS). b) Den Namen des VFS-Präsidenten. c) Die Rechnung mit der Rechnungsnummer 12, 14, und 16. d) Erstellen Sie eine neue Rechnung mit der Rechnungsnummer 250. Andere Tabellen-Einträge außer der Rechnungsnummer brauchen Sie nicht vorzunehmen

4 Aufgabe 2: Agentenorientierte Softwareentwicklung (ca. 25 min) Eine einfache Fertigungsstraße ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Arbeitsstation A1 Arbeitsstation B1 Förderband W W Förderband W W Verschiebetisch Arbeitsstation A2 Arbeitsstation B2 Abbildung 2.1: Fertigungssystem Das System besteht aus je zwei Arbeitsstationen vom Typ A (A1 und A2) und vom Typ B (B1 und B2), die redundant aufgebaut sind, zwei Förderbändern und drei Verschiebetischen. An den Arbeitsstationen werden die Werkstücke verarbeitet. Die Art dieser Verarbeitung ist für die weiteren Schritte nicht von Relevanz. Die Förderbänder haben die Aufgabe, die zu bearbeitenden Werkstücke zur Verfügung zu stellen bzw. die fertigen Werkstücke weg zu transportieren. Die Verschiebetische bringen die Werkstücke zu den Arbeitstationen bzw. können sie beliebig zwischen zwei Förderbändern platzieren. Ihre Aufgabe ist nun, eine Steuerungssoftware für dieses Fertigungssystem zu entwickeln. Die zu entwickelnde Software soll agentenorientiert entwickelt werden. Als Erstes müssen Sie einen Entwurf nach der GAIA-Methode erstellen. Die Werkstücke und die Arbeitsstationen können miteinander kommunizieren, um den Fertigungsprozess möglichst flexibel und effektiv zu gestalten bzw. eine effiziente Ressourcenverteilung zu erreichen. Die Entscheidungen über den Ablauf des Fertigungsprozesses werden gemeinsam von den intelligenten Einheiten getroffen. Jedem Werkstück ist sein Verarbeitungsprozess bekannt. Dies bedeutet, dass die Werkstücke ihre Bearbeitungsaufträge beinhalten. Frage 2.1: Systembeschreibung Beschreiben Sie wie sich die System-Elemente bei einem optimalen Ablauf bzgl. Ressourcenverbrauch und Anpassungsfähigkeit verhalten sollen

5 Frage 2.2: Rollen Nennen Sie alle Rollen im System. Spezifizieren Sie die identifizierten Rollen mit Hilfe der GAIA- Rollen-Templates. Verwenden Sie hierzu die Vorlagen auf dem Arbeitsblatt 1. Frage 2.3: Interaktionsmodell Beschreiben Sie die Abhängigkeiten und Beziehungen der einzelnen Rollen in einem Interaktionsmodell für das gesamte System. Definieren Sie dabei die Kommunikationspfade. Frage 2.4: Agentenmodell Welche Einheiten werden Sie als Agent modellieren? Besteht hierbei ein Freiheitsgrad? Begründen Sie Ihre Aussage. Erstellen Sie ein geeignetes Agentenmodell

6 Aufgabe 3: XML und DTD (ca. 20 min) Die Firma Online-MC (Online Str. 1, München, Tel.=123, möchte über das Internet ihre Mikrocontroller verkaufen. Hierzu wird ein elektronischer Warenkorb erstellt, über den die Kunden ihre Mikrocontroller bestellen können. Jeder Mikrocontroller wird durch folgende Daten beschrieben: Bezeichnung (z.b. M16C) Merkmale (z.b. 2xCAN, 20MHz) Verfügbarkeit (z.b. ab Lager) Außerdem soll zu jedem Mikrocontroller ein Bild vorhanden sein und der Preis angegeben werden. Sie sollen hierzu eine entsprechende Applikation in XML erstellen, welche die oben beschriebenen Anforderungen in einer strukturierten Form realisiert. Frage 3.1: DTD Legen Sie zunächst die Struktur der XML-Datei in einer DTD-Datei fest. Frage 3.2: XML Erstellen Sie eine XML-Datei, in der alle vorhandenen Daten präsentiert werden. Beschreiben Sie beispielhaft die spezifischen Daten eines Mikrocontrollers. Die Darstellung der Daten spielt dabei keine Rolle. Frage 3.3: Wohlgeformt / Gültig Erklären Sie anhand der Teilaufgabe 3.2 den Unterschied zwischen einem wohlgeformten XML- Dokument und einem gültigen XML-Dokument

7 Aufgabe 4: Sichere Software (ca. 20 min) Frage 4.1: Betrachten Sie den nachfolgenden Zustandsautomaten, der aus den drei Zuständen S0, S1 und S2 besteht und das Verhalten eines Systems modelliert. Der Startzustand ist der Zustand S0. S0 Abbildung 4-1 Gegeben sind folgende Formulierungen in CTL: a S1 b c S2 1. AF (b V c) 2. AF b V AF c Drücken diese Formeln das Gleiche aus? Begründen Sie Ihre Aussage. Betrachten Sie bei Ihrer Begründung das Beispiel in der Abbildung 4-1. Frage 4.2: Formulieren Sie die nachfolgenden Anforderungen in CTL. a) Auf jedem Pfad, der von einem erreichbaren Zustand aus geht, in dem a wahr ist, ist b solange wahr bis c wahr ist, wobei jeder dieser Pfade garantiert einen Zustand enthält, in dem c wahr ist. b) Von jedem erreichbaren Zustand, in dem a wahr ist, gilt b, bis c gültig ist. c) Wenn a in jedem erreichbaren Zustand wahr ist, dann gibt es einen Pfad auf dem b solange wahr ist, bis c wahr ist. d) Wenn a in jedem erreichbaren Zustand wahr ist, dann gibt es auf jedem Pfad einen Zustand in dem c wahr ist und es muss gelten, dass b in allen Zuständen wahr ist, bevor c gilt

8 Aufgabe 5: Kurzfragen (ca. 20 min) Frage 5.1: Worin unterscheidet sich das traditionelle Wasserfall-Life-Cycle-Modell von einem Prototyping- Life-Cycle-Modell? Frage 5.2: Ein Softwaresystem, das zur Steuerung einer verfahrenstechnischen Anlage eingesetzt wird, verursacht Wartungskosten pro Jahr. Die Neuentwicklung kostet 10 Millionen. Besteht ein Sanierungsbedarf? Begründen Sie Ihre Aussage. Frage 5.3: Welchen Zweck erfüllen die Feature Diagramme im Entwicklungsprozess? Frage 5.4: Begründen Sie, warum die Effizienz einer Software deren Wartung sowohl erleichtern als auch erschweren kann. Frage 5.5: Was ist die Aufgabe der relationalen Datenmodellierung? Welche Teilaufgaben müssen dabei durchgeführt werden? - 7 -

9 Arbeitsblatt 1 zur Aufgabe 2: Name und Matrikelnummer nicht vergessen: Name: Bitte keinen Rotstift verwenden!!! Zur Teilaufgabe 2.2 Matr.-Nr.: - 8 -

10 Arbeitsblatt 1 zur Aufgabe 2: Name und Matrikelnummer nicht vergessen: Name: Bitte keinen Rotstift verwenden!!! Zur Teilaufgabe 2.2 Matr.-Nr.: - 9 -