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: Prüfungsdauer: Prüfungsumfang: Hilfsmittel: Hinweise: 120 Minuten 5 Aufgaben (13 Seiten) alle, außer rogrammierbare elektronische Hilfsmittel und Kommunikationsgeräte 1.) Verlangt sind alle Aufgaben 2.) Bitte verwenden Sie keinen Rotstift / Bleistift 3.) Bitte tragen Sie in den Kasten Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer ein 4.) Verwenden Sie für jede Teilaufgabe ein searates Lösungsblatt 5.) Geben Sie dieses Deckblatt zusammen mit Ihren Lösungsblättern ab 6.) Schreiben Sie auf alle Lösungsblätter unbedingt Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer. A1 A2 A3 A4 A5 1

2 Aufgabe 1: Datenbankentwicklung (ca. 30 min) Am (IAS) wurde ein automatisierter Schuh David realisiert, der Schüsse mit über 140 km/h und einer Rotationsgeschwindigkeit von bis zu 16 U/s abfeuern kann. Wegen der großen Nachfrage der Veranstaltungsagenturen für den Einsatz von David in ihren Veranstaltungen, werden Sie beauftragt, eine relationale Datenbank zu entwickeln, um die Termine und die relevanten Daten besser verwalten zu können. Sie bekommen folgende Anforderungen an die zu entwickelnde Datenbank: Die wissenschaftlichen Mitarbeiter des IAS (IAS-WM) betreuen David. Sie haben jeweils einen Vornamen, einen Namen, eine eindeutige Telefonnummer, eine Raumnummer und eine -Adresse. Die IAS-WM können verschiedene Veranstaltungen für die Präsentation von David mit unterschiedlichen Veranstaltungsagenturen vereinbaren. Eine Veranstaltungsagentur hat einen eindeutigen Namen, eine Telefonnummer, eine Homeage und eine Adresse. Die Adresse besteht aus Straße, Hausnummer, Postleitzahl und Ort. Eine Veranstaltungsagentur kann David bei einem beliebigen IAS-WM für ihre Veranstaltung buchen. Sie kann mehrere Veranstaltungen organisieren. Eine Veranstaltung hat eine eindeutige Nummer, einen Namen, ein Datum und eine Adresse. Die IAS-WM besorgen die Ersatzteile für David bei unterschiedlichen Firmen. Eine Firma hat einen eindeutigen Namen, eine Adresse, eine Homeage, eine -Adresse und eine Telefonnummer. Ein Ersatzteil hat eine eindeutige Bestellnummer und einen Namen. Frage 1.1: ER-Diagramm Erstellen Sie für die beschriebene Anwendung ein Datenmodell in Form eines ER-Diagramms. Beachten Sie dabei folgende Punkte: Erstellen Sie kein übergeordnetes Objekt David oder Ähnliches. Achten Sie auf eine eindeutige Identifizierung von Objekten. Jede Relation zwischen den Objekten muss bezeichnet werden. Geben Sie die Kardinalitäten zwischen den Objekten an. Frage 1.2: Transformation von ER-Diagrammen in Tabellen Überführen Sie das erstellte ER-Diagramm in geeignete Tabellen. Unterstreichen Sie die Schlüsselattribute. Frage 1.3: SQL-Abfrage Erstellen Sie für folgende Fragen eine entsrechende SQL-Anweisung: a. Erstellen Sie eine SQL-Anweisung, die der Datenbank die Tabelle Veranstaltungsagentur aus Frage 1.2 mit den zugehörigen Salten hinzufügt. 2

3 b. Erstellen Sie eine SQL-Anweisung, um alle Ersatzteile, die ein IAS-WM bestellt hat, nach dem Namen des Ersatzteils sortiert auszugeben. c. Erstellen Sie eine SQL-Anweisung, um die Namen aller Veranstaltungen, in denen David räsentiert wird, nach Datum sortiert auszugeben. d. Erstellen Sie eine SQL-Anweisung, um zu bestimmen, in welchem Raum Herr AT-Eins (Name) am IAS arbeitet. 3

4 Aufgabe 2: Agentenorientierte Softwareentwicklung (ca. 25 min) Firma Nasserati fertigt hochklassige Autos nach ersönlichen Kundenwünschen. Sie hat von der agentenorientierten Softwareentwicklung an der Universität Stuttgart gehört und möchte nun den Fertigungsablauf nach diesem Prinzi umstellen. Sie werden beauftragt, diese innovative Aufgabe umzusetzen. Das folgende Abbild zeigt den rinziiellen Ablauf: Lager Produktion Gabelstaler Kommunikation Einkauf Kundendienst Design Abbildung 2.1: Fertigungsablauf der Firma Nasserati Sie erhalten ein Lastenheft, in dem die einzelnen Einheiten wie folgt beschrieben sind: Der Kundendienst nimmt die individuellen Wünsche der Kunden auf. Zur Vereinfachung wird auf die Modellierung des Kunden verzichtet. Der Kunde hat Auswahlmöglichkeiten bei: o Automodell o Farbe o Bordelektronik o Innenausstattung Der Kundendienst gibt die Kundenwünsche an das Design und die Produktion weiter. Das Design stellt die gesamten Daten zur Fertigung des gewünschten Autos zusammen und gibt diese an die Produktion weiter. Die Produktion informiert ständig das Lager über ihren Bedarf an benötigten Autoteilen für die Fertigung der Autos. Der Einkauf sorgt dafür, dass die benötigten Autoteile rechtzeigt besorgt werden. Er wird ständig vom Lager über seine Bestandteile informiert. Das Lager nimmt die Wünsche der Produktion entgegen und beauftragt den Gabelstaler, die Teile zu transortieren. Die Produktion informiert den Kundendienst, sobald ein Auto fertigt gestellt wurde. 4

5 Die einzelnen Schritte in der Produktion und die Art der Beschaffung der Autoteile durch den Einkauf werden in dieser Aufgabe nicht betrachtet. Sie entscheiden sich bei der Entwicklung der Fertigungssteuerung die GAIA-Methode einzusetzen. Frage 2.1: Ablaufbeschreibung Beschreiben Sie zunächst den kundensezifischen Fertigungsablauf kurz und räzise. Frage 2.2: Rollen Nennen Sie alle Rollen im System. Begründen Sie kurz und räzise Ihre Entscheidung. Sezifizieren Sie die identifizierten Rollen mit Hilfe der GAIA-Rollen-Temlates. 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 Kommunikationsfade. Frage 2.4: Agentenmodell Welche Einheiten werden Sie als Agent modellieren? Begründen Sie Ihre Aussage. Erstellen Sie ein geeignetes Agentenmodell. 5

6 Aufgabe 3: Wartung und Pflege von Software (ca. 20 min) Die Firma Nasserati aus Aufgabe 2 war von Ihrer Lösung so begeistert, dass sie Sie für die Entwicklung einer neuen Steuerungssoftware für alle Prozesse beauftragt. Nach einer Kosten- Aufwand-Abschätzung einigen Sie sich mit der Firma für die Realisierung des Projektes in 6 Jahren. Weiterhin verflichten Sie sich, die zu entwickelnde Software weitere 10 Jahre zu warten. Aus der Vorlesung Softwaretechnik I wissen Sie, dass Sie in den frühen Phasen mehr Aufwand investieren müssen. So lanen Sie Ihr Projekt wie folgt: Analyse und Entwurf: 3 Jahre: 10 Entwickler Imlementierung: 2 Jahre: 8 Entwickler Test: 0,5 Jahr: 4 Entwickler Abnahme: 0,5 Jahr: 2 Entwickler Frage 3.1: Zeichnen Sie zunächst den zeitlichen Verlauf der Entwicklungsleistung N E (t) und berechnen Sie die dazugehörige Entwicklungsarbeit A E (t). Frage 3.2: Berechnen und zeichnen Sie den Verlauf der Wartungsleistung N W (t) für die ersten 16 Jahre (Wartungsintensität k=0.20 [1/Jahre]). Zu Beginn der Entwicklung wird keine Wartung durchgeführt. Frage 3.3: Bestimmen Sie den Verlauf der Wartungsarbeit A W (t) für die ersten 16 Jahre. Zu welchem Zeitunkt hat die Wartungsarbeit 75% der Gesamtarbeit erreicht? 6

7 Aufgabe 4: Sichere Software (ca. 30 min) Eine Teilanlage wird durch den nachfolgenden Zustandsautomaten mit dem Startzustand S0 modelliert. S10 r S0 S1 S2 S5 S6 S8, q, r S9 S3, r S4 S7 Abbildung 4.1: Zustandsautomat Frage 4.1: Prüfen von CTL-Anforderungen Überrüfen Sie die Gültigkeit der nachfolgenden Anforderungen an den Zustandsautomaten in der Abbildung 4.1. Begründen Sie Ihre Entscheidung kurz und räzise. Geben Sie bei einem Widersruch ein Gegenbeisiel an. 1. AG ( AF q) 2. AG (q AF r) 3. AG ( q) AG (q & r) 4. EG EF ( q) 5. EG EF ( & q) 6. AG(( & q) AX ( & r)) 7. AG(( & q) AF ( & r)) 8. AG EF ( q) EG EF (r q) 9. AG EF ( q) AG ( r) 10. AG r AX Frage 4.2: Erstellen von CTL-Anforderungen Sie werden beauftragt, eine sicherheitskritische Anwendung zu entwickeln. Die folgenden fünf Sicherheitsanforderungen aus dem Lastenheft sollen Sie nun in CTL formulieren. 1. Aus jeder Situation heraus muss irgendwann mindestens einmal Sensor A aktiviert werden. 2. Irgendwann nach oder ab jedem Zeitunkt, zu dem Sensor A aktiviert ist, muss das Lichtsignal ermanent aktiviert sein. 3. Nur zu Systembeginn darf gültig sein. 7

8 4. Nur von dem Zeitunkt an, zu dem Sensor A aktiviert ist, darf von nun an das Lichtsignal (beliebig) aktiviert sein. Sonst darf das Lichtsignal nie aktiviert sein. 5. Das Lichtsignal darf nur strikt nach dem Zeitunkt, zu dem Sensor A aktiviert ist, (beliebig oft) aktiviert sein. Sonst darf das Lichtsignal nie aktiviert sein. Frage 4.3: CTL- Bedeutung Beschreiben Sie die Bedeutung der nachfolgenden CTL-Ausdrücke kurz und räzise: 1. AG EF 2. AG EX 3. AG ( (AX AG q xor AG!q )) 4. AG (! q) & EG r 5. AG ( AG( W (q & ))) 8

9 Aufgabe 5: Kurzfragen (ca. 15 min) Frage 5.1: Schreiben Sie die CTL-Ausdrücke, die in den Abbildungen I und II dargestellt sind. S0 S0 q q q Abbildung I Abbildung II Frage 5.2: Ein Prozess P besteht aus drei Stellen und zwei Transitionen und wird wie folgt beschrieben: P = { (s1, t1), (s2, t2), (t1, s3), (t2, s3)} Modellieren Sie diesen Prozess mit Hilfe eines Petri Netzes. Frage 5.3: Zwei Absolventen der Universität Stuttgart, die u.a. auch die Vorlesung Softwaretechnik II besucht haben, bekommen in ihrem ersten Projekt in einer Firma die Entwicklung eines Prototyen als Aufgabe. Wie ist Ihre Meinung zu dieser Aufgabe? Begründen Sie Ihre Aussage kurz und räzise. Frage 5.4: Wie können Sie die Software-Qualitätssicherung quantitativ bestimmen? 9

10 Frage 5.5: Gegeben sei folgende Klassenhierarchie. Bestimmen Sie das Komlexitätsmaß Deth of Inheritance Tree für die Klasse G. Welche Eigenschaften der Klasse beschreibt dieses Maß? Interretieren Sie das Ergebnis Ihrer Berechnung kurz und räzise. 10

11 Arbeitsblatt 1 zur Aufgabe 2 / Teilaufgabe 2.2: Name: Bitte keinen Rotstift verwenden!!! Matr.-Nr.: 11

12 Arbeitsblatt 1 zur Aufgabe 2 / Teilaufgabe 2.2: Name: Bitte keinen Rotstift verwenden!!! Matr.-Nr.: 12

13 Arbeitsblatt 1 zur Aufgabe 2 / Teilaufgabe 2.2: Name: Bitte keinen Rotstift verwenden!!! Matr.-Nr.: 13