PRÜFUNG SOFTWARETECHNIK II

Transkript

1 Universität Stuttgart Institut für Automatisierungsund Softwaretechnik Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. P. Göhner PRÜFUNG SOFTWARETECHNIK II Vorname: Name: Matrikel-Nr:. Prüfungstag: Prüfungsdauer: Prüfungsumfang: Hilfsmittel: Hinweise: 120 Minuten 5 Aufgaben (12 Seiten) alle, außer 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 separates 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) Zur effektiveren Verwaltung der Software am IAS werden Sie beauftragt, eine relationale Datenbank für diese Aufgabe zu entwickeln. Dabei sollen Sie Ihre Kenntnisse aus der Vorlesung Softwaretechnik II einsetzen. In einem Lastenheft wurden folgende Anforderungen an die von Ihnen zu entwickelnde Datenbank formuliert: Eine Software kann bei verschiedenen Händlern beschafft werden. Von einer Software sollen der eindeutige Name, das Kaufdatum, die Version und der Preis gespeichert werden. Ein Händler verkauft unterschiedliche Software. Er soll durch seinen Namen eindeutig identifiziert werden. Weiterhin sollen von einem Händler die Telefonnummer, die Homepage und die Adresse gespeichert werden. Es wird angenommen, dass die Händler keine Filialen besitzen. Eine Adresse besteht aus Straße, Hausnummer, Postleitzahl und Stadt. Jeder Händler hat mindestens eine Bankverbindung. Eine Bankverbindung besteht aus Kontoinhaber, eindeutiger Kontonummer, Bankleitzahl und Bankname. Wenn eine Software gekauft wird, wird sie zunächst dem Verwaltungsangestellten zur Inventarisierung weitergeben. Der Verwaltungsangestellte hat einen Vornamen, einen Namen, eine eindeutige Personalnummer und ein Geburtsdatum. Die am IAS vorhandene Software wird vom Systemadministrator verwaltet. Der Systemadministrator hat den eindeutigen Namen SysAdmin. Es werden keine weiteren Daten von ihm gespeichert. Die Mitarbeiter des Instituts können verschiedene Software auf ihrem Rechner installieren. Eine Software kann bei mehreren Mitarbeitern installiert werden. Bei der Installation werden die Lizenznummer und das Betriebssystem berücksichtigt. Jeder Mitarbeiter hat eine eindeutige ID-Nummer, einen Vornamen, einen Namen, eine Telefonnummer, ein Geburtsdatum und eine Zimmernummer. 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 Softwareverwaltung 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. 2

3 Frage 1.3: SQL-Abfrage a. Erstellen Sie eine SQL-Anweisung, die der Datenbank die Tabelle Mitarbeiter aus Frage 1.2 mit ihren zugehörigen Spalten hinzufügt. b. Erstellen Sie eine SQL-Anweisung, um die Namen und das Geburtsdatum aller Mitarbeiter des Instituts, sortiert nach dem Geburtsdatum, auszugeben. c. Erstellen Sie eine SQL-Anweisung, um die Namen aller Mitarbeiter, welche die Software Matlab Version 7.14 auf ihren Rechnern unter Windows 7 installiert haben, auszugeben. d. Erstellen Sie eine SQL-Anweisung, um den Namen aller Händler, welche die Software Matlab verkaufen, auszugeben. 3

4 Aufgabe 2: Agentenorientierte Softwareentwicklung (ca. 30 min) Um die Flexibilität und Produktivität bei der Fertigung von Kraftfahrzeugen zu steigern, soll eine agentenorientierte Steuerungssoftware realisiert werden. Eine vereinfachte Darstellung einer modernen Fertigungsstraße ist in der nachfolgenden Abbildung gegeben. Abbildung 2.1: Vereinfachte Fertigungsstraße Im Folgenden werden die wichtigsten Schritte beschrieben: Die Fertigungsstraße besteht aus einem Karosseriemontage-Bereich, einem Wagenmontage- Bereich, einem Prüfzentrum, einem Transportband, einem Materiallager, einem Kfz-Lager und einer Produktionsleitung. Der Karosseriemontage-Bereich hat zwei Arbeitsstationen K1 und K2. Die Arbeitsstationen teilen sich die Arbeitsschritte und sind in der Lage, jeweils alle Karosseriemontage-Aufgaben in diesem Bereich durchzuführen. Der Wagenmontage-Bereich hat zwei Arbeitsstationen W1 und W2. Die Arbeitsstationen teilen sich die Arbeitsschritte und sind in der Lage, jeweils alle Wagenmontage-Aufgaben in diesem Bereich durchzuführen. Die Prüfstation hat zwei Arbeitsstationen P1 und P2. Die Arbeitsstationen teilen sich die Arbeitsschritte und sind in der Lage, jeweils alle Qualitätsprüfungsaufgaben in diesem Bereich durchzuführen. Die Produktionsleitung verwaltet die Kundenwünsche und leitet diese an das Materiallager weiter. Sie besorgt auch das Verbrauchsmaterial. Die Art und Weise, wie das Verbrauchsmaterial beschafft wird, hat in dieser Aufgabe keine Bedeutung. Zu Beginn teilt die Produktionsleitung den Arbeitsstationen die Anzahl der zu produzierenden Autos mit. Weiterhin teilt sie die kundenspezifischen Wünsche dem Materiallager mit. 4

5 Das Materiallager ordnet diese Information den einzelnen Gestellen zu. Danach trägt jedes Gestell seine spezifischen Arbeitsschritte mit sich. Die Gestelle werden vom Materiallager in die Fertigungsstraße geschickt. Das Transportband transportiert diese zu den einzelnen Arbeitsstationen bzw. nach der Durchführung eines Arbeitsschrittes weiter durch die Fertigungsstraße. Die Geschwindigkeit der Produktion wird gemeinsam von allen beteiligten Einheiten bestimmt. Die Gestelle kommunizieren mit den einzelnen Arbeitsstationen, um eine optimale Produktion zu ermöglichen. Ein Gestell wird zunächst von den Arbeitsstationen der Karosseriemontage und anschließend von denen der Wagenmontage bearbeitet. Das Ergebnis ist ein fertiges Auto. Im Prüfzentrum werden die fertigen Autos auf Fehler untersucht. Die fehlerhaften Autos werden mit einem Fehlerprotokoll versehen und zur Fehlerbehandlung geschickt. Die Fehlerbehandlung wird in dieser Aufgabe nicht betrachtet. Die fertigen und geprüften Autos werden an das Kfz-Lager weitergeschickt. Das Kfz-Lager informiert die Produktionsleitung über den aktuellen Bestand. Weitere Schritte werden in dieser Aufgabe nicht betrachtet. Alle Einheiten können miteinander kommunizieren. Die Art der Kommunikation wird nicht betrachtet. Ihre Aufgabe ist es nun, eine agentenorientierte Steuerungssoftware für diese Fertigungsstraße zu entwickeln. Bei der Entwicklung der Software sollen Sie die GAIA-Methode einsetzen. Frage 2.1: Ablaufbeschreibung Beschreiben Sie zunächst den Steuerungsablauf kurz und präzise. Frage 2.2: Rollen Nennen Sie alle Rollen im System. Begründen Sie kurz und präzise Ihre Entscheidung. Spezifizieren Sie die identifizierten Rollen mit Hilfe der GAIA-Rollen-Templates. Verwenden Sie hierzu die Vorlagen auf 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? Bestehen hierbei Freiheitsgrade? Begründen Sie Ihre Aussage. Erstellen Sie ein geeignetes Agentenmodell. 5

6 Aufgabe 3: Wartung und Pflege von Software (ca. 15 min) Sie werden beauftragt, agentenorientierte Steuerungssoftware für die Fertigungsstraße aus Aufgabe 2 zu entwickeln. Ihnen stehen 8 Softwareentwickler für die Entwicklungs- und Wartungstätigkeiten zur Verfügung. Die Steuerungssoftware soll in 5 Jahren fertig entwickelt werden. Sie werden verpflichtet, die Software noch weitere 5 Jahre nach der Fertigerstellung zu warten. Sie bestimmen die Wartungsintensität der Software mit K = 0,25 [ ]. Frage 3.1: Berechnen und zeichnen Sie den zeitlichen Verlauf der Entwicklungsleistung N E (t) der dazugehörigen Entwicklungsarbeit A E (t) für die ersten 10 Jahre. Verwenden Sie hierzu das Arbeitsblatt 2. Frage 3.2: Berechnen und zeichnen Sie den Verlauf der Wartungsleistung N W (t) für die ersten 10 Jahre. Zu Beginn der Entwicklung wird keine Wartung durchgeführt. Verwenden Sie hierzu das Arbeitsblatt 2. Frage 3.3: Berechnen und zeichnen Sie den Verlauf der Wartungsarbeit A W (t) für die ersten 10 Jahre. Verwenden Sie hierzu das Arbeitsblatt 2. Zu welchem Zeitpunkt hat die Wartungsarbeit ein Drittel der Gesamtarbeit erreicht? 6

7 Aufgabe 4: Sichere Software (ca. 30 min) Gegeben ist nachfolgender Zustandsautomat, der das Verhalten eines Softwaremoduls darstellt. Der Startzustand ist der Zustand S 0 Frage 4.1: Zustandsautomat Abbildung 4.1: Der Zustandsautomat Erläutern Sie die Aussagen der nachfolgenden Anforderungen in einem kurzen Satz und überprüfen Sie deren Gültigkeit bezüglich des abgebildeten Zustandsautomaten. Geben Sie bei einem Widerspruch ein Gegenbeispiel an. 1. EG (r q) 2. E ( q U r) 3. AG ( t EG ( p q)) 4. EG ( z AX (q y)) 5. AG ( z AX (!p)) Frage 4.2: CTL-Formulierung Formulieren Sie folgende Anforderungen in CTL. 1. Es gibt mindestens einen Zustand, bei dem r und y gleichzeitig erfüllt sind. 2. Es ist möglich, einen Zustand zu erreichen, bei dem s gültig ist. 3. Es darf nie vorkommen, dass r und y zusammen gültig sind. Weiterhin soll gelten, dass nach r immer y vorkommt. 4. p darf nur exakt nach dem Zeitpunkt, zu dem q gültig ist, gültig sein. Sonst darf p nicht gültig sein. 5. Tritt p auf, so muss von diesem Zeitpunkt an p permanent gelten, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem q gültig ist. Frage 4.3: CTL- Bedeutung Interpretieren Sie die CTL Formulierungen AF p und!eg!p. Welcher Zusammenhang besteht zwischen beiden Formulierungen? 7

8 Aufgabe 5: Kurzfragen (ca. 15 min) Frage 5.1: Gegeben ist folgende Relation: In welcher Normalform befindet sich diese Relation? Begründen Sie Ihre Aussage. Bringen Sie diese Relation ggf. in die 3. Normalform. Begründen Sie Ihre Lösungen. Frage 5.2: Beschreiben Sie kurz und präzise wozu Prototyping dient. Frage 5.3: Betrachten Sie eine Steuerungssoftware für medizinische Geräte und ein Textverarbeitungsprogramm. Gewichten Sie für beide Systeme die vier Qualitätsfaktoren: USABILITY REUSABILITY RELIABILITY PORTABILITY Verwendung Sie dabei folgende Gewichtungsmerkmale: sehr wichtig Faktor: 3 weniger wichtig Faktor: 1 Begründen Sie Ihre Entscheidung kurz und präzise. Frage 5.4: Ein fertig entwickeltes Softwaremodul hat folgende Bezeichnung: Modul_Steuerung-V Was bedeuten die Zahlen? Frage 5.5: Beschreiben Sie kurz und präzise die Notwendigkeit von Softwaremetriken. 8

9 Arbeitsblatt 1 zur Aufgabe 2 / Teilaufgabe 2.2: Name: Bitte keinen Rotstift verwenden!!! Matr.-Nr.: 9

10 Arbeitsblatt 1 zur Aufgabe 2 / Teilaufgabe 2.2: Name: Bitte keinen Rotstift verwenden!!! Matr.-Nr.: 10

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

12 Arbeitsblatt 2 zur Aufgabe 3: Name und Matrikelnummer nicht vergessen: Bitte keinen Rotstift verwenden!!! Zur Aufgabe 3.1 Name: Matr.-Nr.: Zur Aufgabe 3.2 Zur Aufgabe