Unidad 4Diseño Arquitectónico
Basado en la Funcionalidad
Ingeniería en Sistemas ComputacionalesEspecialidad en Ingeniería de Software
Arquitectura de Software
• El diseño arquitectónico es un proceso de conversión de requerimientos en una arquitectura de software que cumple con los requisitos funcionales.
RF Diseño Arquitectónico AS
• La primera fase del proceso de diseño basado en la funcionalidad es:
Determinar una arquitectura inicial que capture los requerimientos funcionales del sistema, sin ignorar los requisitos de calidad.
Diseño Arquitectónico Basado en la Funcionalidad
La primera fase se compone de cuatro pasos:1. Definir el contexto del sistema
2. Identificar los arquetipos (un patrón o modelo donde todas las cosas del mismo tipo son representaciones o copias)
3. Descomponer la arquitectura en componentes
4. Describir instancias del sistema (verificación)
Contexto del Sistema
• Definir las interfaces del sistema con entidades externas. • Identificar cada entidad externa a un nivel:
– Nivel superior. El sistema es usado por otros sistemas para un comportamiento mas inteligente o completo.
– Nivel inferior. El sistema usa o depende de otros sistemas para su funcionamiento. (interfaces de red, sensores, etc)
– Nivel igual al sistema. Sistemas en otro dominio que proporcionan información para integración de requerimientos.
• Asociar requerimientos funcionales a cada interfaz. • Los requerimientos de calidad tanto operacionales como
de desarrollo deben ser también asociados con interfaces.
Sistema
Usado por
Depende de
usausa
Contexto para Líneas de Productos
• Para líneas de productos de software deben identificarse y especificarse explícitamente la variabilidad de las interfaces soportadas por varios productos en la misma línea.
Ejemplo 1. Información del capitulo 3.
Sistema de Alarmas Contra Incendio
• Dominio– Función Principal del sistema
• Monitorear un conjunto de detectores• Cuando un detector se activa, enviar alguna salida
– Tipos de Salidas: Campanas, texto en pantallas, activar extinguidores, avisar a bomberos, etc.
– Tipos de Detectores: medidor de temperatura, detector de humo– Rango del sistema: Sistemas sensitivos, detectores avanzados de alta
velocidad, etc.– Las alarmas están distribuidas físicamente en uno o más edificios– Funcionalidad: monitoreo constante con activación de salidas– Plataformas: microcontroladores de 8 o 16 bits– Configuración: asignar nombres a dispositivos, localización física y
relaciones ente detectores y salidas
Sistema de Alarmas Contra Incendio
• Estado Actual de Sistemas:– Sistemas con diferentes kernels en tiempo real– Diferente hardware– Diferentes lenguajes de programación – Diferentes idiomas– Funcionalidad específica para cada país
Sistema de Alarmas Contra Incendio
• Requerimientos de Calidad– Configurabilidad: simple de obtener instancias– Demostrabilidad: simplificar pruebas y
facilitar la demostración de la confiabilidad– Eficiencia: El sistema no debe ser mas lento
que un sistema actual (específico)– Mantenibilidad: el sistema podrá incorporar
nuevos requerimientos
Sistema de Alarmas Contra Incendio
• Configuración y mantenimiento son los principales atributos
• Requerimientos potenciales:– Cambios en tecnología (detectores/extinguidores)– Compatibilidad con otros sistemas para compartir
información– Hardware. Nuevo hardware podrá ser incorporado– Interfaces Hombre-Máquina. Incorporar múltiples
interfaces (focos, botones, teclado, gráficas, audio, etc.)– Instancias adaptadas al usuario. Se podrán incorporar
requerimientos específicos de un cliente.
Sistema de Alarmas Contra Incendio
• Consideraciones:– Son los detectores y alarmas (hardware) parte del
sistema o no?
– El sistema de comunicación es parte del sistema?
– Actividades del operador:• Recibir alarmas
• Activar y desactivar partes del sistema
• Monitorear el comportamiento del sistema
– Interacción con otros sistemas automatizados del edificio (desactivar control de puertas)
Diagrama de Contexto SACI
Sistema de Alarmas Contra Incendio
interfaz interfaz
interfaz interfaz
Detector Salida
Sist. Autom.edificio
Operador
Asociar RF con interfaces
Paso 2. Identificación de Arquetipos
• Los límites del sistema se establecen en la primera etapa (definición del contexto)
• El objetivo de la segunda etapa es identificar y definir los arquetipos.
• Actividad: – Encontrar un conjunto pequeño de entidades
abstractas que al combinarlas sean capaces de describir la mayor parte del comportamiento del sistema.
Identificación de Arquetipos• Entender el papel que representa el sistema en su contexto.
• Perspectiva holista del sistema (Top-Down), establecer partes de
la funcionalidad e integrarlas al sistema completo. (proceso
iterativo)
• Identificar candidatos (aparecen recurrentemente en las
instancias)
• De los candidatos, seleccionar un conjunto pequeño, algunos
podrán ser excluidos y otros compactados
• Identificar relaciones entre los arquetipos
Este es un proceso difícil que depende en gran parte de la creatividad, intuición y experiencia del AS
Sistema de Alarmas Contra Incendio (SACI)
• Arquetipos :Buscar las entidades abstractas que capturan el comportamiento de diversas entidades.
• Candidatos:– Que requerimos para crear una instancia de un
SACI?– Como podemos localizar alarmas y detectores?– Como controlar a las alarmas y detectores?
Arquetipos
– Punto: Representa una abstracción dentro del dominio del SACI. Lugar de ubicación de otras entidades.
– Detector: Captura la funcionalidad principal del equipo de detección del sistema.
– Salida: Este arquetipo contiene funcionalidad de tipo genérica en el sistema. (Cualquier dispositivo/proceso de salida)
– Unidad de Control: La naturaleza del sistema es distribuida. Una unidad de control controla a varios puntos los cuales interactúan con detectores y salidas.
Sistema de Alarmas Contra Incendio (SACI)
Punto
Detector Salida
Unidad de Control
Se comunica con
Descomposición
• Los arquetipos capturan las abstracciones mas importantes del sistema, pero no representan la arquitectura del sistema.
• Una vez que se han identificado los componentes, deben identificarse las relaciones (conectores) entre estos.
• Pueden definirse varios niveles para representar algunas partes críticas del sistema.– Verificar que se cumplan los requerimientos– Mantener la complejidad manejable
Paso 3. Identificar y Especificar Componentes
• Interfaces del sistema. Cada interfaz debe estar conectada a un componente.
• Dominio. Asociar los dominios cubiertos por el sistema con componentes.– Dominio de la aplicación. Asociado al problema
– Dominio de Computación. Protocolos de comunicación, procesos, etc.
• Capas de abstracción. Definir una serie de capas que implementan la funcionalidad y simplifican la especificación
• Entidades de dominio. Identificar componentes con entidades del dominio del problema. Los expertos conocen el dominio de la aplicación.
• Instancias de los arquetipos. Los arquetipos identifican patrones que aparecen constantemente en el sistema y pueden representar componentes.
Paso 3. Identificar y Especificar Componentes
Componentes• Dimensiones de descomposición
– Funcionalidad vs. Basado en entidades– Dominio del Problema vs. Dominio de Solución
Compiladores
Sistemas de información
(3 capas)
Teoría de control
GUIs
Funcionalidad Entidad(LP Pascal, C) (LP Java, C++)
Dominio de Solución
Dominio del Problema
Componentes y Relaciones
Una vez que se han identificado los componentes, deben identificarse las relaciones entre estos.
• Componentes por capas de abstracción, las relaciones se dan entre capas.
• Arquetipos, las relaciones entre componentes se definen con las relaciones entre las instancias de los arquetipos.
• Se pueden usar escenarios de uso para identificar las relaciones entre componentes, i.e. Que componentes se comunican con otros.
• Maximizar Cohesión – Minimizar Acoplamiento
Componentes de un Sistema de Alarmas Contra Incendio
Puntos físicos Comunicación
Sección
Instancia del arquetipo Punto
Entidad de dominio en SACI
Componente basado en El dominio de la solución
Controlador y monitorde puntos físicos
Instancias del Sistema
• Antes de evaluar la arquitectura diseñada, deben crearse algunas instancias para verificar que la arquitectura realmente corresponde al sistema cumpliendo con los requerimientos establecidos.
• Los componentes de la arquitectura del sistema son recursivamente descompuestos en componentes de nivel mas bajo.
• Cada componente contiene:– instancias de arquetipos que proveen la funcionalidad
del sistema o– se representa por un arquetipo individual
• Se verifican las relaciones genéricas entre las instancias de los arquetipos y se evalúa la compatibilidad entre las abstracciones que componen al sistema.
• Se verifica que exista suficiente variabilidad definiendo múltiples instancias que representen varios productos.
Ver figura 18 de pag. 71
Unidad de Control
Detector deHumo
Detector deHumo
Detector deHumo
Detector deHumo
Detector deHumo Alarma
Interfaz deUsuario
Prioridad
Arquitectura deSoftware
Especificación deRequerimientos
Resultados de Evaluación
Requerimientos deCalidad
RequerimientosFuncionales
Expediente de escenarios
Diagrama deContexto
Interfase
Arquetipos Relación
Componentes
Relación
Decisión de Diseño
Estructura
