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Analisi e Specifica dei requisiti

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Modelli per la specificadei requisiti

• Specifica significa definizione

• Definire le proprieta` che l’applicazione dovra`avere, evitando di descrivere una loro possibilerealizzazione

• Vari modelli descrittivi possibili, per problemi oclassi di applicazioni diverse

• I modelli sono, obbligatoriamente, astratti poiche`non possono descrivere tutti i dettagli sul sistema

• Modelli orientati all'elaborazione dati (data-flow)

• Modelli basati su composizione (modellisemantici dei dati)

• Modelli basati su classificazione (modelli adoggetti)

• Modelli basati su risposte a stimoli (real-time)

• Modelli orientati a processi (reti di Petri)


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• Modelli semantici dei dati

• Modelli ad oggetti

• Dizionari dei dati

• Modelli data-flow


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Modelli semantici dei dati:il modello Entità-Relazioni

• Strumento per descrivere la struttura concettuale(o schema concettuale) dei dati (Chen, 1972)

• Applicazioni di tipo gestionale

• Impiegato nelle fasi iniziali della progettazione disistemi di basi di dati

• Definisce le entita` del sistema, le associazioni traesse e gli attributi delle entita`

Entità, oggetti necessari e sufficienti per il correttofunzionamento di un sistema informativoautomatizzato

Proprietà o attributi, servono a descrivere le entità(ad esempio, TITOLO, AUTORE, etc. per l’entitàLIBRI)

Associazioni (o relazioni), stabiliscono unaassociazione o un legame logico tra entità

• Realizzabile facilmente in basi dati relazionali


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Notazione del modello ER

<nome>

attributo chiave

<nome>attributo composto...

attributo multiplo

is_a

attributo

entita`

cardinalita` di ingresso

cardinalita` di uscita

associazione

relazione di ereditarieta`

attributo opzionale

associazione parziale

• Formalismo grafico di descrizione sufficien-temente astratto da poter servire comestrumento di comunicazione tra progettisti ecommittenti


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Meccanismi di astrazione:classificazione

• Oggetti diversi vengono riconosciuti comeomogenei, appartenenti alla stessa categoria oclasse

• Nel modellare una realtà bibliotecaria, ad esempio,occorrerà individuare una classe (tipo entità)DOCUMENTI (ad esempio per effettuare degliordini)

DOCUMENTI

• Se si vuole costruire un sistema informativo per leopere d’arte di proprietà di un ente, occorreràindividuare certamente una classeOPERE_D’ARTE

OPERE D'ARTE


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Meccanismi di astrazione:aggregazione

• Una classe (tipo entità) è caratterizzata attraversoun aggregato di attributi.

• La struttura è un insieme finito di proprietà (oattributi) comuni a tutti gli elementi

• Ad esempio, per i DOCUMENTI:TITOLOAUTORENOTE_DI_EDIZIONENOTE_TIPOGRAFICHEetc. (Int. Standard Bibliographic Description)ISBN (Attributo opzionale)

DOCUMENTI

ISBNAUTORETITOLONOTE_TIPOGRAFICHENOTE_DI_EDIZIONE

• Identifichiamo una entità AUTORI, i cui attributisono per esempio:

NOMECOGNOMEDATA_DI_NASCITALUOGO_DI_NASCITA (stato)DATA_DI_MORTE (opzionale)


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AUTORI

NOMECOGNOME

ggmmaa

mmaagg

DATA_DI_NASCITA

DATA_DI_MORTE

LUOGO_DI_NASCITA


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Chiave primaria di un'entita`

• Tra gli attributi di una entità (tipo entità) puòesserci un attributo (o un insieme di attributi) checostituiscono una chiave primaria

• L’attributo o l’insieme di attributi che identificanoin modo univoco ogni elemento di una entità

• Ad esempio, NUMERO_INVENTARIO per l’entitàDOCUMENTI_ARCHIVIATI

DOCUMENTI ARCHIVIATI

NUMERO_INVENTARIOCOLLOCAZIONEISBNAUTORETITOLONOTE_TIPOGRAFICHENOTE_DI_EDIZIONE

attributo chiave

• La chiave primaria può essere utilizzata insostituzione dell’elemento che individua

• Spesso e` creata appositamente (ad esempio, codicefiscale di un contribuente, numero di matricola diuno studente)


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Modello ER: associazioni

• Una relazione (o associazione) costituisce, nelmodello E-R, una connessione tra entità

DIRIGENTI FORNITORIRESPONSABILE

• A ogni relazione viene associata la lista ordinatadelle entità che vi partecipano

• In caso di ambiguita`, si specifica il ruolo dellediverse presenze di una stessa entità in unarelazione

PERSONE PADRE genitore

figlio

• Cardinalita` 1:1, 1:n, n:m

• Le associazioni possono presentare attributi


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• Ad esempio, ordine di un documento: coinvolgel’entità DOCUMENTI ed i FORNITORI

DOCUMENTI FORNITORIORDINI

NUM_ORDINEDATA_ORDINE

PREZZO

Associazione n:m, ciascun documento può essereordinato a più fornitori, ogni fornitore può riceverel’ordine di più libri

• Ad esempio, prestito di un documento: coinvolgel’entità DOCUMENTI_ARCHIVIATI e gli UTENTI

DOCUMENTI ARCHIVIATI UTENTIPRESTITI

DATA_PRESTITODATA_RESTITUZIONE


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Meccanismi di astrazione:generalizzazione

• Meccanismo di astrazione che porta a riconoscereche una classe è più generale di un’altra o viceversa

• Ad esempio:

DOCUMENTI

is_a


NUMERO_INVENTARIO

COLLOCAZIONE

ISBNAUTORETITOLONOTE_TIPOGRAFICHENOTE_DI_EDIZIONE

Ogni elemento dell’entità DOCUMENTI_ARCHI-VIATI è anche un elemento di DOCUMENTI

Gli attributi che descrivono i DOCUMENTI sono"ereditati" da DOCUMENTI_ARCHIVIATI


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Schema concettuale: un esempio

UTENTIPRESTITI

DATA_PRESTITODATA_RESTITUZIONE

FORNITORIORDINI

NUM_ORDINEDATA_ORDINE

PREZZO

SCRITTO

AUTORI

NOMECOGNOME

ggmmaa

mmaagg

DATA_DI_NACITA

DATA_DI_MORTE

LUOGO_DI_NASCITA

DOCUMENTI

is_a


NUMERO_INVENTARIOCOLLOCAZIONE

ISBNTITOLONOTE_TIPOGRAFICHENOTE_DI_EDIZIONE

NOMECOGNOME

numero viacitta`

INDIRIZZO

P_IVA

NOMECOGNOME

numero viacitta`

INDIRIZZO

INTERESSI

d

DOCENTI STUDENTIAUTORIZZATO

is_a


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Lo schema deve essere:

- completo (tutte e sole le proprietà dei concettidella realtà di interesse nei requisiti);

- corretto (strutture del modello utilizzate inmodo conforme nello schema);

- minimo (non ridondante);

- leggibile (deve rappresentare la realtà diinteresse in modo comprensibile edautoesplicativo);

- indipendente dalle applicazioni;

- estendibile;

- indipendente dallo strumento informaticoscelto.


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Modelli ad oggetti

• Descrivono il sistema in termini di classi di oggetti

• Una classe di oggetti e` un'astrazione su un insiemedi oggetti con attributi e servizi comuni

< attributes >

< services >

< class name >

• Diverse tipologie di modelli:

• a ereditarieta`

• ad aggregazione

• di servizio

• Identificazione delle classi di oggetti, processocomplesso che richiede una profonda comprensionedel dominio applicativo


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Ereditarieta`

• Si organizzano le classi in gerarchia

• Le classi ai livelli piu` alti della gerarchia riflettonole caratteristiche comuni di tutte le classi

• Le classi ereditano i propri attributi e servizi dallesuper-classi

• Il progetto della gerarchia e` la parte piu`complessa


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Esempio biblioteca

Catalogue numberAcquisition dateCostTypeStatusNumber of copies

Library item

AcquireCatalogueDisposeIssueReturn

AuthorEditionPublication dateISBN

Book

YearIssue

Magazine

DirectorDate of releaseDistributor

Film

VersionPlatform

Computerprogram

TitlePublisher

Published item

TitleMedium

Recorded item


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NameAddressPhoneRegistration #

Library user

RegisterDe-register

Affiliation

Reader

Items on loanMax. loans

Borrower

DepartmentDepartment phone

Staff

Major subjectHome address

Student


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Ereditarieta` multipla

# Tapes

Talking book

AuthorEditionPublication dateISBN

Book

SpeakerDurationRecording date

Voice recording

• Le classi possono ereditare attributi o servizi dapiu` super-classi

• Si possono verificare conflitti se sono definitiattributi/servizi con lo stesso nome in piu` super-classi

• Rende piu` complessa la riorganizzazione dellagerarchia


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Aggregazione

• Alcuni oggetti sono aggregazione di altri oggetti

Videotape

Tape ids.

Lecturenotes

Text

OHP slides

Slides

Assignment

Credits

Solutions

Text

Problems

#Problems#Text

TitleNumberYearInstructor

Course


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Servizi

• Evidenziano come i servizi forniti da un oggettopossano essere usati da altri oggetti

IssueReturn

Libraryuser

Libraryitem

AcquireCatalogueDispose

Librarystaff

RegisterDe-register


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Diagrammi di Flusso dei Dati

• Complementari al formalismo E-R: infatti non siconcentrano sulla struttura e sul significato deidati, bensì sulle operazioni, o funzioni, applicatead essi

• Mostrano come i dati vengono elaborati nel sistema(De Marco, 1978)

• I Diagrammi di Flusso dei Dati (DFD) descrivono leoperazioni effettuate sui dati e le dipendenzefunzionali che si creano in virtù dei flussi diinformazione esistenti tra i diversi processi

• Utilizzano una notazione grafica che si concentrasull'elaborazione funzionale, la memorizzazione deidati e il passaggio di dati tra funzioni

• Applicazione sistematica del concetto diraffinamento della specifica mediante scompo-sizione gerarchica di un'operazione in un insieme dioperazioni più semplici

• Costituiscono un metodo di specifica del softwaremolto intuitivo e generale


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DFD: rappresentazione grafica

Agente esterno

Funzione o processo

Flusso di dati

Deposito permanente di dati

• Gli agenti esterni al sistema, rappresentatimediante scatole rettangolari e non sono modellatiulterior-mente

• Funzioni, raffinabili

• Depositi di dati da usare come sorgente odestinazione di informazione permanente

• Flussi di dati, scambiati tra funzioni oppure trauna funzione e una componente di diverso tipo


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Diagramma iniziale di un sistemainformativo:

... ...

Input 1

Input2

Input n

Output1

Output2

Outputm

sistemainformativo

• Specifica del sistema prodotta per successiviraffinamenti e specializzazioni a partire daldiagramma iniziale

• Raffinamento di una funzione, facendole corrispon-dere un intero DFD (esplosione della funzione), chespecifica in maggior dettaglio il suo significato intermini di altre funzioni più semplici

• Vincolo di continuità del flusso informativo, nelDFD corrispondente ad una funzione devono esserepresenti gli stessi flussi netti di informazione inentrata e in uscita dalla funzione che si staraffinando

• E` possibile introdurre, nel corso di unraffinamento, nuovi agenti o depositi di dati, apatto che non esistano flussi informativi tra questie le funzioni esterne al diagramma locale


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DFD: Esempio

agente1 agente2

trans1 trans2

Deposito

Dato1

Dato2

Dato5

Dato3Dato4

DFD che modella un sistema in cui un agenteesterno (persona o dispositivo automatico) chiamatoagente1 fornisce al sistema un dato Dato1 che vieneaccettato ed elaborato dalla transizione trans1, cheproduce come risultato Dato2, a sua volta ingresso,insieme a Dato3 proveniente dal deposito di datiDeposito, alla funzione trans2 che produce leinformazioni Dato4 e Dato5, rispettivamentememorizzate nel deposito Deposito e comunicateall'agente esterno agente2


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Raffinamenti di un DFD

• Il diagramma corrispondente alla funzione Amantiene i flussi I e O, mentre quello per A2mantiene in entrata il solo flusso K e in uscita i soliflussi M ed N (vincolo di continuita` rispettato)


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DFD: esempio applicativo

• Specifica di un sistema di monitoraggio di pazientein un ospedale

I segnali vitali del paziente (temperatura, pressione,polso) sono misurati periodicamente e convertiti in formamanipolabile da programma; essi vengono confrontati coidati ammissibili per il paziente, memorizzati in formapermanente su di un file, formattati e memorizzati in unfile storico.Se i dati del paziente sono al di fuori dei limiti prestabilitiviene generato un messaggio di allarme che richiamal'attenzione del personale sanitario.Inoltre, un infermiere può occasionalmente, cioè in modoasincrono, richiedere un rapporto sulle condizioni delpaziente: in questo caso il rapporto viene generato apartire dall'archivio storico.


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• DFD iniziale, in cui la funzione monitoraggiopaziente individua l'intero sistema da specificare:

Paziente

Infermiera

monitoraggiopaziente

Infermiera

archivio paziente

Rapportomessaggio allarme

dati fisiologici

Richiesta Rapporto

dati recentidati

rapporto

• Primo raffinamento, nel quale vengono enucleate lefunzioni monitoraggio centrale, monitoraggio locale,aggiorna archivio e genera rapporto

Infermiera

Infermiera

archivio pazienteRichiesta Rapporto

limiti paziente

monitoraggiocentrale

limiti ammissibilita'

aggiornaarchivio

genera rapporto

dati rapporto

dati recenti

dati paziente formattati

messaggio allarme

Pazientedati fisiologici

monitoraggiolocale

dati paziente

Rapporto


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• Ulteriore dettaglio della funzione monitoraggiocentrale.:

limiti ammissibilità

dati paziente formattati

messaggio allarme

dati paziente

decodificadati

valutaviolazni limiti

Temperatura

Polso

Pressione

Confronto

Pressione, polso e temperatura

Formattadati

paziente clockData e ora produci

messaggio

Viene aggiunto l'agente clock che fornisce la data el'ora corrente da associare a un dato insieme dimisurazioni da formattare e memorizzare (nonsarebbe stato opportuno introdurre tale agente adun livello di dettaglio più alto)


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Alcune regole e suggerimenti peruna stesura di DFD:

Nella descrizione di un sistema mediante DFD essodeve essere immaginato in un ipotetico stato stabile einvariante in cui i dati in uscita vengono prodotti apartire da quelli in ingresso (si ignorano le condizioni ele operazioni per l'inizializzazione del sistema, per lasua terminazione e per la gestione di errori e situazionieccezionali);

Ignorare il flusso di controllo e la sincronizzazione tra iprocessi (informazione non rilevante in questa fasedella specifica);

Individuare entrate e uscite nette del sistema o dellaporzione che si sta descrivendo: esse vanno evidenziate,per esempio, disegnandole più esterne;

Assegnare ai flussi ed alle funzioni nomi significativi;

Per verificare la correttezza e la consistenza di un DFD,percorrere la sequenza dei flussi informativi sia apartire dagli ingressi verso le uscite sia risalendo dalleuscite fino agli ingressi dai quali esse dipendono e chevengono usati per calcolarle.


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Note

• I DFD permettono di strutturare il sistema siaorizzontalmente, effettuando una scomposizionefunzionale del sistema nelle sue componentiimmediate, sia verticalmente, dal momento che ilprocesso di decomposizione funzionale può essereiterato a qualsiasi livello su ogni attività introdotta,creando così una struttura gerarchica, ad albero, didiagrammi

• I DFD forniscono soltanto informazioni sulledipendenze funzionali tra i dati, ma sono del tuttoimprecisi e ambigui per quel che riguarda gliaspetti di sincronizzazione e controllo

• Non adatti per specifica di interfacce utente

• Diagrammi E-R forniscono un modello concettualedei dati, con maggiore informazione sul lorosignificato e sul loro uso

• Integrazione dei DFD con i modelli semantici deidati


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Dizionari dei dati

• Elenco di nomi e descrizioni associate per le entita`usate nel sistema

• Se il nome rappresenta un oggetto composito, sispecifica anche una descrizione della composizione

• Rappresenta un meccanismo per la gestione dinomi ed un collegamento tra analisi, progetto erealizzazione

• Deve comprendere tutti i nomi usati nel modello delsistema, nel progetto e nella realizzazione

• Esempio:

dizionario che descrive la struttura di un dato medianteoperatori di selezione, opzionalità, ripetizione econcatenamento tra le parti componenti:

Costrutto Notazione SignificatoDefinizione A + B A è definito come BSequenza A + B A concatenato con BSelezione [ A | B ] A oppure BRipetizione { A }ji A ripetuto min i,

max j volteOpzionalità [ A ] A oppure nulla


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Dizionari dei dati: esempi

• Definizione della struttura e della composizione delnumero telefonico in una organizzazione chedispone di un centralino automatico

Un generico utente del servizio telefonico ha lapossibilità di effettuare chiamate locali, chiamateesterne o di parlare col centralinista. Le chiamatelocali possono essere in conferenza, con un massimodi cinque partecipanti; le chiamate esterne possonoessere urbane o interurbane. La struttura dellepossibili opzioni per il numero telefonico è definitaallora dalle seguenti dichiarazioni

numero telefonico +[ numero locale | numero esterno | centralino ]

centralino + 0numero locale + [ interno | conferenza ]interno + { digit }44digit + [ 0 | 1 | ... | 9 ]conferenza + {# + interno}52+ # + #numero esterno + 9 + [ prefisso ] + esternoesterno + { digit }85prefisso + 0 + { digit }21

In questo caso, espressioni regolari


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status

name

Entry

usedby

Entrydate

desc.

N

1

Entry

uses

N

1

Entry

includes

N

1

defines

Datadictionary

type

N

1

name


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Name Description Type Date

has_labels1:N relation between entities of typeNode or Link and entities of typeLabel.

Relation 5.10.93

LabelHolds structured or unstructuredinformation about nodes or links. Labels can be text or can be an icon.

Entity 8.12.93

LinkRepresents a relation between designentities represented as nodes. Linksare typed and may be named.

Relation 8.12.93

name (label)Each label has a name whichidentifies the type of label. The namemust be unique within the set oflabel types used in a design.

Attribute 8.12.93

name (node)Each node has a name which must beunique within a design. The namemaybe up to 64 characters long.

Attribute 15.11.93


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Transformation Schema

• Estensione dei DFD per rappresentare gli aspettitemporali e di sincronizzazione dei sistemispecificati

• Aggiungono alla descrizione della trasformazionedei dati dei DFD tradizionali la descrizione dellagestione del controllo e della sincronizzazione

• Aggiungono funzioni di controllo, flussi di dati dicontrollo e memorie temporanee (elementitratteggiati)


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Elementi dei TS

• Funzioni di controllo, rappresentate con cerchidalla circonferenza tratteggiata

• Flussi di controllo, divisi in segnali semplici, chetrasmettono il verificarsi di una condizione, esegnali di attivazione e disattivazione esplicita difunzioni

• Flussi di dati, divisi a loro volta in segnali discreti econtinui

• Memoria, suddivisa in memoria permanente,chiamata data store, e memoria temporanea(buffer), che viene letta e scritta in modo distruttivo

• I flussi di controllo per l'attivazione e ladisattivazione esplicita delle funzioni possonoessere emessi solo dalle funzioni di controllo edeterminano lo stato di attivazione delle funzioni(di trasformazione dei dati) che li ricevono

• Le funzioni di trasformazione dei dati possonoessere attivate da un ingresso attivo (al piu` uno):questo può essere un flusso di controllo di tiposegnale, oppure un dato discreto


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• Funzioni di controllo specificate come automi astati finiti (regole di evoluzione analoghe a Reti diPetri)

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