struktura, tj. definování konstrukčních prvků a vazeb mezi nimi. Výsledek objasnění struktury lze prezentovat ve formě strukturálních a/nebo funkčních schémat a popisů (specifikací) komponent.
Blokové schéma vyvíjeného softwaru. Strukturální nazývá se diagram, který odráží složení a interakce s managementem části vyvíjeného softwaru.
Strukturální diagramy softwarových balíčků nejsou informativní, protože organizace programů do balíčků neumožňuje přenos řízení mezi nimi. Proto jsou pro každý program v balíčku vypracována bloková schémata a seznam programů v balíčku je určen analýzou funkcí uvedených v technických specifikacích.
Nejjednodušším typem softwaru je program, který může jako strukturální komponenty obsahovat pouze podprogramy a knihovny zdrojů. Vytváření blokového diagramu programu se obvykle provádí pomocí podrobné metody krok za krokem.
Strukturálními součástmi softwarového systému nebo softwarového komplexu mohou být programy, subsystémy, databáze, knihovny zdrojů atd.
Blokové schéma programového komplexu demonstruje přenos řízení z dispečerského programu na odpovídající program.
Blokové schéma softwarového systému obvykle ukazuje přítomnost subsystémů nebo jiných strukturálních komponent. Na rozdíl od softwarového komplexu si jednotlivé části (subsystémy) softwarového systému intenzivně vyměňují data mezi sebou a případně i s hlavním programem. Blokové schéma softwarového systému to obvykle neukazuje.
Ucelenější obrázek o navrženém softwaru z hlediska interakce jeho komponent mezi sebou a s vnějším prostředím poskytuje funkční schéma.
Funkční schéma. Funkční diagram nebo datový diagram (GOST 19.701-90) – diagram interakce softwarových komponent s popisem informačních toků, složením dat v tocích a uvedením použitých souborů a zařízení. Pro znázornění funkčních diagramů se používají speciální symboly stanovené normou.
Funkční diagramy jsou informativnější než strukturální diagramy. Musí být popsány všechny součásti strukturálních a funkčních schémat. Při strukturálním přístupu je zvláště nutné vypracovat specifikace meziprogramových rozhraní, protože počet nejnákladnějších chyb závisí na kvalitě jejich popisu. Nejdražší chyby jsou ty, které byly objeveny během komplexního testování, protože jejich odstranění může vyžadovat velké změny již odladěných textů.
Navrhování softwarové struktury metodou krok za krokem: základní pravidlo a doporučení pro použití.
Strukturální přístup k programování v podobě, v jaké byl formulován v 70. letech XNUMX. století, navrhoval dekompoziční programy pomocí metody detailování krok za krokem.
Výsledkem dekompozice je programové blokové schéma, což je víceúrovňový hierarchický diagram interakce řídících podprogramů.
Takový diagram zobrazuje minimálně dvě úrovně hierarchie, tj. ukazuje obecnou strukturu programu. Stejná metoda však umožňuje získat strukturální diagramy s velkým počtem úrovní.
Metoda krok za krokem implementuje přístup shora dolů a je založena na základních konstrukcích strukturovaného programování. Zahrnuje postupný vývoj algoritmu. Každý krok zahrnuje rozklad funkce na podfunkce. V první fázi tedy popisují řešení nastoleného problému se zdůrazněním obecných dílčích úkolů; v další obdobně popisují řešení dílčích úkolů, přičemž formulují
dílčí úkoly další úrovně. V každém kroku jsou tak objasněny funkce navrženého softwaru. Proces pokračuje, dokud nedosáhnou dílčích úkolů, jejichž algoritmy řešení jsou zřejmé.
Při dekompozici programu metodou detailování krok za krokem byste se měli držet základního pravidla strukturální dekompozice, které vyplývá z principu vertikálního řízení: v první řadě podrobně popište kontrolní procesy rozložené komponenty, ponechte objasnění datových operací až do konce. Je to dáno tím, že prioritní upřesnění kontrolních procesů výrazně zjednodušuje strukturu komponent na všech úrovních hierarchie a umožňuje neoddělovat rozhodovací proces od jeho provádění: tedy stanovení podmínky pro výběr určitou alternativu, okamžitě zavolají modul, který ji implementuje.
Detailní operace se strukturami jako poslední umožní odložit upřesnění jejich specifikací a poskytnou příležitost pro relativně bezbolestnou úpravu těchto struktur snížením počtu modulů závislých na těchto datech.
Kromě toho je vhodné dodržovat následující doporučení:
• neoddělujte inicializační a dokončovací operace od odpovídajícího zpracování, protože inicializační a dokončovací moduly mají špatnou konektivitu (časovou) a silnou vazbu (řízení);
• nenavrhujte příliš specializované nebo příliš univerzální moduly, protože navrhování příliš specializovaných modulů zvyšuje jejich počet a navrhování příliš obecných modulů zvyšuje jejich složitost;
• vyvarujte se zdvojování akcí v různých modulech, protože když se změní, bude nutné provést opravy všech částí programu, kde se provádějí – v tomto případě je vhodné jednoduše implementovat tyto akce v samostatném modulu;
• seskupovat chybové zprávy do jednoho modulu podle typu knihovny zdrojů, pak bude snazší dohodnout se na formulaci, vyhnout se duplicitě zpráv a také zprávy přeložit do jiného jazyka.
Současně při popisu řešení každého problému je vhodné použít maximálně 1-2 strukturální řídicí struktury, jako je while-loop nebo větvení, což vám umožní jasněji si představit strukturu organizovaného výpočetního proces.
Použití metody detailování krok za krokem zajišťuje vysokou úroveň vyrobitelnosti vyvinutého softwaru, protože umožňuje použití pouze strukturálních metod přenosu řízení.
Rozdělení do modulů v tomto typu návrhu se provádí heuristicky na základě doporučených velikostí modulů (20-60 řádků) a složitosti struktury (dvě nebo tři vnořené řídicí struktury). V zásadě lze řešení dílčích úkolů formulovaných v kterémkoli kroku procesu detailování implementovat jako modul (podprogram), nicméně
Určující roli při rozdělování programu do modulů hrají zásady zajištění vyrobitelnosti modulů.
Základním konceptem je směrový akční spoj, což je systém libovolné složitosti, jehož charakteristickou vlastností je, že výstupní signál y (t)záleží na vstupuu (t)a neexistuje žádná zpětná vazba z výstupu na vstup.
Systémový diagram složený z přímých akčních vazeb popsaných přenosovou funkcí se nazývá strukturální.
Na rozdíl od funkčního diagramu strukturní diagram definuje kvantitativní vztahy mezi proměnnými.
Pobočkové body
Ekvivalentní přenosové funkce různých spojových spojů
Negativní zpětná vazba
Pozitivní zpětná vazba
Převod blokových diagramů
Při převodu je třeba dodržet zásadu ekvivalence pro signály.
Přenos odbočovacího bodu z výstupu na vstup
Přesunutí bodu větve ze vstupu na výstup
Přenos sčítačky ze vstupu na výstup
Přenos sčítačky z výstupu na vstup.
Použití ekvivalentních přenosových funkcí vám umožní najít obrázky jakýchkoli signálů v systému.
Funkce přenosu frekvence, jejich fyzikální význam
Metoda je založena na posouzení chování systému při harmonických vlivech.
Výsledné specifické charakteristiky nám umožňují nepřímo hodnotit dynamické vlastnosti systému.
Rovnice lineárního stacionárního systému s jedním vstupem a jedním výstupem:
Jako vstup vezmeme harmonický signál, který pro přehlednost uvedeme ve formě dvou komplexně sdružených signálů.
Na základě principu superpozice pro lineární systémy lze samostatně uvažovat reakci na náraz u1иu2a výsledné výstupní signály se sečtou.
Pojďme nahradit u1a y1do původní rovnice:
Z výsledné rovnice pro danou frekvenci a amplitudu vstupního harmonického signálu zjistíme souvislost s amplitudou a fází výstupního signálu (frekvence se nemění)
– funkce přenosu frekvence
Definice. Funkce přenosu frekvence W(jw)se nazývá poměr Fourierova obrazu výstupního signálu k obrazu vstupního signálu. ČíselnéW(jw)se určuje pomocí koeficientů diferenciální rovnice.
Funkce přenosu frekvence může být reprezentována v exponenciální formě:
Funkční modul frekvenčního přenosu ukazuje, jak se mění amplituda harmonického signálu na výstupu vzhledem k amplitudě na vstupu při dané frekvenci ω.
Argument funkce přenosu frekvence ukazuje, jak se fáze výstupního signálu mění vzhledem ke vstupu.
Obrázek 5.1 ukazuje, jak určit |W(jω) |иargW(jω)na libovolné hodnotě frekvence.
φ– fázový posun meziu (t)иy (t)
Obrázek 5. 1 Relativní poloha výstupních a vstupních harmonických signálů
Pro záporné hodnoty frekvence máme následující:
W(jω) a W(-jω)– komplexní konjugát
|W(jω)|=|W(jω)|
argW(jω)= -argW(-jω)
Výhody frekvenční metody
Charakteristiky zavedené ve frekvenční metodě a metody jejich použití umožňují úspěšně řešit důležité problémy při studiu systému a lze obejít obtíže spojené například s výpočtem kořenů vysokého řádu. charakteristická rovnice.
Metoda je důležitá, když rovnice systému nejsou známy. Dostatečně úplné informace o dynamických vlastnostech systému lze získat na základě experimentálně získaných charakteristik.
Frekvenční metoda je pohodlné a dobře viditelné zařízení pro kvalitativní i kvantitativní výzkum dynamických vlastností systémů.
