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1、测控技术 MEA SU R EME N T发 方法l:,着重考虑如何形式化和自动化。这是研究j 一向, 但开发出来的系统过于庞大和复杂,不但开发周期长价格吊贵,而且难于被 目前的软件人员所接受。2 ) J前较实用 的需求分析技术均以数据流为从础,适川十商业和事务处理等领域,而土拧软件的特性未能得到足够的表达 和反映。据此, 适应 于上控和符合我国 即睛的实用需求分析技 术的探 讨与研究,必然提到日程上来了二、需求分析技术的现状1.需求分析的作用及其发展软件需求分析的基本要求就是描述用户/客户要求软件“做什么”、“做到什么程度”和“满足什么约束 条件,编 制出份软件需求规格说明书。此规格说明具有
2、以一卜作用:,作为客户与软件开发者之间签 汀合同的依据; 作为开发者进行开发设计的基础;为软件产品的验 收和确认提供准则;为软件的维 护提供资料为了实现上述日标,需求分析规格说明朽必须要以一种完备的、精确 的和可验证的方法来规定需了 发软件的基本需求和外部接口等特性。具体说它应包括可测性、完全性、明确性、一致性和柔软性等属性要求这样,就必须要有定阳方法和技术 来对这活动加以指异。而这种技术与方法既 要能为计势.机 软件工作者接受,又要能充分考虑到用户的特点而被他们采纳围绕上述 要求,至今已) l :发出众多的软件需求分析方法,女!1:I ) J能逐层 分 解法H IPo(H ier: , :e
3、llyp 一、. 、Inp: ,-Pro c es sOutPut) 结构化分析法SA(srruet:, ;dA:、:1一 ysis)、结构化 分析和 设11技 术SAoT(Stru etured Ana-lysis a nd Desig一 1Teeh一 飞一qt一e)软件箫求I一程 方法学sREM(sof twa reRequirenle ntEngin e erillgMethodolog y) 问题描述语言 与分析 器PSL /PSA(ProblemStatementLa nguage/An alyser)软件成本降低规 范说 明SC Rs (Th eSonw盯cCo stRedueti
4、o nSp eeif ieatio n)系统 自动生成 技 术T AG S(Teehn ologyf ortheAutomatedGe ,leratlonofsystem)以及还有在上述方法从础上而演变出来的其他一些分析方法和技术等等。这些方法和技术中较有代表性的是You rdo n公 司 的SA法,Sof te eh公司 的SA D T法、TRW公司 的SR EM以及密 执安大学 的PSL/PSA法等。这些方法 所采用的对需求问题描述形式、自动化程度以及其技术水平均各不相同,有些还末进人商品化的实用阶段。但它们反映出当前在研究第3期工控软件的需求分析技术和处理软件需求分析领域 中各类技术问题
5、(如何分析问题、如何描述 问题、如何处理问题等)的观点和方法。这是我们探讨工控软件需求分析技 术的出发点。从日前软件开发者的水平着眼,在需求分析技术中较 为实用的仍然是HIPo图、数据流程图bFD(Da taF 10wDi ag ram)等直观形象的非形式化 的技术。事实上,就技术较先进的美国、日本而言,1983年的调查表明。.目前根本不熟 悉SADT、SREM和PSL/pSA的软件人员,f一大半。据此,根据工控 软件的特点,发展 种图表模型技术,解决当前工控软件的需求分析要求,仍然是具有很大现实意义的.当然,目前开发的图表模型技术必须考虑能向形式化描述和自动化处理过渡的可能性。此 方向不能抛
6、 弃。2、模型技术基 于模型的分析技 术,依据其采用的模型性质不同可分为如卜万砚类二l)l叮向功能的模型技术它 是从用户提 出的功能出发。用框图和自然语言,自顶向卜地进行 分解和描述这类方法虽较普遍采用,但最大缺点是软件的结构不清晰、不支持性能要求和约束条件的 直观描述,同时也不便于开发自动化的软件工具。2 )面向数据流的模型技术。这一技术的着眼点是系统的各种数据流以及对它们进行的操作 变换。如基于数据 流图的SA法 和基于活动/数据模塑的SADT法等都属于这一范畴。但是这类技术也不甚适含表达工控软件的j牟发特征和各种显式的控制 关系。3 )而向控 制的模型技术它允许人们从系统的状态和条件出发
7、、以控制流程来进行需求规 格说明,因此能显式地表达各处理功能之问的控制逻辑关系。这类技术中有代表性的是有限状态机模型和SR EM的激发一响应处理模型(又称需求网(R一Ne t)需求网通过O R、AN D、FOREA CH和验证点Vi等又、系统的处理条件、并 发性、周期性和可测性等进行了描述(如图l)。对工控软件来说是一种较 有吸引 力的模型技 术。但它们仍有局限性,如对致据流的描述不直观,对多参数输人的描 述能力有限、对大 系统 的层次分 解 支持不好,而且支持它的自动化工具系统庞大、较难掌握使用等。据上所述,对工控软件而言,尚须在综合各类技术的基础上建立起一套完整的、实用的模型,供需求分析使
8、用抽入接口验证点处理步(A PLH A)B B B B B B B口口花花一一一F F F F FG G G与,节 点TR UE选择变t “或”节 点验证点油出接口图IR一Net卜的儿素三、工控软件需求分析的 要求和方法1.工控软件需求的特点工控系统是一个嵌人在更大上程 系统 中的数据处理部件,它是处于从属被动地位一作的,要理解和描述它的工作要求,必须特别注意:l )系统与被控对象之间的各种接门关系,以 及被控对象对系统的控制约束条件,其中特别是性能要求要显式地描述。2 )被控对象是 处在并发和动态的活动过程中的,必须同时从功能、数据和控制三个方面进行抽象,否则不能完全表达用户要求。3 )一般
9、工拧系统是需要与被控对象联接而 长期运行的,这一要求决定了需求分析所使用的方法一定要保证完整性、一致性、可 测性、明确性等要求,尽量 减少需求分析的错误,保证系统的可靠性。4 )工控软件的特性与运行 进程有很大 关系,因此,工控软件 的需求,要能充分反映问题的逻辑结构、有利于设计快策,方便于向后继实现阶段的转化上作。2、面向对象的分析原则软件开发的任务就是建立用户要计算机处理客观世界的问题空间和求出这一问题空间的软件解。而问题空间是由一组描 绘客观世界的对象和关系组成的,解空间是由满足客观世界要求的算法 对对象实施操作而完成的。这样,可从 客观世界的对 象出发,分析对象的性质、对象之间的相互关
10、系,建立起用户需要开发的 系统概念模型,从不同层次模拟软件工作过程。而不是简单地从功能或数据流或控制流来分析用户需求.这种分析思想我们称之为面向对象的分析原 则。该思想的实质是把系统看作为动态的、并发的和多维 的有机整体,以显式地描述软件工作过程中的对象为出发点,通过同时对功能、数据和控制三者进行抽象,建立起直接而自然地表现问题结构 的软件需求模型。3、方法概述在面向对象的分析原 则指导下.我们建立了一套由图形、模板和表格等三类工具构成,用来描述工控软件测控技术1989年需求信息的结构化图表式模型。其中图形分为二种。一种是为满足嵌人式系统需要而用来描述工控系统 与外部对象及其各种接口关系的图形
11、、以确立开发的软件系统的地 位、作用和范围等,每一个系统 对应于 一个这样的图形、称之为结构图。这是分析技术的第步。在此基础上,从系统的输人接口开始自顶向下、由外及里地分析信息的处理流程 和各处理活动之间的控制约束关系,并采用一种逐层分解的图形,总称为结构信息活动图,我们简称 为SMA D(stru etur edMessage s这一方法所建立起来的需求分析概念模型,其形式原则性地示愈于图2。四、结构信息活动图的主要技术关键在图表式概念模型中,关 键的是分层的结构信息活动图.关于这一簇图形分层的原则、各类对象在图中所用的表示符号及具体的表示法和联接规则等具体问题,由于篇幅关系在此从略。但需着
12、重说 明两个问题。1.形式化需求描述语言以上介绍 的需求概念模型,达到了实用而易于理解的目的,适合于用户/客户与计划分析人员之间进行交流与通 讯。但问题的另一方面,为了建立需求规范系统,提供自动化的软件开发环境,对图表式模型必须能进行形式化描述,以利计算机辅助工作。为此,我们开发了一种面向用户的格式化需求描述语言,命名为嵌入式需求描 述语言E R sL(E mb ededRequir eme ntStatementLanguage),该语 言着重 解决软件做什么,而 不是如何做。因此,它是一种面向对象的陈述语言。这种语言与图表式概念模型之间可以相互转换。E R sL具有分层分块结构,其逻辑结构
13、如图3所示。对象声明接口关系重重 亚红红目标 系统 偏束描述系统需求体墓本对t 声明基 本 对象间 结 构描述基本对 银 属性描 述外部对象 属性接口盆据 描述分息的结构信息 活劝图i i i i i i i 些./棋板与表格图2概念模型描述工具l钊3E R S L的逻辑结构2 .进程的组织软件工程化技术总是围绕着如何提高生产率和可靠性这两大方向进行研究的。一般提出的软件开 发方法总是分阶段,而又使各阶段在一定形式的工具支持实现阶段间的平滑过渡。据此,需求分析阶段要能平滑过渡 到设计阶段,而不管采用什么方式去实现它。对工控软件而言,设计中重要的是进程组织 问题。因此,在概念模型的基础上,如何利
14、用计算机自动实现进程组织,或者说先提出一个或几个组织方案,由程序人员参 与共同优化,这也是建立需求分析方法必须要考虑的问题。在此,根据结构信息活动图,我们利用图论中弱连通 r 图的理论来对它进行分组。显然弱连通 子图的维数愈大,则该组的内聚性愈好,从信息隐蔽、参数传递和接口关系简化角度考虑,可将这一组作为一个进程 的侯选单位,然后进一步考虑其他因素( 如控制强度、实时性等、条件)来加以确认。下面举例说明如何根据结构信息活动图SMAD中活动间信息联 系的多少采用形式的分组算法划分进程.第3期工控软件的需求分析技术图4给出了一个最低层的结构信息活动图.根据下而的步骤求取合适的进程:1冬4结构信口、
15、活动图G第一步:利用SMA D(称之为图G)的结构特点,将它 划分成两种图:控制 流图Gl和数据流图G ZGI是G的 r集,主 要包含有活动(方框表示)和控制流(空心箭头表示),而不含数据流(实心箭头表示 )。GZ也是G的 广集,主要包含有活动和数据流而 不含控制流,参见 图凡l l I行l孟一tif,.11 1_。-一七.二_一户一tsi一 1砚一, 2)川 一。t lo.己写51i:l二姚 );I,!L屯 1):.; to,i:1t.l 奋 .、t一,二飞, 5龟. ,;L !.盆 L叹 51): !11 叹 1)令1 ; 比;.5一:协:51; 护 l.C I”皿 l林C吞l护屯 1.,
16、悦 ) l盆 1翻 i二。 一ti !一l飞ZJ.一t.通_一,一t,i一协。 一山一。一t、二。 :翻jtj:1二J); l万J() .】In !o.j:1 1. J ,O l下价 ()价j)自 翻,I翻jl价价 ) 下 I双 峨耳.川,.jl一,.01一 st.r;乙 !,皿 乙I协j): 皿 移 盆 L朴)告1;l砚协 11; . ,二龟.C(目i)一加 1.卜i一 .屯一f一已. st卜.龟. 蕊it一1tbi.月j一己卜一1. -一t玉-一it、一tsi通一l 目j; i己一t11,.11 1_一et.己_二P一ti一加jC t悦i) 二己.一玉龟.,!士 鱼:1.,皿); lr 皿(). tll月 . 0 10. 血:1 to110 .xPe.之盆 七 .t 七.云一Ik,. ,皿 七.,.111.。二护,15. 川。 1.价j一加 1.加一 ,。通i一。.tl,。一t.通t-一ies1.皿立; 1!盆 血.1 翻肠咨).价 ,I!七.()月j
