Характеристики CASE-средств

Основные данные о работе

Содержание

Стр.

Введение

Для автоматизации проектирования и разработки информационных систем в 70-80-е гг. широко применялась структурная методология, означающая использование формализованных методов описания разрабатываемой системы и принимаемых технических решений. При этом использовались графические средства описания различных моделей информационных систем такие графические модели разрабатывать и использовать весьма трудоемко.

Отмеченные обстоятельства послужили одной из причин появления программно-технологических средств, получивших название CASE-средств и реализующих CASE-технологию создания и сопровождения информационных систем. Кроме  структурной методологии, в ряде современных CASE-средств используется объектно-ориентированная методология проектирования.

CASE-средства представляют собой программные средства, поддерживающие процессы создания и/или сопровождения информационных систем, такие как: анализ и формулировка требований, проектирование баз данных и приложений, генерация кода, тестирование, обеспечение качества, управление конфигурацией и проектом.

CASE-систему можно определить как набор CASE-средств, имеющих определенное функциональное предназначение и выполненных в рамках единого программного продукта.

CASE-технология обычно определяется как методология проектирования информационных систем плюс инструментальные средства, позволяющие наглядно моделировать предметную область, анализировать ее модель на всех этапах разработки и сопровождения информационной системы и разрабатывать приложения для пользователей.

CASE-индустрия объединяет сотни фирм и компаний различной ориентации. Практически все серьезные зарубежные программные проекты осуществляются с использованием CASE-средств, а общее число распространяемых пакетов превращает 500 наименований.

Основная цель CASE-систем и средств состоит в том, чтобы отделить проектирование программного обеспечения от его кодирования и последующих этапов разработки (тестирование, документирование и пр.), а также автоматизировать весь процесс создания программных систем, или инжиниринг (от англ. engineering-разработка).

В последнее время все чаще разработка программ начинается с некоторого предварительного варианта системы. В качестве такого варианта может выступать специально для этого разработанный прототип, либо устаревшая и не удовлетворяющая новым требованиям система. В последнем случае для восстановления знаний о программной системе с целью последующего их использования применяют повторную разработку - реинжиниринг.

Основная часть

1 Общая характеристика и классификация CASE-средств

1.1 Общая характеристика CASE-средств

В рамках программной инженерии CASE-средства представляют собой основную технологию, используемую для создания и эксплуатации систем ПО. Под CASE-средством (в соответствии с международным стандартом ISO/IEC 14102:1995(Е)) понимается программное средство, поддерживающее процессы жизненного цикла ПО (определенные в стандарте ISO/IEC 12207:1995), включая анализ требований к системе, проектирование прикладного ПО и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, управление конфигурацией ПО и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства вместе с системным ПО и техническими средствами образуют среду разработки ПО ЭИС (Software Engineering Environment).

Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ЭИС: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл ПО.

Наиболее трудоемкими стадиями разработки ПО являются стадии формирования требований и проектирования, в процессе которых CASE-средства обеспечивают качество принимаемых технических решений и подготовку проектной документации. При этом большую роль играют методы визуального представления информации. Это предполагает построение разнообразных графических моделей (диаграмм), использование многообразной цветовой палитры, сквозную проверку синтаксических правил. Графические средства моделирования предметной области позволяют разработчикам в наглядном виде изучать существующую ЭИС, перестраивать ее в соответствии с поставленными целями и имеющимися ограничениями. В разряд CASE-средств попадают как относительно дешевые системы для персональных компьютеров с весьма ограниченными возможностями, так и дорогостоящие системы для неоднородных вычислительных платформ и операционных сред. Так, современный рынок программных средств насчитывает около 300 различных CASE-средств, наиболее мощные из которых, так или иначе, используются практически всеми ведущими западными фирмами.

CASE-средствам присущи следующие основные особенности:

– наличие мощных графических средств для описания и документирования системы, обеспечивающих удобный интерфейс с разработчиком и развивающих его творческие возможности;

– интеграция отдельных компонентов CASE-средств, обеспечивающая управляемость процессом разработки ПО;

– использование специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория).

Интегрированное CASE-средство (комплекс средств, поддерживающих полный ЖЦ ПО) содержит следующие компоненты:

– репозиторий, являющийся основой CASE-средства. Он должен обеспечивать хранение версий проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость;

– графические средства анализа и проектирования, обеспечивающие создание и редактирование комплекса взаимосвязанных диаграмм, образующих модели деятельности организации и системы ПО;

– средства разработки приложений, включая языки 4GL (Fourth Generation Language - язык 4-го поколения) и генераторы кодов;

– средства управления требованиями;

– средства управления конфигурацией ПО;

– средства документирования;

– средства тестирования;

– средства управления проектом;

– средства реверсного инжиниринга ПО и баз данных.

Основные функции средств организации и поддержки репозитория – хранение, доступ, обновление, анализ и визуализация всей информации по проекту ПО. Содержимое репозитория включает не только информационные объекты различных типов, но и отношения между их компонентами, а также правила использования или обработки этих компонентов. Репозиторий может хранить свыше 100 типов объектов, примерами которых являются диаграммы, определения экранов и меню, проекты отчетов, описания данных, исходные коды и т.п.

Каждый информационный объект в репозиторий описывается перечислением его свойств: идентификатор, имена-синонимы, тип, текстовое описание, компоненты, область значений. Кроме этого, хранятся все отношения с другими объектами, правила формирования и редактирования объекта, а также контрольная информация о времени создания объекта, времени его последнего обновления, номере версии, возможности обновления и т.п.

Репозиторий является базой для стандартизации документации по проекту и контроля проектных спецификаций. Все отчеты строятся автоматически по содержимому репозитория.

Важные функции управления и контроля проекта также реализуются на основе репозитория. В частности, посредством репозитория может осуществляться контроль безопасности (ограничения доступа, привилегии доступа), контроль версий, контроль изменений и др.

Графические средства (диаграммеры) обеспечивают:

– создание иерархически связанных диаграмм, в которых сочетаются графические и текстовые объекты;

– создание и редактирование объектов в любом месте диаграммы;

– создание, перемещение и выравнивание групп объектов, изменение их размеров, масштабирование;

– сохранение связей между объектами при их перемещении и изменении размеров;

– автоматический контроль ошибок и др.

Важность контроля ошибок на стадиях формирования требований и проектирования обусловлена тем, что на более поздних стадиях их выявление и устранение обходятся значительно дороже. В CASE-средствах обычно реализуются следующие виды контроля:

– контроль синтаксиса диаграмм и типов их элементов. Обычно такой контроль осуществляется при вводе и редактировании элементов диаграмм;

– контроль полноты и состоятельности диаграмм: все элементы диаграмм должны быть идентифицированы и отражены в репозиторий. Например, для DFD контролируются неименованные или несвязанные потоки данных, процессы и хранилища данных;

– сквозной контроль диаграмм одного или различных типов на предмет их состоятельности по уровням – вертикальное и горизонтальное балансирование диаграмм. При вертикальном балансировании диаграмм одного типа выявляются несбалансированные потоки данных между детализируемой и детализирующей диаграммами. Горизонтальное балансирование определяет несоответствия между DFD, ERD, структурами данных и спецификациями процессов. Так, при балансировании DFD-ERD контролируется соответствие каждого хранилища данных на DFD сущности или отношению на ERD.

1.2 Классификация CASE-средств

Можно привести много примеров различных классификаций CASE-средств, встречающихся в литературе. Остановимся на двух наиболее распространенных вариантах: по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств на те или иные процессы ЖЦ и включает следующие типы:

– средства анализа и проектирования, предназначенные для построения и анализа как моделей деятельности организации (предметной области), так и моделей проектируемой системы. К таким средствам относятся BPwin (PLATINUM technology), Silverrun (Silverrun Technologies), Oracle Designer (Oracle), Rational Rose (Rational Software), Paradigm Plus (PLATINUM technology), Power Designer (Sybase), System Architect (Popkin Software). Их целью является определение системных требований и свойств, которыми система должна обладать, а также создание проекта системы, удовлетворяющей этим требованиям и обладающей соответствующими свойствами. Выходом таких средств являются спецификации компонентов системы и их интерфейсов, алгоритмов и структур данных;

– средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL – Structured Query Language – структурированном языке запросов) для наиболее распространенных СУБД. Средства проектирования баз данных имеются в составе таких CASE-средств, как Silverrun, Oracle Designer, Paradigm Plus, Power Designer. Наиболее известным средством, ориентированным только на проектирование БД, является ERwin (PLATINUM technology);

– средства управления требованиями, обеспечивающие комплексную поддержку разнородных требований к создаваемой системе. Примерами таких средств являются RequisitePro (Rational Software) и DOORS – Dynamic Object-Oriented Requirements System – динамическая объектно-ориентированная система управления требованиями (Quality Systems and Software Inc.);

– средства управления конфигурацией ПО – PVCS (Merant), ClearCase (Rational Software) и др.;

– средства документирования. Наиболее известным из них является SoDA - Software Document Automation – автоматизированное документирование ПО (Rational Software);

– средства тестирования. Наиболее развитым на сегодняшний день средством является Rational Suite TestStudio (Rational Software) – набор продуктов, предназначенных для автоматического тестирования приложений;

– средства управления проектом – Open Plan Professional (Welcom Software), Microsoft Project 98 и др.;

– средства реверсного инжиниринга, предназначенные для переноса существующей системы ПО в новую среду. Они обеспечивают анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций.

Средства анализа схем БД и формирования ERD входят в состав таких CASE-средств, как Silverrun, Oracle Designer, Power Designer, ERwin. Анализаторы программных кодов имеются в составе Rational Rose и Paradigm Plus.

Классификация по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям и включает отдельные локальные средства, решающие небольшие автономные задачи (tools), набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство процессов ЖЦ ПО (toolkit), и полностью интегрированные средства, поддерживающие весь ЖЦ ПО и связанные общим репозиторием. Помимо этого, CASE-средства можно также классифицировать по применяемым структурным или объектно-ориентированным методам анализа и проектирования ПО.

На сегодняшний день рынок программного обеспечения располагает практически всеми перечисленными выше средствами.

2 глава основной части

2 Характеристика CASE-средств

2.1 Silverrun

CASE-средство Silverrun американской фирмы Silverrun Technologies Inc. Используется для анализа и проектирования ЭИС и ориентировано в большей степени на спиральную модель ЖЦ. Оно применимо для поддержки любого метода, основанного на структурном подходе к проектированию ПО. Настройка на конкретный метод обеспечивается выбором требуемой графической нотации моделей и набора правил проверки проектных спецификаций. В системе имеются готовые настройки для наиболее распространенных методов: DATARUN (основной метод, поддерживаемый Silverrun), Гейна – Сэрсона, Йордана, Уорда – Меллора, Мартина и др. Для каждого понятия, введенного в проект, имеется возможность добавления собственных описателей. Архитектура Silverrun позволяет наращивать среду разработки по мере необходимости.

Структура и функции. Silverrun имеет модульную структуру и состоит из четырех модулей, каждый из которых является самостоятельным продуктом и может приобретаться и использоваться без связи с остальными модулями.

Модуль построения моделей бизнес-процессов в форме диаграмм потоков данных (ВРМ – Business Process Modeler) позволяет моделировать деятельность обследуемой организации или проектируемую ЭИС. В модуле ВРМ обеспечена возможность работы с моделями большой сложности: автоматическая перенумерация процессов, работа с деревом процессов (включая визуальное перетаскивание ветвей), отсоединение и присоединение частей модели для коллективной разработки. Диаграммы могут изображаться в нескольких предопределенных нотациях, включая нотации Йордана и Гейна – Сэрсона. Имеется также возможность создавать собственные нотации, в том числе добавлять в число изображаемых на схеме дескрипторов определенные пользователем поля. В версии Silverrun 2.7 добавлена поддержка некоторых диаграмм UML (вариантов использования, последовательности, сотрудничества и состояний).

Модуль концептуального моделирования данных (ERX – Entity Relationship eXpert) обеспечивает построение ERD, не привязанных к конкретной реализации. Этот модуль имеет встроенную экспертную систему, позволяющую создать корректную нормализованную модель данных посредством ответов на содержательные вопросы о взаимосвязи данных. Возможно автоматическое построение модели данных из описаний структур данных. Анализ функциональных зависимостей атрибутов дает возможность проверить соответствие модели требованиям третьей нормальной формы и обеспечить их выполнение.

Проверенная модель передается в модуль RDM.

Модуль реляционного моделирования (RDM – Relational Data Modeler) позволяет создавать детализированные ERD, предназначенные для последующей генерации описания реляционной базы данных. В этом модуле документируются все конструкции, связанные с построением базы данных: индексы, триггеры, хранимые процедуры и т.д. Изменяемая нотация и расширяемость репозитория позволяют работать по любому методу. Возможность создавать подсхемы соответствует подходу ANSI (American National Standards Institute – Американский национальный институт стандартов) SPARC к представлению схемы базы данных. На языке подсхем моделируются как узлы распределенной обработки, так и пользовательские представления. Этот модуль обеспечивает проектирование и полное документирование реляционных баз данных. Менеджер репозитория рабочей группы (WRM – Workgroup Repository Manager) применяется как словарь данных для хранения общей для всех моделей информации, а также обеспечивает интеграцию модулей Silverrun в единую среду проектирования.

Платой за высокую гибкость и разнообразие изобразительных средств построения моделей является такой недостаток Silverrun, как отсутствие жесткого взаимного контроля между компонентами различных моделей (например, возможности автоматического распространения изменений между DFD различных уровней декомпозиции). Следует, отметить, что этот недостаток может иметь существенное значение только в случае использования каскадной модели ЖЦ ПО.

Взаимодействие с другими средствами. Для автоматической генерации схем баз данных у Silverrun существуют интерфейсы (мосты) для наиболее распространенных СУБД: Oracle, Informix, DB2, MS SQL Server, Sybase, MS Access. Для передачи данных в средства разработки приложений имеются мосты к языкам 4GL: JAM, PowerBuilder, Uniface, NewEra, Delphi. Все мосты позволяют загрузить в Silverrun RDM информацию из каталогов соответствующих СУБД или языков 4GL. Это дает возможность документировать, перепроектировать или переносить на новые платформы уже находящиеся в эксплуатации базы данных и прикладные системы. При использовании моста Silverrun расширяет свой внутренний репозиторий специфичными для целевой системы атрибутами. После определения значений этих атрибутов генератор приложений переносит их во внутренний каталог среды разработки или использует при генерации кода на языке SQL. Таким образом, можно полностью определить ядро базы данных с использованием всех возможностей конкретной СУБД: триггеров, хранимых процедур, ограничений ссылочной целостности. При создании приложения на языке 4GL данные, перенесенные из репозитория Silverrun, используются либо для автоматической генерации интерфейсных объектов, либо для быстрого их создания вручную. Для объектно-реляционной СУБД Informix-Universal Server разработано специальное средство объектно-реляционного моделирования Silverrun-Universal Modeler, поддерживающее нотацию Unified Modeling Language (UML), позволяющее проектировать и генерировать БД, а также выполнять реинжиниринг объектных компонентов DataBlade, формируя при этом собственные графические объектные модели (SilverBlade), используемые в дальнейшем для поддержки DataBlade.

Для обмена данными с другими средствами автоматизации проектирования, создания специализированных процедур анализа и проверки проектных спецификаций, составления специализированных отчетов в соответствии с различными стандартами в системе Silverrun имеются три способа выдачи проектной информации во внешние файлы:

– система отчетов. Можно, определив содержимое отчета по репозиторию, выдать отчет в текстовый файл. Этот файл можно затем загрузить в текстовый редактор или включить в другой отчет;

– система экспорта/импорта. Для более полного контроля над структурой файлов в системе экспорта/импорта имеется возможность определять не только содержимое экспортного файла, но и разделители записей, полей в записях, маркеры начала и конца, текстовых полей. Файлы с указанной структурой можно не только формировать, но и загружать в репозиторий. Это позволяет обмениваться данными с различными системами: другими CASE-средствами, СУБД, текстовыми редакторами и электронными таблицами;

– хранение репозитория во внешних файлах через ODBC-драйверы. Для доступа к данным репозитория из наиболее распространенных систем управления базами данных обеспечена возможность хранить всю проектную информацию непосредственно в формате этих СУБД.

Одним из примеров практической реализации взаимосвязи между структурным и объектно-ориентированным подходом является профаммный интерфейс (мост) между CASE-средствами Silverrun и Rational Rose, разработанный компанией "Аргуссофт". Этот мост создает диафаммы классов Rational Rose на основе RDM-модели Silverrun. Главная трудность при разработке подобных мостов связана с тем, что средства описания моделей в одной системе содержат конструкции, не имеющие аналогов в другой. Однако между RDM-моделью Silverrun и объектной моделью Rational Rose существует прямая и обратная аналогия (Приложение А, таблица А.1, таблица А.2).

Обратный мост формирует RDM-модель Silverrun на основе диафаммы классов Rational Rose. Он позволяет применить достаточно мощные средства проектирования реляционных БД, которыми располагает Silverrun, в объектно-ориентированных проектах. При этом могут быть использованы любые реляционные СУБД, поддерживаемые Silverrun.

Групповая работа. Групповая работа поддерживается в системе Silverrun двумя способами. В стандартной однопользовательской версии (Silverrun Professional) имеется механизм контролируемого разделения и слияния моделей. Разделив модель на части, можно раздать их нескольким разработчикам. После детальной доработки модели объединяются в единые спецификации. Сетевая версия Silverrun Enterprise позволяет осуществлять одновременную групповую работу с моделями, хранящимися в сетевом репозитории на базе СУБД Oracle, Sybase, MS SQL Server или Informix. При этом несколько разработчиков могут работать с одной и той же моделью, так как блокировка объектов происходит на уровне отдельных элементов модели.

Среда функционирования. Текущая версия Silverrun 2.7 реализована на платформах Windows 95/98/NT.

2.2 Oracle Designer

CASE-средство Oracle Designer фирмы Oracle является интегрированным CASE-средством, обеспечивающим в совокупности со средствами разработки приложений Oracle Developer и Oracle Application Server поддержку полного ЖЦ ПО для систем, использующих СУБД Oracle.

Структура и функции. Oracle Designer представляет собой семейство методов и поддерживающих их программных продуктов. Базовый метод Oracle Designer (CASE Method Баркера) – структурный метод проектирования систем, охватывающий полностью все стадии ЖЦ ПО. В настоящее время данный метод продолжает развиваться и поставляется корпорацией Oracle как самостоятельный продукт под названием Custom Development Method (CDM) в совокупности с методами и средствами управления проектом Project Management method (PJM).

Версия Oracle Designer для объектно-реляционной СУБД Oracle8i содержит также расширение в виде средств объектного моделирования, базирующихся на стандарте UML.

Oracle Designer обеспечивает графический интерфейс при разработке различных моделей (диаграмм) предметной области. В процессе построения моделей информация о них заносится в репозиторий. В состав Oracle Designer входят следующие компоненты:

– Repository Administrator – средства управления репозиторием (создание и удаление приложений, управление доступом к данным со стороны различных пользователей, экспорт и импорт данных);

– Repository Object Navigator – средство доступа к репозиторию, обеспечивающее многооконный объектно-ориентированный интерфейс доступа ко всем элементам репозитория;

– Process Modeler – средство анализа и моделирования деятельности организации, основывающееся на концепциях реинжиниринга бизнес-процессов (Business Process Reengineering) и глобальной системы управления качеством (Total Quality Management);

– Systems Modeler – набор средств построения функциональных и информационных моделей проектируемой ЭИС, включающий средства для построения диаграмм "сущность-связь" (Entity-Relationship Diagrammer), диаграмм функциональных иерархий (Function Hierarchy Diagrammer), диаграмм потоков данных (Data Flow Diagrammer) и средство анализа и модификации связей объектов репозитория различных типов (Matrix Diagrammer);

– Systems Designer – набор средств проектирования ПО, включающий средство построения структуры реляционной базы данных (Data Diagrammer), а также средства построения диаграмм, отображающих взаимодействие с данными, иерархию, структуру и логику приложений, реализуемую хранимыми процедурами на языке PL/SQL (Module Data Diagrammer, Module Structure Diagrammer и Module Logic Navigator);

– Server Generator – генератор описаний объектов БД Oracle (таблиц, индексов, ключей, последовательностей и т.д.). Помимо Oracle генерация и реверсный инжиниринг БД (с ограничениями) могут выполняться для СУБД DB2, MS SQL Server, Sybase, a также для стандарта ANSI SQL DDL и баз данных, доступ к которым реализуется посредством ODBC;