Projektowanie systemów informatycznych

Prezentacja na temat: "Projektowanie systemów informatycznych"— Zapis prezentacji:

1 Projektowanie systemów informatycznych
WPROWADZENIE DO INFORMATYKI Dr hab. inż.. Edward Kołodziński prof. UWM PSI-1 Olsztyn 2006/2007

2 Rygory zaliczeniowe z PSI
Egzamin składa się z części pisemnej i ustnej. Warunkiem przystąpienia do części ustnej jest uzyskanie pozytywnego wyniku (dst) z części pisemnej. Warunkiem koniecznym przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń. Warunkiem koniecznym uzyskania pozytywnej oceny z egzaminu jest uzyskanie pozytywnych ocen z jej trzech składowych: + średnia arytmetyczna ocen z pisemnych sprawdzianów na wykładach >2.9; + ocena z części pisemnej >2.9; + ocena z części ustnej>2.9. Ocena z egzaminu – suma ocen: (średnia arytmetyczna ocen z pisemnych sprawdzianów na wykładach + ocena z części pisemnej + ocena z części ustnej) dzielona przez trzy. Kolejne pisemne sprawdziany na wykładach każdorazowo będą obejmować ich treści (ze zrozumieniem) z zakresu tematycznego od pierwszego do ostatniego wykładu. Uwaga: Opanowanie na pamięć (bez zrozumienia treści) prezentowanych na slajdach na wykładach materiałów nie jest wystarczające do zaliczenia sprawdzianów, a tym bardziej egzaminu. Nieobecność podczas sprawdzianu skutkuje oceną niedostateczną z tego sprawdzianu. Dany sprawdzian może być poprawiany tylko jeden raz. Uwaga: stwierdzenie faktu ściągania podczas pisania sprawdzianów skutkuje oceną niedostateczną ze wszystkich dotychczas zaliczonych sprawdzianów.

3 Rygory zaliczeniowe z PSI
Rygory zaliczeniowe ćwiczeń w semestrze Warunek konieczny zaliczenia: 1.Obowiązkowe uczestnictwo w ćwiczeniach – dopuszczalne dwie nieobecności 2. Pozytywna ocena zadania indywidualnego lub grupowego- będzie weryfikowany udział w jego realizacji, 3. Pozytywna ocena aktywności (sprawdzianów) podczas ćwiczeń, 4. Pozytywna ocena końcowego pisemnego sprawdzianu zaliczeniowego ćwiczenia. Ocena „zaliczeniowa” ćwiczeń – średnia arytmetyczna trzech składowych >2.9

4 Piramida zawodowa informatyków
Kierownik projektu (przedsięwzięcia informatycznego) Analityk informatyzacji Projektant systemu informatycznego Projektant oprogramowania Programista

5 Projektowanie systemów informatycznych
Literatura podstawowa przedmiotu Flasiński M.: Zarządzanie projektami informatycznymi, PWN 2006 Jaszkiewicz A.: Inżynieria oprogramowania, Helion1997 Szejko S.: Metody wytwarzania oprogramowania, Mikom 2002 Schmuller J.: UML dla każdego, Helion 2003 Śmiałek M.: Zrozumieć UML metody modelowania obiektowego, Helion 2005 Wrycza S.: Język UML 2.0 w modelowaniu systemów informatycznych Helion 2005

6 Pojęcia podstawowe informatyki
Informacja-zmiana nieokreśloności (nieznajomości ) stanu wiedzy o przedmiocie (przez zainteresowanego nim) po uzyskaniu o nim: wiadomości, dokonaniu obserwacji, uzyskaniu danych itp. Warunkiem koniecznym uzyskania informacji z danej jest jej zinterpretowanie. Przykładowo - cena książki napisana na okładce, to dana, która nie zawiera informacji dla tych , którzy jej nie zinterpretują - np. osoba nie umiejąca czytać. Informacja – jest pojęciem abstrakcyjnym – zawarta jest w „czymś”: sygnale, znaku, wyrażeniu itp. Do przekazania informacji niezbędny jest jej nośnik.

7 Pojęcia podstawowe informatyki
Stopień nieokreśloności przedmiotu naszego zainteresowania określa się za pomocą entropii informacyjnej. Jeżeli zakres zmienności stanów przedmiotu naszego zainteresowania jest dyskretny, to miara entropii informacyjnej ma postać: H(X) = -Σi pi log2 pi, i I – zbiór wyróżnionych stanów przedmiotu zainteresowania. log2 p(xi) = (logae) (loge p(xi) Przykład Dla rzutu monetą zbiór możliwych stanów X={O,R}. Prawdopodobieństwo wystąpienia każdego ze stanów jest równe i wynosi : po = pr = p = 1/2 Stąd: H(X) = -Σ i=1,2 pi log pi = 1 [bit]

8 Pojęcia podstawowe informatyki
Obserwacje bezpośrednie X Ilość informacji uzyskana w : wiadomości, wyniku eksperymentu, pozyskanych danych itp. o X: I(X) = H1(X) – H2 (X) H1(X) – entropia stanu przed eksperymentem, H2(X) – entropia stanu po eksperymencie. Przykład cd. Ilość informacji zawarta w danej o wyniku rzutu: I(X) =1-0 =1[bit]

9 Pojęcia podstawowe informatyki
Obserwacje pośrednie Dane dwie wielkości X i Y zależnie statystycznie – p(xi/yj) ≠ 0 Z X Y Czujnik I H(X/yj) = -∑ p(xi/yj) log p(xi/yj) – entropia warunkowa wielkości X p i= po zaobserwowaniu wartości wielkości Y Ilość informacji o wielkości X uzyskana w wyniku zaobserwowania, że wielkość Y= yj jest równa: I(X/ yj ) = H(X) – H (X/ yj ) zaś I(X/Y) =H(X)-H(X/Y) gdzie: H(X/Y) = ∑ p(yj) H(X/yj) Z

10 Pojęcia podstawowe informatyki
Modelem systemu* nazywamy ilościową i jakościową reprezentację systemu na innej bazie materialnej niż występuje on w rzeczywistości, ujmującą podstawowe cechy systemu, istotne ze względu na zamierzony cel badań. Modelowanie - proces opracowywania modelu. Rodzaje modeli systemów: modele fizyczne (materialne); modele symboliczne. Modele fizyczne są to układy (systemy), których działanie odwzorowuje działanie rzeczywistego systemu przez wykorzystanie innych wielkości fizycznych w innej skali. * Patrz więcej w: Kołodzinski E.: Symulacyjne metody badania systemów. PWN, Warszawa

11 Pojęcia podstawowe informatyki
Przykład modelu fizycznego Rys. 1. Analogie między systemem mechanicznym i elektrycznym: -schemat systemu mechanicznego; -schemat systemu elektrycznego. Z Równanie ruchu punktu materialnego o masie M w opisanym systemie ma postać: (1) gdzie: M – masa; x – wychylenie masy M; H – współczynnik sprężystości; D - współczynnik tłumienia amortyzatora.

12 Pojęcia podstawowe informatyki
Przykład cd Zjawiska zachodzące w obwodzie elektrycznym można opisać następującym równaniem: (2) gdzie: M – masa; x – wychylenie masy M; H – współczynnik sprężystości; D - współczynnik tłumienia amortyzatora. Z Porównując równania (1) i (2) widzimy pełną analogię zjawisk zachodzących w obu układach (systemach). Oba systemy opisane są takim samym równaniem różniczkowym. Działanie jednego systemu można określić prowadząc badanie na drugim i odwrotnie. ▀

13 Pojęcia podstawowe informatyki
Model symboliczny – opis wyodrębnionej rzeczywistości w określonym języku formalnym. Przykłady: plan miasta, rysunek techniczny obrabiarki, elementu roweru itp. Model matematyczny – symboliczny model wyodrębnionej rzeczywistości, który zawiera ilościowe i jakościowe związki między cechami tej rzeczywistości, istotnymi z punktu widzenia celu jego opracowywania. Może być wyrażany za pomocą:wzorów, zestawień itp. Przykład: równania różniczkowe (1) i (2) są modelami matematycznymi systemów odpowiednio: mechanicznego i elektrycznego; Z

14 Pojęcia podstawowe informatyki
Przykład 2 Rozpatrzymy przykład systemu masowej obsługi (SMO) z : ograniczoną liczbą m miejsc w poczekalni, poissonowskim strumieniem zgłoszeń, wykładniczym rozkładem prawdopodobieństwa czasu trwania obsługi. Model funkcjonowania SMO można przedstawić w języku teorii sieci. Z Model systemu masowej obsługi zilustrowany na rys.1.2, przedstawiony w języku teorii sieci, równoważny jest w treści modelowi zapisanemu w postaci układu równań różniczkowych:

15 Pojęcia podstawowe informatyki
Algorytm w języku potocznym algorytmem określamy zwykle przepis wykonywania czynności, w wyniku których osiągnie się zamierzony cel; w dziedzinie naszych zainteresowań - algorytm, to przepis przekształcania danych, w celu zrealizowania zadania, np. - wyznaczenia największego wspólnego podzielnika dwóch liczb; - wyznaczenia pierwiastków równania kwadratowego, - itp. W procesie wyznaczania rozwiązania zadania według ustalonego algorytmu wyróżniamy: - dane początkowe - dane wyjściowe do obliczeń, które mamy przekształcać (krok po kroku) według algorytmu, – wyniki pośrednie – uzyskiwane w kolejnych iteracjach (krokach) obliczeniowych, - wynik końcowy - wyznaczone rozwiązanie zadania poszukiwany wynik. Zadanie dla studentów każdy w domu opracuje algorytm w postaci diagramu czynności.

16 Teoretyczne podstawy informatyki
Algorytm cd Przykład – algorytm Euklidesa wyznaczania największego wspólnego podzielnika (NWP) dwóch liczb A i B 1. Zapis algorytmu w języku naturalnym ma postać: dane początkowe – para liczb A i B; wyniki pośrednie - pary liczb uzyskiwane w następujący sposób: większą zastępujemy mniejszą, a mniejszą – resztą z dzielenia większej przez mniejszą - czynność powtarzamy dopóty, dopóki większa z liczb nie jest całkowicie podzielna przez mniejszą; wynik końcowy - mniejsza liczba, która jest szukanym największym podzielnikiem pary liczb A i B. Niech dane początkowe: (A,B)=(30,16); wyniki pośrednie: (16,14) ; wynik końcowy: 2 NWP pary (30,16) jest liczba 2. Zadanie dla studentów każdy w domu opracuje algorytm w postaci diagramu czynności.

17 Pojęcia podstawowe informatyki
Algorytm cd 2. Zapis algorytmu Euklidesa w postaci diagramu – schematu blokowego ma postać: Początek Wprowadź wartości danych początkowych A B A mod B=0 NWP:=B KONIEC Zadanie dla studentów każdy w domu opracuje algorytm w postaci diagramu czynności. C:=B B:=A mod B A := C

18 Pojęcia podstawowe informatyki
Algorytm cd 3. Zapis algorytmu Euklidesa w postaci funkcji : ( B, A mod B ) dla A mod B ≠ 0 G (A, B) = NWP := B dla A mod B = 0 Niech G – funkcja przejścia; X - zbiór możliwych wartości (A,B) , to A = ( X, G ) - algorytm Euklidesa Algorytm A zapisany w ustalonym języku programowania nosi nazwę programu komputerowego. Program komputerowy jest produktem niematerialnym. Zadanie dla studentów każdy w domu opracuje algorytm w postaci diagramu czynności.

19 Pojęcia podstawowe informatyki
System – zbiór wzajemnie bezpośrednio powiązanych elementów ( obiektów), wyodrębnionych z otoczenia ze względu na określony cel ich działania – zadania do realizacji . Powiązania między elementami systemu tworzą jego strukturę. Przykłady systemów: uczelnia, stołówka, komputer, sieć komputerowa itp. Otoczenie systemu – zbiór obiektów nie należących do systemu, które mają wpływ na działanie systemu lub funkcjonowanie systemu ma wpływ na ich działanie. Przykłady: jeżeli sklep będziemy rozpatrywać jako system, to parking stanowi jego otoczenie. Również bankomaty przy sklepie wchodzą w skład otoczenia. System informacyjny (SI) - to system, którego celem działania jest dostarczanie odbiorcy informacji, użytecznej do jego działania. Przykłady SI: system monitorowania bezpieczeństwa obiektu, telewizja itp. System informatyczny - to system informacyjny lub informacyjno decyzyjny w którym zastosowano komputery Przykłady: system rekrutacji na UWM, system finansowo-księgowy itp. Z

20 Pojęcia podstawowe informatyki
Komputer (ang. computer) – urządzenie elektroniczne do przetwarzania danych (przedstawionych cyfrowo) zgodnie z określonym algorytmem, zapisanym w ustalonym języku programowania. Informatyka – ogół dyscyplin naukowych i technicznych zajmujących się komputerowym przetwarzaniem danych. Ta metadyscyplina swoją nazwę zapożyczyła jednak od informacji – bardzo często ( niesłusznie ) utożsamianej z daną. Obejmuje, między innymi: budowę i działanie sprzętu komputerowego; teorię i wytwarzanie języków programowania; teorię i inżynierię wytwarzania oprogramowania: systemów operacyjnych, systemów bazodanowych, oprogramowania użytkowego itp.; teorię i inżynierię wytwarzania systemów informatycznych; itd. Z

21 Pojęcia podstawowe informatyki
Oprogramowanie – zespół programów, wraz z ich dokumentacją, o określonym przeznaczeniu, np.: oprogramowanie komputera, to zespół programów umożliwiających jego wykorzystanie. Na opr. kom. składa się: system operacyjny, translatory języków, system bazodanowy, podprogramy biblioteczne, użytkowe itp.; oprogramowanie systemu informatycznego, to zespół programów umożliwiających jego wykorzystanie zgodnie z przeznaczeniem = oprogramowanie komputerów wchodzących w jego skład oraz programy ich współdziałania w ramach systemu: interfejsy komunikacyjne, oprogramowanie zarządzające itp. Cykl życia oprogramowania – to ciąg etapów ( faz) w życiu oprogramowania od powstania potrzeby istnienia do zaprzestania jego użytkowania.

22 Pojęcia podstawowe informatyki
Inżynieria – umiejętność projektowania i realizacji projektów, np. budowli, systemów, urządzeń itp. Inżynieria systemów informatycznych– to dziedzina inżynierii, która obejmuje wszystkie aspekty (nie tylko techniczne) procesu tworzenia SI , we wszystkich fazach cyklu jego życia W inżynierii SI występują dwa nurty: formalny - postuluje stosowanie metod formalnych; praktyczny – postuluje metody powstałe na bazie wiedzy i doświadczeń zdobytych w procesie realizacji prac projektowych nad SI. Stosowane są notacje graficzne, nie w pełni sformalizowane. Nurt formalny, jak dotychczas, nie ma praktycznych zastosowań.

23 Przedmiot inżynierii oprogramowania (1)
Pojęcia podstawowe informatyki Przedmiot inżynierii oprogramowania (1) Inżynieria SIjest więc wiedzą empiryczną a nie nauką teoretyczną. Jej metody, techniki i narzędzia powstają i są rozwijane w oparciu doświadczenia projektowe i weryfikowane przez tysiące ośrodków podczas praktycznego ich stosowania. Inżynieria SI: obejmuje wszystkie fazy cyklu życia SI; oprogramowanie traktuje jako produkt, który ma spełniać potrzeby techniczne, ekonomiczne lub społeczne. Praktyka pokazała, że w inżynierii SI nie ma miejsca stereotyp „od teorii do praktyki”. Teorie, szczególnie teorie zmatematyzowane, okazały się dramatycznie nieskuteczne w zastosowaniu praktycznym.

24 Pojęcia podstawowe informatyki
Fazy cyklu życia SI: - faza strategiczna - określenie wymagań - analiza -modelowanie - projektowanie - implementacja oprogramowania - integracja i testowanie SI - wdrożenie - utrzymanie Określenie wymagań Projektowanie Implementacja Testowanie Utrzymanie Faza strategiczna Analiza Wdrożenie Dokumentacja

25 Przedmiot inżynierii oprogramowania (1)
Pojęcia podstawowe informatyki Przedmiot inżynierii oprogramowania (1) W cyklu życia SI wyróżnia się fazy podstawowe: określania wymagań, w której określane są cele oraz szczegółowe wymagania wobec tworzonego systemu, projektowania (ang. design), w której powstaje szczegółowy projekt systemu spełniającego ustalone wcześniej wymagania, implementacji/kodowania (ang. implementation/coding) oraz testowania modułów, w której projekt zostaje zaimplementowany w konkretnym środowisku programistycznym oraz wykonywane są testy poszczególnych modułów, testowania, w której następuje integracja poszczególnych modułów połączona z testowaniem poszczególnych podsystemów oraz całego SI, konserwacji, w której oprogramowanie jest wykorzystywane przez użytkownika (ów), a producent dokonuje konserwacji SI (a przede wszystkim oprogramowania) – wykonuje modyfikacje polegające na usuwaniu błędów, zmianach i rozszerzaniu funkcji systemu;

26 Przedmiot inżynierii oprogramowania (1)
Pojęcia podstawowe informatyki Przedmiot inżynierii oprogramowania (1) Cykl życia SI cd. oraz fazy dodatkowe, które nakładają się na wymienione powyżej fazy podstawowe : strategiczna (ang. strategy) wykonywana przed formalnym podjęciem decyzji o realizacji przedsięwzięcia. W tej fazie podejmowane są decyzje strategiczne odnośnie podejmowania przedsięwzięcia projektowego: zakresu, kosztów, czasu realizacji itp. analizy (ang. analysis), w której budowany jest logiczny model systemu, dokumentacji, w której wytwarzana jest dokumentacja użytkownika. Opracowywanie dokumentacji przebiega równolegle z produkcją oprogramowania. Faza ta praktycznie rozpoczyna się już w trakcie określania wymagań. Sugeruje się nawet, że podręcznik użytkownika dla przyszłego systemu jest dobrym dokumentem opisującym wymagania. Ostatnie uaktualnienia w dokumentacji dokonywane są w fazie instalacji. instalacji, w której następuje przekazanie systemu użytkownikowi.