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Mthodes fonctionnelles :

Structured Analysis - Structured Design(SA - SD)

Bernard ESPINASSE

Professeur l'Universit d'Aix-Marseille

Plan SA - Analyse Structure (Structured Analysis)

Notations des outils de SA : DFD, dictionnaires, ...

Mise en oeuvre des outils graphiques

SD - Conception Structure (Structured Design)

Dcoupage des programmes en modules Diffrents types de couplage entre modules

Diffrents types de cohsions d'un module

Mthodes Fonctionnelles : SA/SD - Gnie Logiciel - Bernard ESPINASSE - - 1

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L e s m t h o d e s f o n ct i o nn e l l e s

ont leur origine dans le dveloppement des langages procduraux

plus orientes vers les traitementsque vers les donnes

mettent en vidence la ou les fonctions assurer

proposent une approche hirarchique, descendanteet modulaireen prcisant les liensentre les diffrents modules

utilisent souvent des modles/outils de type DFD

avec l'volution des langages de programmation et des systmes, prennent en compte la

modlisation des donneset les problmes poss par le temps rel (SA-RT)

mthodes fonctionnelle les plus connues :

SA-SD (Strutured Analysis -Structured Design - Yourdon, DeMarco, W.P.Stevens,G.J.Myers, Constantine, Gane & Sarson,...)

SADT (Structured Analysis and Design Technique - Softech)

SA-RT (Strutured Analysis / Real Temps- Hatley & Pirbhai 1991) spcialis temps rel

...


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B i b l i o g r a p h i e c o m p l m e n t a i r e

SA-SD (Strutured Analysis - Structured Design) :

C.Gane, T.Sarson, "Structured Analysis : Tools and Techniques", New York,Improved System Technologies, 1979, traduction franaise : "Analyse structuredes systmes : outils et techniques, IST, Gland, Suisse.

W.P.Stevens, G.J.Myers, U. Constantine, "Structured Design", IBM SystemsJournal, vol. 13, #12, pp. 115-139.

T. De Marco, "Structured Analysis and System Specification", Prentice Hall, 1978,Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1979.

...


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S A - A n a l ys e S t r u ct u r e ( S t r u t ur e d A n a l ys i s)

SA-SD (Strutured Analysis / Structured Design - Yourdon, DeMarco, W.P.Stevens,G.J.Myers, Constantine, Gane & Sarson,...)

mthode descendante,par raffinements successifs des traitementsou processus:

Outils utiliss :

chaque niveau de dcomposition usage des DFD :

le niveau le plus haut reprsente l'ensemble du problme: usage d'undiagramme de contexte

chaque diagramme de niveau infrieur dcompose en plusieurs processus lesprocessus dfinis au niveau juste suprieur, en respectant les flots de donnesentrants et sortants

chaque processus non dcompos, est attache une "mini-spcification", sousune forme plus ou moins formelle, ayant pour but de prciser comment, pourchaque processus, les sorties sont produites partir des entres.

un dictionnaireprcise la dfinition des donnes, des processus et des fichiers usage dulangage naturel structur, des tables et arbres de dcision, d'aspects logique

de bas niveau


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L e s n ot a t i o ns D F D d a n s S A

Yourdon, DeMarco, ... Gane & Sarson

flux de donnes

processus

description duprocessus

identification

description duprocessus

localisation(optionnelle)

dpt de donnes

identification

entit externe

(source / destination dedonnes)

flux matriel


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D F D d a n s S A ( G a n e & S a r s on )

entit externe:ensemble logique de choses/personnes reprsentant une origine ou une destination detransaction (client, employ, service, ...) = gnrateur d'information primaire

flux de donnes :information relative ....

processus :

identification du processus

description du processus

localisation physique o le processus est excut (ex:service magasin)

dpt de donnes :

identificationdu dptD3 comptes clients

mmorisation des donnes

lecture des donnes

dpt de donnes = fentre sur la base de donnes


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Exemple de DF D da ns S A ( G a ne & S a rs on)

client affecterpaiement facture D1

paiement

dtails facture

dtails paiement

compte client

attention ! : on se place un niveau logique (et non physique) => flux = information

ex: paiement = information sur paiementmouvements de fonds mouvement d'information

niveau physique (support) niveau logique (information)

argent, chque, carte crdit, ... mme information : montant pay

niveau physique= support|

abst ract ion

|niveau logique= information


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Les interdits du DF D da n s S A ( G a ne & S a r s on )

a a

a a

a b a b

D1

D2

D1

D2


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L ' c l a t e m e n t d ' u n p r oc e s s u s

les entit externesne sont pas reprsentes l'intrieur d'un clatement :

a

clatement

logique des processusdictionnaire de donnes (E-R)

diagramme des accs immdiats

diagramme global niveau 1

diagramme clat niveau 2


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D t a i l s po u r la c o nc e p t i o n s t r u ct u r e

dictionnaire de donnes: modle E-R -> base de donnes

diagramme des accs immdiats: -> base de donnes

logique des processus: tables et arbres de dcision, langages semi-structurs

P r i se e n c o m pt e d e s e r r e u r s e t e x c e p t io ns

ne se fait que dans un diagramme de 2niveau (clatement)

l'analyse doit dcider si la fonction est assez importante pour tre intgre audiagramme de niveau suprieur

mthode descendante,par raffinements successifs des traitementsou processus:


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Exemple de DFD dans SA : diagramme de contexte

Ouvrir et grercompte- client

GDP: Client

GDP: Compte clientFORM.: Fiche client

FORM.: Compte

clientComptable

Prparerlivraison

GDP: LivraisonFORM.: Fiche de

stockEmploy

manutention

Vrifier

commande etlimite de crdit

GDP: Commande clientFORM.: Bon de

commandeEmploy commandes

CLIENT

PRODUCTION

Stocker nouveauxproduits

GDP: Entre en stockGDP: Inventaire

FORM.: Fiche de stock

Employ manutention

ENTREPT

FacturerGDP: Facture

FORM.:

Formulaire de

factureComptable

VENDEUR

Si l imi t e

cr ditdpasse

Coli

sProdui

Entreen stock

Sortie

destock

Si l imi t e

crdi t n o n

Comman

Factu

re

Nouveauclient

Nom du modle

Crateur Vers

Cr le Modifi le

Ventes

CSA R. MFO1

31/03/94 30/11/95


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E x e m p le d e D F D d a n s S A

SHINY: Activits de vente

SERVICE COMMANDES SERVICE COMPTABILIT ENTREPT

Quotidien-

nementau

besoin

Priodique

-ment

CLIENT(1/4)

Recevoircommande:

vrifier limitecrdit

MODULE: SaisieCommande

employcommandes

Enregister client

MODULE: FicheClient

comptable

Dcider limite decrdit

MODULE: CompteClient comptable

Inventaire

Produits(1/2)

RESPONSABLE

DES VENTES(1/2)

Recevoir commande:vrifier disponibilit du

produit

MODULE: Saisie

Commandeemploy commandes

CLIENT(2/

4)

Mettre solde jour

MODULE: Compte

Client comptable

PRODUCTION

Enregistrerrception produits

MODULE: Entre deProduction employ

manutention

Prparer et expdier colis

MODULE: ExpditionMODULE: Impression

Bordereau Expdition

employ manutention

Inventaire

Produits(2/2)

CLIENT(3/4)

Traiter et imprimerfactures

MODULE: Traitement

FacturesMODULE: Impression

comptable

CLIENT(4/

4)

Compte-client(1/2)

Commandes(1/2)

Commandes(

2/2)

Compte- client(2/2)

Modifier commandes

MODULE: SaisieCommande

employ commandes

Imprimer rapport des

ventes

MODULE: Rapport des

Ventesemploy commandes

RESPONSABLE DESVENTES(2/2)

Imprimer rapport des produits

MODULE: Impression Niveau

Inventaire

employ manutention

GESTIONNAIRE

DES PRODUITS

Enregistrernouveau produit

MODULE: FicheProduit employ

manutention

Imprimer rapports

clientle

MODULE: Impression

Compte Client

MODULE: Impression Li steemploy commandes

Effectuer etenregistrer

contrled'inventaire

MODULE: Contr leInventaire

employ

manutention

VENDEUR

commande

Si l imite

cr di tdpasse

Si

cr di tsuffisa

commandeacceptable

paiement

commande

expdie

entreproduit

colis, bordereaud'expdition

factures

info ficheclient

limite decrdit

commande

mise jour inventaire

modifications commande

toutes les deux

semaines

nouveau client

nouveau solde

nouveausolde

expdition

faite

Nom du modle

Crateur Ve

Cr le Modifi le

SHINY SOAP Cie

CSA R. MF

24/ 06/ 94 30/ 11/ 95


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d m a r c h e p r c on is e e n S A

1 identifier les entit externes -> les frontires du systme tudier

2 identifier les entres / sorties "rgulires" de ses entits externes

3 complments d'informations (rapports)

4 diagramme de contexte : entit externes et entres sorties

5 premier DFD (ne traite pas les erreurs et exceptions)

6 3 preuves

7 vrifier 1, 2, 3

8 autre version9 vrifier avec usager

10 explosion (clatement) et traitement des erreurs et cas d'exception

11 artistique...

C o n s e i l s

diagramme manipulable :

15 30 processus

10 dpts


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S D - C o n c e pt i on S t r u c t ur e ( S t r u ct u r e d D e s i g n)

reprend les principes de dcomposition fonctionnellede AS,

prcise les liens(simples, itratifs, alternatifs) et les passages de paramtres, entre lesdiffrents modules

la notation utilise est celle des diagrammes de structure

un modle d'information, type modle Entit-Association, complte souvent cette mthode.

L'analyse et la conception "temps rel" : SA-RT (Hatley et Pirbhai 1991)

les outils de base de l'analyse structure pas suffisants pour spcifier les contraintes de tempset de synchronisation, des extensions ont t apportes :

diagrammes de flots de contrle(CFD:Control Flow Diagram)

spcifications de contrle(Control Specification) permettant de reprsenter lesinformations qui activent ou dsactivent les processus reprsents dans les DFD

Ward & Mellor prconisent l'utilisation de diagrammes tats-transitions pour mettre enrelief les vnements dclenchant les processus.


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S D - C o n c e pt i on S t r u c t ur e ( S t r u ct u r e d D e s i g n)

ANALYSE STRUCTUREE: .......logique, DFD

-> qu'est ce quele systme doit faire

CONCEPTION STRUCTUREE: Stevens, Constantine, Myers, Yourdon (1975)

-> commentle systme doit-il tre fait

"processus itratif qui consiste :

prendre simultanment un modle logique d'un systmeavec un ensembled'objectifsbien spcifis

produire les spcifications d'un systme physiquequi satisferait cesobjectifs"

ensemble de considrationset de techniquespour :

la ralisation de logiciels, le dverminage, la maintenance plus facile et moinscoteuse

par rduction de complexit: dcoupage en modules


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Conception Structure : considrations gnrales

diviser le systme en modules disjoints, de telle manire que chacun puisse tre :

considr

implant

fix

modifi

avec le minimum de considrations des effets sur les autres modules du systme

pouvoir observer et valuer diffrentes alternatives de conception

considrer les effets dus des modifications raisonnables

objectifs principaux de la CS :

1 performance du systme

2 matrise du systme

3 aptitude au changement du systme


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P e r f o rm a n c e d u s y s t m e

Avec quelle rapidit le systme physique pourra raliser le travail :

cadencede traitement

temps de traitement

temps de rponse

rle dterminant de la capacit de la mmoire centrale

Facteurs lis la performance :

1 nb de fichiers intermdiairesdans un systme

2 nb de foispour lesquelles un fichierest explor

3 nb de recherches dans un fichiersur disque

-> optimisation du dplacement des ttes : rorganisation physique

4 temps d'excutionproprement dit (algorithme)

-> instruction machine = recherche sur disque * (103 104)


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M a t r i se d u sy s t m e

Niveau de scurit du systme par rapports aux erreurs humaines, aux dysfonctionnements deslogiciels et du matriel, au sabotage, ...

1 utilisation de digits de contrle :

ex: affectation d'un N de compte un client

nom: DUPONT Ncompte: 1234567 : f(dupont) = 7

2 journaux (logs) :

ex: chaque transaction laisse une trace sur un journal par exemple gr par le SGBD

3 limitation l'accs aux fichiers :

qui ne peut avoir accs ces donnes (consultation, mise jour)

qui est autoris modifier ces donnes ? ...

-> mot de passe, profil d'utilisateur, sauvegardes sous cl, ...

Contrle et Scurit cotent cher

=> compromis trouver par le concepteurMthodes Fonctionnelles : SA/SD - Gnie Logiciel - Bernard ESPINASSE - - 18

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A p t i t u de a u c h a n g e m e n t d u s y st m e

Facilit avec laquelle la conception permet de modifierle systme (erreurs, adaptation auxbesoins, ...)

Activit et Proportion du cot li la miseau point proportion du cot pendant lapriode d'utilisationMise au point du systme :

analyse et conception : 35% programmation : 15% essai+correction : 50%

|| 20%|

Systme en fonctionnementMaintenance du systme :

correction en cours d'utilisation :

modification / nouveaux mat. et logiciels. amlioration

|

| 80%|

cot

temps, annes

matriels +logicielsspcialiss

-25%+10%

taux horaire d'un analysteprogrammeur

=> Conception Structure


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N o t i o n d e m o d u l e

module= ensemble d'instructions contigus de programme ayant un nom par lequel lesautres parties du systme peuvent l'invoquer (et ayant de prfrence son propre

ensemble de variables locales)

exemple :

PL1/Pascal : module = procdureC : module = fonctionfortran : module = sous-programmeAda : module = package

recherche de modules simpleset indpendants:

la rsolution d'un problmeest d'autant plus :

simple et rapidequ'il est divisibleen parties pouvant tre considres

sparment

difficilesi tous ses aspectsdoivent tre simultanmentpris en compte


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D e b on s m od ul e s . . .

Pour permettre une meilleure aptitude la modification, les systmes logiciels le plus facile grer sont constitus de :

petits modules : chaque module est associe une fonction :

processus A

B C

D E F G

module de base

modules simples grer : c'est dire, sur listing, possible de se faire une image pertinentede la fonction qui est assure par le module (150 lignes / module)

modules indpendants : viter l'effet de cascade :

A B C modif. A => modif. B => modif. C ...


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I s o la t i o n d e s f o n ct i o ns

une fonction est d'autant plus isole quelle concerne le moins de modules possible:

exemple : les utilisateurs d'un systme informatique veulent changer la politique decalcul de remise :

si la remise est calcule dans un seul module : pas d'effet de cascade, changementfacile et rapide

si diffrents lments de calcul de remise sont disperss dans plusieurs modules ousi les remise sont calcules indpendamment dans plusieurs modules diffrents :changement difficiles

fonction contenues dans des boites noires :

fonction f

donnes fourniesrsultats

1 une boite noire produit des rsultatsparfaitement prvisiblesvues partir du programmequi fait appel elle

2 pas besoin de connatre le programme interned'un module "boite noire" pour connatre safonction


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D c o up a g e d e s p r og r a m m e s e n m od u le s

Comment dcouper les programmes en modules ?

valuation des diffrentes alternatives de dcomposition

notation graphique utile : graphe structurels :

A

B

1

X Y

in out

1

A = module appelant le module B B est subordonn A B reoit un paramtre d'entre X (nomm dans A) et renvoie le paramtre Y (nomm

dans A)

Considration des connexionsentre modules :Plus la connexion est simple, rduite :

Plus facileest la comprhension d'un modulesans se rfrer auxautres

Plus rduitessont les propagationsdues des modifications


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D c o up a g e d e s p r og r a m m e s e n m od u le s

usage des graphes structurels:

A

B C

D E

A invoque B puis CB invoque D puis E

On doit considrer :

les connexions entre les modules :

-> notion de couplage l'intrieur d'un module :

-> notion de cohrence


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N o t i o n de c o u p l a g e

couplage= mesure de la contrainte de la relation tablie par une connexion d'unmodule un autre

le degr de couplagedpend de : la complexit de la connexion

si elle rfre :

au module lui-mme

quelque chose qui lui est interne

ce qui doit tre envoy et reu

couplage complexit del'interface

type de connexion type de couplage(communication)

faible simple,

vidente

au module

par nom

par donnes

par contrle

fort complique

obscure

des lments

internes

hybride


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Couplage par partage d'un environnement commun

2 ou plusieurs modules sont connects avec la mme zone de mmoire de donnes, device, ...

ex :

Pascal/PL1: ens. de donnes dclares avec l'attribut "external", copi dans lesdiffrents modules par un "include"

Fortran : donnes dfinies dans l'instruction "common" de chacun des modules

...

couple chaque module le partageant sans tenir comptede l'existence ou de l'absence derelation(s) fonctionnelle(s)

tout lment de cet environnement :

constitue un cheminle long duquel peut se propagerdes erreurs / modifs

empcheune bonne comprhension globaledu systme (nb de modulespouvant tre en relation)

les rfrences aux donnespeuvent devenir incontrle(voire inconnues ->prudentes sauvegardes et restaurations avant couplage...)

d'o : soit tablir un contexte de donnespour chaque appel un module,

soit passer entre modules des paramtresvia des interfaces dfinis.


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Couplage par partage d'un environnement commun

soit :

M objets

d'o : M (M - 1) paires ordonnes d'objets

N lments partags par les M modules

d'o :

N x M (M - 1) relations ( un niveau) possibles le long desquelles peuvent sepropager des erreurs et modifications

Exemple :

un programme en fortran :

3 modules

25 variables partagesd'o : 25 x (3 (2)) = 150 paths (chemins) possibles !!!!


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C o u p l a g e e n t r e m o du l e s

3 types principaux :

couplage par les donnes

couplage par la commande couplage externe ou pathologique

C o u p l a g e p a r l e s d o nn e s :

c'est le plus souhaitable

sortir lasolution

mettre la

solution auformat

sortie mise au format

solution

remarque: plus il y a de donnes assurant le couplage, plus l'aptitude la modification estrduite.


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C o u p l a g e p a r l a c o m m a n d e :

lorsqu'un module entre en contact avec l'extrieur (lecture, criture, ...)

introduction de variables de contrle ou "flag"

prendre la bonnesolution

diteur

flag d'dition

entre

brute

plus il y aura de branchements et de flags, plus le travail de maintenance sera difficile

Exemple : un module de base de lecture (contact extrieur) doit rfrer son "chef" pour luisignaler par exemple qu'il a rencontr la fin d'un fichier, ou trouv une transaction incorrecte=> variable de contrle (flag )

Remarque :

M1 M2

M1 transmet un flag de contrle en faisant appel M2 => M2 n'est plus une boite noire, car M2s'excutera selon les flags => mlange de fonctions dans M2


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C o u p l a g e e x t e r n e o u p a t h o lo g iq u e

couplage trs contraignant:M1 M2

le module M1 se rfre:

qq chose l'intrieur de M2ou en extrayant des donnesdfinies dans M2 ou passe le contrledes oprations qq chose l'intrieur de M2 modifie la manire dont fonctionne M2

Exemple : un module de sortie M1 lit un compteur de transactions qui appartient M2 (moduled'entre), d'o couplage non apparent : le compteur de transaction ne voit pas son contenupasser de M1 M2 en remontant ou descendant la hirarchie :

M2 M1

connexion pathologiqueif tcompt > 10000 then ...

entre sortie

compteur de

transaction : tcompt

si modifications de M2 => problmes sur M1 !!! couplage utilis que lorsque une situation se produit si rarement que cela ne vaut pas la peine

de remonter ou descendre la hirarchie : mais viter !


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C o h s i o n d ' u n m o d u l e

caractrise les modules bien faits

module forte

cohsion: ses composants contribuent une fonction unique (ne

ncessite en consquence peu de couplage avec d'autres modules)

Types de cohsions cohsion occasionnelle : la plus mauvaise :

le dcoupage en modules conduit ce qu'une fonction se retrouve assure parplusieurs modules

cohsion logique: la moins mauvaise combiner ensemble quelques fonctions lgrement diffrentes

cration d'un module plus compact que si programm sparment chaque fonction

ncessite l'usage de flags de contrle

difficile modifier (chemins logiques complexes)

ex: module qui dite tous les types de transactions

cohsion temporelle : mdiocre contient diffrentes fonctions dont le seul point commun est d'tre utilises au mme

moment

isoler chaque fonction

ex: modules d'initialisation, de nettoyage, ...


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T y p e s d e c o h s i o n s ( s u it e )

cohsion procdurielle : passable

lorsque les modules sont dduits d'un organigramme

dans chaque module on accomplit plusieurs fonctions, mais ordres de commandeinternes

M1 M2

cohsion communicationnelle : bonne

= cohsion procdurielle+ les fonctions travaillent sur les mmes donnes

ex : M1 = calculer et imprimer les rsultats

cohsion fonctionnelle : la meilleure

le module assure une seule fonction

ex: M1 = calcul solution; M2 = imprime solution


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