Modelisation Des Systemes

8/12/2019 Modelisation Des Systemes

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La modlisation des Systmes

Yann PolletCnam

Chaire d intgration des systmes


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Modlisation des systmes Pourquoi modliser? La modlisation gnrale des systmes La modlisation de systmes logiciel

prpondrant Modlisation fonctionnelle Modlisation smantique Modlisation dynamique Approches intgres Lapproche objet


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Pourquoi modliser ?

En gnral, unsystme ne peuttre

convenablementapprhend qu

travers :- diffrents niveaux- des points de vue

multiples

complexit

htrognit

Comprendrel environnement

Prescrire lesexigences

Construire les

architecturesfonctionnelleet physique

Prvoir etvalider les

comportements

Estimer lesperformanceset la sret de

fonctionnement

Partager laconnaissance

Investiguerle systme

Modlisation

Modlesformels

Modlesanalytiques

Modlescognitifs decommunication

Modles d analyse et deconception

pluridisciplinarit

diffrents points de vue


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But de la modlisation des systmes Documenterles rsultats de manire aussi formelle

que possible : Exigences spcifies pour le systme Rsultats de lanalyse fonctionnelleexigences

applicables aux sous-systmes Architectures fonctionnelle et organique

Supporter lanalyse Expression des rsultats de lanalyse fonctionnelle Aide lexhaustivit, la cohrence, la non

contradiction Lien / traces entre les tapes danalyse / niveaux

Communiquerentre acteurs : matrise duvre autres parties prenantes entre acteurs du processus dingnierie


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Les niveaux d abstraction dessystmes

Niveau contextuel etconceptuel

Le systme est vu comme uneboite noire changeant des fluxavec son environnement pourraliser les services attendus

selon les scnarios oprationnelsdfinis

Espace du problmeRfrentiel desexigences

contraintes

fluxentrantlimites

fluxsortant

Niveau fonctionnelLe systme est vu comme unearchitecture de fonctions

ralisant les fonctions deservice

Niveaux technique etphysique

Espace de la solutionArchitecturetechnique etphysique

Architecturefonctionnelle

Le systme est vu comme unearchitecture d organes

supportant l architecturefonctionnelle

Les organes sont choisis

Espaces problme /solution


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Une typologie des modlesModles de comprhension

comprendre l environnement analyser le systme dcrire pour partager la connaissance

Modles de comprhension comprendre l environnement analyser le systme dcrire pour partager la connaissance

E S

c

?

E S

c Modles normatifs prescrire les exigences concevoir les architectures dfinir les solutions

Modles normatifs prescrire les exigences

concevoir les architectures dfinir les solutions?

E S

c

?Modles de prvision

prvoir et valider les comportements

estimer les performances estimer la fiabilit, la sret de fonctionnement

Modles de prvision prvoir et valider les comportements estimer les performances estimer la fiabilit, la sret de fonctionnement

?E

S

c Modles de pilotage modles de commande du systme modles de dcision dans le projet

Modles de pilotage modles de commande du systme modles de dcision dans le projet


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La modlisation gnrale dessystmes

Les Diagrammes de Flux deDonnes, SADT, Sagace


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Structure gnrale dun systme

Sphrehumaine

Sphre

technologique

Sphre

informatise

Finalit

EntresSorties


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La modlisation des systmesfinaliss

Systmes finaliss 4 hirarchies

Fonctionnelle StructurelleTemporelle Dcisionnelle

hirarchie fonctionnelle

S

hirarchie de niveauxd invariancetemporelle

hirarchie de pilotage

hirarchieorganique

systme oprant

phases de viemodes de

fonctionnementtats / proc.

continu

volution

fonctionnement

Finalit

Buts

consignes


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SADT/ IDEF0Structured Analysis & Design TechniqueRoss 1977

Modlisation fonctionnelle

Langage pour le communicationFonctions et contrles


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SADT Notation graphique dun concept trs gnral

(Diagrammes de Flux de Donnes, DFD), mais aussimthode Base de plusieurs standards dont IDEF0 ( Integration

Definition for Function )du NIST (National Instituteof Standards and Technology) (1993) Support pour lanalyse dun systme

Primtre dapplication trs gnral : processus deproduction, processus dentreprise, systmesinformatiss, systmes technologiques,


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Modlisation fonctionnelle :SADT

Bote : activit transformatrice entrant en flux sortant activit dfinie par un verbe flux dfinis par des substantifs (information, matire, nergie) notion de contrle:

message: information ncessaire l activit (consulte, mais nontransforme) vnementdclencheur de l activit (aspect temporel)

commande(aspect dcisionnel) notion de processeur : organe (ressource, moyen, acteur)

entres sorties

contrles

processeur

activit

chane de production

matire premire produit fini

typeproduit

Produire

dmarrage / arrt


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lments de base SADT

diagramme de contexte

A-0

A0

A0

entres sorties

contrles

processeur

activit

sous-diagrammes

A1 A3

A1A2 A3

A4

A2

A21A22

A23

Une bote est dcompose ensous-botes (3 6 ou 7)

toute bote doit avoir unvnement dclencheur (contrle)

une information la fois entre etcontrle d une bote est note encontrle

contrainte de cohrence des fluxentre une bote et sadcomposition


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Exemple : Terminal montique

carte

code confidentiel

insertion carte mthodeauthentification

authentifierl usager

traiter latransaction

fournir lesespces

ancien soldemontant nouveau solde

code bon

compensation interbancaireretraits dj effectus montant autoris

espcesespces en stock

diagrammeA0

A1

A2

A3carte

code confidentielancien solde

montant

nouveau soldecompensation interbancaire

espces

effectuer desretraits

insertion carte

mthodeauthentification

retraitseffectusdepuis n jours

diagramme A-0A0

espces restantes

espces restantes


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Exemple : Systme de conduite

embarquer /dbarquer

conduire

informerusager

capteur porteouverture / fermeture porte

signal sonore

info vitesse cde acclrationcde freinagealarme

estimation position

arrt station

dpart consignevitesse

capteurs voiecapteur obstacle

arrt urgence

messagediagrammeA0

A1

A2

A3

diagramme A-0

tatporteinfo vitesse

capteurs voie

capteurs obstaclestransporter

arrtstation

arrt urgence

ouverture / fermeture porte

consignevitesse

signal sonorecde acclrationcde freinage

alarmemessageA0


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Exemple : Systme de conduite (2)

diagrammeA2

acqurirvitesse

A21estimerposition

A22

commanderacclration

A23

rgulervitesseA24

commanderarrtA25

info vitesse

cde acclration

cde freinage

capteur obstaclecapteur portearrt urgence

vitesse

consignevitesse

capteurs voie estimation position

finacclration

dpart

dbutfreinage

freinageurgence alarme


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Exemple : dvelopper un systme

dossier de spec syst

dossier d intgrationdossier de validation

diagrammeA0

diagramme A-0

cahier des chargesproposition

systme existant

dvelopperun systme

signaturecontrat

interviews

plans du projet

systme valid

mthodesde dv.

dossier ss-syst et interfaces

composants loget matrieldisponibles

A0


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Lapproche SAGACEJM Pnalva, CEA (1994)

Une mthode d analyse et de

conception systmique


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SAGACE Une approche systmique gnrale, mise au point au

CEA Une grille danalyse + un langage graphique demodlisation + une dmarche danalyse

Peu utilise dans la ralit industrielle. Grille danalyse dun systme utilisableindpendamment de tout langage de modlisation oude toute mthode

Applicable aux systmes complexes : humain +technologie + informatique


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1 2 3

4 5 6

7 8 9

fonctionsfonctions constituantes

correspondant auxactivits lmentaires

processusenchanement des

activits pour raliserles fonctions de service

scnariosenchanement des

modes defonctionnement

sous-systmeoprantorganes ralisant les

fonctions

sous-systme decommandeorganes de mise enuvre des activits

sous-systmeauxiliaireorganes assurant les

changements deconfigurationconduite

consignes dergulation des

fonctions

gestionadaptation des

activits (transitiondes phases de

fonctionnement)

anticipationdcisions d ordrestratgique(changement de mode

de fonctionnement)

action fonctionnement volution

visionfonctionnelle

visionorganique

visionoprationnelle(dcisionnelle)

Approche globale de lamodlisation

visionsdu

systme

phases de viemodes de

fonctionnementtats / proc.

continu

volution

fonctionnement

niveaux d invariancetemporelleS


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Exemple : atelier automatis deproduction

1 2 3

4 5 6

7 8 9

procd processus programme deproduction

machines deproduction

action fonctionnement volution

visionfonctionnelle

visionorganique

visionoprationnelle(dcisionnelle)

systme decontrle-

commande

systmed ordonnance-

ment

conduite supervision ordonnancementd atelier


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Syntaxe

processus

processus

flux entrant(M, E, I)

propagation(M, E, I)

flux sortant(M, E, I)

rtroaction (M, E, I)

diagramme de flux diagramme de transition

processus

processus

condition (IC)

vnement(IR)

condition (IC)

vnement(IR)

vnement (IR)

transition

Processusfonctions, activits, ou modes(vision fonctionnelle)organes (vision organique)tches dcisionnelles (visiondcisionnelles)

processusentre(M, E, I)

sortie(M, E, I)

conditions dedmarrage

information decommandeinformationde rsultat

transition entre processus


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Exemple du systme de transport

Ex : Systme = sous-systme oprant(vhicule, voie, infrastructure) + sous-

systme de commande

1 2 3

4 5 6

7 8 9

fonctionsoprantes etfonctions de

conduite

programmed enchanement

scnariosd exploitation

organeseffecteurs,

capteurs, logicielde contrle

organe decommande du

processusorganes

auxiliaires

lois de rgulation dcisionsd opration dcisionsd exploitation

arrtd urgence (I)

positionvhicule (M)

nergielectrique (E)

positionvhicule (M)

position porte(M)

informationusager (I)

Voie et infrastructure

temps de transport prcision des arrtsscurit des passagers

Diagramme de contexte

position porte(M)

contrainteset attentes


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La modlisation des Systmes aLogiciel Prpondrant

Introduction


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Niveaux et points de vuePoint de vuecontextuel

Point de vuefonctionnel

Point de vue smantique

Point de vue

dynamique

Architectureorganique

S

Ce que fait lesystme Les informationsquil manipule

Comment le systmevolue

Validationrciproque desmodles Intgration entreles modles


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La vision contextuelle, ouvision fonctionnelle externe

Les cas d utilisation


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Les Cas d Utilisation (Use Cases) Vision contextuelle du systme : Services concourant la finalit Unit dinteraction usager - systme Acteurs externes et types dinteractions Premier niveau de structuration des services

Use Cases : formaliss par Ivar Jacobson Destins l expression du besoin Centrs sur les utilisateurs Formalisme trs simple Servent galement la conception des tests de

validation


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Concepts de baseACTEUR

reprsente unrle jou par une personne ou une chosequi interagit avec le systme mais qui lui estextrieure est caractris par un nom qui exprime son rle une mme personne physique peut tre modlise parplusieurs acteursun acteur reprsenter plusieurs personnes physiques

CAS D UTILISATION unit fonctionnelle de servicecohrente assure par unsystme ou une classe correspond un certain type dinteraction entre lesystme et les acteursdoivent tre vus comme des classes dont les instancessont desscnarios

Consultersolde

compte

Usager

Autre Systme

ou


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Exemple

Consultersolde compte

Client

Technicien

Distributeur de billets

Retirer del agent

Mettre enmarche /arrter

Ravitailler lecoffre

visualise

dbite

Cas d utilisationobjectif du systme motiv par un

besoin

Acteur personne ousystme externe l origine d uneinteraction avec lesystmes

Paquetage

regroupe deslments demodlisation Nature de

l interaction

Le technicienteint ledistributeuravant de

ravitailler lecoffre

On ne peutretirer del argent quedans la limitedu stock

SI Banque

Acteur secondaire


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Liens entre cas d utilisationCommunication exprime le fait que l acteur participe la ralisation d uncas d utilisation . C est la seule relation qui peut exister entre un acteur et uncas d utilisation

Gnralisation Extends Une relation de gnralisation strotype extends du cas d utilisation A vers le cas d utilisation B signifie quun

scnario du cas d utilisation B peut contenir le comportement spcifi par A.Les comportements spcifis par diffrentes extensions d un casd utilisation gnral peuvent se produire dans un mme scnario

Gnralisation Uses Une relation de gnralisation strotype uses du cas d utilisation A vers le cas d utilisation B signifie quun scnario du casd utilisation A intgrera aussi le comportement spcifi par B.

EnseignementEnseignement

par correspondance

Travaux dirigs Enseignement


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Exemple : le GAB

Services offerts:

1. distribution d argent tout porteur de carte de crdit(carte Visa, ou carte de la banque) via un lecteur decarte et un distributeur de billets

2. consultation de solde de compte, dpt en espces etdpt de chques pour les clients porteurs d une cartede la banque

3. il est ncessaire de recharger de temps autre ledistributeur


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Exemple : diagramme decontexte statique du GAB

GAB

SA Visa

SI Banque

Porteur de CB

Client de labanque

Oprateur demaintenance

0..1

0..1

1..1

1..1

0..1

Note : Porteur de CB et Client de la banque sontmutuellement exclusifs

Porteur de CB

Client de la banque


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Exemple : Ralisation dudiagramme de cas d utilisation

Porteur de CBVisa

Client de labanque Oprateur de

maintenance

Retirer de l argent

Consulter un solde

Dposer du liquide

Dposer des chques

Recharger le distributeur

Rcuprer les cartesavales

Rcuprer les chquesdposs

SA Visa

SI Banque


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Cas d utilisation et scnariosUn scnario est une srie d vnements ordonns dansle temps, simulant une excution particulire du systme

Pour chaque cas d utilisation, il existe un ou plusieurs scnarios dontla description permet d expliciter le comportement du systme pourune situation donne.

Appelant Appel

tlphoner

communication directe

ligne occupesans rponse

communication par rpondeur

ligne en drangement

etc...

Exemple de scnario (retirer


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Exemple de scnario (retirer

espces)


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Liens entre cas dutilisation

Rservervoyage

Rserver voyagepar tlphone

Rserver voyagepar Internet

Exemple : Un systme dagence de voyage :Relation extends


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Cas dutilisation : exemple

Client distant

Virement par internet

VirementIdentification

Virement au guichet

Client au guichet


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Lanalyse du systme

Les modlisations smantique,fonctionnelle, et dynamique


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Niveaux et points de vuePoint de vuecontextuel

Point de vuefonctionnel

Point de vue smantique

Point de vuedynamique

Architectureorganique

S

Ce que fait lesystme = lestransformations

Les informationsquil manipule

Comment le systmevolue

Validationrciproque desmodles Besoindintgrationentre les modles


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Systmes informatiss Besoin en modlisation des aspectsfonctionnelset

dynamiques Les flux informationnels traits par les fonctions

vhiculent les donnes reprsentatives du problme Besoin en modlisation desdonneset de leur

relations: contexte smantique du problme

Approche de modlisation des systmesd information selontrois points de vue, etdiffrents niveaux d abstraction


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Modlisation smantique

Le modle Entit-Association (Chen, 1977)Les diagrammes de Classes

M dl i


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Modle smantique

Smantiquestructure

Le monde du problme,ce que traite le problme

Dynamiquevolution

Fonctions


Ce que fait le systme

Comment volue le systme

E-A

les donnes


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Le modle Entit-Association Introduit initialement dans le domaine des

Bases de Donnes pour la phase de conception Diagramme de base dans les mthodes de

conception des Systmes dInformation (Ex :MCD de MERISE)

Modlisation des entits du domaine et desinformations internes au systme

Ne reprsente que laspect donnes Chaque mthode a introduit sa notation propre

L dl E tit A i ti


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Le modle Entit-Association

Lesentits :types d objets qui apparaissent pertinents pourmodliser le problme (ex : substantifs du cahier des charges)regroupes en classes d entits, et possdant desattributs

Lesassociations: relations de sens entre les entits, avec descardinalits

Relations de spcialisation( plus spcifique /gnrique que ) Diverses notations ( EA , , classes UML )

objets du problmerelations entre les objets

Rseaux smantiquesmodle entit-association de

Chen

article magasinest stock dansquantitrfrence

dsignationlocalisationcapacit1, N

0, N

C di lit


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CardinalitsPrcise les nombres min et max possibles

d occurrences mises en relation4 cardinalits

Nombremax.d entits E2

associes uneentit E1

Nombremin.

d entits E2associes uneentit E1

Nombremax.d entits E1associes une

entit E2

Nombremin.d entits E1

associes uneentit E2

n : signifie plusieurs (0, 1 ou n)

n1 n2AssociationE1 E2

m1 m2

0 n : plusieurs (0, 1, ...)1 n : au moins 1 (1, n)

1 1: exactement 1

0 1: 0 ou 11 2: 1 ou 2

0 2: 0, 1 ou 2

Exemples

C di li E l


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Cardinalits. Exemples

article magasinest stock dansquantitrfrence

dsignationlocalisationcapacit

0 n1 n

besoin exigence

dfinitidentifianttexte identifianttexte0 11 n

client banqueest clientnom

adresseidentifiantnom

0 n1 n

comptenumro comptetypesolde

1 1

C di li d i i


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LaCARDINALITE( ouMULTIPLICITE) d une associationest le nombre d instances mises en jeu pour une classe dans le

lien avec chaque instance de l autre classeOn prcise gnralement la cardinalit minimum et la cardinalitmaximum

FemmeHomme mari > 0..10..1

RoueAutomobile41

ManagerProjet < affect

11..*MinistreAdministrs < gouverne

1all

possde >

Cardinalits des associations

1..1: exactement 10..*: 0, 1 ou n0..1: optionnel

1..4: spcifinumriquement

all : toutes lesinstances de la classe

M dl EA d GAB


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Modle EA du GAB

Projet d ingnierie systme


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Projet d ingnierie systme

Contraintes de spcialisation


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Avion

AvionReaction AvionHelice AvionMilitaire AvionCivil

{inclusif}Motorisation ContexteUtilisation

Language de programmation

Pascal C++ Java COBOL

{incomplet}

Personne

Homme Femme

{exclusif}

Contraintes de spcialisation


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La modlisation fonctionnelle

Les mthodes SADT et SA


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SADT Application de SADT aux systmes informatiss

en gnrale et logiciels en particulier Modlisation des aspects fonctionnels par les

Actigrammes, avec flux de donnes Les flux de donnes peuvent se dcomposer

progressivement par drivation Introduction desDatagrammespour centrer une

reprsentation sur la structuration des donnes Note :

Pas de smantique de contrle vnementiel Peu de lien avec les entits de larchitecture logicielle

Ex : Terminal montique


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Ex : Terminal montique

code confidentiel

carte mthodeauthentification

authentifier

l usager

traiter la

transaction

fournir lesespces

ancien solde

montant

nouveau solde

code bon

Requte de dbit compte

retraitseffectus

depuis n jours

montant servir

espces

espces en stock

diagrammeA0

A1

A2

A3

code confidentielancien solde

montant

nouveau soldeRequte de dbit compte

espces

effectuer des

retraits

carte

mthodeauthentification

retraitseffectusdepuis n jours

diagramme A-0A0

SADT: Actigrammes et Datagrammes


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SADT: Actigrammes et Datagrammes

informationsen entre

informationsen sorties

informationsde contrle

processeur

activitactivit

productriceactivit

utilisatrice

activit decontrle

organe mmoireou lien de

communication

donnes

Actigramme Datagramme

faire l analysesystme

faire l analysedes exigences

vrifier lesexigences

faire l analyse fonctionnellefaire la synthse

conflitd exigences

compromisd exigences

rfrentieldes

exigences

cahier descharges

Exemple de Datagramme


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Modlisation fonctionnelleL analyse structure

SA (Structured Analysis)E. Yourdon et T. De Marco (1978)

L analyse structure


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processusP1

flux 2

flux 3

flux 4

Diagramme de flux de donnes(DFD) du processus P

processusP2

processusP3

stockage de donnes

fluxflux

flux 1

L analyse structure

processus P

puits

puits

source

source

flux 1

flux 2

flux 3

flux 4

Diagramme de contexte Processus

Terminateur

Stockage dedonnes

Flux dedonnes

Diagramme de contexte d un GAB


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Diagramme de contexte d un GAB

DFD d un GAB


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DFD d un GAB

Approche SA : synthse


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Approche SA : synthse Rpond l analyse fonctionnelle en dcomposant

les fonctions et en mettant en vidence les flux

d information dclaration de stock de donnes et dictionnaire dedonnes rcapitule l ensemble des informationsen prenant en compte la smantique

liaison possible avec le modle entit-association bien adapt la modlisation des changes

d information dans les Systmes d Information approche qui ne peut tre utilise seule pour les

systmes de conduite temps rel (pas d aspectstemporels et dynamiques) extension SART


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Modlisation dynamique

Automates tats finis, Statecharts,Rseaux de Ptri

Modle dynamique


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Modle dynamique

Smantiquestructure


Dynamiquevolution

Fonctions

Le monde du problme,ce que traite le problme Ce que fait le systme


E-A

les informationsles transformations

commande,squencement,

vnements, transitionsentre tats et modes de

fonctionnement


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Les Automates Etats finis

Introduits dans le monde des systmesautomatiss pour modliser les systmes e/s et temps discrets

Extrmement utilis dans le monde dulogiciel Approche classique, trs naturelle et

intuitive

Reprsentation dynamique dessystmes


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systmesSystmepurement

ractif

vnement

cactus noir raction

Systmes purement ractifsragit des vnements extrieurs enfonction de son tatreprsentation par un diagramme tat -transition

Systmetransformationnel

donnesd entre

donnesde sortie

Systmes transformationnelsdlivre un flux de sortie en fonction d unflux d entresanalysable par dcomposition fonctionnelle

boite noire

Systmemixte

donnesd entre

donnesde sortie

Systmes mixtes (ex : temps rel)systmes la fois transformationnels et ractifscomportement complexe : ensemble de squencesd activit transformatrices de flux, d vnements,d actions, de conditions associes des contraintestemporellesne se reprsente pas facilement dans une approchestructure

vnement -ractions

tempsvnements

ractions

QiE1

R1

Q jE2

R2

E3

R3

Qk Qm Qi Q j Qk QmE1

R1E2

R2E3

R3

Automates Etats Finis


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SystmeE(t) S (t+ t)

Systmes squentielsAutomates finis: 2 hypothses :causalit: S (t+ t) ne dpend que de E(t)et de l histoire antrieure tfinitude: l histoire antrieure est rsumepar un tat qui ne prend qu un ensemblefini de valeurs

F

G

t

E(t) S(t+ t)Q(t)

S(t+ t) = F[E(t), Q(t)]Q(t+ t) = G[E(t), Q(t)]

attente

1

2

3

4

Distributeur automatique de produits

reoit1

reoit2

reoit1

reoit2

reoit1

reoit2

choix produit 3fournit produit

3

choix produit 4choix produit 3

fournitproduit

4fournit

produit 3+ rend 1


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Les Automates tats finis

Automates tats finis


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Tout systme purement ractif peut tre modlispar un automate tats finis Deux modles de comportement possibles :

Machine de MealyMachine de Moore

tat 1

tat 2

tat 3

action 1

action 2

vnement 1

vnement 2

tat 1

tat 2

tat 3

vnement 1

vnement 1

action 1

action 2

l action estassocie au nouveltat aprstransitionnouveauxvnements pris encompte seulementune fois le

traitement termin

l action estassocie au nouveltat aprs

transitionnouveauxvnements pris encompte seulementune fois letraitement termin

l action estassocie latransitionnouveauxvnements pris encompte ds passagedans le nouvel tatla concurrencepossible d actionsn est pas modlise

l action estassocie latransitionnouveauxvnements pris encompte ds passagedans le nouvel tatla concurrence

possible d actionsn est pas modlise

Liaison avec l aspect fonctionnel


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p

tat 1

tat 2

tat 3

vnement 1

vnement 1

actions dereconfiguration

action 2

tat 1

tat 2

tat 3

vnement 1

vnement 1

activation desactivits de l tat 2

modes de fonctionnementscnario d enchanement

des activitsmodes de fonctionnementscnario d enchanement

des activits

processus defonctionnement

squencement ouparalllisation d activits

processus defonctionnementsquencement ou

paralllisation d activits

continuactivits rgules,quilibrage avecl environnement

continuactivits rgules,quilibrage avecl environnement

niveaux temporelsactivits 1 mode 1

activits 2

activits 3processus de

fonctionnementmodes de

fonctionnement

mode 2rgulationdes activitsde l tat 2

activation desactivits de l tat 3

mode 3

processusdu mode 2

processus

du mode 3

Exemple : analyse des tats

mise en


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Dfinition du diagrammed tat global partir descnarios oprationnels

Dfinition du diagrammed tat global partir descnarios oprationnels

attente enstation

fermetureporte

mise enfonctionnement

dlai coul

acclration

porte fermeacclrer

vitesse atteinterguler vitesse

porte bloque

conduite vconstante

freinage

proximit station freiner

stationouvrir orte

fermer porte

Matrice tat-transition


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dlaicoul

porteferme

proximitstation

attente enstation

fermetureporte acclration

conduite vconstante freinage

tatsvnements

fermer portefermetu

re porteacclrer acclration

station

vitesseatteinte

portebloque fermeture porte

conduite v cte

rgulervitesse

freinage

freiner

ouvrir porteattente

station

? ? ? ?

????

??

?

?

?

?

?

??

? ?

?

???

?

GAB : diagramme des tats


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Les Statecharts

Harel (87)

Les Statecharts


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Fortes limitations des diagrammes tats-transitions : croissance exponentielle des tatsil devientimpossible de reprsenter le systme complet

relative indpendance de diffrentes parties d undiagramme embotement de diffrents niveaux de dtail (Ex:phases, modes, )besoin de structuration et de hirarchisation(modularit)

A B

C

D

EPartie 1 du systme =3 tats, 4 transitions

+ si A ou B, Partie 2= 2 tats, 2 transitions Systme global= 5 tats, 11

transitions !

Quelle transition de C vers A?

AD

AEBE

C

BD

Principes des Statecharts de


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Principes des Statecharts deHarel

Extension des diagrammes tats-transitionsavec trois nouveaux concepts : hirarchisation(profondeur) regroupements

d tats dans des super-tats (OU exclusif) orthogonalit paralllisme de processus

(ET) expression de synchronisationet de

dpendance entre diagrammes parallles

Les concepts : hirarchisation


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pEmbotement hirarchique dtats (raffinement)Etat = OU exclusif dEtats

A C

B

abac

A

Bc

E

E = A OUex BF = C OUex D

Eab

D

c

b

F

F

C

Dc

E F

dbut et fin dans

chaque sous-automate

a

a

b

b

Niveau 0

Niveau 1 Niveau 1

a ab

b

c

c

Les Statecharts : reprsentation


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de la profondeur

modedmarrage

modedgrad

modemarche

modearrt

panne

modedmarrage

modedgrad

modearrt

modearrt

modedmarrage

modedgrad

chauffage mlange traitement

chauffage mlange traitement

Automate global quivalent

Mode marche

panne

panne panne panne

Les concepts : paralllisation


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p p Orthogonalit de diagrammes, dmultiplication

des tats produit cartsien dtats, ET deprocessus

Synchronisation : besoin de communications entrediagrammes

AvionSystme gnral Sous-systme radar Missile

Croisire

A terreManoeuvre

Off

OnAttente

Off

AccrochTir

AOffOff MOffOff COffOff

AAtOff MAtOff CAtOff

AOnOff MOnOff COnOff

AOffAc

27 tats Automate quivalent

Les Statecharts : orthogonalits


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gde sous -processus

Synchronisation etconcurrencela transition chaud entrane deux changementsd tats

Dpendancela transition arrt n estpossible que si le processusA est dans l tat fonct.

Exemple de Statecharts


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Exemple de Statechart : le GAB


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Standardisation UML


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Diagrammes dtats UML (Statecharts) Modlisation de la dynamique dun systme

complet, dun sous-systme, ou dun objet une transition reprsente un passage suppos

instantan d un tat vers un autre deux tats prdfinis : tat initial et tat final Notations :

Transitions


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Spcification de transition : 3 partiesoptionnelles Nom-vnement [garde] / Action

vnements: externes : changes entre objets internes : mis et reus au sein du mme objet

4 types d vnements : appel : invocation synchrone d un objet temporisation

satisfaction de condition un transition peut ne pas avoir d vnementassoci(dclenche lors dune fin d activit, tatfugitif)

Etat1 Etat2evt [cond] / Act

Exemple


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En souscription

Abandonne

En cours Rsilie

Suspendue

Refus client

Dlai expir

Signature client

Demande client (rsiliation)

Demande client(suspension)

Trop de sinistres

Date finsuspension

Demande client(fin suspension) Dlai expir

Demande client(rsiliation)

Diagramme d tats d une classe Police d assurance

Transitions (2)


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Garde ou condition : Une transaction peut treconditionnelle la condition porte sur des informations accessibles de

l objet : paramtres, attributs les gardes doivent tre mutuellement exclusives

En cours RsilieSinistre [nombreSinistres = 5]

Sinistre [nombreSinistres < 5]PoliceAssurance- nombreSinistres

+signer()+faireDemande(motif)+dclarerSinistre()

Les traitements


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Actions figurant dans un tat :dclenches par : l entre dans l tat(Entry)

Ex : l entre dans l tat En cours , dition ducontrat sert factoriser un action associe plusieurs

transitions menant l tat la sortie de l tat(Exit)

Ex : en sortie de l tat Suspendue , notification l assur

une transition interne (laissant l objet dansle mme tat)(On event)Ex : relancer client dans l tat En souscription

une semaine avant le dlai d expiration

En souscriptionEntry / dition

SuspendueExit / notification

En souscriptionOn eventDlaiProche /relancer

Les activits


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Une activit est une action qui dure ou se rpte elle ne peut tre attache qu un tat (et non une

transition) syntaxe analogue celle d une action avec mentiond vnement remplac par le mot cl do l activit dure tant que l objet est dans l tat

concern elle n est interrompue que par des transitionsinternes et ne s arrte qu la sortie de l tat

on peut faire rfrence un traitement dtaill dansla suite de l analyse

Ex : En activitDo / effectuer

mission

Systme

Les traitements : exemple


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En prparationEntry / choisir un fournisseurEntry / dterminer quantit commanderEntry / calculer montantOn event nouveau tarif / calculer montant

On event nouveau besoin / Mettre jourla commandeExit / enregistrer la date d expirationExit / Envoyer la commandeDo : publier dtail commande

En attenteexpdition

Commande

Classe Commande

Hirarchie des tats


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Difficult de construction de diagramme pour destraitements complexes dcomposition d un super-tat en plusieurs sous-tats

Ex : Etat En activit d un employ dcompos en sous-tats en fonction et en congs

chaque sous-tat hrite de la description du super-tat smantique des Statecharts de Harel mcanisme de gnralisation / spcialisation compar celui des classes introduction d un tat not H qui dsigne le dernier tat visit

En activit

En fonction En congs

Hirarchie d tat : exemple


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En activit

Lavage

schage

En attente

Lustrage

dlai (2 mn)

dlai (4 mn)

H

dlai (2 mn)arrt d urgence

arrt d urgence

reprise

dlai (2 mn)

Agrgation d tat

L i d l i i d i d l i


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Etat courant

clibataire

mari

divorc

dcd

veuf

endormi

veill

clibataire

mari

divorc

dcd

veuf

naissance

mariage

remariage

mort

remariage

mort

mort

divorce

dcs conjoint

mort endormi

veill

endormissement rveil

Individu de l'tat civil

Individu biologique

L agrgation dtat est la composition dtats partir de plusieurs autres tats

Situation Etat Civil

Etat de veille

Une agrgation dtats traduit gnralement un amalgame de classes...

Communicationsb


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Communication entre objets ou sous-systmes : envoid vnements entre les automates correspondants

concept trs gnral : appel de mthode, interruption,vnement dans une application temps rel, ... notation d une action :cible.vnement(Arguments)

syntaxe complte d une transition :

Attente Arrt Attente

Tlviseur Tlcommande

bascul

bascul

Bouton Enfonc ^Tlviseur.bascul

vnement(arguments) [garde] / action^cible.vnement(arguments)

Statecharts


91/145

Utiliss dans la mthode Statemate en

liaison avec un modle fonctionnel repris dans les mthodes d analyse parobjets telles qu OMT et dans la notationunifie UML pour reprsenter la dynamiquedun systme ou la dynamique interne desobjets


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Les rseaux de Ptri

Rseaux de PtriM dli ti f ll i t l h i ti


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Modlisation formelle exprimant la synchronisationd activits d automates parallles base conceptuelle ayant inspir les modlisations

temporelle de plusieurs mthodes (RDD, Merise, )

Un rseau est constitu : de places de transitions d arcs valus (valeur 1 par dfaut)

arcs d incidence avant arcs d incidence aprs

d un marquage : nombre de jetons contenus dans les places

Un rseau est constitu : de places de transitions d arcs valus (valeur 1 par dfaut)

arcs d incidence avant arcs d incidence aprs d un marquage : nombre de

jetons contenus dans les places

P1 P2

P3

transition

1 2

4

t1

valuations

volution du marquage

La dynamique du rseau s exprime par l volution dumarq age


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marquage une transition est franchissable si le nombre de marques

dans les places amonts est suprieur ou gal aux valuationsdes arcs d incidenceavant correspondant

ajoute au marquage des places aval les valuationscorrespondantes des arcs d incidenceaprs le fait qu une transition soit franchissable n implique pas

qu elle soit franchie

P1 P2

P3

1 2

4t1

P1 P2

P3

1 2

4t1

franchissement de t1

retrait d une marque P1retrait de 2 marques P2ajout de 4 marques P3

Possibilits d expression desrseaux de Ptri


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condition ET

OUslection

ET paralllisme

squence

fin ET

fin OU rendez-vous

boucle

Possibilits d expression des

d P i (2)


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rseaux de Ptri (2)Processus 1 Processus 2

exclusion mutuelle

synchronisation

Possibilits d expression desrseaux de Ptri (3)


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Processus producteur

Processusconsommateur

Exemples d interprtation des

l t d t iti


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places et des transitions

vnement et actionatomique associe

activit amont condition de fin activit aval

tat amont

prconditions

ressourcesncessaires

activit

activit

tat aval

postconditions

ressources libres

Place amont Transition Place aval

Modles conceptuels detraitement de Merise


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Association : des synchronisations aux transitions des fonctions (oprations) aux places des vnements (internes ou externes) aux marques

des propositions logiques aux conditions de marquage

Rseaux de Ptri. Synthse une reprsentation matricielle des rseaux de Ptri


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une reprsentation matricielle des rseaux de Ptripermet (sous certains hypothses) des validationsformelles (atteignabilit d un marquage ou d unetransition, garantie d interblocage, bornage dunombre de marques dans une place, )

approches drives dans les diagrammes

reprsentatifs de modles comportementaux dediffrentes mthodes peu utiliss en tant que tels en analyse de systmes

(complexit des diagrammes dans les cas rels)


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Lintgration des points de vue : lamodlisation comportementaleSA-RT

EFFBD et Activits

Modle comportementalD namiq e



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Smantiquestructure


Dynamiquevolution

Fonctions



y

ComportementalComment se comporte

le systme

E-A

les informationsles transformations

commande,squencement,

vnements, transitionsentre tats et modes de

fonctionnement

Le besoin


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Le besoin Besoin dintgration entre les aspects

fonctionnel, smantique et dynamique Certaines approches proposent des liens

fonctions information, et fonction -contrle Besoin de modliser de manire intgre

fonctions et dynamique du systme


104/145


105/145

L approche SA-RT

Extension de SA aux systmes temps relVersion de Hatley et Pirbhai

L analyse structure (rappel)


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processusP1

flux 2

flux 3

flux 4

Diagramme de flux de donnes(DFD) du processus P

processusP2

processusP3

stockage de donnesflux

flux

flux 1

processus P

puits

puits

source

source

flux 1

flux 2

flux 3

flux 4

Diagramme de contexte

Processus

TerminateurStockage de

donnesFlux dedonnes

L approche SA-RT (2)B t i tg l t f ti l (DFD) t


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But : intgrer laspect fonctionnel (DFD) etla dynamique dactivation des fonctions(contrle)

Modle fonctionnel

Modle de contrle

donnes en entre donnes en sortie

contrles en entre contrles en sortie

Contrlesinternes

Activations,synchronisations

L approche SA-RTIde : complter la dcomposition fonctionnelle del analyse structure (SA) par une modlisation de


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p pl analyse structure (SA) par une modlisation dela dynamique

processusflux dedonnes flux de

donnes

processusflux dedonnes

tat

tat

tat

vnement

vnement

action

action

vnementaction

flux dedonnes

flux decontrle

vnement

flux decontrle

vnement

C-spec

C.spec

Diagramme SA-RT Processus dcomposs en sous-diagrammes


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p g Diagrammes :

n sous-processus 0 ou 1 spcification de contrle (C-Spec) Cohrence diagramme - sous-diagramme

Processus lmentaire (fonction)pseudo-code

C-Spec formules logiques ou automate dtats

P

A

B

C

Flots et activateurs


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Flot de donnes

Flot de contrle

Activateur

Data condition

P

P Le flot de contrle entrant doitse retrouver dans le sous-diagramme associ P

Le flot de contrle est gnr par le code de P

P

Dclenchement implicite de P par le flux de donne entrant

Le processus lmentaire P est

dclench/modul par unactivateurUn activateur peut prendre 5valeurs : Enable, Disable,Trigger, Suspend, Resume

P

SA-RT : diagramme de contextedu GAB


111/145

SA-RT : Exemple du GAB


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Spcification du contrle

activateurs versprocessusaction P2valider

codeP3obtenir

montantP5fournir

espces


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demander montant

fournir espces

code montant espcesdemander code 1

1

1

entre vnement sortie vnement temps derponsecodebanquenumro

insrer carte

montant validationmontant

carte

carte

nant

carte illisibleaffich

demandemontantaffich

retirer carteaffich

< 2 sec

< 2 sec

< 15 sec

demander montant

fournir espces

SART : extension aux entressorties


114/145

SART : architecture logique


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SART : architecture physique


116/145

SART Une des mthodes les plus labores pour


117/145

Une des mthodes les plus labores pourl analyse des systmes temps rels

Intgration de la modlisation fonctionnelleet la modlisation dynamique

Une des premires mthodes permettant unpassage logique de l architecturefonctionnelle l architecture technique

Concepts volus repris par diffrentesmthodes (RDD, Statemate, )


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Les EFFBD

Extended Functional Flow BlockDiagrams

(Mthodes CORE et RDD)

Les EFFBD Modlisation directe decomportements Reprsentation de la synchronisation temporelle


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Reprsentation de la synchronisation temporelleentre fonctions avec expression de la squentialit et

du paralllisme (flux de contrle avec AND et OR) flux de donnes entre fonctionsT1

Action 1

T2

Action 2

AND

T3

Action 3

ANDT4

Action 4donne

Exemple : la mthode COREReprsentation du contexte


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p

Reprsentation du contexte parEFFBD


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CORE : interactions avecl extrieur


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CORE : dcompositionfonctionnelle


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RDD Dcomposition comportementale directe inspiration directe des rseaux de Ptri la dcomposition peut tre continue jusqu


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la dcomposition peut tre continue jusqu obtention de fonctions sans comportement temporel

tats

+ : alternative& : concurrence

Diagramme comportementale duGAB


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Modlisations comportementales :synthse

RDD bien adapte aux besoins de la dmarched i i i l b l ( i


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d ingnierie systme globale (et aux scnarios

gnraux des systmes temps rel) SART plus adquat pour raffiner les spcificationsde dtail de sous-systmes temps rel

L intgration entre modle comportementale etmodle smantique consiste vrifier que lesdonnes transformes par les fonctions

(dcomposition fonctionnelle) et que la smantiquedes tats (analyse dynamique) sont bien dfiniesdans le modle structurel


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Les diagrammes d ActivitsUML

Objectifs des diagrammesd Activits

Modlisation d un ensemble d activits synchronises


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y Modlisation :

du comportement global du systme ou d un sous-systme dans son contexte dun cas d utilisation

d un traitement (mthode d objet) Principales notions : Action et activit

Transitions nuds de dcision flux d objets couloirs d activits


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Transitions

Action Action


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relient les actions / activits (flot de contrle) dclenches par des vnements :

fin de l activit prcdente (transition automatique) objet dans un certain tat satisfaction d une condition

une transition peut tre assortie d une condition degarde(bloque la transaction tant qu elle n est pas vrifie)

Prparationde la

commandeEnvoi de lacommande

[fin de journe]

Nuds de dcision

une transition entrante et plusieurs


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une transition entrante et plusieurstransitions sortantes

expression logique (garde) surchaque transition sortante

les gardes doivent tre exclusives(flot non indtermin)et couvrirtoutes les possibilits(flot non gel)

itrations ralises comme dans unorganigramme ou avec l oprateur *

Contrler leproduitreu

Stocker leproduit

Renvoyer leproduit

[produit bon] [else]

Concurrence et synchronisationBarre de synchronisation : indique le paralllisme

sparation de deux flots de contrle (fork)d (j i )


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rendez-vous (join)

Demande de crdit

Recherche catalogue Evaluation risque client

Slection produit

Affichage rponse

Diffrents cas de transitions

Mesurer


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Commencer

Continuer

MesurerPression

Gonfler Dgonfler

[trop gonfl][pas assezgonfl]

tablircommunication

Emettre Recevoir

Passer table

Servirrepas

Manger

Exemple (1)

Programmer


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Vol

Affrteravion

Nommerquipage

Prendrerservation

Rserver

Annuler Vol

[rservationsinsuffisantes]

[rservationstermines]

Dbuterembarquement

Objets Il est possible de faire apparatre les objets dans undiagramme d activit on peut reprsenter la ligne de vie des objets (comme dans


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on peut reprsenter la ligne de vie des objets (comme dansun diagramme de squence)

on peut indiquer les crations, destructions, changementd tats ou de valeurs d attributs

Couloirs d activitsIntroduction des acteurs responsables de

chaque activit


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chaque activit

Flux dobjets (Object Flows)

Programmer Vol

PassagerCompagnieAerienne Pilote

Vol[programm]


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Rserver Prparer Vol

Affrter avion

EnregistrerPassager

Embarquer

[programm]

Billet

Piloter

Vrifier Avion

Avion[vide]

Avion[prt dcoller]

Synthse des concepts


138/145


139/145

Modlisation par Objets

Analyse par ObjetsLa notation UML

Les trois modles de baseDynamiquevolution

D

FS


Analysedynamique


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Smantiquestructure Fonctions

FS



Rseauxsmantiquesmodle entit-association

Analysestructure

modle de fluxde donnes

dynamiquemodle tatstransitions

Analyse parobjets

ComportementalComment se comporte le

systme

Modles decomportement

Modliser en fonctions ou enobjets

Rend un service de transformationde flux.

Rend un service de transformationde flux. Rend un service identifi par une

Rend un service identifi par une


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La fonctionE S

sparation du flux transform et del vnement dclencheur

de flux.sparation du flux transform et de

l vnement dclencheur

L objet

prequte

Rend un service identifi par unerequte

Le systme est dcompos enfonctions transformatrices de fluxLe systme est dcompos en

fonctions transformatrices de fluxLe systme est dcompos en objets

cooprantsLe systme est dcompos en objets

cooprants

L objet informatique

identificationConcepts

C tassociations


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Attributs

Services(mthodes)

interfacesdes services

S1

S2

Concepts

Classe / instanceencapsulationhritageagrgation

rfrences entre objets

ConceptsClasse / instanceencapsulationhritageagrgation

rfrences entre objetsidentification

Attributs

Services(mthodes)

associations

Modlisation par objets Dans les approches de modlisations

comportementales, il reste une dichotomie entreanalyse fonctionnelle / dynamique et smantique modlisation en objets : dcomposition directe du


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modlisation en objets : dcomposition directe du

domaine du problme en objets: qui rendent des services l environnement et aux autresobjets (aspect fonctionnel)

qui contiennent de la donne (aspect smantique) qui peuvent avoir leur propre tat et leur propre cycle de

vie (aspect dynamique)identification

Attributs

Services(mthodes)

fonctionnel

smantique

dynamiqueinterne

Modlisation par objets (2) la dcomposition d un domaine en objets est une

dcomposition naturelle incluant les aspectsfonctionnels et dynamique la dcomposition comportementale l intrieur


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la dcomposition comportementale l intrieur

des objets peut tre modlise par les techniquesexistantes (Statecharts, )

Objet 1

Attributs

Services(mthodes)

Fonctionnel + dynamique= comportemental

smantique dynamiqueinterne

Objet 2AttributsServices

(mthodes)Objet 3

AttributsServices

(mthodes)

Objet 2AttributsServices

(mthodes)

pas de vision ducomportement global

Modliser en objet : le GAB


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Documents

Modelisation Des Systemes