2.5 Die komplexen Methoden SA und SA/RT

1 Kurzdarstellung von SA und SA/RT

SA (Structured Analysis) und SA/RT (Structured Analysis with Realtime-Extensions) sind komplexe Methoden, die heute zu den verbreitetsten Methoden für die Systemanalyse zählen. RT bzw. das RT-Modell ist keine eigenständige Methode, sondern eine Erweiterung von SA um realzeitspezifische Elemente, deshalb ist auch eine isolierte Betrachtung von RT nicht sinnvoll. Im folgenden wird deshalb von SA/RT als Oberbegriff gesprochen.

Sowohl SA als auch SA/RT haben mehrere Varianten, die sich auch in den Werkzeugen wiederfinden. Während bei SA die Varianten nach / DeMarco, 78 / und / Gane, 79 / relevant sind, sind dies für SA/RT die Beschreibungen nach / Ward, 85 / und / Hatley, 87 /. Die folgende Kurzdarstellung bezieht sich auf die Arbeiten von DeMarco und Hatley/Pirbhai, wie sie in / Hatley, 87 / beschrieben sind. Die Unterschiede zu den anderen Autoren sind gering und werden in Kapitel 5 näher erläutert.

SA bzw. SA/RT unterstützen die Aktivitäten SE 1 "System-Anforderungsanalyse" bis SE 3 "SW-/HW-Anforderungsanalyse", also die gesamte Anforderungsanalyse. Während SA nicht auf einen speziellen Anwendungsbereich beschränkt ist, kommt SA/RT vor allem bei technischen, realzeit-orientierten Anwendungen zum Einsatz.

Die Komponenten der komplexen Methode SA sind:

• Datenflußdiagramme,
• Prozeßhierarchie,

Ausdrucksmittel für die Prozeßspezifikation:

• Entscheidungstabellen (alternativ: Entscheidungsbäume),
• strukturierter Text,
• Formeln,
• Diagramme,
• beschriftete Grafiken,
• Data Dictionary.

Die komplexe Methode SA/RT enthält zusätzlich folgende Komponenten:

Ausdrucksmittel zur Darstellung eines endlichen Automaten, z. B.

• Zustandsübergangsdiagramme,
• Zustandsübergangstabellen,
• Entscheidungstabellen (als Sonderform eines Automaten mit nur einem Zustand),

Ausdrucksmittel zur Darstellung zeitlicher Anforderungen, z. B. Zeitdiagramme.

Abbildung 2.1 zeigt in einer Übersicht, wie die Komponenten für SA und RT zusammenwirken.

Abbildung 2.1: Übersichtsdiagramm komplexe Methoden SA und SA/RT

2 Tabellarische Gegenüberstellung

Die folgende Tabelle stellt den Elementarmethodendie methodischen Komponenten von SA und SA/RT gegenüber. Falls sich in der zweiten Spalte der Tabelle kein Eintrag findet, gibt es in SA und SA/RT keine Entsprechung. Sonst verweist ein Eintrag auf die entsprechende Stelle in der SA- und SA/RT-Literatur. Einträge, die durch einen Stern (*) gekennzeichnet sind, betreffen Elementarmethoden, die durch SA und SA/RT vollständig abgedeckt sind. Diese werden in Teil 3 des Abgleichs nicht weiter erläutert.

Hinweis zur nachfolgenden Tabelle

In der rechten Hälfte der Tabelle sind jeweils mehrere Autoren angegeben. Dies ist so zu interpretieren, daß eine Anwendung von SA bzw. SA/RT nach einem beliebigen dieser Autoren möglich ist.

Tabelle 2.5: Elementarmethoden - SA und SA/RT

3 Detaillierung der Zuordnung

Funktionale Dekomposition (FKTD)

Entsprechung in SA: Prozeßhierarchie, /Hatley, 87/ Kapitel 12.1, / Gane, 79 / Kapitel 4 / Ward, 85 / Band 2, Kapitel 5 und 6

Erläuterung

Wenn das Datenflußmodell mit seiner hierarchischen Struktur der Prozesse erstellt wird, bevor ein Funktionsbaum (gemäß FKTD) aufgestellt wurde, läßt sich ein Funktionsbaum nachträglich dadurch generieren, daß man aus dem Datenflußmodell die Prozesse extrahiert und als separaten Baum angibt. Dieser Baum kann dann als Ausgangsbasis für einen Funktionsbaum dienen. Häufig wird dieser Funktionsbaum dazu noch um zusätzliche Funktionen erweitert (z. B. organisatorische Funktionen oder manuelle Tätigkeiten), die für das betreffende Projekt wesentlich sind.

4 Hinweise zu einzelnen Komponenten

1. Data Dictionary

SA und SA/RT kooperieren mit einer zentralen Datenhaltung (Data Dictionary) für alle Größen, die bei der Modellierung identifiziert werden. Bei den Daten wird jedoch lediglich eine Strukturierung der Datenflüsse bzw. -speicher in einzelne Bestandteile vorgenommen, die Beziehung der Daten zueinander bleibt unberücksichtigt. Diesen Nachteil gleicht heute - insbesondere bei der Entwicklung von Informationssystemen - die Anwendung der E/R-Modellierung aus. Obwohl E/R keine Komponente der komplexen Methode SA bzw. SA/RT ist, bietet es sich an, mit dem E/R-Datenmodell auch die Daten aus SA bzw. SA/RT zu modellieren. Die Datenstrukturen ergeben sich dann aus dem E/R-Modellierungsprozeß (vgl. Elementarmethode ER ).

Die Datenhaltung selbst ist primär die Aufgabe eines Werkzeugs. Die Festlegung bestimmter Notationsformen für die Datendefinitionen ist ebenfalls außerhalb des Regelungsbereichs der Methodenzuordnung zu sehen.

2. Kontrollspezifikation und Zustandsübergangsmodellierung

Kontrollflußdiagramme geben lediglich an, welche Prozesse über Kontrollflüsse miteinander in Beziehung stehen, und ob ein Kontrollfluß den Charakter einer Eingangs- oder einer Ausgangsgröße hat. Die Kontrollspezifikation ist im allgemeinen Fall ein endlicher Automat mit Ausgabe. Ein- und Ausgabe-Information sind die Kontrollflüsse, die so die beteiligten Prozesse in Abhängigkeit von Systemzuständen steuern.

Für endliche Automaten mit Ausgabe gibt es zahlreiche Darstellungsformen. Eine Aufzählung findet sich bei der Beschreibung der Elementarmethode ZUST. Falls die Anzahl der Zustände auf 1 degeneriert ist, handelt es sich um einen kombinatorischen Automaten. Eine gebräuchliche Darstellungsform für kombinatorische Automaten ist die Entscheidungstabelle (siehe Elementarmethode ETAB). Automaten können selbst wieder miteinander verknüpft sein im Hinblick auf eine Kontrollspezifikation höherer Komplexität (z. B. die Prozeßaktivierungstabelle nach / Hatley, 87 /.) Hierdurch kann sich jedoch das Erscheinungsbild des RT-Modells wieder vereinfachen.

Die zeitlichen Anforderungen gehören zur Kontrollspezifikation. Das RT-Modell kennt zwei Typen externer zeitlicher Anforderungen:

- Antwortzeit: In einer Tabelle wird die geforderte maximale Zeitdauer zwischen dem Eintreffen eines Ereignisses und der Reaktion des Systems verzeichnet.

- Wiederholungsrate: Hier sind zwei verschiedene Arten möglich. Es kann die Häufigkeit relevanter externer Signale oder die Häufigkeit vom System generierter Signale spezifiziert werden. Die letztgenannte Rate gibt anders gesagt an, mit welcher Frequenz ein Prozeß des Systems wiederholt wird.

5 Weitere Hinweise

5.1 Varianten von SA und SA/RT

SA nach Gane/Sarson

Die Definition von SA unterscheidet sich bei Gane/Sarson / Gane, 79 / hauptsächlich in der Notation von der De Marcos. Die Bedeutung der Darstellungselemente Prozeß, Speicher, Datenfluß, externe Größe ist bei beiden Ansätzen identisch.

Unterschiede:

• Die Regeln, wie Diagramme zu beschriften sind, sind bei Gane/Sarson detaillierter als bei De Marco.
• Bei Gane/Sarson gibt es zusätzlich noch Materialflüsse.
• Das Kontextdiagramm mit einem einzigen "System-Prozeß" ist bei Gane/Sarson nicht zwingend vorgeschrieben, vielmehr stellt ein "overall data flow diagram" alle Prozesse auf oberster Modellierungsebene zusammen mit den externen Größen dar.

SA/RT nach Ward/Mellor

Die hier aufgeführte Methodenbeschreibung zu SA/RT geht auf die Arbeit von / Hatley, 87 / zurück. Ein alternativer Ansatz für eine RT-Erweiterung findet sich bei / Ward, 85 /.

Während bei / Hatley, 87 / KFM und die Prozeßspezifikation die RT-Erweiterung darstellen, führt / Ward, 85 /

• Steuerprozesse,
• Ereignisflüsse und
• Puffer

ein. Den Steuerprozessen kommt im Zusammenhang mit einem endlichen Automaten eine ähnliche Funktion zu wie die Prozeßspezifikation.

Die Ereignisflüsse haben ihre Analogie in den Datenflüssen der DFM. Von den Kontrollflüssen der KFM unterscheiden sie sich dadurch, daß ein Ereignisfluß immer nur einen konstanten Wert transportieren kann, also eher einem Schalter als einem Steuerkanal mit möglicherweise variablen Informationen entspricht.

5.2 Weiterentwicklungen von SA und SA/RT

Unter den Bezeichnungen "Modern Structured Analysis" / Yourdon, 89 /, "Advanced Structured Analysis"/ Peters, 88 / usw. gibt es heute eine Reihe von Publikationen zur Weiterentwicklung von SA und SA/RT.

In / Yourdon, 89 / werden beispielsweise die Erfahrungen bezüglich der Strukturierten Analyse seit dem Erscheinen von / DeMarco, 78 / zusammengefaßt. Obwohl im Kern keine neue Methode propagiert wird, wird SA und SA/RT im ganzen Umfeld des SW-Engineering betrachtet. Hierbei spielen u. a. die Beziehungen der einzelnen Methodenbestandteile zueinander, aber auch der Übergang zum SW-Design eine wichtige Rolle. Weiterhin wird es als "state of the art" angesehen, im Rahmen der Informationsmodellierung die Methode ER im Zusammenspiel mit SA bzw. SA/RT einzusetzen.

6 Literatur

/ DeMarco, 78 / T. De Marco: Structured Analysis and System Specification
Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1978

/ Gane, 79 / C. Gane, T. Sarson: Structured Systems Analysis - Tools and Techniques
Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1979

/ Hatley, 87 / D. J. Hatley, I. A. Pirbhai: Strategies for Real-Time System
Specification
Dorset House, New York, 1987

/ Peters, 88 / L. Peters: Advanced Sructured Analysis and Design
Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1988

/ Ward, 85 / P. Ward, S. Mellor: Structured Development for Real-Time Systems, Vol. 1-3
Yourdon Press, Englewood Cliffs, 1985

/ Yourdon, 89 / E. Yourdon: Modern Structured Analysis
Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1989