Anforderungen: Typen, Merkmale und Dokumentationsstandards

Was ist eine Anforderung?

Eine Anforderung kann als ein notwendiges Merkmal eines Systems definiert werden, das eine Fähigkeit, eine Eigenschaft oder einen Qualitätsfaktor des Systems beschreibt, der für Kunden oder Endanwender hilfreich ist.

Eine Anforderung ist die Beschreibung einer Bedingung oder Fähigkeit, die ein System erfüllen muss. Sie wird entweder von identifizierten Benutzern abgeleitet oder ist Teil eines Vertrags, Standards, einer Spezifikation oder eines sonstigen formell auferlegten Dokuments, das früh im Prozess vorliegt.

Anforderungstypen

Funktionale und nicht-funktionale Anforderungen: Anforderungen an Software können in zwei Kategorien eingeteilt werden.

Funktionale Anforderungen

Funktionale Anforderungen beschreiben die Funktionen, die das System ausführen soll; sie legen fest, welche Eingaben das System verarbeitet und welche Ausgaben es erzeugt. Sie beschreiben die Änderungen, die das System verarbeitet, um Ergebnisse zu liefern.

Nicht-funktionale Anforderungen

Nicht-funktionale Anforderungen sind zusätzliche Merkmale, die das Verhalten, die Einschränkungen oder die Wartbarkeit des Systems definieren. Beispiele sind Performance (Zeit und Speicher), Benutzeroberfläche, Zuverlässigkeit (Robustheit, Verfügbarkeit), Sicherheit, Portabilität, Einhaltung von Standards, Prüfbarkeit und andere Qualitätsattribute.

Merkmale einer Anforderung

Es ist wichtig zu bedenken, dass eine Anforderung folgende Eigenschaften haben sollte:

• Schriftlich festgelegt: Wie bei jedem Vertrag oder jeder Vereinbarung zwischen zwei Parteien sollte die Anforderung dokumentiert sein.
• Nachprüfbar: Eine Anforderung muss beweis- oder überprüfbar sein; kann sie nicht überprüft werden, weiß man nicht, ob sie erfüllt ist.
• Übersichtlich: Eine Anforderung ist prägnant, wenn sie leicht zu lesen und zu verstehen ist. Die Formulierung sollte einfach und klar sein, da sie künftig als Referenz dient.
• Vollständig: Eine Anforderung ist vollständig, wenn sie alle notwendigen Informationen enthält und keine zusätzlichen Details schriftlich benötigt werden.
• Konsistent: Eine Anforderung ist konsistent, wenn sie nicht im Widerspruch zu anderen Anforderungen steht.
• Eindeutig: Eine Anforderung ist eindeutig, wenn sie nur eine Interpretation zulässt. Die verwendete Sprache sollte keine Verwirrung stiften.

Standardisierung

Standardisierung bedeutet, dass die in Diagrammen verwendeten Symbole sowie die in der Systemdokumentation verwendeten Formulare in allen geltenden Vorschriften und Dokumenten standardisiert sind.

Obwohl Dokumentationsstandards und Anlagen von Fall zu Fall variieren können, ist es wichtig, dass innerhalb einer Organisation nur eine Methode verwendet wird. Die Verwendung standardisierter Verfahren und Dokumentation bildet die Grundlage für klare Kommunikation, reduziert die Kosten der Ausbildung von Personal und von Systemen, verringert Lagerkosten und andere Aufwände.

Nutzen der Normung

Normung hilft unter anderem bei der Einführung neuer Mitarbeiter innerhalb und außerhalb der Organisation. Weitere Vorteile sind:

• Sie ist nützlich für alle, die die Verantwortung für die Aufrechterhaltung der Systeme tragen.
• Sie unterstützt Analysten und Systementwickler bei der Integration von Systemen.
• Sie sorgt dafür, dass das System einwandfrei funktioniert.
• Sie hilft, verfügbare Ressourcen effizient zu nutzen.

Basisdokumentationsstandards

Alle Unterlagen, die sich auf ein System beziehen — manuell oder computerbasiert, einfach oder komplex — müssen die folgenden grundlegenden Anforderungen erfüllen:

• Sie sollten klar beschriftet und gut organisiert sein, mit deutlich gekennzeichneten Abschnitten; bewahren Sie sie in Ordnern und mit Index auf.
• Die Diagramme sollten deutlich und nicht überfrachtet sein; die Handschrift bzw. Beschriftung muss lesbar sein.
• Die Unterlagen müssen vollständig sein.
• Sie sollten eine Legende und Erläuterung der verwendeten Begriffe enthalten.
• Die Dokumentation ist stets aktuell zu halten.

Dokumentationsstandards

Eine gute Dokumentation ist von wesentlicher Bedeutung für die richtige Auslegung und effiziente Wartung digitaler Systeme. Abgesehen davon, dass die Dokumentation genau und vollständig sein sollte, sollte sie so gestaltet sein, dass ein Testingenieur, Wartungstechniker oder sogar der ursprüngliche Designingenieur (z. B. sechs Monate nach Abschluss des Designs) allein anhand der Dokumentation herausfinden kann, wie das System funktioniert. Obwohl die Art der Dokumentation von der Komplexität des Systems und der Umgebung abhängt, sollte das Paket aus Konstruktions- und Fertigungsdokumentation normalerweise mindestens die folgenden sechs Elemente enthalten:

1. Schaltung und Spezifikation

Eine Schaltung, die genau beschreibt, und eine Spezifikation, die angibt, welche Ausgänge die Schaltung oder das System liefern soll, inklusive einer Beschreibung aller Ein- und Ausgänge (Schnittstellen) und der durchzuführenden Funktionen. Beachten Sie, dass die Spezifikation nicht unbedingt angibt, wie das System die Ergebnisse erzielt, sondern nur, dass Ergebnisse erzeugt werden müssen.

2. Blockdiagramm

Ein Blockdiagramm ist eine bildliche und informelle Beschreibung der wichtigsten funktionalen Module des Systems und ihrer grundlegenden Zusammenhänge.

3. Schematische Darstellung

Eine schematische Darstellung ist eine formale Spezifikation der elektrischen Anlage, ihrer Verbindungen und aller Details, die zum Aufbau der Anlage erforderlich sind, einschließlich der Bauteiltypen, Benchmarks und Pin-Nummern. Häufig wird der Begriff auch verwendet, um informelle Logikdiagramme zu beschreiben, die nicht so detailreich sind. Die meisten Schaltplanprogramme können aus dem Schaltplan eine Stückliste (BOM) erzeugen.

4. Timing-Diagramm

Ein Timing-Diagramm zeigt die logischen Werte der verschiedenen Signale in Abhängigkeit von der Zeit, einschließlich Verzögerungen zwischen Ursache und Wirkung und den kritischen Signalen.

5. Beschreibung strukturierter Logikbausteine

Eine Beschreibung von strukturierten Logikbausteinen (z. B. ASIC, PLD, FPGA) zeigt die interne Funktion. Typischerweise wird diese Beschreibung in einer Hardware-Beschreibungssprache (HDL) wie VHDL oder ABEL verfasst; sie kann aber auch in Form logischer Gleichungen, Tabellen oder Zustandsdiagramme vorliegen. In einigen Fällen kann auch eine herkömmliche Programmiersprache wie C verwendet werden, um das Verhalten oder Modell einer Schaltung anzugeben.

6. Schaltungsbeschreibung

Eine Schaltungsbeschreibung ist ein erläuterndes Dokument, das zusammen mit der restlichen Dokumentation erklärt, wie die Schaltung intern funktioniert. Bei Zustandsmaschinen enthält sie Zustands-Tabellen, Zustandsdiagramme, Listen der Übergänge oder Textdateien in einer Sprache zur Beschreibung von Zustandsautomaten (z. B. ABEL oder VHDL). Die Schaltungsbeschreibung sollte alle Annahmen und mögliche Fehler in Konstruktion und Betrieb der Schaltung sowie die Verwendung von speziellen "Trick"-Designs, die nicht offensichtlich sind, dokumentieren. Eine gute Beschreibung enthält außerdem Definitionen von Abkürzungen und Fachbegriffen sowie Verweise auf verwandte Dokumente.

Blockdiagramme

Blockschaltbilder (auch als Flussdiagramme bezeichnet) sind eine Sprache zur Beschreibung von Algorithmen. In der Literatur werden sie oft als universell anerkannt, da sie deutlich die Nutzung natürlicher Sprache reduzieren, um einzelne Schritte zu beschreiben. Operationen werden durch Symbole dargestellt, die die in diesen Vorgängen enthaltenen Daten und die verwendeten Variablen repräsentieren. Dieses Kapitel erklärt detailliert die Konstruktion und Darstellung von Algorithmen mithilfe von Blockdiagrammen.

Schematische Darstellung

Logische und schematische Darstellungen zeigen Komponenten typischerweise in ihrer »normalen« Position, mit Eingängen auf der linken und Ausgängen auf der rechten Seite. Die logischen Symbole größerer Elemente sind ebenfalls mit Eingängen links und Ausgängen rechts gezeichnet.

Timing-Diagramme

Ein Timing-Diagramm (oder -tabelle) zeigt das Signalverhalten einer digitalen Schaltung als Funktion der Zeit. Timing-Diagramme sind ein wichtiger Bestandteil der Dokumentation eines digitalen Systems. Diese Diagramme können sowohl das zeitliche Verhältnis der Signale innerhalb eines Systems erläutern als auch die Timing-Anforderungen externer Signale definieren, um das System korrekt zu spezifizieren.

Abb. Nr. 3.5.c: Lese-Speicher-Verzögerung des 80486