Grundlagen des Systemdesigns und der Software-Architektur

Physisches Systemdesign

Physical Design Systems: Der Weg zum System erreicht die Aufgaben durch eine Kombination von Komponenten und Funktionen, die diese jeweils durchführen.

Physikalische Ausrüstungsbeschreibungen

• Hardware-Design: Sie müssen alle EDV-Anlagen, einschließlich Eingabegeräte, Verarbeitung und Output, mit ihren Leistungsmerkmalen definieren.
• Software-Design: Sie müssen alle Funktionen der Software festlegen.

Beispiel: Wenn die logische Konstruktion die Notwendigkeit für den Benutzer beschreibt, die Datenbank zu aktualisieren, muss der physische Entwurf die Abgabe spezifizieren, die dies ermöglicht.

DB-Design: Zeit, Struktur und Funktionen der Datenbank. Die Beziehungen zwischen Datenelementen, die im logischen Entwurf etabliert wurden, müssen auch im physischen Ausdruck zum Vorschein kommen.

Telekommunikations-Design: Beinhaltet die notwendigen Eigenschaften der Software, Medien und Telekommunikationsgeräte.

Erarbeitung von Verfahren und Kontrollen: Diese beschreiben, wie jede Anwendung ausgeführt wird und welche Maßnahmen zur Minimierung der Gefahr von Betrug und anderen Straftaten (einschließlich Audit-Methodik, Unterstützung und Verbreitung der Ergebnisse) getroffen werden.

Logisches Systemdesign

Logisches Design: Eine Beschreibung der funktionalen Anforderungen an ein System. Dies schließt die Planung für den Zweck der einzelnen Elemente des Systems ein, unabhängig von Hardware- und Software-Überlegungen.

Software-Design-Spezifikation

• D. Ausgang: Eine Beschreibung aller Ausgänge des Systems, einschließlich Typ, Format, Inhalt und Häufigkeit.
• D. Input: Gibt Typ, Format und Inhalt an. Beispiel: Erfassung der Kunden-Telefonnummer bei einem Anruf, um automatisch die Informationen zu ihrem Konto zu suchen.
• D. Verarbeitung: Diese Stufe legt die Arten von Berechnungen, Vergleichen und die allgemeine Datenmanipulation fest, die das System benötigt.
• D. Archive und DB: Die Eigenschaften dieser Teilsysteme werden ebenfalls in der Phase des logischen Entwurfs angegeben. (Datenflussdiagramme und ER-Modelle werden in der Regel während des Designs von Dateien und Datenbanken verwendet.)
• D. Telekommunikation: Während des logischen Entwurfs werden die Systeme für Vernetzung und Telekommunikation präzisiert. Grafikprogramme und CASE-Tools sind nützlich, um das Design logischer Netze zu erleichtern.
• D. Verarbeitung (Verfahren): Informationssysteme erfordern Verfahren für die Ausführung von Anwendungen und die Lösung von Problemen. Diese können mit Textverarbeitungsprogrammen beschrieben werden.
• D. Kontrolle und Sicherheit: Ein wichtiger Teil des logischen Designs, da es die Häufigkeit und Charakteristika der notwendigen Unterstützung bestimmt.

Definition des Systemdesigns

System Design: Die Kunst der Definition der Architektur von Hardware- und Software-Modulen sowie Datenkomponenten eines Computersystems zur sicheren Erfüllung der Anforderungen.

Kopplung und Kohäsion

Kopplung und Kohärenz: Diese sind eng miteinander verflochten, sodass man kaum das eine ohne das andere ändern kann.

Kopplung: Grad der Interdependenz zwischen den verschiedenen Modulen des Programms.

Kopplungsebenen (Sortiert von niedrig nach hoch)

Die Sortierung erfolgt von der kleinsten (wünschenswert) zu einer höheren (weniger wünschenswert) Kopplung:

• Normal-Kopplung: Ein Modul ruft ein anderes auf einem niedrigeren Niveau auf und tauscht nur Daten aus (Parameter der E/A). Es gibt drei Subtypen:
  • Kopplung durch Daten: Die Module kommunizieren über Parameter.
  • Kopplung durch Marke oder Muster: Die Module spezifizieren eine Datensatzstruktur. Dies ist wünschenswert, wenn das Modul nur einen Teil der übergebenen Daten benötigt.
  • Kopplung der Kontrolle: Daten werden zur Steuerung zwischen den Modulen ausgetauscht. Dies ist keine gute Lösung, da es die Unabhängigkeit verhindert.
• Gemeinsame Kopplung: Zwei Module greifen auf dieselbe freigegebene Ressource zu (gemeinsamer Speicher, globale Variablen oder Dateien).
• Externe Kopplung: Die Module sind mit externen Komponenten verbunden (z. B. E/A-Geräte, Kommunikationsprotokolle).
• Inhaltliche Kopplung: Tritt auf, wenn ein Modul Zugriff auf einen Teil eines anderen Moduls benötigt.

Kohäsion (Zusammenhalt)

Kohäsion wird definiert als das Maß der Stärke des funktionalen Zusammenhangs zwischen den Sätzen oder Anweisungen innerhalb desselben Moduls.

Die 7 Typen der Kohäsion im strukturierten Aufbau:

1. Funktionelle Kohäsion: Die Elemente des Moduls hängen mit der Entwicklung einer einzigen Funktion zusammen.
2. Sequentielle Kohäsion: Ein Modul führt verschiedene Aufgaben nacheinander aus, wobei die Ausgaben einer Aufgabe die Eingaben der nächsten sind.
3. Kommunikative Kohäsion: Das Modul verwendet dieselben Daten für parallele E/A-Operationen.
4. Prozedurale Kohäsion: Das Modul umfasst eine Reihe von Funktionen, die wie ein Bibliotheksverfahren durch den Code ausgeführt werden. Ähnlich wie sequentiell, kann aber Kontrollschritte einschließen.
5. Temporale Kohäsion: Die Elemente des Moduls sind an Aktivitäten beteiligt, die zeitlich zusammenhängen.
6. Logische Kohäsion: Die Aktivitäten des Moduls gehören zur gleichen Kategorie (als wären sie separate Teile innerhalb desselben Moduls).
7. Zufällige Kohäsion: Die Elemente des Moduls tragen in sehr geringem Maße zueinander bei. Dies verstößt gegen das Prinzip der Unabhängigkeit und der Black-Box-Module.

Software-Architektur

Software-Architektur: Das Design auf der höchsten Stufe der Struktur eines Systems.

Ziele und Einschränkungen

• Ziele: Voreinstellungen für das Informationssystem. Neben der Funktionalität zählen Wartbarkeit, Prüfbarkeit, Flexibilität und Interaktion mit anderen Systemen dazu.
• Einschränkungen: Beschränkungen aufgrund der verfügbaren Technologien zur Implementierung der Informationssysteme.

Design-Heuristik

Design-Heuristik: Die Fähigkeit eines Systems, unmittelbar positive Entwicklungen herbeizuführen.

Heuristik: Ein charakteristisches Spektrum menschlichen Handelns. Sie kann als die Kunst und Wissenschaft des Entdeckens oder Lösens von Problemen durch Kreativität und Querdenken beschrieben werden.

Herkunft: Der Begriff kommt aus dem Griechischen und bedeutet „finden“ oder „erfinden“.