سوالات مهندسی نرم افزار
استخدامی علمی کاربردی دانشگاه پیام نور کارشناسی ارشد پرسمن
اصلاح گام به گام، یک استراتژی طراحی از بالا به پایین است که در ابتدا ()، ()، () “()” –()، () : “[طرح] ” “”
“: ”
: : :
(“” )
: ؟
: : : : : (): ً : : : : ً “” ” : : : : ً 
–(). ً ؛ ()، :
: ()، (-)، : (-) () : (-)، ً -: قبولی، حفظ شود. اگر قابلیت اتصال یک مدل طراحی بسیار بالا باشد (همه طبقات طراحی با سایر طبقات طراحی همکاری می کنند)، پیاده سازی، آزمایش و نگهداری سیستم در طول زمان، دشوار خواهد بود. به طور کلی، طبقات طراحی در یک سیستم فرعی، باید تنها آگاهی محدودی از سایر طبقات، داشته باشد. این محدودیت ، که قانون دمیتر نامیده می شود، بیان می کند که یک روش، تنها باید به روش های طبقات مجاور، پیام ارسال کند.
“خانهی امن: اصلاح یک طبقه تجزیه و تحلیل، به یک طبقه طراحی”
صحنه: اتاقک اد، همزمان با شروع مدل سازی طراحی.
گفتگوکنندگان: وینود و اد، اعضای
تیم مهندسی نرم افزار SafeHome.
مکالمه:
[اد روی طبقه FloorPlan کار می کند (مبحث فرعی در بخش 3-3-8 و تصویر 4-8 را ببینید) و آن را برای مدل طراحی اصلاح کرده است.]
اد: خب، طبقه FloorPlan رو یادتونه، درسته؟ از این طبقه، به عنوان بخشی از نظارت و عملکردهای مدیریت خانه استفاده میشه.
وینود (سر تکان می دهد): درسته، فکر می کنم یادمه که ازش به عنوان بخشی از بحث CRC برای مدیریت خانه استفاده کردیم.
اد: درسته، در هر صورت، دارم برای طراحی اصلاحش می کنم.می خوام نحوه پیاده سازی طبقه FloorPlan رو نشون بدم.به نظرم بهتره تحت عنوان مجموعهای از فهرست های پیوندی [یک ساختار داده خاص]،
اجراش کنیم. بنابراین باید طبقه تحلیل FloorPlan (تصویر 4-8) رو اصلاح کنم و به نوعی تسهیلش کنم.
وینود: طبقه تجطیه و تحلیل، فقط مسائل مربوط به فضای مشکل رو ارائه کرد، خب در واقع، این مسائل، روی صفحه رایانه برای کاربر نهایی قابل مشاهده بود، درسته؟
اد: بله، اما در مورد طبقه طراحی FloorPlan، باید موارد خاصی رو به پیاده سازیش اضافه کنم.باید نشون می دادم که FloorPlan، مجموعه ای از بخش هاست (طبقه Segment)، و طبقه Segment، از فهرست هایی برای بخش های دیوار، پنجره ها، درها و غیره تشکیل شده. طبقه Camera (دوربین)،
با FloorPlan همکاری می کنه، و بدیهیه که ممکنه دوربین های زیادی در نقشه ساختمون وجود داشته باشن.
وینود: اوه، بیا تصویری از این طبقه طراحی FloorPlan جدید رو ببینیم. (اد، طرح نشان داده شده در تصویر 3-9 را به اد نشان می دهد.)
وینود: خب، می دونم چکار باید کرد؛ و با انجام این کارها، تغییر نقشه ساختمون خیلی ساده میشه، چون می تونیم موارد جدیدی رو به فهرست، اضافه یا ازش کم کنیم، و نمونه سوالات مهندسی نرم افزار هم پیش نمیاد.
اد (سر تکان می دهد): بله، فکر می کنم این کار، شدنیه.
وینود: من هم همینطور.
4-9 مدل طراحی
مدل طراحی نرم افزار، معادل طرح های یک معمار برای یک خانه است و ساخت آن، با نشان دادن کلیت چیزی که باید ساخته شود (به عنوان مثال، نمایی سه بعدی از خانه)، شروع می شود و با اصلاح تدریجی، راهنمایی برای ساخت جزئیات (به عنوان مثال، طرح لوله کشی)، ایجاد می شود. به طور مشابه، مدل طراحی ایجاد شده برای نرم افزار، دیدگاه های مختلفی از سیستم را ارائه می دهد.
دانلود رایگان تست پی دی اف نمونه سوالات مهندسی نرم افزار + پاسخ تشریحی PDF با جواب
مطابق تصویر 4-9، مدل طراحی را می توان در دو بعد مختلف مشاهده کرد. بعد فرآیند، نشان دهنده تکامل مدل طراحی را حین اجرای وظایف طراحی، به عنوان بخشی از فرایند نرم افزار، نشان می دهد. بعد انتزاعی، سطح جزئيات را همزمان با تغيير هر جزء مدل تحليل، و تبدیل آن به یک طرح معادل و سپس اصلاح تکراشونده آن را نشان مي دهد. با اشاره به تصویر، خط تیره، مرز بین مدل های تحلیل و طراحی را نشان می دهد. در برخی در موارد، تمایز بین مدل های تحلیل و طراحی، امکان پذیر است. در سایر موارد، مدل تجزیه و تحلیل به آرامی با طرح ترکیب می شود و تمایز کمتری بین آنها به چشم می خورد.
عناصر مدل طراحی از بسیاری از نمودارهای UML مشابه مورد استفاده در مدل تجزیه و تحلیل استفاده می کنند. تفاوت در این است که این نمودارها به عنوان بخشی از طراحی، اصلاح و استخراج شدهاند؛ جزئیات بیشتری در رابطه با پیاده سازی ارائه شده است، و بر و ساختار و سبک معماری، اجزای موجود در معماری، و رابط بین اجزاء و با دنیای خارج، تأکید شده است. با این حال ، باید توجه داشته باشید که اجزایی از مدل که در امتداد محور افقی نشان داده شده اند، همیشه به صورت متوالی توسعه نمی یابند. در بیشتر موارد، طراحی اولیه معماری، مراحل کار را تنظیم می کند و سپس طراحی رابط و طراحی، که اغلب در یک راستا رخ می دهد، انجام می شود. مدل استقرار معمولاً به تأخیر می افتد تا طراحی به طور کامل انجام شود. در هر مرحله از طراحی، می توانید الگوهای طراحی (فصل 14) را اعمال کنید. به کمک این الگوها، می توانید دانش طراحی را برای مشکلات مربوط به حوزه ای که دیگران با آن روبرو شده و حل کرده اند، به کار بگیرید.
1-4-9 اصول مدل سازی طراحی
روش های زیادی برای استخراج اجزای مختلف یک مدل طراحی نرم افزار وجود دارد. برخی از روش ها بر اساس داده ها انجام می شوند و به ساختار داده اجازه می دهند تا معماری برنامه و اجزای پردازش حاصل را تعیین کند.سایر روش ها با استفاده از اطلاعات مربوط به فضای مشکل (مدل الزامات)، به توسعه سبک های معماری و الگوهای پردازش می پردازند. برخی دیگر از روش ها نیز شی گرا هستند، و با استفاده از اشیاء فضای مشکل به عنوان محرک، به ایجاد ساختارهای داده و روش هایی برای دستکاری آنها می پردازند. با این حال ، تمام افراد، طرفدار مجموعه ای از اصول طراحی هستند که صرف نظر از روش مورد استفاده، بتوان آن را اعمال کرد:
اصل 1: طراحی باید با الزامات مدل قابل پیگیری باشد. این مدل الزامات، فضای اطلاعاتی مشکل، عملکردهای قابل مشاهده توسط کاربر، کارکرد سیستم و مجموعه ای از طبقات الزامات بسته بندی کننده اشیاء تجاری را با روش هایی که به آنها سرویس می دهد، توصیف می کنند. مدل طراحی، این اطلاعات را به یک معماری، مجموعه ای از زیرسیستم ها که پیاده سازی اصلی را انجام می دهند، مجموعه ای از اجزای مربوط به طبقات الزامات، ترجمه می کند. عناصر مدل طراحی باید با الزامات مدل، قابل ردیابی باشند.
اصل 2: همیشه معماری سیستم مورد نظر را در نظر بگیرید. معماری نرم افزار (فصل 10)، اسکلت سیستم مورد نظر است و بر رابط ها، ساختار داده ها، جریان و کارکرد کنترل برنامه، روش اجرای آزمایش، قابلیت نگهداری سیستم حاصل، و بسیاری از موارد دیگر، تأثیر می گذارد. به دلایل فوق، طراحی باید با ملاحظات معماری آغاز شود و پس از استقرار معماری، می توان به بررسی مسائل مربوط به اجزا پرداخت.
اصل 3: طراحی داده ها به اندازه طراحی عملکردهای پردازشی اهمیت دارد. طراحی داده ها یک عنصر اساسی در طراحی معماری است. نحوه تحقق اشیاء داده درون طرح، نباید تصادفاً اتفاق بیفتد. یک طراحی داده سازمان دهی شده، به ساده شدن جریان برنامه کمک می کند، باعث تسهیل طراحی و پیاده سازی اجزای نرم افزاری می شو و پردازش کلی را کارآمدتر می کند.
اصل 4: رابط ها (داخلی و خارجی) باید با دقت طراحی شوند. روش های انتقال داده بین اجزای یک سیستم، ارتباط زیادی با کارایی پردازش، انتشار خطا و سادگی طراحی دارد. رابط کاربری طراحی شده، ادغام را آسان تر می کند و به آزمایش کننده در اعتبار سنجی عملکرد اجزاء، کمک می کند.
اصل 5: طراحی رابط کاربری باید با نیازهای نهایی کاربر تنظیم شود. با این حال، در هر مورد، باید بر سهولت استفاده تأکید کند. رابط کاربری، تجلی قابل مشاهده نرم افزار است.صرف نظر از میزان پیچیدگی عملکردهای داخلی آن، جامعیت ساختار داده های آن، و نحوه طراحی معماری آن، یک طراحی رابط ضعیف، اغلب منجر به
ایجاد تصوری “بد” از نرم افزار می شود.
اصل 6: طراحی اجزاء باید از نظر عملکرد، مستقل باشد. استقلال عملکردی، معیاری برای “تمرکز فکری” اجزاء یک نرم افزار است. عملکردی که توسط هر جزء ارائه می شود، باید منسجم باشد؛ یعنی باید روی یک و تنها یک عملکرد متمرکز شود.
اصل 7: اجزاء باید کمابیش و به صورت ناپایدار، به یکدیگر و به محیط خارجی متصل شوند. این اتصال، به طرق مختلف انجام می شود؛ از طریق رابط اجزاء،
پیام رسانی و داده های سراسری. با افزایش سطح اتصال، احتمال انتشار خطا نیز افزایش می یابد و قابلیت نگهداری کلی نرم افزار
کاهش می دهد. بنابراین ، اتصال اجزاء باید تا حد معقول، پایین نگه داشته شود.
اصل 8: طرح های نمایشی (مدل ها) باید به راحتی جزوه مهندسی نرم افزار درک باشند. هدف از طراحی این است که اطلاعات را به کارشناسان تولید کننده کد، آزمایش کنندگان نرم افزار و افراد دیگری که ممکن است در حفظ برنامه نقش داشته باشند، انتقال دهد. اگر درک طراحی دشوار باشد، طرح موردنظر، به عنوان یک رسانه ارتباطی مؤثر عمل نخواهد کرد.
اصل 9: طرح، باید به صورت تکرارشونده، توسعه یابد. با هر تکرار، طراح باید برای سادگی بیشتر تلاش کند. تقریباً مانند تمام فعالیت های سازنده، طراحی نیز به صورت تکرارشونده اتفاق می افتد. اولین تکرارها باعث اصلاح طرح و خطاهای آن می شوند اما در تکرارهای بعدی، تلاش می شود تا طراحی، تا حد امکان، سادهتر شود.
اصل 10: ایجاد یک مدل طراحی، مانع رویکرد ماهرانه نمی شود. برخی از طرفداران توسعه ماهرانه نرم افزار (فصل 3)، اصرار دارند که این کد، تنها سند طراحی مورد نیاز است. با این حال، هدف از یک مدل طراحی، کمک به افرادی است که مسئول حفظ و تکامل سیستم هستند. درک هدف بالاتر یک قطعه کد یا تعاملات آن با سایر ماژول ها در محیط زمان اجرا چند ریسه ای مدرن، بسیار دشوار است.
مستندات طراحی ماهرانه، باید با طراحی و توسعه هماهنگ باشد، به طوری که در پایان پروژه، طرح در سطحی مستند شود که کد، قابل درک و نگهداری باشد. مدل طراحی بسیار کمک کننده است؛ زیرا در سطحی از انتزاع ایجاد می شود که جزئیات فنی غیر ضروری در آن وجود ندارد و ارتباط زیادی با مفاهیم و الزامات برنامه دارد. اطلاعات طراحی مکمل، می تواند منطق طراحی را که شامل توضیحات مربوط به جایگزین های طراحی معماری است، رد کند.
سوالات نرم افزار
2-4-9 اجزای طراحی داده
مانند سایر فعالیت های مهندسی نرم افزار، طراحی داده ها (گاهی اوقات به عنوان معماری داده نیز نامیده می شود) نیز یک مدل از داده ها و/یا اطلاعات ایجاد می کند که در بالاترین سطح انتزاع(دیدگاه مشتری یا کاربر از داده ها)، نمایش داده می شود. سپس این مدل داده، اصلاح شده و به نماهای اجرایی در حال تکاملی تبدیل می شود که می تواند توسط سیستم های مبتنی بر رایانه، پردازش شود. در بسیاری از نرم افزارهای کاربردی، معماری داده ها تأثیر عمیقی بر معماری نرم افزار پردازنده آن دارد. ساختار داده ها همیشه بخش مهمی از طراحی نرم افزار بوده است. در سطح اجزاء برنامه، طراحی ساختارهای داده و الگوریتم های مرتبط لازم برای دستکاری آنها، برای ایجاد برنامه های با کیفیت بالا، ضروری است. در سطح کاربرد، ترجمه یک مدل داده (به عنوان بخشی از مهندسی الزامات) به یک پایگاه داده، برای دستیابی به اهداف تجاری مهم است. در سطح تجاری، جمع آوری اطلاعات ذخیره شده در پایگاه های اطلاعاتی متفاوت و سازماندهی مجدد آن به “انبار داده”، امکان استخراج داده یا اطلاعات مؤثر بر موفقیت کسب و کار را فراهم می کند. در هر مور ،
طراحی داده ها نقش مهمی ایفا می کند. در مورد طراحی داده ها، جزئیات بیشتری در فصل 10 مطرح شده است.
3-4-9 عناصر ؛ : () () () () (). ً (). در فصل 10، تکنیکی برای استخراج عناصر خاص مدل معماری ارائه شده است.
4-4-9 عناصر طراحی رابط
طراحی رابط کاربری نرم افزار، مشابه مجموعه ای از نقشه های دقیق (و مشخصات) برای دره ، پنجره ها و امکانات خارجی یک خانه است. نقشه های (و مشخصات) دقیق درها، پنجره ها و ابزارهای جانبی بیرونی، چگونگی جریان اشیاء و اطلاعات به داخل و خارج از خانه و در اتاق هایی که بخشی از نقشه ساختمان هستند را نشان می دهد. عناصر طراحی رابط برای نرم افزار، جریان اطلاعات به داخل و خارج از یک سیستم و نحوه ارتباط آن بین اجزایی که به عنوان بخشی از معماری تعریف شدهاند را نشان می دهد. سه عنصر مهم در طراحی رابط وجود دارد: (1) رابط کاربری (UI)؛ (2) رابط های خارجی؛ به سایر سیستم ها، دستگاه ها، شبکه ها یا سایر تولید کنندگان یا مصرف کنندگان اطلاعات؛ و (3) رابط های داخلی بین اجزای مختلف طراحی. این عناصر طراحی رابط، به نرم افزار اجازه می دهد تا ارتباط خارجی داشته باشد و ارتباطات داخلی و همکاری بین اجزای اشغال کننده معماری نرم افزار را تسهیل می کنند. طراحی UI (که معمولاً UX یا طراحی تجربه کاربر نامیده می شود)، یک اقدام مهندسی نرم افزار اصلی است و به تفصیل در فصل 12 مورد بررسی قرار گرفته است. طراحی UX، بر اطمینان از قابلیت استفاده از طراحی UI تمرکز می کند. یک طراحی قابل استفاده، شامل عناصر ظریفی که با دقت انتخاب شدهاند (به عنوان مثال، طرح، رنگ، گرافیک، طرح بندی اطلاعات)، عناصر ارگونومیک (به عنوان مثال، ساز و کارهای های تعامل، استقرار اطلاعات، استعاره ها، جهت یابی UI) و عناصر فنی (به عنوان مثال، الگوهای UX، اجزای قابل استفاده مجدد) می باشد. به طور کلی، UI، یک زیر سیستم منحصر به فرد در معماری کلی برنامه است که برای ارائه () () -ً ()، —() () –()، ( ) ()، ً –را نشان می دهد. به عنوان مثال ، عناصر محصول SafeHome طوری پیکربندی شده اند که در سه محیط محاسباتی اولیه ( یک دستگاه تلفن همراه ، و در این مورد، یک رایانه شخصی، صفحه کنترل SafeHome، و سروری در CPI Corp)، قابل راه اندازی باشند. ( دسترسی سیستم به اینترنت را فراهم می کند). در حین طراحی، نمودار استقرار UML ایجاد می شود و سپس مطابق تصویر 7-9، اصلاح می شود. در این تصویر، سه محیط محاسباتی نشان داده شده است (در طراحی کامل، جزئیات بیشتر در نظر گرفته می شود: سنسورها، دوربین ها و عملکرد ارائه شده توسط سیستم عامل های تلفن همراه). زیر سیستم های (قابلیت های) موجود در هر عنصر محاسباتی، نشان داده شده است. به عنوان مثال ، رایانه شخصی دارای زیرسیستم هایی است که امنیت، نظارت، مدیریت خانه و قابلیت های ارتباطات را پیاده سازی می کند. علاوه بر این، یک زیر سیستم با دسترسی خارجی نیز طراحی شده است که تمام تلاش های انجام شده برای دسترسی به سیستم SafeHome از یک منبع خارجی را مدیریت می کند. هر زیر سیستم، برای نشان دادن اجزایی که پیاده سازی می کند، ایجاد می شود. نمودار نشان داده شده در تصویر 7-9، به صورت توصیف کننده است. این بدان معناست که نمودار استقرار، محیط محاسبات را نشان می دهد، اما به صراحت جزئیات پیکربندی را نشان نمی دهد. به عنوان مثال، مشخصات بیشتری در مورد “رایانه شخصی” ارائه نشده است و این رایانه، می تواند یک مک، یک رایانه مبتنی بر ویندوز، یک جعبه Linux، یا یک پلتفرم تلفن همراه، با سیستم عامل مرتبط با آن باشد. این جزئیات، هنگام اصلاح نمودار استقرار به عنوان نمونه، در مراحل آخر طراحی یا همزمان با شروع ساخت و ساز، مورد بررسی قرار می گیرد. هر نمونه از استقرار (یک پیکربندی سخت افزاری مشخص و شناخته شده)، شناسایی می شود.
تصویر 7-9
5-9 خلاصه
طراحی نرم افزار با شروع اولین تکرار جمع بندی مهندسی الزامات، آغاز می شود. هدف طراحی نرم افزار اعمال مجموعه ای از اصول، مفاهیم و
شیوه هایی است که منجر به توسعه یک سیستم یا محصول با کیفیت بالا می شود. هدف طراحی، ایجاد یک مدل نرم افزاری است که تمام نیازهای مشتری را به درستی پیاده سازی کرده و استفاده از نرم افزار را برای کاربران، لذت بخش سازد. طراحان نرم افزار باید بسیاری از جایگزین های طراحی را جستجو کنند و با راه حلی که به بهترین نحو با نیازهای سهامداران پروژه مطابقت دارد، همگرا می شوند. فرایند طراحی، از نمایی با یک “تصویر بزرگ” از نرم افزار، به نمایی محدودتر منتهی می شود که جزئیات مورد نیاز برای پیاده سازی یک سیستم را مشخص می کند. این فرآیند، با تمرکز بر معماری شروع می شود؛ و سپس زیرسیستم ها، ساز و کارهای ارتباطی میان زیرسیستم ها مشخص می شوند، اجزاء ایجاد می شوند و شرح مفصلی از هر جزء، ارائه می شود. علاوه بر این، رابط های خارجی، داخلی و کاربری نیز به صورت همزمان، طراحی می شوند. مفاهیم طراحی در طی 60 سال کار مهندسی نرم افزار، تکامل یافته است.این مفاهیم، ویژگی های نرم افزار رایانه ای که باید صرف نظر از فرآیند مهندسی نرم افزار انتخابی، موجود باشند، روش های طراحی اعمال شده و زبان های برنامه نویسی مورد استفاده را توصیف می کنند. در اصل ، مفاهیم طراحی، بر نیاز به انتزاع، به عنوان ساز و کاری برای ایجاد اجزای نرم افزاری با قابلیت استفاده مجدد، تأکید می کنند. همچنین بر اهمیت معماری به عنوان راهی برای درک بهتر ساختار کلی یک سیستم؛ مزایای مهندسی مبتنی بر الگو به عنوان تکنیکی برای طراحی نرم افزار با قابلیت های اثبات شده ؛ ارزش تفکیک مشکلات و سازمان دهی مؤثر، به عنوان ؛ ؛ ؛ ؛ ؛ ؛ () -“” ؟ ؟
-()، ؟
-؟
–“”، ؟ تواند بر پیمانهای بودن (سازمان دهی)، تأثیر بگذارد؟
6-9 در مورد رابطه بین مفهوم پنهان سازی اطلاعات به عنوان یکی از ویژگیهای سازمان دهی مؤثر و مفهوم استقلال ماژول بحث کنید.
7-9 مفاهیم اتصال و قابلیت حمل نرم افزار چگونه با هم مرتبط هستند؟ با ذکر مثال هایی را، به اعتبار کلام خود بیفزایید.
8-9 برای ایجاد سه سطح مختلف از انتزاع رویهای برای یک یا چند برنامه زیر، از “رویکرد اصلاح مرحله به مرحله” استفاده کنید: (1) یک چک بنویسید که، با توجه به مبلغ دلار عددی، مبلغ را به حروفی که معمولاً در چک لازم است چاپ کند. (2) ریشه های یک معادله غیرجبری را با تکرار، حل کنید. (3) یک الگوریتم زمان بندی ساده برای یک سیستم عامل ایجاد کنید.
9-9 آیا بازسازی به معنای تغییر مکرر کل طرح است؟ در غیر این صورت، این کار به چه معناست؟
10-9 به طور مختصر هر یک از چهار عنصر مدل طراحی را شرح دهید.
فصل دهم: طراحی معماری – یک رویکرد پیشنهادی
طراحی به عنوان یک فرایند چند مرحله ای توصیف شده است که در آن، به کمک اطلاعات موردنیاز، نمایی از داده ها و ساختار برنامه، ویژگی های رابط و جزئیات رویه ای، ارائه می شود. همان طور که در فصل 9 اشاره کردیم، طراحی، مبتنی بر اطلاعات است. روش های طراحی نرم افزار، حاصل بررسی هر یک از سه حوزه مدل تجزیه و تحلیل، می باشد. تصمیم گیری های انجام شده حین بررسی داده ها، حوزه های عملکردی و کارکردی، راهنمای ایجاد طراحی معماری نرم افزار خواهند بود.
نگاهی سریع
طراحی معماری، چیست؟ طراحی معماری نشان دهنده ساختار داده ها و اجزای برنامه است که برای ایجاد یک سیستم مبتنی بر رایانه مورد نیاز است. در طراحی معماری، سبک معماری که سیستم خواهد داشت، ساختار و ویژگیهای اجزای تشکیل ؟ “” ؟ ؟ ؛ ؛
فهرست مطالب