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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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4 5 6
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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
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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
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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
Le monde du problme,ce que traite le problme
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
Le monde du problme,ce que traite le problme
Dynamiquevolution
Fonctions
Le monde du problme,ce que traite le problme Ce que fait le systme
Comment volue 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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-
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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)
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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)
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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rseaux de Ptri (2)Processus 1 Processus 2
exclusion mutuelle
synchronisation
Possibilits d expression desrseaux de Ptri (3)
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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Processus producteur
Processusconsommateur
Exemples d interprtation des
l t d t iti
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
Comment volue le systme
-
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Smantiquestructure
Le monde du problme,ce que traite le problme
Dynamiquevolution
Fonctions
Le monde du problme,ce que traite le problme
Ce que fait le systme
y
ComportementalComment se comporte
le systme
E-A
les informationsles transformations
commande,squencement,
vnements, transitionsentre tats et modes de
fonctionnement
Le besoin
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
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-
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L approche SA-RT
Extension de SA aux systmes temps relVersion de Hatley et Pirbhai
L analyse structure (rappel)
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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SA-RT : Exemple du GAB
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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Spcification du contrle
activateurs versprocessusaction P2valider
codeP3obtenir
montantP5fournir
espces
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
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SART : architecture logique
-
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SART : architecture physique
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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SART Une des mthodes les plus labores pour
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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, )
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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p
Reprsentation du contexte parEFFBD
-
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CORE : interactions avecl extrieur
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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la dcomposition peut tre continue jusqu obtention de fonctions sans comportement temporel
tats
+ : alternative& : concurrence
Diagramme comportementale duGAB
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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Modlisations comportementales :synthse
RDD bien adapte aux besoins de la dmarched i i i l b l ( i
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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Les diagrammes d ActivitsUML
Objectifs des diagrammesd Activits
Modlisation d un ensemble d activits synchronises
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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Transitions
Action Action
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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 )
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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rendez-vous (join)
Demande de crdit
Recherche catalogue Evaluation risque client
Slection produit
Affichage rponse
Diffrents cas de transitions
Mesurer
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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Commencer
Continuer
MesurerPression
Gonfler Dgonfler
[trop gonfl][pas assezgonfl]
tablircommunication
Emettre Recevoir
Passer table
Servirrepas
Manger
Exemple (1)
Programmer
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
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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
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
136/145
chaque activit
Flux dobjets (Object Flows)
Programmer Vol
PassagerCompagnieAerienne Pilote
Vol[programm]
-
8/12/2019 Modelisation Des Systemes
137/145
Rserver Prparer Vol
Affrter avion
EnregistrerPassager
Embarquer
[programm]
Billet
Piloter
Vrifier Avion
Avion[vide]
Avion[prt dcoller]
Synthse des concepts
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Modlisation par Objets
Analyse par ObjetsLa notation UML
Les trois modles de baseDynamiquevolution
D
FS
Comment volue le systme
Analysedynamique
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Smantiquestructure Fonctions
FS
Le monde du problme,ce que traite le problme
Ce que fait le systme
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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