Программно-методические комплексы автоматизированного проектирования

ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ 

КОМПЛЕКСЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО 

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Лабораторный практикум

Москва

Издательство «ФЛИНТА»

2018

УДК 004.9
ББК  32.97

П78

П78       Программно-методические комплексы автоматизированного 
проектирования [Электронный ресурс] : лабораторный практикум /  
М.В. Терехов, Л.Б.Филиппова, А.А. Мартыненко, В.А. Шкаберин, 
Р.А. Филиппов, Ю.М. Казаков. — М. : ФЛИНТА, 2018. — 145 с.

ISBN 978-5-9765-4022-4 

Содержатся девять лабораторных работ по дисциплине «Программнометодические комплексы автоматизированного проектирования».
Лабораторный практикум предназначен для студентов очной 
формы обучения для студентов по направлению подготовки 09.03.01 
«Информатика и вычислительная техника» (квалификация–бакалавр), 
а также может быть полезен для студентов по направлению подготовки 
09.03.02 «Информационные системы и технологии» (квалификация–
бакалавр)  

УДК 004.9
ББК  32.97

ISBN 978-5-9765-4022-4
© Коллектив авторов, 2018
© Издательство «ФЛИНТА», 2018

ПРЕДИСЛОВИЕ

Автоматизация проектирования занимает особое место среди 

информационных 
технологий.Во-первых, 
автоматизация 

проектирования —
синтетическая дисциплина, ее составными 

частями являются многие другие современные информационные 
технологии. 
Так, 
техническое 
обеспечение 
систем 

автоматизированного 
проектирования 
(САПР) 
основано 
на 

использовании вычислительных сетей и телекоммуникационных 
технологий, в САПР используются персональные компьютеры и 
рабочие 
станции, 
есть 
примеры 
применения 
мейнфреймов. 

Математическое обеспечение САПР отличается богатством и 
разнообразием используемых методов вычислительной математики, 
статистики, 
математического 
программирования, 
дискретной 

математики, искусственного интеллекта. Программные комплексы 
САПР 
относятся 
к 
числу 
наиболее 
сложных 
современных 

программных систем, основанных на операционных системах Unix, 
Windows 2000/XP, языках программирования С, С++, Java и других, 
современных 
CASE 
технологиях, 
реляционных 
и 
объектно
ориентированных системах управления базами данных (СУБД), 
стандартах открытых систем и обмена данными в компьютерных 
средах.

Во-вторых, знание основ автоматизации проектирования и 

умение работать со средствами САПР требуется практически любому 
инженеру-разработчику. 
Компьютерами 
насыщены 
проектные 

подразделения, конструкторские бюро и офисы. Работа конструктора 
за обычным кульманом, расчеты с помощью логарифмической 
линейки или оформление отчета на пишущей машинке стали 
анахронизмом. Предприятия, ведущие разработки без САПР или 
лишь 
с 
малой 
степенью 
их 
использования, 
оказываются 

неконкурентоспособными как из-за больших материальных и 
временных затрат на проектирование, так и из-за невысокого 
качества проектов.

3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Построение концептуальной модели предметной области. 

Разработка диаграммы вариантов использования в среде 

Rational Rose

ВВЕДЕНИЕ

В индустрии разработок программного обеспечения существует 

понятие 
CASE-технологии 
(Computer-Aided 
Software/System 

Engineering). CASE-технология представляет собой методологию 
проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, 
позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, 
анализировать 
эту 
модель 
на 
всех 
этапах 
разработки 
и 

сопровождения ИС и разрабатывать приложения в соответствии с 
информационными 
потребностями 
пользователей. 
Большинство 

существующих 
CASE-средств 
основано 
на 
методологиях 

структурного (в основном) или объектно-ориентированного анализа и 
проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или 
текстов для описания внешних требований, связей между моделями 
системы, динамики поведения системы и архитектуры программных 
средств. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное 
вопросами автоматизации разработки только лишь программного 
обеспечения (ПО), в настоящее время приобрело новый смысл, 
охватывающий процесс разработки сложных ИС в целом. Теперь под 
термином 
CASE-средства
понимаются 
программные 
средства, 

поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая 
анализ и формулировку требований, проектирование прикладного ПО 
(приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, 
документирование, 
обеспечение 
качества, 
конфигурационное 

управление и управление проектом, а также другие процессы. CASEсредства вместе с системным ПО и техническими средствами 
образуют полную среду разработки ИС[1]. 

Главными преимуществами CASE-технологии по сравнению с 

другими способами моделирования являются:

создание модели системы в приемлемые сроки;

4

сокращение затрат связанных с процессом проектирования;

возможность анализа полученных данных до начала

процесса 
непосредственного 
создания 
системы 
(тем 
самым 

появляется возможность «предотвращения» глобальных ошибок);

возможность 
применения 
«готовых» 
разработок 
в 

соответствии со своими требованиями (стандартные программные 
продукты и инструменты, относящиеся к группе CASE-средств).

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Настоящая работа ставит своей целью ознакомить студента построением 

концептуальной модели предметной области и разработкой диаграммы 
вариантов использования в среде Rational Rose.

Достижение данной цели связано с решение следующих задач:
1)
освоение методики построения диаграмм вариантов использования;

2)
знакомство с Case-средством Rational Rose и получение навыков

работы в данной среде;

3)
разработка диаграммы вариантов использования согласно заданию.

Продолжительность работы - 4 часа.

2. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Для выполнения работы необходимы: 
- персональный  компьютер  типа  IBM  PC  с  операционной

системой Windows; 

- система RationalRose.

3. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Концептуальную 
модель 
предметной 
области 
можно 

представить в виде ER-диаграммы, т.е. отношения “сущность-связь”. 
Для этого необходимо разработать модель данных.

Моделирование данных является важнейшим процессом при 

проектировании программного обеспечения (ПО). По этой причине, 
разработчики CASE-средств в своих продуктах вынуждены уделять 
моделированию данных повышенное внимание. Являясь признанным 
лидером в области объектных методологий, фирма Rational Software 
Corporation, тем не менее, до недавнего времени такого средства не 
имела. Основной причиной этого, по-видимому, является ориентация
на язык Unified Modeling Language (UML), как универсальный 
инструмент моделирования. UML полностью покрывает потребности 

5

моделирования данных. Сложившаяся на протяжении десятилетий 
технология моделирования данных, традиции, система понятий и 
колоссальный опыт разработчиков не могли далее игнорироваться. 
Немаловажную роль здесь сыграла и необходимость формального 
контроля моделей данных, что является абсолютно необходимым при 
проектировании мало-мальски больших схем баз данных и что UML 
не обеспечивает в достаточной степени. И, наконец, последней 
причиной, побудившей специалистов Rational Software Corporation к 
созданию собственного средства моделирования данных, является 
требование построения эффективных физических моделей, прежде 
всего для конкретных СУБД - лидеров рынка.

В начале 2000
года фирма Rational Software Corpоration 

анонсировала появление собственного средства моделирования 
данных –
Data Modeler, и в настоящее время оно доступно 

специалистам, например, использующим в своей работе Rational Rose 
2000 [5].

Целью данной лабораторной работы является знакомство с 

основными возможностями этого нового средства.

Авторы Data Modeler, прежде всего, ориентировались на 

создание инструмента проектирования физической модели данных. 
При этом не произошло отказа от
UML как от средства 

моделирования данных, а некоторым образом были смещены 
акценты: теперь UML предполагается использовать для построения 
логической модели. По сути, логическая модель - это та же объектная 
модель, состоящая из объектов - сущностей. Переход от логической 
модели к физической и, наоборот, в части моделирования данных 
обеспечивается Rational Rose автоматически. Для этого введено 
соответствие элементов моделей (табл. 1).

6

Таблица 1 - Соответствие элементов логической и физической 

модели

Логическая модель
Физическая модель

Class (Класс)
Table (Таблица)

Operation 

(Операция)

Constraint 

(Ограничение)

Attribute (Атрибут)
Column (Колонка)

Package (Пакет)
Scheme (Схема)

Component 

(Компонент)

Database 
(База 

данных)

Association 

(Ассоциация)
Relationship (Связь)

Нет
Trigger (Тригер)

Нет
Index (Индекс)

3.1 Rose Data Modeler

Послеустановки Rational Rose вспециальнойредакции (Rational 

Rose Professional Data Modeler Edition) вразделеглавногоменю Tools 
появляетсяновыйраздел Data Modeler (рис. 1).

Вразделе Data Modeler имеютсядвапункта: “Add Schema” и

“Reverse Engeneer…”.Пункт “Add Schema” используется для создания
новых схем БД, а пункт “Reverse Engeneer” - для построения модели
на основе существующей схемы БД.

Рисунок 1 - Отображение компоненты Data Modeler в меню Rational Rose

3.1.1 Создание диаграммы модели данных

7

После создания схемы (рис.2.1) в ней можно сформировать 

диаграмму модели данных. Эта диаграмма позволит добавить, 
изменить или просмотреть таблицы и другие элементы модели 
данных, поскольку играет ту же роль, что и диаграмма классов в 
объектной модели. Хотя можно добавлять элементы моделирования 
данных непосредственно в браузере, диаграмма модели данных 
позволяет показать в графическом виде, как сами элементы, так и 
отношения между ними. Для любой схемы можно создать любое 
необходимое 
число 
Создание 
диаграммы 
модели 
данных 

осуществляется следующим образом [9]:

1. В браузере щелкните правой кнопкой мыши на схеме.
2. Выберите Data Modeler > New > Data Model Diagram.
3. Введите имя новой диаграммы.
4. Дважды щелкните на диаграмме для ее открытия.
Как и другие диаграммы в среде Rose, диаграмма модели

данных имеет специализированную панель инструментов для 
добавления таблиц, отношений и других элементов моделирования. 
Кнопки этой панели перечислены в таблице 2.

Таблица 2 – Значки панели инструментов для диаграммы 

модели данных

З

начки
Назначение

Курсор принимает форму стрелки для выделения 

элемента

Добавляет в диаграмму текстовое поле
Добавляет к элементу диаграммы примечание
Соединяет примечание с элементом диаграммы
Добавляет в диаграмму таблицу
Рисует неидентифицируемое отношение между двумя 

таблицами

Рисует идентифицируемое отношение между двумя 

таблицами

Добавляет в диаграмму представление
Рисует зависимость между двумя таблицами

Диаграмма Data Model предоставляет следующие возможности:

8

создание и редактирование таблиц и их элементов 

(колонок, ограничений, индексов, триггеров и т. п.);

создание и редактирование идентифицирующих связей 

между таблицами; 

создание и редактирование неидентифицирующих связей.

Основные возможности по работе с таблицей доступны, если 

войти 
в 
контекстном 
меню 
в 
пункт 
“Open 
Specification”. 

Появляющееся на экране окно включает следующую информацию 
(рис. 2).

Рисунок 2 - Окно спецификации таблицы
При редактировании спецификации таблицы обеспечиваются 

следующие возможности (табл. 3).

9

Таблица 3 - Спецификация таблицы БД

Закладка 
Описание 

General 
Вводится общая информация о таблице. 

Columns 
Задается описание колонок. Здесь можно добавить или 

отредактировать 
свойства 
колонок, 
задать 
тип, 
длину, 

обязательность (NULL, NOT NULL), а также пометить, что колонка 

входит в состав первичного ключа. Типы колонок соответствуют 

типам конкретной выбранной СУБД. 

Key 

Constraints 

Задаются ограничения на колонки таблицы. Здесь можно задать 

ограничение на уникальность первичного ключа, ограничение на 

уникальность 
альтернативных 
ключей, 
а 
также 
просто 

определить индекс. 

Check 

Constraints 

Задаются 
выражения 
– 
инварианты, 
которые 
должны 

выполнятся для всех строк таблицы. 

Triggers 
Содержит список триггеров, который можно отредактировать, в 

том числе добавив новый триггер. 

Relationships При наличии связей между таблицами, закладка содержит 

полный список связей. 

3.1.1.1 Добавление отношений

Отношения в модели данных подобны отношениям в объектной 

модели. В объектной модели отношение связывает два класса, а в 
модели данных — две таблицы. В Rose поддерживаются два 
основных 
типа 
отношений: 
идентифицируемые 
отношения 

(identifyingrelationship) и неидентифицируемые отношения (nonidentifyingrelationship).

В обоих случаях для поддержки отношений в дочернюю 

таблицу добавляется внешний ключ. При идентифицируемом 
отношении внешний ключ становится частью первичного ключа в 
дочерней таблице. В этом случае дочерняя таблица не может 
содержать запись, не связанную с записью в родительской таблице. 

10