Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++

Чтобы построить теорию, необходимо как следует знать основные феномены изучаемой области. Что касается теории вычислений, то мы не знаем этого предмета настолько, чтобы изложить его на высоком уровне абстракции. Напротив, нам следует объяснять хорошо изученные конкретные примеры, на основе которых мы сможем догадаться об общих принципах и обосновать их.

Марвин Минский (Marvin Minsky) Форма и содержание в компьютерной науке (Form and Content in Computer Science)

Глава 8 Система сбора данных: метеорологическая станция

Теория теорией, но сточки зрения инженера-практика никакая, даже самая элегантная методология, предлагаемая учеными, не стоит и ломаного гроша, если она не помогает в построении реальных, работающих систем. Предыдущие семь глав были лишь прелюдией к данному разделу книги, где будут рассмотрены приложения объектно-ориентированного анализа к решению практических задач. В этой и в оставшихся четырех главах мы будем придерживаться следующей схемы: рассмотрев требования к той или иной системе, формализуем задачу, используя стандартные условные обозначения, и далее, в процессе объектно-ориентированной разработки, придем к некоторому решению. В качестве примеров был выбран ряд самых разнообразных областей, включая обработку данных, информационные системы, искусственный интеллект и управление. Каждой из них присущи свои особенности. Здесь вы не найдете подробного описания полученных решений, так как в этой книге мы обращаем основное внимание на анализ и проектирование, а не на программирование как таковое. Мы, однако, включили достаточно полное описание перехода от анализа к проектированию и, затем, к реализации проекта, а также обратили внимание на наиболее интересные аспекты, связанные с особенностями архитектуры рассматриваемых систем.  

 Требования к метеорологической станции

Система должна обеспечивать автоматический мониторинг следующих первичных погодных параметров:

• скорость и направление ветра;

• температура;

• барометрическое давление;

• влажность воздуха.

Система также должна вычислять некоторые производные параметры, в число которых входят:

• коэффициент резкости погоды;

• точка росы;

• относительное изменение температуры;

• относительное изменение барометрического давления.

В системе должна быть предусмотрена возможность определения текущего времени и даты, которые будут использоваться при генерации сообщении о максимальных и минимальных значениях первичных параметров за последние 24 часа.

Система должна обеспечивать постоянный вывод на дисплей текущих значений всех восьми первичных и производных параметров, а также текущее время и дату. Пользователь должен иметь возможность увидеть максимальные и минимальные значения любого из первичных параметров за 24 часа, сопровождаемые информацией о времени произведения соответствующего замера.

Система должна позволять пользователю проводить калибровку датчиков по известным опорным значениям, а также устанавливать текущие время и дату. 

8.1. Анализ

Определение границ рассматриваемой задачи

Врезка ознакомила вас с требованиями к системе мониторинга погоды. Это довольно простая задача, решение которой позволяет обойтись всего несколькими классами. Инженер, не вполне искушенный во всех особенностях объектно-ориентированного анализа, может сделать поспешный вывод о том, что в данном случае наиболее простым и эффективным будет отказ от объектно-ориентированного подхода. Он обратится к рассмотрению потоков данных и входных/выходных значений. Тем не менее, как мы увидим в дальнейшем, даже для такой небольшой системы лучше ввести объектно-ориентированную архитектуру, которая прекрасно проиллюстрирует некоторые основные принципы, лежащие в основе объектно-ориентированной разработки.

Мы начнем наш анализ с рассмотрения аппаратной части системы. Это задача системного анализа. Она включает в себя такие вопросы, как технологичность и стоимость системы, которые выходят за рамки данной книги. Для того, чтобы сузить проблему, ограничившись анализом и проектированием только программных средств, сделаем следующие стратегические предположения об аппаратной части:

• Используется компьютер с одним процессором i486 [Это решение может показаться избыточным, но сейчас платформы на базе 486-го процессора ненамного дороже компьютеров с процессорами предыдущих поколений. Закладывая в требования избыточную производительность компьютера, мы обеспечиваем больший срок жизни разрабатываемой системы].