PDF de programación - Unidad I Conceptos y principios del diseño

Unidad I Conceptos y principios del diseño (fcc)



1.1 El diseño del software e Ingeniería del software



Concepto de diseño.- Proceso de aplicar distintas técnicas y principios con el
propósito de definir un dispositivo, proceso o sistema con los suficientes detalles
como para permitir su realización física [Taylor, 1959]



Proceso común en la actividad humana

(cid:31) Intuitivamente es el proceso que se trata de formular y evaluar una solución
para un problema dado

(cid:31) En el caso del diseño de un sistema software será la búsqueda de soluciones
que se ajusten a los requisitos del usuario

(cid:31) Actividad necesaria para conseguir un software bien acabado













Definición de diseño de software

(cid:31) Es el proceso de definición de la arquitectura software: componentes módulos,
interfaces, procedimientos de prueba y datos de un sistema que se crean para
satisfacer unos requisitos especificados [AECC, 1986]

(cid:31) En un sentido, el diseño es la representación de un objeto que está siendo
creado. Un diseño es una información de base que describe aspectos de este
objeto, y el proceso de diseño puede ser visto como una elaboración sucesiva de
representaciones, tales como añadir más información, puntos de retorno y
explorar alternativas [Webster, 1988]

(cid:31) Es la práctica de tomar una especificación del comportamiento observable
externamente y añadir los detalles necesarios para la implementación actual del
sistema computacional, incluyendo detalles sobre la interacción de los usuarios, la
gestión de tareas y la gestión de datos [Coad y Yourdon, 1991]

(cid:31) Es un proceso de invención y selección de programas que cumplan los objetivos
de un sistema software. La entrada incluye el entendimiento de los requisitos, las
restricciones de entorno y los criterios de diseño. La salida del proceso de diseño
está compuesta de una arquitectura de diseño que muestra como las piezas están
interrelacionadas, de especificaciones de cualquier pieza nueva y de las
definiciones de cualquier dato nuevo [Stevens, 1991]

(cid:31) El diseño de software es el proceso de definir la arquitectura, componentes,
interfaces y otras características de un sistema o componente; el resultado de ese
proceso IEEE-Std. 610.12 [IEEE, 1999]

(cid:31) El diseño del software es una descripción de la estructura del software que se va
a implementar, los datos que son parte del sistema, las interfaces entre los
componentes del sistema y, algunas veces, los algoritmos utilizados [Sommerville,
2005]





Evolución del diseño del software

El diseño de software disciplina que evoluciona

% Primeros años de la década de los 70s

•
•
•

Programación modular [Dennis, 1973]
Refinamiento descendente [Wirth, 1971]
Evolución hacia la programación estructurada [Dahl et al., 1972]

% Mediados de los 70s

•
•

Transformaciones de los flujos de datos [Stevens et al., 1974]
Transformaciones de la estructura de datos [Warnier, 1974],
[Jackson, 1975]

% Finales de los 80s, década de los 90s

•

•

Diseño Orientado a Objeto (DOO) [Wirfs-Brock et al., 1990],
[Gamma et al., 1995], [Buschmann et al., 1996]


Las diferentes tendencias en diseño han dado lugar a métodos de diseño



Ingeniería del software.- La ingeniería de software es una disciplina
formada por un conjunto de métodos, herramientas y técnicas que se
utilizan en el desarrollo de los programas informáticos (software).

Esta disciplina trasciende la actividad de programación, que es la
actividad principal a la hora de crear un software. El ingeniero de software
se encarga de toda la gestión del proyecto para que éste se pueda
desarrollar en un plazo determinado y con el presupuesto previsto.

La ingeniería de software, por lo tanto, incluye el análisis previo de la
situación, el diseño del proyecto, el desarrollo del software, las pruebas
necesarias para
la
implementación del sistema.

funcionamiento

confirmar

su

correcto

y

Cabe destacar que el proceso de desarrollo de software implica lo que se
conoce como ciclo de vida del software, que está formado por cuatro
etapas: concepción, elaboración, construcción y transición.













1.2 El Proceso de diseño del software

El diseño es un proceso de resolución de problemas cuyo objetivo es
encontrar y describir una forma

(cid:31) Para implementar los requisitos funcionales del sistema

(cid:31) Respetando las restricciones impuestas por los requisitos no funcionales

o

Incluyendo las presupuestarias

(cid:31) Ajustándose a los principios generales de calidad

El proceso de diseño es, por tanto, un proceso iterativo, mediante el cual
se va a realizar una traducción de los requisitos en una representación del
software





Diseño como toma de decisiones

% El diseñador se enfrenta a una colección de problemas de diseño

% Cada problema tiene normalmente varias soluciones alternativas

•

Opciones de diseño

% El diseñador toma una decisión de diseño para resolver cada problema

•

Este proceso implica elegir la mejor opción entre las
alternativas

% Para tomar las decisiones de diseño el ingeniero software utiliza el
conocimiento que tiene de:

•
•
•

Los requisitos
El diseño realizado hasta el momento
La tecnología disponible

•
•

Los principios de diseño y de las “buenas prácticas”
Lo que ha funcionado bien en situaciones anteriores



Objetivos de la fase de diseño

% Descomponer el sistema en subsistemas

- Identificar la arquitectura software

% Determinar las relaciones entre componentes

- Identificar las dependencias entre componentes y
determinar los mecanismos de comunicación entre
componentes

% Especificar las interfaces entre los componentes

- Interfaces bien definidas para facilitar la prueba y
comunicación entre los componentes

% Describir la funcionalidad de los componentes




Actividades del proceso de diseño (i)



% Según Roger S. Pressman (1992)

% Diseño preliminar

•

•

También llamado diseño de sistema, diseño
arquitectónico o diseño de alto nivel
Identificar los módulos en los que puede dividirse
atendiendo a motivos de conveniencia de
implementación

% Diseño detallado

•
•

Se centra en la lógica interna de dichos módulos
Se ocupa del refinamiento de la representación
arquitectónica que lleva a una estructura de datos
detallada y a las representaciones algorítmicas del
software



Hay una vertiente técnica y una vertiente de gestión en el diseño

% Diseño arquitectónico

% Define la relación entre los elementos estructurales principales
del software, los patrones de diseño que se pueden utilizar para
lograr los requisitos que se han definido para el sistema, y las
restricciones que afectan a la manera en que se pueden aplicar los
patrones de diseño arquitectónicos [Shaw y Garlan, 1996]

% Diseño de datos

% Transforma el modelo del dominio de información creado en el
análisis en las estructuras de datos necesarias para la
implementación del software [Pressman, 2006]

% Influencia de la estructura de datos en la estructura del programa
y en la complejidad de los procedimientos

% Ocultación de la información y Abstracción

% Datos bien diseñados conducen a

•
•
•

Mejor estructura del programa
Modularidad efectiva
Reducción de la complejidad procedimental





Principios de Wasserman (1996) para el diseño de datos

(cid:31) Los principios sistemáticos del análisis aplicados a la función y al
comportamiento también deben aplicarse a los datos

(cid:31) Deben identificarse todas las estructuras de datos y las operaciones que se han
de realizar sobre cada una de ellas

(cid:31) Debe establecerse y usarse un diccionario de datos para definir el diseño de los
datos y del programa

(cid:31) Deben posponerse las decisiones de datos de bajo nivel hasta el diseño
detallado

(cid:31) La representación de una estructura de datos sólo debe ser conocida por los
módulos que hagan uso directo de los datos contenidos en la estructura

(cid:31) Se debe desarrollar una biblioteca de estructuras de datos útiles y de las
operaciones que se les pueden aplicar

(cid:31) El diseño del software y el lenguaje de programación deben soportar la
especificación y la realización de tipos abstractos de datos





Diseño a nivel de componentes (diseño procedimental)

(cid:31) Transforma los elementos estructurales de la arquitectura del software en
una descripción procedimental de los componentes del software

(cid:31) Diseño de algoritmos



Diseño de la interfaz

(cid:31) Diseño de interfaces hombre-máquina para facilitar al usuario la utilización del
sistema

(cid:31) Propósito

• Recoger de los usuarios la información del sistema y ponerla a

disposición de otros usuarios

- La interfaz cubre las entradas y las salidas

(cid:31) Se debe tener en cuenta la psicología del usuario

•
•
•

Sobrecarga de la información
Complejidad de la tarea
Grado de control del sistema permitido al usuario

(cid:31) Ergonomía

• Estudio de datos biológicos y tecnológicos aplicados a problemas de

mutua adaptación entre el hombre y la máquina [RAE, 2001]











Por su parte D. E. Webster (1988) y L. A. Belady (1990)

Hablan de:

(cid:31) Diseño de flujo ascendente (Upstream design)

•

Es adaptable y abstracto y tiende a corresponderse con las fases de
análisis de requisitos y de diseño preliminar

(cid:31) Diseño de flujo descendente (Downstream design)

•



refiere a

Se
correspondiéndose
implementación

las

los módulos, codificación y documentación,
fases de diseño detallado e

con

1.3.- Principios del diseño d