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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

Vicerrectorado de Investigación

ANÁLISIS Y DISEÑO DE SISTEMAS INFORMÁTICOS

TINS Básicos

INGENIERÍA DE SISTEMAS

TEXTOS DE INSTRUCCIÓN BÁSICOS (TINS) / UTP

Lima - Perú

© ANÁLISIS Y DISEÑO DE SISTEMAS INFORMÁTICOS Desarrollo y Edición

:

Vicerrectorado de Investigación

Elaboración del TINS

:

Profesor Hernán Robalino Gómez

Diseño y Diagramación

:

Julia Saldaña Balandra

Soporte académico

:

Instituto de Investigación

Producción

:

Imprenta Grupo IDAT

Queda prohibida cualquier forma de reproducción, venta, comunicación pública y transformación de esta obra.

“El presente material contiene una compilación de obras de Análisis y Diseño de Sistemas Informáticos publicadas lícitamente, resúmenes de los temas a cargo del profesor; constituye un material auxiliar de enseñanza para ser empleado en el desarrollo de las clases en nuestra institución. Éste material es de uso exclusivo de los alumnos y docentes de la Universidad Tecnológica del Perú, preparado para fines didácticos en aplicación del Artículo 41 inc. C y el Art. 43 inc. A., del Decreto Legislativo 822, Ley sobre Derechos de Autor”.

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PRESENTACIÓN El presente texto elaborado en el marco de desarrollo de la Ingeniería, es un material de ayuda instruccional, en la carrera de Ingeniería de Sistemas para la Asignatura de Análisis y Diseño de Sistemas Informáticos, en el sexto ciclo de estudios. Plasma la iniciativa institucional de innovación de la enseñanza-aprendizaje educativa universitaria, que en acelerada continuidad promueve la producción de materiales educativos, actualizados en concordancia a las exigencias de estos tiempos. Esta primera edición apropiadamente recopilada, de diversas fuentes bibliográficas, de uso frecuente en la enseñanza de la Ingeniería de Sistemas, está ordenada en función del syllabus de la Asignatura, arriba mencionada. La conformación del texto ha sido posible gracias al esfuerzo y dedicación académica del profesor Hernán Robalino Gómez; contiene siete capítulos, cuyas descripciones genéricas son como sigue: El capitulo I proporciona al alumno un panorama breve de los sistemas de información; los conceptos básicos de la tecnología de objetos y del lenguaje unificado de modelado. El capitulo II tiene un resumen del modelado de negocios, requisitos análisis y diseño. En el capitulo III se utiliza los conceptos del análisis orientado a objetos para organizar los elementos en paquetes, descripción de casos de uso y elaboración de los diagramas de casos de uso. En el capitulo IV se muestra el aspecto dinámico de los sistemas a través de los diagramas de secuencia y de colaboración. El capitulo V modela la vista estática de un sistema, mediante las instancias de los elementos contenidos en los diagramas de clases. El capitulo VI modela el aspecto dinámico de los sistemas utilizando los diagramas de actividad que se centra en las actividades que ocurren dentro del objeto, y los diagramas de estado, que se centran en el comportamiento dirigidos por eventos de un objeto.

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En el capitulo VII de describen los elementos físicos del sistema y sus relaciones. Además, la disposición física de los distintos nodos que componen un sistema. Finalmente, al cierre de estas líneas, el agradecimiento Institucional, por la labor cumplida al profesor Ing. Hernán Robalino Gómez; así mismo el reconocimiento a quienes han hecho posible la presente edición.

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ÍNDICE CAPITULO I 1.1 1.2 1.3 1.4

Introducción Sistema de información Conceptos Básicos de la Tecnología de Objetos El Lenguaje Unificado de Modelado (UML)

11 11 15 17

CAPITULO II 2.1 2.2 2.3 2.4

21 22 22 23

Modelado del Negocio Modelado de Requisitos Modelado del Análisis Modelado del Diseño

CAPITULO III 3.1 Organizando los Elementos en Paquetes 3.2 Casos de Uso 3.3 Diagramas de Casos de Uso

25 25 31

CAPITULO IV 37 37 43

4.1 Diagramas de Interacción 4.1.1 Diagrama de Secuencia 4.1.2 Diagrama de Colaboración

CAPITULO V 47 49 58

5.1 Diagrama de Objetos 5.2 Clases 5.3 Diagrama de Clases CAPITULO VI

81 93

6.1 Diagrama de Estado 6.2 Diagrama de Actividad

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CAPITULO VII 7.1 7.2 7.3 7.4

103 104 107 122

Diagrama de Componentes Diagrama de Distribución Trabajo Práctico Arquitectura de Tres Capas

Bibliografía

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DISTRIBUCIÓN TEMÁTICA CLASE N°

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

TEMA

Introducción a los Sistemas de Información: Enfoque Sistémico, Enfoque Orientado a Objeto Conceptos Básicos de la Tecnología de Objetos Análisis y Diseño de Sistemas Orientado a Objetos (Modelando en UML) Casos de Uso Diagramas de Casos de Uso. Organizando los Elementos de Paquetes Casos de Uso Diagramas de Casos de Uso. Organizando los Elementos de Paquetes (Continuación) Diagrama de Interacción: Diagrama de Secuencia Diagrama de Colaboración Diagrama de Interacción: Diagrama de Secuencia Diagrama de Colaboración (Continuación) Diagrama de Objetos Comparación del Análisis Orientado a Objetos y el Diseño Orientado a Objetos Diagramas de Clases EXAMEN PARCIAL Diagrama de Clases (Continuación) Especificación de la Lógica General Diagramas de Comportamiento: Diagrama de Estado Diagrama de Actividad Diagramas de Comportamiento: Diagrama de Estado Diagrama de Actividad (Continuación) Diagrama de implementación: Diagrama de Componentes Diagrama de distribución Arquitectura Clásica de Tres Capas Diagrama de despliegue Revisión, Nivelación EXAMEN FINAL

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CAPÍTULO I 1.1 INTRODUCCIÓN Los altos ejecutivos, estadistas o cualquier persona que tiene un puesto de responsabilidad en las empresas, instituciones privadas o estatales, encuentran cada día más difícil el tomar una decisión sobre el curso de acción para solucionar, de la mejor forma un problema. Esta situación hace que los sistemas de información sean cada vez más importantes para el desenvolvimiento diario de la empresa. Sistema Desde un punto de vista práctico un sistema es un conjunto de elementos dinámicamente relacionados entre sí, para alcanzar un objetivo. Sistema Productivo En un proceso industrial entran insumos (materia prima), que pasan por un proceso de transformación y se obtiene como resultado final un producto terminado. Paralelo a este proceso industrial, existe un sistema de información que utiliza los datos de los insumos, del proceso y del producto terminado 1.2 SISTEMA DE INFORMACIÓN (SI) Un sistema informático utiliza ordenadores para almacenar datos, procesarlos y ponerlos a disposición de quien se considere oportuno. Un sistema puede ser tan simple como: una persona tiene un microordenador y le introduce datos tan elementales, como por ejemplo las ventas diarias de una pequeña empresa, se produce una entrada por cada venta y en ella se declara el elemento vendido, por ejemplo un yogur, la cantidad de elementos vendidos, por ejemplo cuatro y el precio de venta unitario, por ejemplo 0.15 euros. Cada entrada se almacena como un registro de un fichero en el disco. Al finalizar el día se puede obtener un informe de las ventas y las tendencias. El usuario puede utilizar esta información para la gestión de almacén o planificar campañas publicitarias. Habitualmente una empresa tiene más de un ordenador, por ejemplo uno para la gestión de ventas y otro para la contabilidad y procesos asociados. Sin embargo la mayor parte de los sistemas son más complejos. Los sistemas de información tienen muchas cosas en común, la mayoría de ellos están formados por: Personas.- son un componente esencial en cualquier sistema de información, producen y utilizan la información de sus actividades diarias para decidir lo que se debe hacer. Las decisiones pueden ser rutinarias o complejas. Procedimientos.- los sistemas de información deben soportar diversas clases de actividades del usuario, por eso han de establecerse procedimientos que aseguren que los datos correctos llegan a las personas adecuadas en su momento justo.

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Equipo.- es decir los ordenadores y todos los dispositivos necesarios. Tipos de Sistemas de Información Es importante distinguir los diferentes tipos de sistemas de información, de acuerdo con la tecnología aplicada. Estos tipos de sistemas de información se diferencian uno de otro por el uso de diversos elementos: 1. Dispositivos de entrada/salida. 2. Medios de almacenamiento. 3. Sistemas operativos. 4. Etcétera. S. I. de Proceso de Datos en Lotes (Batch) Captura de datos.- Por lo general los datos se capturan de documentos fuentes como: notas de ventas, remisiones y nominas de salarios. La información se puede registrar directamente en lugar donde se efectúan las transacciones. Proceso de datos.- Este tipo de procesamiento es adecuado para ciertos procesos, por ejemplo: los datos de los sueldos de los empleados y los movimientos de cargo y crédito de los clientes son acumulados en lotes de transacciones y procesados en intervalos programados. Salida.- La salida de este procesamiento puede ser: ¾ ¾

Interna: Es la información para uso interno de la organización. Ejemplo: archivos actualizados, informes, etcétera. Externa: Es la información que se utilizará fuera de la organización. Ejemplo: avisos enviados a los clientes, cheques de empleados y proveedores, etcétera.

S.I. de Proceso de Datos en Línea (On Line) Captura de datos.- los datos entran a través del teclado (dispositivo de captura de datos en línea) o de algún otro dispositivo en línea, en el momento en que ocurre la transacción. Proceso de datos.- Este proceso permite localizar y actualizar directamente cualquier registro sin necesidad de leer el que le precede. Cuando una computadora esta procesando un acceso directo, normalmente acepta la introducción de datos desde un teclado conectado, un dispositivo de Colección de datos o un archivo de transacciones. Además de la velocidad de actualización de los registros directos sin tener que clasificar el archivo, el proceso de acceso directo puede proveer información instantánea en respuesta a solicitudes de información formuladas desde las estaciones de línea. Salida.- Las personas utilizan terminales para introducir datos en el sistema y para solicitar y recibir información del sistema. Cuando se utiliza terminales de punto de venta, o terminales de operaciones financieras, la computadora suele responder con una salida impresa producida por la terminal. Esta salida puede tener la finalidad exclusiva de ser utilizada por los miembros de una organización. Los terminales de despliegue visuales son los dispositivos más comunes empleados para recibir salida durante el procesamiento de acceso directo. También pueden utilizarse las terminales

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de despliegue gráfico para producir salida en forma de gráficos, mapas y dibujos. Los “cajeros automáticos”, a menudo exhiben instrucciones en pantalla para ayudar a los clientes de un banco en la realización de sus operaciones. También se puede preparar respuestas con voz para proporcionar información de salida interna y externa. Dispositivos.- Los dispositivos empleados en aplicaciones de procesamiento en línea tienen las siguientes características: • Permiten introducir datos directamente a la CPU. • Generalmente están ubicados en o cerca de la fuente de datos, la cual puede estar alejada de la CPU. • Permiten una relación interactiva directa entre las personas y las computadoras. • Manejan en forma económica un volumen de datos de entrada. Ejemplos: • • • •

Terminales portátiles de captura de datos. Terminales de punto de venta. Terminales para operaciones financieras. Terminales de despliegue visual.

S.I. de Procesos Distribuidos (Distributed Processing) Las tecnologías de hardware, de software, de base de datos y de redes contribuyen todas ellas a la arquitectura de computadoras distribuidas y cooperativas. En su forma más general, un sistema raíz, que típicamente será una gran computadora, actúa como un depósito de los datos corporativos. El sistema raíz está conectado con servidores (que típicamente son estaciones de trabajo potentes, o PC) y que poseen un doble papel. Los servidores actúan para actualizar y solicitar los datos corporativos mantenidos por el sistema raíz. Además mantienen sistemas departamentales locales y desempeñan un papel clave al poner en red los PC de nivel de usuario a través de una red de área local (LAN). S.I. de Proceso en Tiempo Real (Real Time) Un sistema en Tiempo Real esta en una relación paralela de tiempo con una actividad en marcha y produce información con la rapidez necesaria para ser utilizada en el control de esa actividad. Por tanto, las palabras “Tiempo Real” describen un sistema de acceso directo o de procesamiento en línea con limitaciones severas de tiempo. En este tipo de proceso muchas estaciones están conectadas directamente por medio de líneas de telecomunicaciones de alta velocidad a una o más CPU. Los archivos se actualizan cada minuto y las consultas se contestan por medio de accesos que tardan fracciones de segundo a los registros actualizados al instante. Sin embargo, es posible tener sistemas de acceso directo a los registros para propósitos de consulta, sin hacer uso de un sistema de tiempo real. Categorías de los SI Puede decirse, en líneas generales, que esta evolución ha tenido lugar en tres grandes etapas Sistema de Procesamiento de Transacciones.- tienen como objetivo automatizar procesos basados en la información (ej. facturación) buscando simplemente mejorar el rendimiento operativo mediante la sustitución del trabajo de los hombres por las máquinas

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Sistema de Información para la Dirección.- permiten a los directivos aprovechar la gran cantidad de datos acumulados, por los sistemas antes mencionados, para incrementar la efectividad de sus actividades de gestión y satisfacer sus necesidades de información Sistema de Información Estratégicos.- En la década de los ochenta la forma de actuar de algunas organizaciones innovadoras ponen de manifiesto la posibilidad de utilizar los sistemas de información para mejorar directamente la posición competitiva de una empresa alterando la naturaleza, el comportamiento o la orientación de los negocios. Se debe aclarar que estos tres sistemas se superponen; es decir: los tres se complementan. 1.3 CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TECNOLOGÍA DE OBJETOS Clase: Es una descripción para producir objetos de esa clase o tipo. Una clase esta formada por los métodos y los atributos, que definen las características comunes a todos los objetos de esa clase. Una clase se puede considerar como una plantilla para crear objetos de esa clase o tipo. Objetos: Es una encapsulación genérica de datos y de los procedimientos para manipularlos. Dicho de otra forma un objeto es una entidad que tiene unos atributos particulares (los datos) y una forma de operar sobre ellos (los métodos y los procedimientos). Jézéquel 1996.- Un objeto describe una abstracción caracterizada por una entidad del mundo real Existe en el tiempo • •

Puede estar en diferentes estados (cambiantes) Puede ser creada y destruida

Un objeto tiene una identidad que denota una existencia separada de los otros objetos. El comportamiento de un objeto se manifiesta ante acciones y reacciones en forma de cambios de estado. Wirfs-Brook et al, 1990.- básicamente un objeto contiene determinada información y es capaz de realizar determinadas operaciones Snyder, 1993.- básicamente un objeto es una entidad que juega un papel visible al proporcionar servicios a clientes Un objeto viene caracterizado por • identidad (Oid Object identifier) a. identificador único y global b. independiente de las propiedades c. invariable desde la creación a la destrucción del objeto • estado (el estado de un objeto condiciona su comportamiento) a. evoluciona a lo largo del tiempo b. es función de los valores de los atributos

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comportamiento a. describe las acciones y reacciones de un objeto b. las operaciones de un objeto se realizan como consecuencia de estímulos realizados mediante el envío de mensajes

Mensajes: Cuando se utiliza el AOO, los objetos están recibiendo, interpretando y respondiendo a mensajes de otros objetos. El conjunto de mensajes a los que un objeto puede responder se le llama protocolo. Métodos: Un método determina cómo tiene que actuar el objeto cuando recibe un mensaje. Un método también puede enviar mensajes a otros objetos solicitando una acción o información. La descripción de un método se denomina operación. Herencia: Es el mecanismo para compartir automáticamente métodos y datos entre clases y subclases. Encapsulamiento: Se refiere a la práctica de incluir dentro de un objeto todo lo que necesita, de tal forma que ningún otro objeto necesite conocer nunca su estructura interna. Polimorfismo: Es una característica que permite implementar múltiples formas de un mismo método, dependiendo de cada una de ellas de la case sobre la que se realice la implementación. Análisis orientado a objetos(OOA) • Estudio de un problema previamente a tomar cualquier decisión sobre él • Incluye o presupone un Análisis del dominio • Necesita una especificación de requisitos • Funcionales • No funcionales • El OOA se lleva a cabo desde la perspectiva de las clases y objetos que forman parte del vocabulario del dominio • Especificación del comportamiento observable externamente • Establecimiento explícito de lo que se necesita • consistente, completo, factible • Cobertura funcional • Cuantificación de las características operacionales Diseño orientado a objetos (OOD) • La fase de diseño comienza al acabar la de análisis • Se extiende el modelado de clases a • interfaz, utilidades, clases básicas, gestión de la persistencia • De forma gradual el énfasis pasa del dominio de la aplicación al dominio de la computación • Estrategia de implementación • Representación de los datos • Algoritmos • Detección de clases de la implementación

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Programación Orientada a Objetos (OOP) • método de implementación en el cual los programas se organizan como colecciones colaborativas de objetos, cada uno de los cuales representa un ejemplar de una clases, y cada una de las clases forma parte de una jerarquía de clases ligadas por relaciones de herencia • Ensamblado de componentes más que programación • Componentes de software más que programas 1.4 EL LENGUAJE UNIFICADO DE MODELADO, UML A mediados de los noventa existían muchos métodos de análisis y diseño OO. – – –

Mismos conceptos con distinta notación. Mucha confusión. “Guerra de los métodos”

En 1994, Booch, Rumbaugh (OMT) y Jacobson (Objectory/OOSE) deciden unificar sus métodos: Unified Modeling Language (UML) Proceso de estandarización promovido por el OMG El consorcio OMG •Rational Software •Hewlett-Packard •IntelliCorp •Platinum Technology •Reich Technologies

•Oracle •Sterling Softwa...