Subrutin
Pemrograman terstruktur
Bagian sebelumnya membahas operator dasar dan tipe data yang diperlukan untuk membuat program. Diasumsikan bahwa teks program adalah urutan linier dari operator penugasan, loop dan operator kondisional. Dengan cara ini, Anda dapat memecahkan masalah yang tidak terlalu rumit dan membuat program yang berisi beberapa ratus baris kode. Setelah itu, pemahaman teks sumber turun tajam karena fakta bahwa struktur umum algoritme hilang di belakang operator bahasa tertentu yang melakukan tindakan dasar yang terlalu detail. Banyak pernyataan bersyarat dan loop bersarang muncul, logika menjadi benar-benar membingungkan, dan ketika mencoba untuk memperbaiki satu pernyataan yang salah, beberapa kesalahan baru diperkenalkan terkait dengan kekhasan operasi pernyataan ini, yang hasilnya sering diperhitungkan dalam berbagai tempat dalam program. Untuk alasan ini, mengetik dan men-debug urutan pernyataan yang panjang dan linier hampir tidak mungkin.
Saat membangun aplikasi berukuran sedang (beberapa ribu baris kode sumber), gunakan pemrograman terstruktur, gagasan yang intinya adalah bahwa struktur program harus mencerminkan struktur masalah yang dipecahkan sehingga algoritma solusi terlihat jelas dari teks sumber. Untuk melakukan ini, Anda harus memiliki sarana untuk membuat program tidak hanya dengan bantuan tiga operator sederhana, tetapi juga dengan bantuan sarana yang lebih akurat mencerminkan struktur spesifik dari algoritma. Untuk tujuan ini, konsep tersebut diperkenalkan ke dalam pemrograman subrutin - satu set operator yang melakukan tindakan yang diinginkan dan independen dari bagian lain dari kode sumber. Program ini dibagi menjadi banyak subrutin kecil (mengambil hingga 50 pernyataan - ambang kritis untuk memahami tujuan subrutin dengan cepat), yang masing-masing melakukan salah satu tindakan yang disediakan oleh tugas asli. Dengan menggabungkan subrutin ini, dimungkinkan untuk membentuk algoritma akhir bukan dari operator sederhana, tetapi dari blok kode lengkap yang memiliki beban semantik tertentu, dan Anda dapat merujuk ke blok tersebut dengan nama. Ternyata subrutin adalah operator atau operasi baru dari bahasa, yang ditentukan oleh programmer.
Kemampuan untuk menggunakan subrutin memberikan bahasa pemrograman ke kelas prosedural bahasa.
Kehadiran subrutin memungkinkan Anda merancang dan mengembangkan aplikasi Perintahkan ke bawah - pendekatan ini biasanya disebut desain atas-bawah. Pertama, beberapa subrutin dialokasikan untuk menyelesaikan sebagian besar tugas global (misalnya, inisialisasi data, bagian utama dan penyelesaian), kemudian masing-masing modul ini dirinci pada tingkat yang lebih rendah, secara bergiliran memecah menjadi sejumlah kecil subrutin lainnya, dan ini berlanjut sampai saat itu, sampai seluruh tugas selesai.
Pendekatan ini nyaman karena memungkinkan seseorang untuk terus-menerus berpikir pada tingkat subjek, tanpa berhenti pada operator dan variabel tertentu. Pada saat yang sama, menjadi mungkin untuk tidak segera mengimplementasikan beberapa subrutin, tetapi untuk sementara menunda sampai bagian lain selesai. Misalnya, jika sangat penting untuk menghitung fungsi matematika yang kompleks, maka subrutin terpisah untuk perhitungan semacam itu dialokasikan, tetapi untuk sementara diimplementasikan oleh satu operator, yang hanya memberikan nilai yang telah dipilih sebelumnya (misalnya, 5). Ketika seluruh aplikasi ditulis dan di-debug, Anda dapat mulai mengimplementasikan fungsi ini.
Penting juga bahwa subrutin kecil jauh lebih mudah untuk di-debug, yang secara signifikan meningkatkan keandalan keseluruhan program secara keseluruhan.
Karakteristik yang sangat penting dari subrutin adalah kemampuan untuk penggunaan kembali. Pustaka besar rutinitas standar dilengkapi dengan sistem pemrograman terintegrasi yang secara signifikan dapat meningkatkan produktivitas dengan menggunakan pekerjaan orang lain untuk membuat rutinitas yang sering digunakan.
Pertimbangkan contoh yang menunjukkan teknik desain top-down. Ada array Ocenki yang terdiri dari N (N> 2) nilai juri (setiap nilai positif). Dalam beberapa olahraga, merupakan kebiasaan untuk membuang nilai terbesar dan terkecil untuk menghindari pengaruh penilaian yang bias, dan rata-rata aritmatika dari nilai yang tersisa diperhitungkan untuk atlet. Mari selesaikan masalah ini dengan merinci algoritme secara bertahap (tanpa terikat pada bahasa pemrograman tertentu).
1. Proses solusi paling sederhana dijelaskan oleh subrutin:
Enter_evaluations_to_array;
Hapus_evaluasi_terbesar;
Hapus_kecil_evaluasi;
Tampilan_hasil;
Sekarang Anda dapat mulai merinci setiap rutinitas ini.
2. Hapus_evaluasi_terbesar;
Bagaimana saya bisa menghapus skor terbesar dari array statis? Sebagai gantinya, Anda cukup menulis nilai 0, dan mengabaikan nilai nol saat menghitung mean aritmatika.
I = Number_of_the_largest_element_in_array;
3. Hapus_evaluasi_kecil_;
I = Jumlah_ dari_ elemen_terkecil_in_the_array;
Saat menerapkan subrutin Number_small_element_in_array, Anda perlu memperhitungkan bahwa Anda harus mencari yang terkecil dari positif nilai (nol besar).
Ini membutuhkan operator loop yang menghitung jumlah semua elemen dalam array Ocenki.
UNTUK I = 1 SAMPAI N
SUM = SUM + Ocenki (I)
SUM = SUM / (N - 2)
Pernyataan terakhir menghitung rata-rata aritmatika dari semua perkiraan. Jumlah elemen array dibagi dengan jumlah elemen, dikurangi 2, karena dua perkiraan, yang terbesar dan terkecil, tidak perlu dipertimbangkan.
Jika tugas ini diselesaikan secara berurutan, maka sudah pada tahap menghilangkan tanda, masalah tertentu dapat muncul.
Implementasikan sendiri subrutin Number_largest_element_in_array dan Number_ of_ least_element_in_array.
Desain top-down melibatkan dekomposisi berurutan dari keseluruhan fungsi pemrosesan data menjadi elemen fungsional sederhana ("top-/down"). Akibatnya, skema hierarkis dibangun, yang mencerminkan komposisi dan antar-subordinasi individu ... [baca lebih lanjut]
Pelajaran 12-2 jam Metode desain top-down melibatkan dekomposisi berurutan dari fungsi pemrosesan data umum menjadi elemen fungsional sederhana ("atas/bawah"). Akibatnya, skema hierarkis dibangun yang mencerminkan komposisi dan subordinasi ... [baca selengkapnya]
Ada hubungan yang mendalam antara semua tahap desain. Dengan demikian, definisi desain akhir dan pengembangan semua dokumentasi teknis seringkali tidak dapat diselesaikan sebelum akhir pengembangan teknologi. Dalam proses desain dan pengembangan...
Pertanyaan 4. Desain ke atas dan ke bawah.
| Nama parameter | Arti |
| Topik artikel: | Pertanyaan 4. Desain ke atas dan ke bawah. |
| Rubrik (kategori tematik) | Produksi |
ES mengacu pada sistem yang kompleks dan desainnya dicirikan oleh beragam tugas desain, kehadiran sejumlah besar solusi, sangat penting untuk mempertimbangkan sejumlah besar faktor.
Selain prosedur untuk merinci ke tingkat hierarki, dengan pendekatan hierarki blok untuk desain ES, pembagian representasi produk ke dalam beberapa aspek digunakan sesuai dengan sifat properti yang ditampilkan.
Aspek dasar meliputi fungsional, desain dan topologi.
Fungsional merupakan kebiasaan untuk menyebut aspek yang terkait dengan deskripsi tindakan dan proses yang dirancang dari objek fungsional .
V aspek fungsional sistem atau struktural, fungsional-logis, sirkuit dan tingkat komponen abstraksi dibedakan.
Pada tingkat sistem kompleks muncul sebagai sistem, dan blok peralatan sebagai elemen.
Pada tingkat fungsional dan logis blok-blok ini dianggap sebagai sistem yang terdiri dari elemen-elemen, yang merupakan unit fungsional.
Pada tingkat skema blok ini dianggap sebagai sistem dengan komponen skematik.
Pada tingkat komponen komponen itu sendiri dianggap sebagai sistem dan proses yang terjadi dalam komponen skematik dipertimbangkan.
Aspek desain hierarki konstruksi sesuai, termasuk tingkat deskripsi komponen produk, elemen diskrit dan sirkuit mikro, dan fragmen topologi.
Secara teknologi tingkat hierarki deskripsi proses teknologi dalam bentuk rute desain, serangkaian operasi dan transisi dipertimbangkan.
Mengingat ketergantungan pada urutan di mana prosedur desain dilakukan, dua metode desain dibedakan:
Desain ke atas- desain, di mana penerapan prosedur tingkat rendah mendahului pelaksanaan prosedur desain yang terkait dengan tingkat hierarki yang lebih tinggi (ᴛ.ᴇ. - dari bawah ke atas).
Desain dari atas ke bawah- desain dari atas ke bawah, dan dicirikan oleh urutan prosedur yang berlawanan.
Urutan khas prosedur desain top-down ES meliputi:
- rekayasa sistem- analisis persyaratan taktis dan teknis untuk desain seperangkat fondasi tertentu dari prinsip-prinsip fungsi, pengembangan diagram struktural.
- desain sirkuit- pengembangan diagram fungsional dan skematis.
- teknik desain- pemilihan bentuk, tata letak dan penempatan struktur, perutean interkoneksi dan pengembangan dokumentasi desain.
- desain teknologi- pengembangan rute dan basis teknologi, pemilihan peralatan.
Desain dari atas ke bawah(gambar 3).
Beras. 3 Urutan tahapan desain top-down ES
Urutan desain bottom-up yang khas meliputi (Gambar 4):
Desain instrumen dan teknologi- pemilihan teknologi dasar, perhitungan difusi profil, pemilihan topologi komponen.
Desain skematis- sintesis diagram sirkuit, optimalisasi parameter elemen.
Desain fungsional dan logis- sintesis sirkuit logika, implementasi memori, sintesis tes pengontrolan dan pemeriksaan.
Desain dan desain teknologi- penempatan elemen, perutean interkoneksi, memeriksa korespondensi diagram topologi dan listrik, menggambar topologi lapis demi lapis.
Beras. 4 Urutan desain bottom-up tipikal desain sirkuit terpadu (IC)
Pada saat yang sama, baik dalam desain top-down dan bottom-up, urutan tahapan desain dicirikan oleh sifat iteratif, di mana pendekatan ke hasil akhir dilakukan dengan eksekusi berulang dari prosedur yang sama dengan koreksi data awal.
Algoritma untuk mendapatkan solusi desain ditunjukkan pada Gambar 5
 |
Beras. 5 Algoritma untuk implementasi prosedur desain
Analisis - prosedur untuk pemotongan mental atau nyata dari suatu objek properti dari suatu objek atau hubungan antara objek (fenomena atau proses) menjadi bagian-bagian dan mengidentifikasi hubungan antara bagian-bagian ini.
Prosedur analitis adalah salah satu teknik utama untuk mendapatkan hasil kreatif baru.
Perpaduan - prosedur yang berlawanan dengan analisis, yang menentukan hubungan berbagai komponen, aspek suatu objek menjadi satu kesatuan, yang dilakukan baik dalam aktivitas praktis maupun dalam proses kognisi mental realitas.
Nilai - menetapkan kesesuaian kualitas objek (produk pengembangan) dengan persyaratan.
Pertanyaan 4. Desain ke atas dan ke bawah. - konsep dan jenis. Klasifikasi dan fitur kategori "Pertanyaan 4. Desain ke atas dan ke bawah." 2017, 2018.
Metode desain perangkat lunak
Pada akhir abad ke-20, kompleksitas fasilitas yang diproyeksikan tidak hanya meningkat secara signifikan, tetapi juga dampaknya terhadap masyarakat dan lingkungan, tingkat keparahan konsekuensi kecelakaan karena kesalahan dalam pengembangan dan pengoperasian, persyaratan kualitas dan harga yang tinggi. , dan pengurangan waktu produk baru. Kebutuhan untuk mempertimbangkan keadaan ini memaksa kami untuk membuat perubahan dalam sifat tradisional dan metodologi kegiatan proyek.
Saat membuat objek, mereka sudah harus dipertimbangkan dalam bentuk sistem, yaitu, kompleks elemen internal yang saling berhubungan dengan struktur tertentu, berbagai properti dan berbagai koneksi internal dan eksternal. Ideologi desain baru telah terbentuk, yang disebut desain sistem.
Rekayasa sistem secara komprehensif menyelesaikan tugas yang diberikan, memperhitungkan interaksi dan interkoneksi objek-sistem individu dan bagian-bagiannya baik satu sama lain maupun dengan lingkungan eksternal, memperhitungkan konsekuensi sosial-ekonomi dan lingkungan dari fungsinya. Rekayasa sistem didasarkan pada pertimbangan bersama yang cermat dari objek desain dan proses desain, yang pada gilirannya mencakup sejumlah bagian penting.
Prinsip Rekayasa Sistem
Rekayasa sistem harus didasarkan pada pendekatan sistem. Saat ini, masih tidak mungkin untuk mengatakan bahwa komposisi dan konten lengkapnya diketahui dalam kaitannya dengan kegiatan proyek, tetapi yang paling penting dari mereka dapat dirumuskan:
Utilitas praktis:
o aktivitas harus sengaja ditujukan untuk memenuhi kebutuhan nyata konsumen nyata atau kelompok sosial, usia, atau orang lain tertentu;
o aktivitas harus bijaksana... Penting untuk mengungkapkan alasan yang mencegah penggunaan fasilitas yang ada untuk memenuhi kebutuhan baru, untuk mengidentifikasi kontradiksi utama yang menyebabkannya dan untuk memusatkan upaya pada pemecahan masalah utama;
o aktivitas harus suara dan efektif... Masuk akal untuk tidak menggunakan solusi apa pun untuk masalah tersebut, tetapi cari pilihan terbaik;
Kesatuan komponen:
o disarankan untuk mempertimbangkan objek apa pun, apakah itu kompleks atau sederhana, seperti sistem, di dalamnya Anda dapat memilih bagian sederhana yang terkait secara logis - subsistem, kesatuan properti pribadi yang membentuk properti baru secara kualitatif dari sistem objek;
o objek yang dikembangkan ditujukan untuk orang, mereka dibuat dan dioperasikan. Oleh karena itu, seseorang juga harus dianggap sebagai salah satu sistem yang berinteraksi. Dalam hal ini, tidak hanya interaksi fisik yang harus diperhatikan, tetapi juga dampak spiritual dan estetika;
o eksternal, atau disebut juga - lingkungan hidup, juga harus dianggap sebagai sistem yang saling berhubungan dengan objek yang dirancang;
Variabilitas dari waktu ke waktu:
o dengan mempertimbangkan tahapan siklus hidup objek;
o mempertimbangkan sejarah dan prospek pengembangan dan penggunaan objek yang dikembangkan, serta bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, yang menjadi dasar pencapaian perkembangan yang sesuai.
Desain top-down dan bottom-up
Melakukan pengembangan suatu objek secara berurutan dari fitur umum ke detail disebut desain dari atas ke bawah... Hasilnya akan menjadi persyaratan untuk bagian dan rakitan individu. Kemungkinan kemajuan pembangunan dari swasta ke umum, yang membentuk suatu proses desain dari bawah ke atas... Desain seperti itu terjadi ketika satu atau lebih bagian sudah jadi (dibeli atau sudah dikembangkan) produk.
Desain top-down dan bottom-up memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Jadi, dengan desain top-down, persyaratan mungkin muncul yang kemudian menjadi tidak dapat direalisasikan karena alasan teknologi, lingkungan, atau lainnya. Dengan desain bottom-up, dimungkinkan untuk mendapatkan objek yang tidak memenuhi persyaratan yang ditentukan. Dalam kehidupan nyata, karena sifat desain yang berulang, kedua jenisnya saling terkait.
Misalnya, ketika mengembangkan desain mobil dari atas ke bawah (dari skema umum ke bagian-bagiannya, misalnya, ke motor), perlu untuk menghubungkan tata letak keseluruhan dengan ukuran dan kekuatan mesin yang sudah diproduksi. Jika tidak, Anda harus mengembangkan mesin baru untuk tata letak ini, atau mengubah opsi asli untuk lokasinya atau tata letak seluruh mobil.
Karya Guru
Proses mendesain produk menggunakan CAD, sebagai suatu peraturan, dapat diimplementasikan dalam dua opsi yang memungkinkan:
* turun (atas ke bawah);
* desain bottom-up (bottom-up).
Desain top-down menyelesaikan tugas di tingkat hierarki yang lebih tinggi sebelum tugas di tingkat hierarki yang lebih rendah. Dalam desain bottom-up, urutannya dibalik. Desain fungsional dari sistem yang kompleks paling sering top-down, desain struktural bottom-up. Perbedaan mendasar antara opsi ini ditunjukkan pada Gambar 1.3.
Gambar 1.3 - Perbedaan mendasar antara opsi desain produk bottom-up dan top-down
Metodologi desain top-down menyediakan pembuatan struktur kontrol multi-level yang berisi semua geometri dasar dan parameter dasar produk yang dirancang. Di jantung struktur kontrol (struktur seperti pohon dari blok individu yang berisi daftar peserta proyek dalam bentuk departemen, komposisi setiap perakitan kontrol (satu set IHP dan model alokasi ruang (MWM)), penunjukan, nama dan nama file model untuk setiap elemen, fiksasi, di mana level, dalam bentuk apa dan oleh departemen mana model desain dibentuk) adalah model geometri master (komponen rakitan, di mana dimensi unit dan bagian dari produk ditentukan, dimensi geometris karakteristik komponen, lokasi dan bentuk pasangan antara elemen, antarmuka eksternal produk masa depan, sambungan dan mekanisme yang dapat digerakkan, analisis pergerakan diagram kinematik produk, desain atau karakteristik data eksternal dari produk masa depan diperhitungkan, pekerjaan sedang dilakukan untuk mengoptimalkan desain produk). Pada gilirannya, MCI adalah model virtual dari produk yang dirancang. Jadi, data dari master - geometri tingkat atas ditransfer ke tingkat yang lebih rendah dan dilengkapi dengan geometri pemurnian, sehingga memungkinkan untuk membentuk diagram konseptual dari produk yang dirancang.
Skema bercabang dari struktur kontrol memungkinkan untuk mengatur pekerjaan paralel dari berbagai departemen desainer dan desainer. Tahap terakhir adalah pembuatan model desain nyata dari suku cadang dan rakitan dengan tautan ke IHP dan rilis dokumentasi desain.
Dalam desain bottom-up, pengembangan berlangsung dari bawah ke atas. Pada tahap pertama, produk dari tingkat terendah dikembangkan (geometri bagian dan rakitan tertentu). Pada tahap selanjutnya, produk dari tingkat yang lebih tinggi terhubung dengannya (pembuatan kompleks bagian - rakitan) dan kinerjanya diperiksa. Pada tahap desain akhir, perakitan kontrol dikembangkan, yang bertanggung jawab atas logika seluruh produk.
Metodologi desain top-down digunakan untuk produk yang baru dibuat selama pekerjaan desain dan pengembangan untuk mengelola data dan perubahan desain secara efektif.
Metodologi desain bottom-up digunakan untuk memodifikasi produk yang telah dikembangkan.
Desain mesin roket propelan padat untuk tahap ketiga dari rudal balistik tiga tahap
Nosel adalah elemen yang sangat penting dari setiap mesin roket. Ini sangat menentukan semua karakteristik roket, karena di dalamnya energi potensial gas panas diubah menjadi energi kinetik dari semburan gas yang keluar ...
Pengembangan mesin roket berbahan bakar cair untuk tahap pertama kendaraan peluncuran
Gambar 9 menunjukkan diagram pneumohidraulik dari sistem propulsi LPRE tahap pertama, yang beroperasi dengan minyak tanah dan oksigen. Pada diagram, garis mewakili jaringan pipa, garis ganda mewakili koneksi mekanis. Daftar unit dilampirkan pada diagram (tabel 1) ...
Pengembangan mikrosatelit komunikasi
Tugas desain balistik meliputi: 1) membangun lintasan, 2) menentukan karakteristik area pandang dengan peralatan khusus, 3) menentukan area visibilitas pesawat ruang angkasa ...
rekayasa ruang roket otomatis Desain adalah proses pembuatan proyek, prototipe, prototipe dari objek yang diasumsikan atau mungkin, keadaan. Dalam teknologi - pengembangan desain ...
Rekayasa manajemen data selama fase desain konseptual kendaraan peluncuran
Desain paralel tradisional dalam pengembangan produk baru biasanya mencakup daftar desain, perakitan, pengujian, analisis, analisis, pengulangan siklus secara iteratif hingga diperoleh hasil yang diinginkan ...
Jika solusi masalah tingkat hierarki tinggi mendahului solusi masalah tingkat hierarki yang lebih rendah, maka desain disebut ke bawah(perincian langkah demi langkah). Jika tahapan yang terkait dengan tingkat hierarki yang lebih rendah dilakukan lebih awal, desain disebut naik.
Kedua jenis desain ini memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Dalam desain top-down, sistem dikembangkan dalam lingkungan di mana elemen-elemennya belum didefinisikan dan, oleh karena itu, informasi tentang kemampuan dan propertinya bersifat dugaan. Dalam desain bottom-up, di sisi lain, elemen dirancang sebelum sistem, dan oleh karena itu persyaratan untuk elemen bersifat asumsi. Dalam kedua kasus, karena kurangnya informasi awal yang komprehensif, ada penyimpangan dari kemungkinan hasil teknis yang optimal. Namun, harus diingat bahwa penyimpangan seperti itu tidak dapat dihindari dengan pendekatan hierarki blok untuk mendesain dan bahwa tidak ada alternatif yang dapat diterima untuk pendekatan hierarki blok saat mendesain objek yang kompleks. Oleh karena itu, optimalitas hasil desain blok-hierarki harus dipertimbangkan dari sudut pandang indikator teknis dan ekonomi, termasuk, khususnya, biaya bahan dan waktu desain.
Karena asumsi yang dibuat mungkin tidak dapat dibenarkan, seringkali perlu untuk mengulangi prosedur desain dari tahap sebelumnya setelah menyelesaikan prosedur desain dari tahap berikutnya. Pengulangan ini memastikan bahwa hasil yang optimal didekati secara konsisten dan mengarah pada desain berulang. Akibatnya, iterasi harus dianggap sebagai prinsip penting untuk desain objek yang kompleks.
Dalam praktiknya, adalah umum untuk menggabungkan desain bottom-up dan top-down. Misalnya, desain dari bawah ke atas terjadi di semua tingkat hierarki yang menggunakan elemen terpadu. Jelas, elemen terpadu yang berorientasi untuk digunakan dalam sejumlah sistem yang berbeda dari kelas tertentu dikembangkan lebih awal dari sistem tertentu dari kelas ini.
Keindahan desain top-down adalah memungkinkan pengembang untuk fokus pada masalah inti dan menunda keputusan apa pun yang tidak boleh dibuat pada tahap desain ini. Desain top-down membutuhkan dari awal untuk mengatur dan memecahkan masalah yang paling mendasar, menunda masalah khusus untuk dipertimbangkan nanti.
Pemrograman dari atas ke bawah.
Menurun pemrograman adalah metode yang cukup umum untuk mengembangkan program modular. Keuntungan dari pemrograman top-down adalah sebagai berikut:
Pada tahap awal desain, kode sumber modul tingkat atas dapat diperoleh, yang dalam banyak kasus penting, karena akurasi dan kelengkapan representasi program dalam bahasa pemrograman nyata jauh lebih tinggi daripada saat menggunakan pseudocode atau algoritma. diagram;
Dalam proses pemrograman, kontradiksi dan kesulitan terungkap yang mungkin tidak diketahui untuk waktu yang lama;
Desain top-down dapat dikombinasikan dengan debugging top-down.
