Csi
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Conception des systèmes d’information Gilles SIMON Maître de conférences, UHP Nancy 1 Loria, bureau B162 E-mail : [email protected] http://www.loria.fr/~gsimon
L3 informatique
Plan du cours 1.
Préambule : dépendances fonctionnelles et normalisation
2.
Introduction au Génie Logiciel et à la méthode de conception MERISE
3.
Modèle conceptuel des données
4.
Passage au modèle logique des données
5.
Modèle conceptuel des traitements
6.
Modèles organisationnel et logique des traitements
7.
Adaptation des modèles logiques des données et des traitements
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
2
1 Préambule : dépendances fonctionnelles et normalisation
Le modèle relationnel : rappel
Introduit en 1970 par Codd, solides bases théoriques : définir de façon formelle les langages de manipulation associés
Le modèle relationnel représente l'information dans une collection de relations : – une relation = une table à double entrée – chaque ligne de la table (appelée nuplet ou tuple) peut être vue comme un fait décrivant une entité du monde – une colonne de la table est appelée un attribut.
A chaque relation est associée une clé (attribut souligné) qui l’identifie de manière unique
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
4
Exemple
Schéma de la relation Etudiant : Etudiant(no,nom,prénom,âge)
Extension de la relation Etudiant : no
tuple
15
12 1 4 8 L3 informatique
nom Dupond
Blanc Noir Rouge Tata
prénom Loïc
Michèle Pascal François Alain
Conception des systèmes d’information
attribut
âge 19
20 23 22 22 5
Risques Relation Produit prod_id p1 p1 p3
libellé K7 K7 Vis
pu 23.5 23.5 10
qte 300 500 900
dep_id 1 2 4
adr Nancy Laxou Nancy
volume 9000 6000 2000
Redondance : libellé et pu apparaissent pour chaque instance d'un produit
Risque d'introduction d'incohérence lors de l'insertion d'une nouvelle instance de p1
Risque de perte d'information : suppression du produit p3 ⇒ on perd son libellé, son pu et les information relatives au dépôt 4
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
6
Solutions Deux solutions sont envisageables : – Transformer les relations dangereuses en plusieurs relations pertinentes → établir les dépendances fonctionnelles, puis normaliser – Se poser la question avant d’écrire les schémas de relations → schéma entités/associations (E/A), puis transformation en relationnel
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
7
Les dépendances fonctionnelles
Un attribut ou une liste d'attributs Y dépend fonctionnellement d'un attribut ou d'une liste d'attributs X dans une relation R, si étant donnée une valeur de X, il ne lui est associé qu'une seule valeur de Y dans toute instance de R. On note une telle dépendance. R Exemples :
X → Y
prod_id → libellé prod_id → pu dep_id → adr, volume prod_id, dep_id → qte L3 informatique
Conception des systèmes d’information
8
Propriétés des dépendances fonctionnelles Soit U la liste des attributs de R, on a alors les propriétés : R (F1) Réflexivité : Y ⊆ X ∧ X ⊆ U ⇒ X → Y
R R (F2) Augmentation : X → Y ⇒ X ∪Z → Y ∪Z R R R (F3) Transitivité : X → Y ∧Y → Z⇒X → Z R R R (F4) Union : X → Y∧X → Z⇒X → Y ∪Z R R R Y ∧ Y ∪W → Z ⇒ X ∪W → Z (F5) Pseudo-transitivité : X →
R R → Y ∧Z ⊆Y ⇒ X → Z (F6) Décomposition : X
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
9
Typologie des dépendances fonctionnelles
Une dépendance
R X → Y
est :
– triviale si Y ⊆ X R X ' → Y – élémentaire si pour tout X' ⊂ X, la dépendance fonctionnelle
n'est pas vraie (Y ne dépend pas fonctionnellement d'une partie de X) – canonique si sa partie droite ne comporte qu'un seul attribut – directe si (i) elle est élémentaire et si (ii) Y ne dépend pas transitivement de X
Exemples : – prod_id, libelle → libelle ?? – prod_id, libelle → pu ?? – prod_id, dep_id → qte ??
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Conception des systèmes d’information
10
Clé d'une relation
Un attribut ou une liste d'attributs X est une clé pour la relation R(X,Y) si Y dépend fonctionnellement de X dans R
R X est une clé minimale si X → Y est élémentaire
Si une relation possède plusieurs clés, nous on choisissons une qui sera appelée clé primaire (soulignée dans les schémas de relation). Les autres clés seront appelées clés secondaires Ex : Voiture(immat#, chassis#, type, marque, puissance) admet immat# et chassis# comme clés
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Conception des systèmes d’information
11
Première forme normale 1NF Une relation est dite en première forme normale si chacun de ses attributs a un domaine atomique mono-valué
Exemple : Personne(id, nom, les_diplômes) où les_diplômes est l'ensemble des
diplômes obtenus par une personne n'est pas en 1NF Personne(id, nom) est en 1NF Diplôme(id, unDiplome) est en 1NF
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
12
Deuxième forme normale 2NF Une relation R est dite en deuxième forme normale si (i) elle est en 1NF et (ii) tout attribut n'appartenant pas à une clé ne dépend pas d'une partie de la clé de R
Exemple : Stock(prod_id, dep_id, libellé, qte) n'est pas en 2NF car
prod_id, dep_id → qte prod_id → libellé Stock(prod_id, dep_id, qte) est en 2NF Produit(prod_id, libellé) est en 2NF L3 informatique
Conception des systèmes d’information
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Troisième forme normale 3NF Une relation est dite en troisième forme normale si (i) elle est en 2NF et (ii) tout attribut n'appartenant pas à une clé ne dépend pas d'un attribut non clé
Exemple :
Relation Avion no_avion AH32 FM34 BA45
constructeur Boeing Airbus Boeing
type B747 A320 B747
capacité propriétaire C1 Air France C2 British Airways C1 Egypt Air
n'est pas en 3NF car type → capacité, constructeur et type n'est pas une clé Avion(no_avion, type, propriétaire) est en 3NF Modèle(type, constructeur, capacité) est en 3NF L3 informatique
Conception des systèmes d’information
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Algorithme de normalisation par synthèse simplifié 0 Ecrire les dépendances fonctionnelles (df) 1 Rendre canoniques et élémentaires les df qui ne le sont pas 2 Représenter les nouvelles df sous forme d'un graphe dont les nœuds sont les attributs impliqués dans les df et les arcs les df elles-mêmes 3 Eliminer les df non directes 4 Partitionner les df en G1, ..., Gn de façon à ce que toutes les df d'une partition aient la même partie gauche 5 Constituer une relation Ri par Gi, la partie gauche de Gi étant clé de Ri : chaque Ri est alors en 3NF L3 informatique
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Exemple type → capacité (f1) type → capacité, constructeur no_avion → type, propriétaire, capacité, constructeur
0
no_avion
2
f5
f6
f4
propriétaire
f3
type
capacité no_avion
4
f4 f3
G2 capacité L3 informatique
f1
f2
type → constructeur (f2)
1
no_avion → propriétaire (f4) no_avion → capacité (f5)
3
constructeur
f1
f2
no_avion → constructeur (f6) f4 propriétaire no_avion f3 type capacité
propriétaire G 1 type
no_avion → type (f3)
5
f1
f2
constructeur
Avion(no_avion, type, propriétaire) Modèle(type, constructeur, capacité)
constructeur Conception des systèmes d’information
16
D’autres formes normales ... Considérons les df suivantes : code → ville et ville, rue → code La relation code_postal(ville, rue, code) est-elle en 3NF ??? Oui !!! pourtant, il y a de la redondance : ville Vandoeuvre Vandoeuvre Nancy Nancy
rue Aiguillettes bld Gal Leclerc av Saint Jean rue R. Poincare rue
code 54506 54506 54000 54000
Il existe d'autres formes normales. Ex : Boyce and Codd (BCNF) : "une relation R est en BCNF ssi les seules df élémentaires qu'elle comporte sont celles où une clé détermine un attribut" → code_ville(code, ville) et code_rue(code, rue) sont en BCNF L3 informatique
Conception des systèmes d’information
17
2 Introduction au génie logiciel et à la méthode de conception MERISE
Une définition du génie logiciel
L’IEEE (Institute of Electrical and Electronical Engineers) définit le génie logiciel de la façon suivante :
“ L’application au développement, à la mise en oeuvre et à la maintenance du logiciel d’une approche systématique, disciplinée et mesurable ; en fait, l’application des méthodes de l’ingénieur au logiciel”
[Booch 96] : un bon processus doit aussi permettre, voire encourager, la créativité individuelle
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
19
La difficulté du développement logiciel (1/2)
Une enquête américaine a révélé que : – les sociétés américaines ont dépensé, en 1995, 81 milliards de dollars sur des projets logiciels abandonnés, ce qui représente 31% des projets – 52,7% des projets ont couté 189% de leur estimation initiale
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
20
La difficulté du développement logiciel (2/2)
Plus la taille des projets augmente, plus le risque d’échec est grand
La taille se mesure en points de fonction Points de fonction
Taux d’échec % L3 informatique
Conception des systèmes d’information
21
Quelques échecs célèbres
Le système de trafic aérien américain (AAS) : abandonné en cours de réalisation
Le système de livraison de bagages du nouvel aéroport de Denver : arrivé un an après l’ouverture de l’aéroport
Le système de réservation SOCRATE de la SNCF : abandonné en cours de réalisation
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
22
Caractéristiques attendues d’un système informatique Un système informatique doit être :
Maintenable : les changements ne doivent pas être trop coûteux
Fiable : ne pas “tomber en panne”
Efficace : ne pas gaspiller les ressources (mémoire, cycles de machines etc.)
Doit offrir une interface utilisateur adaptée aux capacités et au bagage des utilisateurs
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
23
Processus de développement (1/2)
Processus le plus utilisé : le modèle en cascade
Analyse et définition des besoins
L3 informatique
Conception du système et du logiciel
Implémentation et tests unitaires
Intégration et tests du système
Conception des systèmes d’information
Mise en oeuvre et maintenance 24
Processus de développement (2/2)
Limites du modèle en cascade : – Confusion entre cycle de développement et cycle de vie – Confusion entre les phases du cycle et les activités d’ingénierie – L’avancement est mesuré par la remise de documents (livrables contractuels), – L’intégration logicielle est tardive – Le processus ne prend pas en compte les processus métier (périmètre de l’entreprise, intervenants extérieurs, processus de l’entreprise, travailleurs , structures organisationnelles etc.)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
25
Processus “moderne”
Un processus moderne est d’abord un processus d’ingénierie de métier qui inclut le développement du système informatique
[Jacobson 94] : l’ingénierie métier est composée de la ré-ingénierie suivie d’une série d’améliorations Réingénierie Evolutions Réingénierie Evolutions
L3 informatique
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26
Qu’est-ce qu’une méthode de conception ? Une méthode de conception est à la fois une démarche et un formalisme :
Démarche: succession d’étapes pour – Mieux maîtriser le déroulement d’un projet pour respecter les délais et budgets – Meilleure visibilité pour les utilisateurs sur certains résultats intermédiaires et garantir que le résultat final sera celui attendu
Formalisme – À partir d’un langage formel, semi-formel (généralement graphique) ou naturel – Pour représenter le monde réel tel qu’il est perçu par le concepteur – Est un outil de communication entre informaticiens et utilisateurs – Est constitué par un ensemble de modèles permettant d’assurer une bonne compréhension des besoins des utilisateurs
L3 informatique
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Typologie des méthodes de conception
L3 informatique
Structure
Systémique
Objet
Origine
Anglo-saxone
Européenne essentiellement
Les langages OO
Niveau
Projet
Organisation : ensemble de systèmes en interaction
Application
Modélisation
Décomposition arborescente des fonctions
Modélisation des données et des traitements
Objet = structure + comportement
Caractéristiques
Flux de données
Séparation des données et des traitements
Implémentation dans un langage objet
Exemples
SADT
MERISE
HOOD
YOURDON
AXIAL
OOD
IDA
UML
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MERISE
MERISE ? – MEthode pour Rassembler les Idées Sans Effort – Méthode Eprouvée pour Retarder Indéfiniment la Sortie des Etudes – Méthode d’Etude et de Réalisation Informatique pour les Systèmes d’Entreprise
Principales caractéristiques : – Vue du S.I. à travers une approche systémique – Approche par niveaux – Différents modèles – Séparation données-traitements
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
29
Approche Systémique
Approche analytique – Réduit le système étudié à des éléments constitutifs simples pour les étudier isolément et analyser leur interaction avec le système – Approprié à l’étude des systèmes homogènes comportant des éléments semblables ayant entre eux des interactions faibles
Approche systémique – « L’approche systémique doit permettre de dégager, à partir des invariants, des propriétés et du comportement des systèmes complexes, quelques règles générales destinées à mieux comprendre ces systèmes et à agir sur eux » – Approche globalisante – Approche descendante qui met l’accent sur les interconnections entre les sous-systèmes – Qui va du général au particulier
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
30
Approche par niveaux
Exemples de problèmes rencontrés au cours de la conception – la description du fonctionnement de l’activité de l’entreprise – la définition des règles de gestion – la définition des informations – la répartition des traitements entre l’homme et le machine – l’organisation physique des fichiers – le découpage en transactions – le choix du matériel – la répartition des responsabilités au sein de la structure
Choix de natures différentes (gestion, organisation, technique, matériel, …)
Principe : – séparer les types de préoccupations – procéder de manière progressive, du plus stable vers le plus technique
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
31
Niveaux d’abstraction 1.
Niveau conceptuel Ce qu’il faut faire (quoi ?)
2.
Niveau organisationnel La manière de faire (qui ? quand ? combien ? où ?)
3.
Niveau logique Choix des moyens et ressources (avec quoi ? quels outils ?)
4.
Niveau physique Les moyens de le faire (comment ?)
L3 informatique
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32
Niveaux d’abstraction Univers du discours Invariant
Conceptuel
Organisationnel Sur papier
Logique
Opérationnel Variable
L3 informatique
Sur machines
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Exemples
Conceptuel Le client effectue une demande de service à la compagnie pour assurer son véhicule. Cette dernière lui propose un devis
Organisationnel: Un client effectue une demande de service à l’agence de son choix, par courrier, pour assurer un véhicule. Un agent de service concerné, si le client est fiable (consultation d’un fichier central inter assurances), prend contact par téléphone pour une visite à domicile (après 17 heures) afin d’examiner plus précisément ses besoins et établir un devis
Technique Le fichier central inter assurances est accessible par internet. Les agences sont connectées au siège de la compagnie par liaison ADSL. Chaque agence dispose de micro-ordinateurs Pentium 32 Mo et peut traiter ses données en local grâce au SGBD Access
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Niveau conceptuel
Exprime les choix fondamentaux de gestion, les objectifs de l’organisation
Décrit les invariants de l’organisation
Définit des activités, des choix de gestion, des informations
Indépendamment des aspects organisationnels et techniques de mise en oeuvre
Points de vue – des traitements : objectifs, résultats, règles de gestion, enchaînements – des données : signification, structure, liens
C’EST LA DESCRIPTION LA PLUS STABLE DU SYSTEME L3 informatique
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Niveau conceptuel Exemples – Faire de la pré-facturation ou de la post-facturation – Admettre qu’une commande client pourra être livrée en plusieurs fois, chaque livraison donnant lieu à une facture. – Invariants du point de vue des données: Contrats, Clients, ... – Invariants du point de vue des traitements: signer un contrat, émettre une facture, ...
L3 informatique
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Niveau organisationnel
Exprime les choix organisationnels de ressources humaines et matérielles
Définit – la répartition géographique et fonctionnelle des sites de travail (du point de vue des données et des traitements) – le mode de fonctionnement: temps réel ou temps différé – la répartition du travail homme/machine (degré et type d’automatisation) – les postes de travail et leur affectation, – la volumétrie des données – la sécurité des données
Indépendamment des moyens de traitement et de stockage de données actuels ou futurs
Les opérations conceptuelles sont décomposées au niveau organisationnel en une ou plusieurs opérations.
C’EST LA DESCRIPTION DES POSTES DE TRAVAIL DE L’ENTREPRISE ET DES INFORMATIONS QU’ELLE TRAITE L3 informatique
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37
Niveau organisationnel
Exemples – La facturation sera décentralisée dans les agences. – Réaliser telle partie d’une application en conversationnel, laisser toute autre partie manuelle. – Créer tel type de poste de travail.
Exemples d’ éléments organisationnels: – un document (rapport d’activité, tableau de bord,...) – la sécurité (site de « backup » pour le stockage des données)
L3 informatique
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Niveau logique
Exprime la forme que doit prendre l’outil informatique pour être adapté à l’utilisateur, à son poste de travail
Indépendamment de l’informatique spécifique, des langages de programmation ou de gestion des données
Introduit la notion d’outils en tant que fonction réutilisable
Décrit – le schéma de la base de données (relationnel, hiérarchique ou réseau) ie les caractéristiques du mode de gestion des données – la répartition des données sur les différentes unités de stockage – les volumes par unité de stockage – l’optimisation des coûts induits par le mode de gestion
L3 informatique
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39
Niveau physique
Traduit les choix techniques et la prise en compte de leurs spécificités
Répond aux besoins des utilisateurs sur les aspects logiciels et matériels
Définit complètement – les fichiers, les programmes – l’implantation physique des données et des traitements – les ressources à utiliser – les modalités de fonctionnement
C’EST LA DESCRIPTION DES MOYENS MIS EN OEUVRE POUR GERER LES DONNEES ET EFFECTUER LES TRAITEMENTS L3 informatique
Conception des systèmes d’information
40
Modélisation des activités du SI
Un modèle doit posséder au moins trois qualité – Fidélité (doit être effectué sans déformation de la réalité) – Cohérence (ne doit comporter aucune contradiction explicite ou implicite) – Complétude (doit décrire tous les phénomènes pertinents par rapport aux objectifs du modélisateur ≠ exhaustif)
Dans MERISE, représentation des activités du S.I. – à chacun des niveaux de description – pour les données et les traitements – formelle, simplifiée, pour communiquer
Modèle = schéma + descriptif – Schéma normalisé (synthèse, communication) – Description textuelle (définitions, commentaires, contraintes, …)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
41
Modèles du niveau conceptuel
Le Modèle Conceptuel des Données M. C. D. Description des données et des relations entre ces données en termes de
ENTITE ou INDIVIDU RELATION ou ASSOCIATION PROPRIETES ou ATTRIBUT
Le Modèle Conceptuel des Traitements M. C. T. Description de la partie dynamique du S.I. en termes de
L3 informatique
PROCESSUS OPERATION comprenant les concepts d’EVENEMENT / RESULTAT et de SYNCHRONISATION Conception des systèmes d’information
42
Modèles du niveau Organisationnel / Logique
Le Modèle logique de données M. L. D. – Le modèle CODASYL si une orientation base de données réseau est choisie – Le modèle RELATIONNEL si une orientation base de données relationnelle est choisie – Le modèle HIERARCHIQUE
Le Modèle Organisationnel des Traitements M. O. T. – permet de représenter par procédure les phases et les tâches effectuées par chaque poste de travail
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
43
Modèles du niveau Physique ou Opérationnel
Le Modèle Physique des Données M. P. D. – spécifie les organisations physiques de données
Le Modèle Physique des Traitements M. P. T. – décrit les traitements réalisés pour chaque transaction (temps réel) ou chaque unité de traitement (temps différé)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
44
Résumé Niveau conceptuel
Niveau organisationnel / logique Niveau physique / opérationnel
L3 informatique
Données
Traitements
M. C. D.
M. C. T.
entités, associations, propriétés, contraintes, …
opérations, événements, synchronisations, règles de gestion, …
M. L. D.
M. O. T.
tables, attributs, domaines, …
procédures, tâches, postes de travail, fréquence, …
M. P. D.
M. P. T.
tables, tuples, attributs, SQL, …
transactions, procédures stockées, programmes,interface, …
Conception des systèmes d’information
45
3
Modèle conceptuel des données
Le schéma Entité-Association Schéma E/A proposé par Chen en 1976 :
(Type d') entité : représentation d’un ensemble d'objets abstraits ou concrets, caractérisée par une liste d’attributs. Un ou plusieurs attributs jouent le rôle de clé
(Type d') association : permet de décrire les liens "sémantiques" entre des entités, peut être caractérisé par des attributs
(Type d') attribut : décrit une propriété attachée soit à une entité, soit à une association. Prend ses valeurs dans un domaine simple (chaîne, entier, réel, ...)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
47
Représentation graphique
Type d’entité :
Nom de l’entité
...
Noms des attributs
Type d’association :
Nom entité1
Nom entité2 Nom association
...
Nom entité3
Noms des attributs L3 informatique
Conception des systèmes d’information
48
Exemple
adresse
L3 informatique
âge
Etudiant
Inscrit
Cours
nom prénom
no groupe
intitulé
Conception des systèmes d’information
49
Typologie des associations Cardinalité : couple (x,y) x et y exprimant respectivement le nombre minimum et maximum de fois qu'une occurrence du type d'entité peut participer au type d'association
A
x-1
R
y-1
B
1-1 (one-to-one) A
x-1
R
y-n
B
1-n (one-to-many) A
y-n
R
x-n
B
n-m (many-to-many) L3 informatique
Conception des systèmes d’information
50
Typologie des associations
A
B
A
B
A
B
A
B
One-to-one
L3 informatique
A
B
A
B
A
B
A
B
One-to-many
Conception des systèmes d’information
A
B
A
B
A
B
A
B
Many-to-many 51
Exemples no_sécu
date_édition
nom
Personne
0-1
Reçoit
prénom id
immat
nom
0-n
prénom
nom L3 informatique
Possession date_achat
0-1
marque
Voiture
couleur
âge
Etudiant
no_étu
FeuilleImpôts
montant
Personne
adresse
1-1
no_feuille
prénom
0-n
Inscrit
0-n
no_groupe Conception des systèmes d’information
Cours intitulé
52
Associations réflexives Possibilité de spécifier le rôle id
pnom pprénom
Personne 0-1
0-1
femme
mari Conjoint
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
53
Entités faibles
Entité faible : entité sans identifiant propre
N’existe qu’en référence à une autre entité dite identifiante
L’association qui les unit est dite association identifiante
L’entité faible a une cardinalité 1-1 sur son association identifiante
Exemple : numEx
numOu titre éditeur
Ouvrage L3 informatique
1-n
matérialise
Conception des systèmes d’information
1-1
dateAchat
Exemplaire 54
Spécialisations Définition d'une relation de sous-classe entre une entité super-classe et une ou plusieurs entités sous-classes Exemple :
#id nom prénom adresse
Employé
d
Secrétaire vitesse_frappe L3 informatique
Ingénieur
Technicien
spécialité
Conception des systèmes d’information
grade 55
Typologie des spécialisations S
S
d
d
C1
Cn
Disjointe partielle
C1
Disjointes : ou Cn
Totales :
S ou
C1 Cn A recouvrement partiel L3 informatique
C1
A recouvrement :
∀i∀j , i ≠ j , Ci ∩ C j ≠ {
Disjointe totale
S
∀i∀j , i ≠ j , Ci ∩ C j = {
Cn
A recouvrement total Conception des systèmes d’information
S =
i =1, n
Ci
Partielles : i =1, n
Ci ⊂ S 56
} }
Schéma E/A : Quelques règles à respecter
Un type d'attribut est caractérisé par un nom et un domaine,
Les domaines de valeurs des attributs sont atomiques
Les noms des types d'attributs, d'entités et d'associations sont distincts
Tout type d'entité a au moins un identifiant (une clé), qui est un type d'attribut ou une liste de types d'attributs
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
57
4
Passage au modèle logique des données
Cas des entités
Transformer toute entité E en une relation RE
Les attributs de RE sont les attributs de E
La clé primaire de RE est un des identifiants de E
Exemple : id
nom
Personne
Personne(id, nom, prénom)
prénom L3 informatique
Conception des systèmes d’information
59
Cas des associations A A
A
x-1
x-1
x-n
L3 informatique
R R
R
y-1
y-n
y-n
B B
B
1. RAB(Attr (A), Attr(B), Attr(R)) clé(RAB)=clé(A) ou clé(B)
1. RA(Attr(A), Attr(R), clé(RB)) 2. RB(Attr(B)) clé(RA)=clé(A) (U clé(B) si A entité faible) clé(RB)=clé(B)
1. RA(Attr(A)) 2. RB(Attr(B)) 3. RR(clé(RA), clé(RB), Attr(R)) clé(RA)=clé(A) clé(RB)=clé(B) clé(RR)=clé(A) U clé(B)
Conception des systèmes d’information
60
Exemple 1 no_sécu
Personne prénom
date_édition
nom
0-1
Reçoit
1-1
no_feuille
FeuilleImpôts
montant
PersonneImpôts(no_sécu, nom, prénom, no_feuille, date_édition, montant) ou PersonneImpôts(no_sécu, nom, prénom, no_feuille, date_édition, montant)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
61
Exemple 2
id
immat
nom
Personne prénom
0-n
Possession date_achat
0-1
marque
Voiture
couleur
Voiture(immat, marque, couleur, id, date_achat) Personne(id, nom, prénom)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
62
Exemple 3 adresse
âge
Etudiant
no_étu
nom
prénom
0-n
Inscrit
0-n
no_groupe
Cours intitulé
Etudiant(no_étu, nom, prénom, age, adresse) Cours(intitulé) Inscrit(no_étu, intitulé, no_groupe) L3 informatique
Conception des systèmes d’information
63
Exemple 4
id
pnom pprénom
Personne 0-1
0-1
Personne(id, pnom, pprenom, id_conjoint)
où id_conjoint est un synonyme de id Conjoint
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
64
Cas des spécialisations
créer une relation pour chaque entité
les attributs de chaque relation sont les attributs de l'entité correspondante + la clé de la super-classe id
nom prénom adresse
Employé
Employe(id, nom, prenom, adresse) Secrétaire(id, vitesse_frappe) Ingénieur(id, spécialité) Technicien(id, grade)
d Secrétaire vitesse_frappe L3 informatique
Ingénieur spécialité
Technicien grade Conception des systèmes d’information
65
5
Modèle conceptuel des traitements
Le modèle conceptuel des traitements
Un M.C.T. est une abstraction des activités du système d'information et de leurs contraintes
Inspiré des réseaux de pétri
Processus de conception : – Identification des acteurs et des flux d'informations – Ordonnancement des flux – Elaboration du M.C.T.
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
67
Le diagramme de flux
Sert de base pour fixer la portée et les limites du futur système ou pour le décomposer en sous-systèmes
Se présente sous la forme d'un graphe dont les nœuds sont des acteurs identifiés du SI et les arcs montrent les types d'information circulant entre les acteurs
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
68
Exemple de diagramme de flux Frontière de l'étude
Cotisations Adhésion
Paiement
ASSURÉ
Déclaration
Véhicule
Avis-rectification
ASSURANCE
Facture-garage Règlement
Demande expertise
Facture
GARAGE
EXPERT
Retour expertise Honoraires
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69
Le graphe de précédence
Montre les dépendances temporelles entre les types d'informations
Exemple :
Déclaration Demande expertise
Avis-rectification
Retour expertise Facture-garage Règlement L3 informatique
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70
Elaboration du modèle conceptuel des traitements
En se basant sur le graphe ordonné des flux, on introduit les traitements concernant un ou plusieurs flux
On décrit le rôle des traitements et les informations nécessaires en entrée et produites en résultat
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71
Représentation graphique du modèle des traitements Type d'événement
Type d'événement
Condition de synchronisation Nom de la synchronisation Nom du type d'opération Condition de production
Type d'événement L3 informatique
...
Condition de production
Type d'événement
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72
Exemple de M.C.T. Evt0
Arrivée déclaration
Evt3
Evt2
Condition locale C1 de S2 a.no_dossier = b.no_dossier et b.no_dossier = c.no_dossier
Arrivée facture réparations
Retour d'expertise
a
b
c
a et b et c et C1 S1
S2
Ouvrir_dossier [durée = 4mn]
Evt4 Demande d'expertise
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OK
Régler_sinistre
Erreur
Evt1 Dossier ouvert
Toujours
[durée = 5mn]
Evt5 Avis de rectification
Envoi chèque
Avis de règlement
Dossier clos
Evt6
Evt7
Evt8
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73
Type d'événement
Description lexicale : – nom et message – identifiant des occurences – fréquence d'apparition au cours d'une période donnée – capacité (nb max d'occurences que le SI peut prendre en compte au cours d'une période) – liste des synchronisations auxquelles il participe et des opérations qu'il peut déclencher
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74
Exemple de type d'événement
Evénement Arrivée déclaration (Evt0 ) – message : informations figurant sur la déclaration – identifiant : le couple (no de l'assuré, date d'arrivée de la déclaration) – fréquence : 50 par jour – capacité : 55 par jour – participe à la synchronisation S1 du type d'opération Ouvrir_dossier
La description du message peut être formalisée :
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75
Type d'opération
Description lexicale : – nom et rôle – durée – type(s) d'événements qui conditionnent son déclenchement (entrées) – type(s) d'événements produits (sorties) – si la production des événements est conditionnelle, expliciter la condition de production de chaque événement – action réalisée
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76
Exemple de type d'opération
Opération Ouvrir_dossier – Rôle : Vérifie une déclaration et initialise l'expertise – Durée : 10 minutes – Evénements en entrée : Evt0 – Evénements en sortie : (Evt4 et Evt1) ou Evt5 – Action : si déclaration_OK alors Ouvrir un dossier de sinistre (Evt1) Faire une demande d'expertise de ce dossier (Evt4) sinon Renvoyer la déclaration à l'assuré (Evt5) fsi
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77
Type de synchronisation
Description lexicale : – nom – liste des types d'événements qui participent à la synchronisation – éventuellement, condition de synchronisation portant sur les types d'événements – condition locale : précise, en présence de plusieurs occurrences d'un type d'événements, laquelle choisir – délai de synchronisation : temps max séparant le moment où la synchronisation est activable et celui où elle est activée – durée limite : temps max d'attente entre l'arrivée du premier événement et celle du dernier
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78
Exemple de type de synchronisation
Synchronisation S2 – Condition : Evt1 (a) ^ Evt2 (b) ^ Evt3 (c) ^ C1 – Condition locale C1 : a.no_dossier = b.no_dossier ^ b.no_dossier = c.no_dossier et "premier arrivé premier servi" – Délai de synchronisation : Trois jours – Durée limite : douze mois
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79
Nombre d'occurences E1
E2 b (2)
a
1 événement de type E1 2 événements de type E2
a et b S1 OP2
OP1 C1
L3 informatique
OP3
C2
(3)
(2)
R1
R2
3 résultats de type R1 2 résultats de type R2
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80
Structures de base d'un M.C.T. E1
E1
E2
E3
OP1
E1
E1
E2
OP1
OP1
OP2
E3
E4
ou
E2
E3
OP3
Alternative L3 informatique
E3
OP2
OP3
OP1
E4 OP2
E2
Itération
Parallèle divergente
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OP3
Parallèle convergente 81
Démarche pratique pour la modélisation conceptuelle
Elaborer et ordonner un diagramme de flux
Faire une première ébauche de M.C.D.
Faire une première ébauche de M.C.T.
Pour chaque opération du M.C.T., analyser ses effets sur le M.C.D.
Modifier ou compléter le M.C.D.
Modifier ou compléter le M.C.T.
Itérer sur les trois étapes précédentes
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82
6
Modèles organisationnel et logique des traitements
Le modèle organisationnel des traitements
Aboutit à une architecture de déploiement du système, obtenue par raffinement des opérations conceptuelles
Les étapes de la construction du M.O.T. : – décomposer les opérations du M.C.T. en sous-opérations appelées procédures ou fonctions – affecter et localiser chaque procédure – détailler l'analyse de chaque procédure (M.L.T.) – définir l'enchaînement des procédures – estimer le coût de mise en place de la base – essayer de réduire ce coût
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84
Décomposition des opérations Exemple : l'opération Ouvrir_dossier peut être décomposée en les procédures suivantes :
vérifier la déclaration (assuré connu, circonstances bien décrites ...)
l'ignorer ou lui affecter un numéro de dossier
enregistrer les informations nécessaires dans la base
désigner un expert pour le nouveau dossier
transmettre le dossier à l'expert
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85
Identification des procédures Pour chaque procédure sont fournis : – un nom – un mode de réalisation (manuelle, automatisée totalement ou partiellement, interactive, différée ...) – une localisation (où?) – une affectation (qui?) – une fréquence d'activation
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86
Exemple Nom
No
Mode
Localisation/ affectation
Vérifier_déclaration
P1
manuel
Hôtesse
Attribuer_no_dossier
P2
conversationnel
Hôtesse
Enregistrer_dossier
P3
conversationnel
Hôtesse
Désigner_expert
P4
conversationnel
Chef de service
Transmettre_dossier
P5
manuel
Secrétariat du chef de service
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87
Analyse détaillée des procédures Décrire :
les événements ou données nécessaires au déclenchement de la procédure et les résultats qu'elle produit
les traitements effectués et les actions réalisées sur la base : algorithme + algèbre relationnel à partir du M.L.D.
les supports des données et des résultats (formulaire papier, écrans de dialogue etc.)
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88
Exemple M.L.D. Assuré(no_ass, nom_ass, adr_ass, tel_ass, no_agence) Fonction vérifier_déclaration Données d : déclaration Début Si σno_ass = d.no_police(Assuré) = {} Alors assuré_inconnu Sinon déclaration_ok Fin L3 informatique
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89
Enchaînement des procédures : exemple Date au plus tôt J
Date au plus tard
Enchaînement des procédures Déclaration vérifiéee
J
P2 Attribuer_no_dossier
J
J
P3 Enregistrer_dossier
J
J+2
J
J+3
P4 Désigner_Expert
Dossier ouvert
P5 Transmettre_dossier Dossier expédié
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90
7
Adaptation des modèles logiques des données et des traitements
Adaptation des modèles logiques
Adapter les modèles logiques (M.L.D. et M.L.T.) dans le but de réduire le coût d'implantation de la base
Facteurs à prendre en compte : – volume des données – nombre d'accès à la base – coût des traitements (supposé négligeable par rapport au coût des lectures - écritures dans la base)
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92
Evaluation des volumes (1/2)
Taille d'une relation représentant un type d'entité : – attribut : nombre de caractères nécessaires à sa représentation – n-uplet : somme des tailles de ses types d'attributs – relation : produit du nombre d'occurrences du type d'entité par la taille du n-uplet de la relation
Exemple : Attribut no_ass nom_ass adr_ass te_ass no_agence
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Type entier chaîne chaîne chaîne entier
Taille 10 30 40 10 10
Si 10000 assurés sont attendus sur une période de deux ans, l'estimation de la taille de la relation est de 10000× (10+30+40+10+10) ≈ 1Mo
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93
Evaluation des volumes (2/2)
Taille d'une relation représentant un type d'association : suppose connu le nombre moyen d'occurrences des types d'entité associés
Exemple : " Un produit est stocké en moyenne dans 3 dépôts " → taille de la relation stock = taille d'un n-uplet de stock × 3 × nombre de produits
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94
Optimisation des volumes
Seul type d'optimisation possible : compression des types d'attributs → perte de lisibilité et coût supplémentaire dû au processus de compression et de décompression
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95
Evaluation du coût des traitements
Dépend du type des opérations de base (recherche, insertion, suppression, modification)
Processus d'évaluation et d'optimisation : 1. évaluer le coût de chaque type d'opération (M.L.D. et M.L.T. → fréquence de chaque opération, objets concernés et actions élémentaires à effectuer sur ces objets) 2. identifier les opérations les plus coûteuses 3. essayer d'en réduire le coût
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96
Coût de la recherche d'un n-uplet (1/2)
La recherche d'un n-uplet dans un ensemble de n n-uplets coûte : – 1 accès si un mécanisme d'accès direct existe – en moyenne n/2 accès sinon
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97
Coût de la recherche d'un n-uplet (2/2)
Remarques : – coût d'un accès direct < coût d'un accès séquentiel → créer des index – coût d'une recherche dans un ensemble ordonné < coût d'une recherche dans un ensemble non ordonné → ordonner les instances – coût d'une lecture < coût de plusieurs lectures → fusionner des relations, introduire de la redondance ou grouper physiquement des occurrences (clustering)
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Coût de l'ajout d'un n-uplet
Insertion : – écriture dans la base – mise à jour éventuelle des index existant sur la relation concernée
Coût : – 1 écriture si la relation n'est pas ordonnée – n/2 lectures en moyenne pour la recherche du point d'insertion si la relation est ordonnée
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99
Coût de la modification d'un nuplet
Modification : – recherche dans la base – modification en mémoire centrale – réécriture dans la base
Coût : – coût d'une recherche – coût d'un ajout – (éventuellement) coût du maintien d'ordre – (éventuellement) coût de mise à jour d'index – (éventuellement) coût de mise à jour de données redondantes
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100
Coût de la suppression d'un n-uplet
Suppression : – recherche du tuple à supprimer – mise-à-jour éventuelle d'index – autres suppressions, dans le cas de données redondantes
Coût : – coût d'une recherche – (éventuellement) coût de la maintenance des index – (éventuellement) coût de la suppression des données redondantes
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101
Optimisation des traitements
Index et critères d'ordre
Redondance et dénormalisation de relations
Ajout de nouveaux types d'attributs
Fusion de relations
Fragmentation verticale de relations
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102
Rappel sur les index
Index : structure de données qui associe à une valeur d'un attribut, appelé clé de l'index, la ou les adresses des tuples contenant cette valeur
Possible pour un attribut non clé de la relation
Exemple : 1 1
3 5
7 7 12 Espace index L3 informatique
1 3 7 1 12 7 5 1 Espace données
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103
Choix des index et des critères d'ordre
Opérations d'interrogation : attributs de sélection et de jointure
Opérations de mise à jour : attributs de sélection pas les attributs à modifier car cela entraînerait un coût supplémentaire pour la maintenance
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104
Redondance et dénormalisation de relations
Exemple : Expert(no_exp, nom_exp, ...)
Expert chargé du dossier
Sinistre(no_dossier, ..., no_exp) Si le nom de l'expert est accédé à chaque référence à un sinistre → Sinistre(no_dossier, ..., no_exp, nom_exp) Viole la 3NF de Sinistre, mais permet de faire l'économie de l'opération de jointure pour obtenir le nom
→ accroissement de l'espace de stockage et de l'activité en mise à jour L3 informatique
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105
Ajout de nouveaux types d'attributs
Exemple : " L'expert désigné pour un dossier de sinistre est celui qui a le moins de dossiers en cours d'instruction " → nécessite le parcours de la relation sinistre avec comptage et recherche du no_exp ayant le plus petit nombre de dossiers puis accès à la relation Expert pour connaître ses coordonnées → Expert(no_exp, nom_exp, ..., nb_dossiers-en_cours)
→ Attention à la cohérence de la base : incrémenter nb_dossiers-en_cours à chaque fois que l'expert est désigné, et décrémenter quand le dossier est clos
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106
Fusion de relations clé1 ...
E1
1-1
clé2 ... 1-1
E2
RE1(clé1, ...) RE2(clé2, ...) → si jointures très fréquentes de RE1 et RE2, fusionner en une seule relation
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107
Fragmentation verticale de relations
Quand une relation comporte un grand nombre d'attributs, dont seul un sous-ensemble est fréquemment utilisé, on peut la décomposer en deux relations
Exemple : R(cléR, utilisé1, utilisé2, peu_utilisé1, peu_utilisé2, peu_utilisé3) R1(cléR, utilisé1, utilisé2) R2(cléR, peu_utilisé1, peu_utilisé2, peu_utilisé3)
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108
Exemple : coût de l'opération Ouvrir_dossier Pour 10000 dossiers et 20 experts : P1 Vérifier _déclaration
Recherche de l'assuré → 10000/2 accès
P2 Attribuer_no_dossier
Accès au dernier numéro de dossier affecté → 1 accès
P3 Enregistrer_dossier
Ecriture du nouveau dossier → 1 accès
P4 Désigner_Expert
Recherche de l'expert → 20 / 2 accès Ajout d'un dossier à la relation Sinistre → 1 accès
P5 Transmettre_dossier
Total : 5013 accès × 50 sinistres par jour × 260 jours ouvrés → coût annuel de 65.106 accès
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109
Coût de l'opération Ouvrir_dossier optimisée
Si on décide de : – conserver en mémoire le dernier numéro de dossier pendant toute une journée de travail – indexer les assurés sur leur numéro de police – indexer les experts sur le nombre de dossiers en cours avec ordre
→ Nouveau coût : 260 jours × (1 accès au dernier numéro de dossier + sinistres × (1 pour la recherche de l'assuré + 1 pour l'écriture du nouveau dossier 1 pour la recherche de l'expert 1 pour l'ajout d'un sinistre)) = 52.103 accès / an L3 informatique
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50
+ + 110
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Plan du cours 1.
Préambule : dépendances fonctionnelles et normalisation
2.
Introduction au Génie Logiciel et à la méthode de conception MERISE
3.
Modèle conceptuel des données
4.
Passage au modèle logique des données
5.
Modèle conceptuel des traitements
6.
Modèles organisationnel et logique des traitements
7.
Adaptation des modèles logiques des données et des traitements
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2
1 Préambule : dépendances fonctionnelles et normalisation
Le modèle relationnel : rappel
Introduit en 1970 par Codd, solides bases théoriques : définir de façon formelle les langages de manipulation associés
Le modèle relationnel représente l'information dans une collection de relations : – une relation = une table à double entrée – chaque ligne de la table (appelée nuplet ou tuple) peut être vue comme un fait décrivant une entité du monde – une colonne de la table est appelée un attribut.
A chaque relation est associée une clé (attribut souligné) qui l’identifie de manière unique
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4
Exemple
Schéma de la relation Etudiant : Etudiant(no,nom,prénom,âge)
Extension de la relation Etudiant : no
tuple
15
12 1 4 8 L3 informatique
nom Dupond
Blanc Noir Rouge Tata
prénom Loïc
Michèle Pascal François Alain
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attribut
âge 19
20 23 22 22 5
Risques Relation Produit prod_id p1 p1 p3
libellé K7 K7 Vis
pu 23.5 23.5 10
qte 300 500 900
dep_id 1 2 4
adr Nancy Laxou Nancy
volume 9000 6000 2000
Redondance : libellé et pu apparaissent pour chaque instance d'un produit
Risque d'introduction d'incohérence lors de l'insertion d'une nouvelle instance de p1
Risque de perte d'information : suppression du produit p3 ⇒ on perd son libellé, son pu et les information relatives au dépôt 4
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Conception des systèmes d’information
6
Solutions Deux solutions sont envisageables : – Transformer les relations dangereuses en plusieurs relations pertinentes → établir les dépendances fonctionnelles, puis normaliser – Se poser la question avant d’écrire les schémas de relations → schéma entités/associations (E/A), puis transformation en relationnel
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7
Les dépendances fonctionnelles
Un attribut ou une liste d'attributs Y dépend fonctionnellement d'un attribut ou d'une liste d'attributs X dans une relation R, si étant donnée une valeur de X, il ne lui est associé qu'une seule valeur de Y dans toute instance de R. On note une telle dépendance. R Exemples :
X → Y
prod_id → libellé prod_id → pu dep_id → adr, volume prod_id, dep_id → qte L3 informatique
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8
Propriétés des dépendances fonctionnelles Soit U la liste des attributs de R, on a alors les propriétés : R (F1) Réflexivité : Y ⊆ X ∧ X ⊆ U ⇒ X → Y
R R (F2) Augmentation : X → Y ⇒ X ∪Z → Y ∪Z R R R (F3) Transitivité : X → Y ∧Y → Z⇒X → Z R R R (F4) Union : X → Y∧X → Z⇒X → Y ∪Z R R R Y ∧ Y ∪W → Z ⇒ X ∪W → Z (F5) Pseudo-transitivité : X →
R R → Y ∧Z ⊆Y ⇒ X → Z (F6) Décomposition : X
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9
Typologie des dépendances fonctionnelles
Une dépendance
R X → Y
est :
– triviale si Y ⊆ X R X ' → Y – élémentaire si pour tout X' ⊂ X, la dépendance fonctionnelle
n'est pas vraie (Y ne dépend pas fonctionnellement d'une partie de X) – canonique si sa partie droite ne comporte qu'un seul attribut – directe si (i) elle est élémentaire et si (ii) Y ne dépend pas transitivement de X
Exemples : – prod_id, libelle → libelle ?? – prod_id, libelle → pu ?? – prod_id, dep_id → qte ??
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10
Clé d'une relation
Un attribut ou une liste d'attributs X est une clé pour la relation R(X,Y) si Y dépend fonctionnellement de X dans R
R X est une clé minimale si X → Y est élémentaire
Si une relation possède plusieurs clés, nous on choisissons une qui sera appelée clé primaire (soulignée dans les schémas de relation). Les autres clés seront appelées clés secondaires Ex : Voiture(immat#, chassis#, type, marque, puissance) admet immat# et chassis# comme clés
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11
Première forme normale 1NF Une relation est dite en première forme normale si chacun de ses attributs a un domaine atomique mono-valué
Exemple : Personne(id, nom, les_diplômes) où les_diplômes est l'ensemble des
diplômes obtenus par une personne n'est pas en 1NF Personne(id, nom) est en 1NF Diplôme(id, unDiplome) est en 1NF
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12
Deuxième forme normale 2NF Une relation R est dite en deuxième forme normale si (i) elle est en 1NF et (ii) tout attribut n'appartenant pas à une clé ne dépend pas d'une partie de la clé de R
Exemple : Stock(prod_id, dep_id, libellé, qte) n'est pas en 2NF car
prod_id, dep_id → qte prod_id → libellé Stock(prod_id, dep_id, qte) est en 2NF Produit(prod_id, libellé) est en 2NF L3 informatique
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13
Troisième forme normale 3NF Une relation est dite en troisième forme normale si (i) elle est en 2NF et (ii) tout attribut n'appartenant pas à une clé ne dépend pas d'un attribut non clé
Exemple :
Relation Avion no_avion AH32 FM34 BA45
constructeur Boeing Airbus Boeing
type B747 A320 B747
capacité propriétaire C1 Air France C2 British Airways C1 Egypt Air
n'est pas en 3NF car type → capacité, constructeur et type n'est pas une clé Avion(no_avion, type, propriétaire) est en 3NF Modèle(type, constructeur, capacité) est en 3NF L3 informatique
Conception des systèmes d’information
14
Algorithme de normalisation par synthèse simplifié 0 Ecrire les dépendances fonctionnelles (df) 1 Rendre canoniques et élémentaires les df qui ne le sont pas 2 Représenter les nouvelles df sous forme d'un graphe dont les nœuds sont les attributs impliqués dans les df et les arcs les df elles-mêmes 3 Eliminer les df non directes 4 Partitionner les df en G1, ..., Gn de façon à ce que toutes les df d'une partition aient la même partie gauche 5 Constituer une relation Ri par Gi, la partie gauche de Gi étant clé de Ri : chaque Ri est alors en 3NF L3 informatique
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15
Exemple type → capacité (f1) type → capacité, constructeur no_avion → type, propriétaire, capacité, constructeur
0
no_avion
2
f5
f6
f4
propriétaire
f3
type
capacité no_avion
4
f4 f3
G2 capacité L3 informatique
f1
f2
type → constructeur (f2)
1
no_avion → propriétaire (f4) no_avion → capacité (f5)
3
constructeur
f1
f2
no_avion → constructeur (f6) f4 propriétaire no_avion f3 type capacité
propriétaire G 1 type
no_avion → type (f3)
5
f1
f2
constructeur
Avion(no_avion, type, propriétaire) Modèle(type, constructeur, capacité)
constructeur Conception des systèmes d’information
16
D’autres formes normales ... Considérons les df suivantes : code → ville et ville, rue → code La relation code_postal(ville, rue, code) est-elle en 3NF ??? Oui !!! pourtant, il y a de la redondance : ville Vandoeuvre Vandoeuvre Nancy Nancy
rue Aiguillettes bld Gal Leclerc av Saint Jean rue R. Poincare rue
code 54506 54506 54000 54000
Il existe d'autres formes normales. Ex : Boyce and Codd (BCNF) : "une relation R est en BCNF ssi les seules df élémentaires qu'elle comporte sont celles où une clé détermine un attribut" → code_ville(code, ville) et code_rue(code, rue) sont en BCNF L3 informatique
Conception des systèmes d’information
17
2 Introduction au génie logiciel et à la méthode de conception MERISE
Une définition du génie logiciel
L’IEEE (Institute of Electrical and Electronical Engineers) définit le génie logiciel de la façon suivante :
“ L’application au développement, à la mise en oeuvre et à la maintenance du logiciel d’une approche systématique, disciplinée et mesurable ; en fait, l’application des méthodes de l’ingénieur au logiciel”
[Booch 96] : un bon processus doit aussi permettre, voire encourager, la créativité individuelle
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
19
La difficulté du développement logiciel (1/2)
Une enquête américaine a révélé que : – les sociétés américaines ont dépensé, en 1995, 81 milliards de dollars sur des projets logiciels abandonnés, ce qui représente 31% des projets – 52,7% des projets ont couté 189% de leur estimation initiale
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Conception des systèmes d’information
20
La difficulté du développement logiciel (2/2)
Plus la taille des projets augmente, plus le risque d’échec est grand
La taille se mesure en points de fonction Points de fonction
Taux d’échec % L3 informatique
Conception des systèmes d’information
21
Quelques échecs célèbres
Le système de trafic aérien américain (AAS) : abandonné en cours de réalisation
Le système de livraison de bagages du nouvel aéroport de Denver : arrivé un an après l’ouverture de l’aéroport
Le système de réservation SOCRATE de la SNCF : abandonné en cours de réalisation
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Conception des systèmes d’information
22
Caractéristiques attendues d’un système informatique Un système informatique doit être :
Maintenable : les changements ne doivent pas être trop coûteux
Fiable : ne pas “tomber en panne”
Efficace : ne pas gaspiller les ressources (mémoire, cycles de machines etc.)
Doit offrir une interface utilisateur adaptée aux capacités et au bagage des utilisateurs
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Conception des systèmes d’information
23
Processus de développement (1/2)
Processus le plus utilisé : le modèle en cascade
Analyse et définition des besoins
L3 informatique
Conception du système et du logiciel
Implémentation et tests unitaires
Intégration et tests du système
Conception des systèmes d’information
Mise en oeuvre et maintenance 24
Processus de développement (2/2)
Limites du modèle en cascade : – Confusion entre cycle de développement et cycle de vie – Confusion entre les phases du cycle et les activités d’ingénierie – L’avancement est mesuré par la remise de documents (livrables contractuels), – L’intégration logicielle est tardive – Le processus ne prend pas en compte les processus métier (périmètre de l’entreprise, intervenants extérieurs, processus de l’entreprise, travailleurs , structures organisationnelles etc.)
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Conception des systèmes d’information
25
Processus “moderne”
Un processus moderne est d’abord un processus d’ingénierie de métier qui inclut le développement du système informatique
[Jacobson 94] : l’ingénierie métier est composée de la ré-ingénierie suivie d’une série d’améliorations Réingénierie Evolutions Réingénierie Evolutions
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26
Qu’est-ce qu’une méthode de conception ? Une méthode de conception est à la fois une démarche et un formalisme :
Démarche: succession d’étapes pour – Mieux maîtriser le déroulement d’un projet pour respecter les délais et budgets – Meilleure visibilité pour les utilisateurs sur certains résultats intermédiaires et garantir que le résultat final sera celui attendu
Formalisme – À partir d’un langage formel, semi-formel (généralement graphique) ou naturel – Pour représenter le monde réel tel qu’il est perçu par le concepteur – Est un outil de communication entre informaticiens et utilisateurs – Est constitué par un ensemble de modèles permettant d’assurer une bonne compréhension des besoins des utilisateurs
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Conception des systèmes d’information
27
Typologie des méthodes de conception
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Structure
Systémique
Objet
Origine
Anglo-saxone
Européenne essentiellement
Les langages OO
Niveau
Projet
Organisation : ensemble de systèmes en interaction
Application
Modélisation
Décomposition arborescente des fonctions
Modélisation des données et des traitements
Objet = structure + comportement
Caractéristiques
Flux de données
Séparation des données et des traitements
Implémentation dans un langage objet
Exemples
SADT
MERISE
HOOD
YOURDON
AXIAL
OOD
IDA
UML
Conception des systèmes d’information
28
MERISE
MERISE ? – MEthode pour Rassembler les Idées Sans Effort – Méthode Eprouvée pour Retarder Indéfiniment la Sortie des Etudes – Méthode d’Etude et de Réalisation Informatique pour les Systèmes d’Entreprise
Principales caractéristiques : – Vue du S.I. à travers une approche systémique – Approche par niveaux – Différents modèles – Séparation données-traitements
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Conception des systèmes d’information
29
Approche Systémique
Approche analytique – Réduit le système étudié à des éléments constitutifs simples pour les étudier isolément et analyser leur interaction avec le système – Approprié à l’étude des systèmes homogènes comportant des éléments semblables ayant entre eux des interactions faibles
Approche systémique – « L’approche systémique doit permettre de dégager, à partir des invariants, des propriétés et du comportement des systèmes complexes, quelques règles générales destinées à mieux comprendre ces systèmes et à agir sur eux » – Approche globalisante – Approche descendante qui met l’accent sur les interconnections entre les sous-systèmes – Qui va du général au particulier
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
30
Approche par niveaux
Exemples de problèmes rencontrés au cours de la conception – la description du fonctionnement de l’activité de l’entreprise – la définition des règles de gestion – la définition des informations – la répartition des traitements entre l’homme et le machine – l’organisation physique des fichiers – le découpage en transactions – le choix du matériel – la répartition des responsabilités au sein de la structure
Choix de natures différentes (gestion, organisation, technique, matériel, …)
Principe : – séparer les types de préoccupations – procéder de manière progressive, du plus stable vers le plus technique
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Conception des systèmes d’information
31
Niveaux d’abstraction 1.
Niveau conceptuel Ce qu’il faut faire (quoi ?)
2.
Niveau organisationnel La manière de faire (qui ? quand ? combien ? où ?)
3.
Niveau logique Choix des moyens et ressources (avec quoi ? quels outils ?)
4.
Niveau physique Les moyens de le faire (comment ?)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
32
Niveaux d’abstraction Univers du discours Invariant
Conceptuel
Organisationnel Sur papier
Logique
Opérationnel Variable
L3 informatique
Sur machines
Conception des systèmes d’information
33
Exemples
Conceptuel Le client effectue une demande de service à la compagnie pour assurer son véhicule. Cette dernière lui propose un devis
Organisationnel: Un client effectue une demande de service à l’agence de son choix, par courrier, pour assurer un véhicule. Un agent de service concerné, si le client est fiable (consultation d’un fichier central inter assurances), prend contact par téléphone pour une visite à domicile (après 17 heures) afin d’examiner plus précisément ses besoins et établir un devis
Technique Le fichier central inter assurances est accessible par internet. Les agences sont connectées au siège de la compagnie par liaison ADSL. Chaque agence dispose de micro-ordinateurs Pentium 32 Mo et peut traiter ses données en local grâce au SGBD Access
L3 informatique
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34
Niveau conceptuel
Exprime les choix fondamentaux de gestion, les objectifs de l’organisation
Décrit les invariants de l’organisation
Définit des activités, des choix de gestion, des informations
Indépendamment des aspects organisationnels et techniques de mise en oeuvre
Points de vue – des traitements : objectifs, résultats, règles de gestion, enchaînements – des données : signification, structure, liens
C’EST LA DESCRIPTION LA PLUS STABLE DU SYSTEME L3 informatique
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35
Niveau conceptuel Exemples – Faire de la pré-facturation ou de la post-facturation – Admettre qu’une commande client pourra être livrée en plusieurs fois, chaque livraison donnant lieu à une facture. – Invariants du point de vue des données: Contrats, Clients, ... – Invariants du point de vue des traitements: signer un contrat, émettre une facture, ...
L3 informatique
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36
Niveau organisationnel
Exprime les choix organisationnels de ressources humaines et matérielles
Définit – la répartition géographique et fonctionnelle des sites de travail (du point de vue des données et des traitements) – le mode de fonctionnement: temps réel ou temps différé – la répartition du travail homme/machine (degré et type d’automatisation) – les postes de travail et leur affectation, – la volumétrie des données – la sécurité des données
Indépendamment des moyens de traitement et de stockage de données actuels ou futurs
Les opérations conceptuelles sont décomposées au niveau organisationnel en une ou plusieurs opérations.
C’EST LA DESCRIPTION DES POSTES DE TRAVAIL DE L’ENTREPRISE ET DES INFORMATIONS QU’ELLE TRAITE L3 informatique
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37
Niveau organisationnel
Exemples – La facturation sera décentralisée dans les agences. – Réaliser telle partie d’une application en conversationnel, laisser toute autre partie manuelle. – Créer tel type de poste de travail.
Exemples d’ éléments organisationnels: – un document (rapport d’activité, tableau de bord,...) – la sécurité (site de « backup » pour le stockage des données)
L3 informatique
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38
Niveau logique
Exprime la forme que doit prendre l’outil informatique pour être adapté à l’utilisateur, à son poste de travail
Indépendamment de l’informatique spécifique, des langages de programmation ou de gestion des données
Introduit la notion d’outils en tant que fonction réutilisable
Décrit – le schéma de la base de données (relationnel, hiérarchique ou réseau) ie les caractéristiques du mode de gestion des données – la répartition des données sur les différentes unités de stockage – les volumes par unité de stockage – l’optimisation des coûts induits par le mode de gestion
L3 informatique
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39
Niveau physique
Traduit les choix techniques et la prise en compte de leurs spécificités
Répond aux besoins des utilisateurs sur les aspects logiciels et matériels
Définit complètement – les fichiers, les programmes – l’implantation physique des données et des traitements – les ressources à utiliser – les modalités de fonctionnement
C’EST LA DESCRIPTION DES MOYENS MIS EN OEUVRE POUR GERER LES DONNEES ET EFFECTUER LES TRAITEMENTS L3 informatique
Conception des systèmes d’information
40
Modélisation des activités du SI
Un modèle doit posséder au moins trois qualité – Fidélité (doit être effectué sans déformation de la réalité) – Cohérence (ne doit comporter aucune contradiction explicite ou implicite) – Complétude (doit décrire tous les phénomènes pertinents par rapport aux objectifs du modélisateur ≠ exhaustif)
Dans MERISE, représentation des activités du S.I. – à chacun des niveaux de description – pour les données et les traitements – formelle, simplifiée, pour communiquer
Modèle = schéma + descriptif – Schéma normalisé (synthèse, communication) – Description textuelle (définitions, commentaires, contraintes, …)
L3 informatique
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41
Modèles du niveau conceptuel
Le Modèle Conceptuel des Données M. C. D. Description des données et des relations entre ces données en termes de
ENTITE ou INDIVIDU RELATION ou ASSOCIATION PROPRIETES ou ATTRIBUT
Le Modèle Conceptuel des Traitements M. C. T. Description de la partie dynamique du S.I. en termes de
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PROCESSUS OPERATION comprenant les concepts d’EVENEMENT / RESULTAT et de SYNCHRONISATION Conception des systèmes d’information
42
Modèles du niveau Organisationnel / Logique
Le Modèle logique de données M. L. D. – Le modèle CODASYL si une orientation base de données réseau est choisie – Le modèle RELATIONNEL si une orientation base de données relationnelle est choisie – Le modèle HIERARCHIQUE
Le Modèle Organisationnel des Traitements M. O. T. – permet de représenter par procédure les phases et les tâches effectuées par chaque poste de travail
L3 informatique
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43
Modèles du niveau Physique ou Opérationnel
Le Modèle Physique des Données M. P. D. – spécifie les organisations physiques de données
Le Modèle Physique des Traitements M. P. T. – décrit les traitements réalisés pour chaque transaction (temps réel) ou chaque unité de traitement (temps différé)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
44
Résumé Niveau conceptuel
Niveau organisationnel / logique Niveau physique / opérationnel
L3 informatique
Données
Traitements
M. C. D.
M. C. T.
entités, associations, propriétés, contraintes, …
opérations, événements, synchronisations, règles de gestion, …
M. L. D.
M. O. T.
tables, attributs, domaines, …
procédures, tâches, postes de travail, fréquence, …
M. P. D.
M. P. T.
tables, tuples, attributs, SQL, …
transactions, procédures stockées, programmes,interface, …
Conception des systèmes d’information
45
3
Modèle conceptuel des données
Le schéma Entité-Association Schéma E/A proposé par Chen en 1976 :
(Type d') entité : représentation d’un ensemble d'objets abstraits ou concrets, caractérisée par une liste d’attributs. Un ou plusieurs attributs jouent le rôle de clé
(Type d') association : permet de décrire les liens "sémantiques" entre des entités, peut être caractérisé par des attributs
(Type d') attribut : décrit une propriété attachée soit à une entité, soit à une association. Prend ses valeurs dans un domaine simple (chaîne, entier, réel, ...)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
47
Représentation graphique
Type d’entité :
Nom de l’entité
...
Noms des attributs
Type d’association :
Nom entité1
Nom entité2 Nom association
...
Nom entité3
Noms des attributs L3 informatique
Conception des systèmes d’information
48
Exemple
adresse
L3 informatique
âge
Etudiant
Inscrit
Cours
nom prénom
no groupe
intitulé
Conception des systèmes d’information
49
Typologie des associations Cardinalité : couple (x,y) x et y exprimant respectivement le nombre minimum et maximum de fois qu'une occurrence du type d'entité peut participer au type d'association
A
x-1
R
y-1
B
1-1 (one-to-one) A
x-1
R
y-n
B
1-n (one-to-many) A
y-n
R
x-n
B
n-m (many-to-many) L3 informatique
Conception des systèmes d’information
50
Typologie des associations
A
B
A
B
A
B
A
B
One-to-one
L3 informatique
A
B
A
B
A
B
A
B
One-to-many
Conception des systèmes d’information
A
B
A
B
A
B
A
B
Many-to-many 51
Exemples no_sécu
date_édition
nom
Personne
0-1
Reçoit
prénom id
immat
nom
0-n
prénom
nom L3 informatique
Possession date_achat
0-1
marque
Voiture
couleur
âge
Etudiant
no_étu
FeuilleImpôts
montant
Personne
adresse
1-1
no_feuille
prénom
0-n
Inscrit
0-n
no_groupe Conception des systèmes d’information
Cours intitulé
52
Associations réflexives Possibilité de spécifier le rôle id
pnom pprénom
Personne 0-1
0-1
femme
mari Conjoint
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
53
Entités faibles
Entité faible : entité sans identifiant propre
N’existe qu’en référence à une autre entité dite identifiante
L’association qui les unit est dite association identifiante
L’entité faible a une cardinalité 1-1 sur son association identifiante
Exemple : numEx
numOu titre éditeur
Ouvrage L3 informatique
1-n
matérialise
Conception des systèmes d’information
1-1
dateAchat
Exemplaire 54
Spécialisations Définition d'une relation de sous-classe entre une entité super-classe et une ou plusieurs entités sous-classes Exemple :
#id nom prénom adresse
Employé
d
Secrétaire vitesse_frappe L3 informatique
Ingénieur
Technicien
spécialité
Conception des systèmes d’information
grade 55
Typologie des spécialisations S
S
d
d
C1
Cn
Disjointe partielle
C1
Disjointes : ou Cn
Totales :
S ou
C1 Cn A recouvrement partiel L3 informatique
C1
A recouvrement :
∀i∀j , i ≠ j , Ci ∩ C j ≠ {
Disjointe totale
S
∀i∀j , i ≠ j , Ci ∩ C j = {
Cn
A recouvrement total Conception des systèmes d’information
S =
i =1, n
Ci
Partielles : i =1, n
Ci ⊂ S 56
} }
Schéma E/A : Quelques règles à respecter
Un type d'attribut est caractérisé par un nom et un domaine,
Les domaines de valeurs des attributs sont atomiques
Les noms des types d'attributs, d'entités et d'associations sont distincts
Tout type d'entité a au moins un identifiant (une clé), qui est un type d'attribut ou une liste de types d'attributs
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
57
4
Passage au modèle logique des données
Cas des entités
Transformer toute entité E en une relation RE
Les attributs de RE sont les attributs de E
La clé primaire de RE est un des identifiants de E
Exemple : id
nom
Personne
Personne(id, nom, prénom)
prénom L3 informatique
Conception des systèmes d’information
59
Cas des associations A A
A
x-1
x-1
x-n
L3 informatique
R R
R
y-1
y-n
y-n
B B
B
1. RAB(Attr (A), Attr(B), Attr(R)) clé(RAB)=clé(A) ou clé(B)
1. RA(Attr(A), Attr(R), clé(RB)) 2. RB(Attr(B)) clé(RA)=clé(A) (U clé(B) si A entité faible) clé(RB)=clé(B)
1. RA(Attr(A)) 2. RB(Attr(B)) 3. RR(clé(RA), clé(RB), Attr(R)) clé(RA)=clé(A) clé(RB)=clé(B) clé(RR)=clé(A) U clé(B)
Conception des systèmes d’information
60
Exemple 1 no_sécu
Personne prénom
date_édition
nom
0-1
Reçoit
1-1
no_feuille
FeuilleImpôts
montant
PersonneImpôts(no_sécu, nom, prénom, no_feuille, date_édition, montant) ou PersonneImpôts(no_sécu, nom, prénom, no_feuille, date_édition, montant)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
61
Exemple 2
id
immat
nom
Personne prénom
0-n
Possession date_achat
0-1
marque
Voiture
couleur
Voiture(immat, marque, couleur, id, date_achat) Personne(id, nom, prénom)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
62
Exemple 3 adresse
âge
Etudiant
no_étu
nom
prénom
0-n
Inscrit
0-n
no_groupe
Cours intitulé
Etudiant(no_étu, nom, prénom, age, adresse) Cours(intitulé) Inscrit(no_étu, intitulé, no_groupe) L3 informatique
Conception des systèmes d’information
63
Exemple 4
id
pnom pprénom
Personne 0-1
0-1
Personne(id, pnom, pprenom, id_conjoint)
où id_conjoint est un synonyme de id Conjoint
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
64
Cas des spécialisations
créer une relation pour chaque entité
les attributs de chaque relation sont les attributs de l'entité correspondante + la clé de la super-classe id
nom prénom adresse
Employé
Employe(id, nom, prenom, adresse) Secrétaire(id, vitesse_frappe) Ingénieur(id, spécialité) Technicien(id, grade)
d Secrétaire vitesse_frappe L3 informatique
Ingénieur spécialité
Technicien grade Conception des systèmes d’information
65
5
Modèle conceptuel des traitements
Le modèle conceptuel des traitements
Un M.C.T. est une abstraction des activités du système d'information et de leurs contraintes
Inspiré des réseaux de pétri
Processus de conception : – Identification des acteurs et des flux d'informations – Ordonnancement des flux – Elaboration du M.C.T.
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
67
Le diagramme de flux
Sert de base pour fixer la portée et les limites du futur système ou pour le décomposer en sous-systèmes
Se présente sous la forme d'un graphe dont les nœuds sont des acteurs identifiés du SI et les arcs montrent les types d'information circulant entre les acteurs
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
68
Exemple de diagramme de flux Frontière de l'étude
Cotisations Adhésion
Paiement
ASSURÉ
Déclaration
Véhicule
Avis-rectification
ASSURANCE
Facture-garage Règlement
Demande expertise
Facture
GARAGE
EXPERT
Retour expertise Honoraires
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
69
Le graphe de précédence
Montre les dépendances temporelles entre les types d'informations
Exemple :
Déclaration Demande expertise
Avis-rectification
Retour expertise Facture-garage Règlement L3 informatique
Conception des systèmes d’information
70
Elaboration du modèle conceptuel des traitements
En se basant sur le graphe ordonné des flux, on introduit les traitements concernant un ou plusieurs flux
On décrit le rôle des traitements et les informations nécessaires en entrée et produites en résultat
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
71
Représentation graphique du modèle des traitements Type d'événement
Type d'événement
Condition de synchronisation Nom de la synchronisation Nom du type d'opération Condition de production
Type d'événement L3 informatique
...
Condition de production
Type d'événement
Conception des systèmes d’information
72
Exemple de M.C.T. Evt0
Arrivée déclaration
Evt3
Evt2
Condition locale C1 de S2 a.no_dossier = b.no_dossier et b.no_dossier = c.no_dossier
Arrivée facture réparations
Retour d'expertise
a
b
c
a et b et c et C1 S1
S2
Ouvrir_dossier [durée = 4mn]
Evt4 Demande d'expertise
L3 informatique
OK
Régler_sinistre
Erreur
Evt1 Dossier ouvert
Toujours
[durée = 5mn]
Evt5 Avis de rectification
Envoi chèque
Avis de règlement
Dossier clos
Evt6
Evt7
Evt8
Conception des systèmes d’information
73
Type d'événement
Description lexicale : – nom et message – identifiant des occurences – fréquence d'apparition au cours d'une période donnée – capacité (nb max d'occurences que le SI peut prendre en compte au cours d'une période) – liste des synchronisations auxquelles il participe et des opérations qu'il peut déclencher
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
74
Exemple de type d'événement
Evénement Arrivée déclaration (Evt0 ) – message : informations figurant sur la déclaration – identifiant : le couple (no de l'assuré, date d'arrivée de la déclaration) – fréquence : 50 par jour – capacité : 55 par jour – participe à la synchronisation S1 du type d'opération Ouvrir_dossier
La description du message peut être formalisée :
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
75
Type d'opération
Description lexicale : – nom et rôle – durée – type(s) d'événements qui conditionnent son déclenchement (entrées) – type(s) d'événements produits (sorties) – si la production des événements est conditionnelle, expliciter la condition de production de chaque événement – action réalisée
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
76
Exemple de type d'opération
Opération Ouvrir_dossier – Rôle : Vérifie une déclaration et initialise l'expertise – Durée : 10 minutes – Evénements en entrée : Evt0 – Evénements en sortie : (Evt4 et Evt1) ou Evt5 – Action : si déclaration_OK alors Ouvrir un dossier de sinistre (Evt1) Faire une demande d'expertise de ce dossier (Evt4) sinon Renvoyer la déclaration à l'assuré (Evt5) fsi
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
77
Type de synchronisation
Description lexicale : – nom – liste des types d'événements qui participent à la synchronisation – éventuellement, condition de synchronisation portant sur les types d'événements – condition locale : précise, en présence de plusieurs occurrences d'un type d'événements, laquelle choisir – délai de synchronisation : temps max séparant le moment où la synchronisation est activable et celui où elle est activée – durée limite : temps max d'attente entre l'arrivée du premier événement et celle du dernier
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
78
Exemple de type de synchronisation
Synchronisation S2 – Condition : Evt1 (a) ^ Evt2 (b) ^ Evt3 (c) ^ C1 – Condition locale C1 : a.no_dossier = b.no_dossier ^ b.no_dossier = c.no_dossier et "premier arrivé premier servi" – Délai de synchronisation : Trois jours – Durée limite : douze mois
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
79
Nombre d'occurences E1
E2 b (2)
a
1 événement de type E1 2 événements de type E2
a et b S1 OP2
OP1 C1
L3 informatique
OP3
C2
(3)
(2)
R1
R2
3 résultats de type R1 2 résultats de type R2
Conception des systèmes d’information
80
Structures de base d'un M.C.T. E1
E1
E2
E3
OP1
E1
E1
E2
OP1
OP1
OP2
E3
E4
ou
E2
E3
OP3
Alternative L3 informatique
E3
OP2
OP3
OP1
E4 OP2
E2
Itération
Parallèle divergente
Conception des systèmes d’information
OP3
Parallèle convergente 81
Démarche pratique pour la modélisation conceptuelle
Elaborer et ordonner un diagramme de flux
Faire une première ébauche de M.C.D.
Faire une première ébauche de M.C.T.
Pour chaque opération du M.C.T., analyser ses effets sur le M.C.D.
Modifier ou compléter le M.C.D.
Modifier ou compléter le M.C.T.
Itérer sur les trois étapes précédentes
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
82
6
Modèles organisationnel et logique des traitements
Le modèle organisationnel des traitements
Aboutit à une architecture de déploiement du système, obtenue par raffinement des opérations conceptuelles
Les étapes de la construction du M.O.T. : – décomposer les opérations du M.C.T. en sous-opérations appelées procédures ou fonctions – affecter et localiser chaque procédure – détailler l'analyse de chaque procédure (M.L.T.) – définir l'enchaînement des procédures – estimer le coût de mise en place de la base – essayer de réduire ce coût
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
84
Décomposition des opérations Exemple : l'opération Ouvrir_dossier peut être décomposée en les procédures suivantes :
vérifier la déclaration (assuré connu, circonstances bien décrites ...)
l'ignorer ou lui affecter un numéro de dossier
enregistrer les informations nécessaires dans la base
désigner un expert pour le nouveau dossier
transmettre le dossier à l'expert
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
85
Identification des procédures Pour chaque procédure sont fournis : – un nom – un mode de réalisation (manuelle, automatisée totalement ou partiellement, interactive, différée ...) – une localisation (où?) – une affectation (qui?) – une fréquence d'activation
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
86
Exemple Nom
No
Mode
Localisation/ affectation
Vérifier_déclaration
P1
manuel
Hôtesse
Attribuer_no_dossier
P2
conversationnel
Hôtesse
Enregistrer_dossier
P3
conversationnel
Hôtesse
Désigner_expert
P4
conversationnel
Chef de service
Transmettre_dossier
P5
manuel
Secrétariat du chef de service
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
87
Analyse détaillée des procédures Décrire :
les événements ou données nécessaires au déclenchement de la procédure et les résultats qu'elle produit
les traitements effectués et les actions réalisées sur la base : algorithme + algèbre relationnel à partir du M.L.D.
les supports des données et des résultats (formulaire papier, écrans de dialogue etc.)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
88
Exemple M.L.D. Assuré(no_ass, nom_ass, adr_ass, tel_ass, no_agence) Fonction vérifier_déclaration Données d : déclaration Début Si σno_ass = d.no_police(Assuré) = {} Alors assuré_inconnu Sinon déclaration_ok Fin L3 informatique
Conception des systèmes d’information
89
Enchaînement des procédures : exemple Date au plus tôt J
Date au plus tard
Enchaînement des procédures Déclaration vérifiéee
J
P2 Attribuer_no_dossier
J
J
P3 Enregistrer_dossier
J
J+2
J
J+3
P4 Désigner_Expert
Dossier ouvert
P5 Transmettre_dossier Dossier expédié
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
90
7
Adaptation des modèles logiques des données et des traitements
Adaptation des modèles logiques
Adapter les modèles logiques (M.L.D. et M.L.T.) dans le but de réduire le coût d'implantation de la base
Facteurs à prendre en compte : – volume des données – nombre d'accès à la base – coût des traitements (supposé négligeable par rapport au coût des lectures - écritures dans la base)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
92
Evaluation des volumes (1/2)
Taille d'une relation représentant un type d'entité : – attribut : nombre de caractères nécessaires à sa représentation – n-uplet : somme des tailles de ses types d'attributs – relation : produit du nombre d'occurrences du type d'entité par la taille du n-uplet de la relation
Exemple : Attribut no_ass nom_ass adr_ass te_ass no_agence
L3 informatique
Type entier chaîne chaîne chaîne entier
Taille 10 30 40 10 10
Si 10000 assurés sont attendus sur une période de deux ans, l'estimation de la taille de la relation est de 10000× (10+30+40+10+10) ≈ 1Mo
Conception des systèmes d’information
93
Evaluation des volumes (2/2)
Taille d'une relation représentant un type d'association : suppose connu le nombre moyen d'occurrences des types d'entité associés
Exemple : " Un produit est stocké en moyenne dans 3 dépôts " → taille de la relation stock = taille d'un n-uplet de stock × 3 × nombre de produits
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
94
Optimisation des volumes
Seul type d'optimisation possible : compression des types d'attributs → perte de lisibilité et coût supplémentaire dû au processus de compression et de décompression
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
95
Evaluation du coût des traitements
Dépend du type des opérations de base (recherche, insertion, suppression, modification)
Processus d'évaluation et d'optimisation : 1. évaluer le coût de chaque type d'opération (M.L.D. et M.L.T. → fréquence de chaque opération, objets concernés et actions élémentaires à effectuer sur ces objets) 2. identifier les opérations les plus coûteuses 3. essayer d'en réduire le coût
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
96
Coût de la recherche d'un n-uplet (1/2)
La recherche d'un n-uplet dans un ensemble de n n-uplets coûte : – 1 accès si un mécanisme d'accès direct existe – en moyenne n/2 accès sinon
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
97
Coût de la recherche d'un n-uplet (2/2)
Remarques : – coût d'un accès direct < coût d'un accès séquentiel → créer des index – coût d'une recherche dans un ensemble ordonné < coût d'une recherche dans un ensemble non ordonné → ordonner les instances – coût d'une lecture < coût de plusieurs lectures → fusionner des relations, introduire de la redondance ou grouper physiquement des occurrences (clustering)
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
98
Coût de l'ajout d'un n-uplet
Insertion : – écriture dans la base – mise à jour éventuelle des index existant sur la relation concernée
Coût : – 1 écriture si la relation n'est pas ordonnée – n/2 lectures en moyenne pour la recherche du point d'insertion si la relation est ordonnée
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
99
Coût de la modification d'un nuplet
Modification : – recherche dans la base – modification en mémoire centrale – réécriture dans la base
Coût : – coût d'une recherche – coût d'un ajout – (éventuellement) coût du maintien d'ordre – (éventuellement) coût de mise à jour d'index – (éventuellement) coût de mise à jour de données redondantes
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
100
Coût de la suppression d'un n-uplet
Suppression : – recherche du tuple à supprimer – mise-à-jour éventuelle d'index – autres suppressions, dans le cas de données redondantes
Coût : – coût d'une recherche – (éventuellement) coût de la maintenance des index – (éventuellement) coût de la suppression des données redondantes
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
101
Optimisation des traitements
Index et critères d'ordre
Redondance et dénormalisation de relations
Ajout de nouveaux types d'attributs
Fusion de relations
Fragmentation verticale de relations
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
102
Rappel sur les index
Index : structure de données qui associe à une valeur d'un attribut, appelé clé de l'index, la ou les adresses des tuples contenant cette valeur
Possible pour un attribut non clé de la relation
Exemple : 1 1
3 5
7 7 12 Espace index L3 informatique
1 3 7 1 12 7 5 1 Espace données
Conception des systèmes d’information
103
Choix des index et des critères d'ordre
Opérations d'interrogation : attributs de sélection et de jointure
Opérations de mise à jour : attributs de sélection pas les attributs à modifier car cela entraînerait un coût supplémentaire pour la maintenance
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
104
Redondance et dénormalisation de relations
Exemple : Expert(no_exp, nom_exp, ...)
Expert chargé du dossier
Sinistre(no_dossier, ..., no_exp) Si le nom de l'expert est accédé à chaque référence à un sinistre → Sinistre(no_dossier, ..., no_exp, nom_exp) Viole la 3NF de Sinistre, mais permet de faire l'économie de l'opération de jointure pour obtenir le nom
→ accroissement de l'espace de stockage et de l'activité en mise à jour L3 informatique
Conception des systèmes d’information
105
Ajout de nouveaux types d'attributs
Exemple : " L'expert désigné pour un dossier de sinistre est celui qui a le moins de dossiers en cours d'instruction " → nécessite le parcours de la relation sinistre avec comptage et recherche du no_exp ayant le plus petit nombre de dossiers puis accès à la relation Expert pour connaître ses coordonnées → Expert(no_exp, nom_exp, ..., nb_dossiers-en_cours)
→ Attention à la cohérence de la base : incrémenter nb_dossiers-en_cours à chaque fois que l'expert est désigné, et décrémenter quand le dossier est clos
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106
Fusion de relations clé1 ...
E1
1-1
clé2 ... 1-1
E2
RE1(clé1, ...) RE2(clé2, ...) → si jointures très fréquentes de RE1 et RE2, fusionner en une seule relation
L3 informatique
Conception des systèmes d’information
107
Fragmentation verticale de relations
Quand une relation comporte un grand nombre d'attributs, dont seul un sous-ensemble est fréquemment utilisé, on peut la décomposer en deux relations
Exemple : R(cléR, utilisé1, utilisé2, peu_utilisé1, peu_utilisé2, peu_utilisé3) R1(cléR, utilisé1, utilisé2) R2(cléR, peu_utilisé1, peu_utilisé2, peu_utilisé3)
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Conception des systèmes d’information
108
Exemple : coût de l'opération Ouvrir_dossier Pour 10000 dossiers et 20 experts : P1 Vérifier _déclaration
Recherche de l'assuré → 10000/2 accès
P2 Attribuer_no_dossier
Accès au dernier numéro de dossier affecté → 1 accès
P3 Enregistrer_dossier
Ecriture du nouveau dossier → 1 accès
P4 Désigner_Expert
Recherche de l'expert → 20 / 2 accès Ajout d'un dossier à la relation Sinistre → 1 accès
P5 Transmettre_dossier
Total : 5013 accès × 50 sinistres par jour × 260 jours ouvrés → coût annuel de 65.106 accès
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Conception des systèmes d’information
109
Coût de l'opération Ouvrir_dossier optimisée
Si on décide de : – conserver en mémoire le dernier numéro de dossier pendant toute une journée de travail – indexer les assurés sur leur numéro de police – indexer les experts sur le nombre de dossiers en cours avec ordre
→ Nouveau coût : 260 jours × (1 accès au dernier numéro de dossier + sinistres × (1 pour la recherche de l'assuré + 1 pour l'écriture du nouveau dossier 1 pour la recherche de l'expert 1 pour l'ajout d'un sinistre)) = 52.103 accès / an L3 informatique
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