07 | 설계 원리와 구조적 설계

* KOWC에 등록된 동국대학교 최은만 교수님의 강의내용을 공부목적으로 정리한 글임을 밝힙니다.
| 출처 : http://www.kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=331697&ar=relateCourse  

 

 

분석과 설계 비교

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소프트웨어 설계

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아키텍처 설계

시스템 컴포넌트와 이들의 커넥션에 초점 (모듈의 역할과 인터페이스 정의)

 

상세설계

코드 수준에 가까움 (모듈 내부 알고리즘, 데이터 명세화)

 

 

 

 

좋은 설계의 요건

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1. 복잡성 최소화

2. 느슨한 결합(Loose coupling0

3. 강한 응집력(Strong cohension)

4. 확장성

5. 재사용성

6. 유지보수성

7. 유연성

 

>>  궁금 목표 : 모듈화, 캡슐화 등을 통해 결합성은 낮추고 응집력은 높여 복잡성을 최소화하는 것

시스템을 잘게 쪼개어 비슷한 것들끼리 최대한 묶어 놓으면, 각 모듈 간에는 서로 필요한 것들이 상이하기에  결합 정도가 줄어들게 되고, 모듈 내부적으로는 자기네들끼리 특성이 비슷한 것끼리 묶여있어 필요한 것들은 한 0모듈 내에서 해결할 수 있게 되므로 응집력 높아짐. 같은 맥락에서 캡슐화/은닉화는 각 모듈의 자세한 처리 내용을 시스템의 다른 0부분으로부터 감추어지게 하므로 결합도 낮추는데 기여함. 이는 결과적으로 유지보수성을 높임 (모듈 간 상호작용 최소화 > 수정 시 파급효과 감소)

 

 

 

 

구조적 설계

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구조적 분석의 결과물을 이용해 아키텍쳐를 설계하고 모듈을 정의하는 것

데이터 흐름을 분석해 시스템을 모듈단위로 분할 & 계층적으로 구성함

DFD에서 발견된 패턴에 따라 크게 변환분석(Transform) / 처리분석(Transaction)으로 구분하여 구조도로 변환

 

 

 

 

Structure Chart (구조도)

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모듈들의 계층 구조, 매개 변수, 상호 연결 관계 보여줌

상위 모듈이 하위 모듈을 호출하며 [위 -> 아래], [좌 -> 우] 순으로 해석

 

출처: The Application of Prolog to Structured Design - Scientific Figure on ResearchGate. Available from:  https://www.researchgate.net/figure/Sample-structure-chart_fig3_220281904  [accessed 27 Apr, 2023]

 

 

표준기호

 

이 때, empty circle 이 단순히 데이터를 넘겨주는 것이라면, filled circle 은 실행흐름을 변화시키는 flag 로써 모듈 간 결합도를 높인다는 차이가 있음

 

 

 

 

변환분석(Transform)

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DFD 를 입력흐름(입력, 검증), 변환센터(data), 출력 흐름(포맷팅, 출력)으로 분할하는 과정

 

 

분석방법

1. DFD 에서 입/출력 자료 흐름 파악

2. 중앙 변환 부분 식별

3. 변환 중심부를 축으로 최상위 (first-cut) 작성

4. 각 모듈의 하위 구조도 역시 같은 방법으로 분석

5. 설계기준 적용하여 수정/최적화

 

 

 

 

 

처리분석(Transition)

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DFD의 한 프로세스에서 여러 경로로 자료 흐름이 유출되는 것

 

 

분석방법

1. DFD에서 처리 센터 식별

2. 처리 모듈 중심으로 구조도 작성

3. 구조도 상세화, 하위 구조도 작성

 

 

 

 

 

설계평가기준

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모듈의 크기

소규모 시스템은 함수, 서브루틴(프로그램이 호출하는 일련의 명령어) / 대규모 시스템은 독립프로그램 기준

 

 

모듈 응집력(module cohesion)

모듈 내 요소들 간에 응집력 높이기 이해  한 모듈이 되도록 단일기능 갖도록 설계

 

* 응집력의 단계 (아래로 갈수록 약한 응집력, 강할수록 좋음)

 

1. 기능적(functional) : 모듈의 기능이 한 문장으로 떨어짐 (ex. 판매대금 계산)

2. 순차적(sequencial) : 한 작업의 결과가 다른 작업의 입력으로 들어감

3. 교환적(communicational) : 기능적으로 크게 관련은 없지만 동일한 입/출력을 사용하는 작업의 모임

4. 절차적(procedual) : 입//출력을 공유하지 않으나, 같은 범주에 속하는 작업들이 순서대로 수행

5. 시간적(temporal) : 초기화와 같이 한 번만 수행되는 요소가 포함된 경우

6. 논리적(logical) : 유사한 성격의 작업을 한 모듈로 모음 (ex. math.c library)

7. 우연적(coincidential) : 아무 관련 없는 작업들의 모임

 

>> 5 ~ 7 과 같은 작업들은 별도의 모듈로 분리하는 게 좋음

 

 

모듈 결합도(module coupling)

서로 다른 모듈들 간에 결합도 낮게 설계

 

* 결합의 단계(아래로 갈수록 강한 결합, 약할수록 좋음)

 

1. 자료 결합(data coupling) : 모듈 간에 간단한 변수를 파라미터로 교환

2. 스탬프 결합(stamp coupling) : 모듈 간 인터페이스로 배열, 구조체, 레코드 등의 자료구조 전달 (nonglobal)

3. 제어 결합(control coupling) : 제어 요소(flag) 주고받는 경우

4. 공통 결합(common coupling) : 여러 모듈이 공동의 자료 영역 사용 (global variable..)

5. 내용 결합(content coupling) : 한 모듈이 다른 모듈의 일부를 직접 참고 또는 수정

 

>> 4, 5 와 같은 결합도 높은 모듈 설계는 피해야 함

 

 

설계 요령(design heuristics)

1. first cut(최상위) 모듈의 결합도는 낮게, 응집도는 높게

2. high fan-out* 줄이도록 노력

3. 양파모양 구조가 일반적 (보통 Fan-In으로 인해 모듈 구조도 하위로 갈수록 폭이 좁아지는 형태 보임)

4. 모듈의 영향권은 관련있는 모듈의 하위에 둠 (가능한 서로 호출하는 일 없도록, 복잡도 & 결합도 최소화)

 

* Fan-In & Fan-Out

Fan-In : 어떤 모듈을 제어(호출)하는 모듈의 수, 최대 입력 수, 모듈 자신 기준으로 자신을 제어하는 상위 모듈 수

Fan-Out : 어떤 모듈에 의해 제어(호출)되는 모듈의 수, 최대 출력 수, 모듈 자신 기준으로 자신이 제어하는 하위 모듈 수

example

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[참고]

https://mini-noriter.tistory.com/20

소프트웨어 공학의 모든 것 6 - 설계 원리

https://booolean.tistory.com/579

소프트웨어 공학 - [제7강] 소프트웨어 설계

https://ahn3330.tistory.com/111

[소프트웨어공학] 설계 1 - 추상화, 모듈화, 정보은닉, 응집력, 결합도

https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=27424202&memberNo=26040503 

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