Анатолий Левенчук - Системное мышление

Конечно, нужно помнить, что разные описания «гибридны» – люди на схемах вполне могут уточнить, что функция повышения давления жидкости реализуется модулем-насосом, а не перепадом высот и модулем-жёлобом, или даже явно указать марку и технические характеристики оборудования, которое нужно закупить!

Основная проблема компонентных описаний: их обычно понимают только узкие специалисты, функциональное разбиение контринтуитивно. Но если вам задаётся вопрос о том, как именно работает система, то без какой-то хотя бы упрощённой принципиальной схемы вам не обойтись. Обязательно готовьтесь к таким вопросам: в конце концов системы делаются для того, чтобы они работали, и большинству людей интересно, как они работают – и только после разъяснений на эту тему с ними можно будет обсудить, как и из чего система сделана.

Когда интерес стейкхолдера относится не ко времени работы системы, а ко времени построения системы – модульного синтеза, закупки модулей, сборки системы из модулей, то он обращается к модульным описаниям.

Модульные описания отвечают на вопрос «как сделана система» (ср. с компонентным «как работает система»), на модульных диаграммах показываются модули(modules), соединяемые через интерфейсы(interfaces, буквально – «междумордия», «то, что между»).

Интерфейс обычно описывается каким-то стандартом, описывающим как свойства соединения, так и происходящее в ходе взаимодействия модулей через соединение. Интерфейсы модулей похожи на порты компонент в том плане, что это именно места присоединения, они не конструктивные элементы, они не занимают объёма в пространстве, хотя у них и может быть форма. Вилка и штепсель, гнездо и штеккер: интерфейс – это то, что между ними. А сама физическая вилка? Это интерфейсный модуль, главное назначение которого – обеспечить какой-то интерфейс. И у этого модуля два интерфейса: один целевой, а другой – присоединяющий его к какому-то модулю, для которого нужен целевой интерфейс. Вот пример такого интерфейсного модуля (который в просторечии называют USB-интерфейс, что неверно – у него есть ещё и сигнальный интерфейс к плате, и отдельный интерфейс к питанию и даже интерфейс к человеку: светодиод, который мигает, когда идёт передача данных и кнопка включения, а ещё есть механический интерфейс крепления к корпусу или другой плате):

А как же соединения, которые нужны для работы – все эти трубы, кабели, волноводы? Это тоже модули, и у них есть свои интерфейсы: они находятся между ними и теми модулями, которые они соединяют. Что проходит через эти интерфейсы и как оно связано с работой всей системы?! Неизвестно, ибо речь идёт о конструктивных единицах: функции тут не определить, для этого нужно выходить за пределы модульного описания. Единственное, что важно, это наличие соединения: монтажник должен убедиться, что соединение установлено, модуль сможет выполнять свой сервис.

Для интерфейсов известны правила, по которым устанавливается соединение через интерфейс, но неизвестно, что именно и зачем передаётся через этот интерфейс – это будет известным только из принципиальной схемы.

Например, принтер и компьютер связаны через USB интерфейс, но какая информация идёт принтеру, это интерфейсу неизвестно. Утюг к электросети подсоединён через интерфейс между евровилкой и евророзеткой, но этому интерфейсу неизвестно, какой через неё пойдёт ток и зачем. С другой стороны, известны предельные значения тока, который может пройти через этот интерфейс, равно как предельное количество информации, которое может пройти через USB-интерфейс. Задача модульного синтеза выбрать такие интерфейсы, которые смогли бы выдержать соединения, предусмотренные компонентной структурой системы.

Вот ещё пример модульного описания, в этом случае речь идёт просто о списке комплектующих, которые нужно купить для изготовления какой-то старинной версии iPhone (Рис. 4)

Обратите внимание, сколько тут упоминается разных стандартов: GPS, HSPDA, DDR, Bluetooth – перечисление интерфейсов обычно для модульных описаний. Ведь вся суть модулей – это замена реализации какой-то функции путём простой замены модуля на стандартном интерфейсе.

Вместо одного принтера через интерфейс USB к компьютеру можно подключить другой экземпляр принтера той же марки, или даже принтер другой марки, или не принтер, а какое-то другое устройство (скажем, сканер, или даже дополнительный дисплей) – без стандартизации интерфейса это было бы невозможно.

Если рассмотреть модульную холархию, то в ней можно увидеть какие-то наборы мелких конструктивных «кирпичиков», представляющих через свои интерфейсы сервисы для сборки на их основе «кирпичиков» более высокого уровня. Вот такой согласованный по предоставляемым ими совместно сервисам набор модулей с их предопределёнными интерфейсами называют платформой.

Платформа – это всегда модульное рассмотрение, обсуждение платформы всегда связано с её сервисами, т.е. внешним поведением, предоставляемом на интерфейсе к другим модулям. Для программных модулей этот интерфейс обычно называется API (application program interface), программный интерфейс приложения. Если речь идёт не о программной системе, то можно говорить просто об интерфейсе приложения, или прикладном интерфейсе. Прикладной – это определяемый использующей системой платформы (согласованного в части выполнения каких-то сервисов набора модулей) или модуля. Приложение – это использующая система для платформы модуля, части приложения находятся в операционном окружении модуля.

Основной вопрос при обсуждении платформ – это так называемая видимость интерфейсов. Интерфейсы какого-то низкого системного уровня не должны быть видны снаружи модуля, то есть невозможно соединение модулей иначе, чем через предусмотренные в нём интерфейсы. Грубо говоря, если у вас коробочка с каким-то разъёмом, то нельзя воткнуть внешнее устройство не в этот разъём, а куда-нибудь внутрь коробочки, мимо этого разъёма. Для обсуждения видимости интерфейсов используется диаграмма модульных уровней, диаграмма холархии системных уровней. Каждый уровень отделён от другого уровня каким-то интерфейсом. Реализации нижестоящих уровней тем самым могут быть сменены так, что использующая система этого не заметит. А итоговую холархию называют платформенным стекомили технологическим стеком(stack, стопка – диаграммы похожи на стопку подносов в столовой или стопку листов бумаги в пачке). Вот пример различных технологических стеков для организации связи 126 126 http://www.slideshare.net/Techtsunami/cn-prt-iot-v1 :