Modelle

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Inhaltsverzeichnis 1 Modelle in der Informatik 1.1 Was sind Modelle 1.2 Beispiele für Modelle 1.2.1 Programmablaufplan (PAP) 1.2.2 Struktogramm 1.2.3 ER-Diagramm 1.2.4 UML-Diagramm 1.2.5 Von-Neumann-Architektur 1.2.6 Organigramm

Modelle in der Informatik

Was sind Modelle

In der Informatik dienen Modelle der

• Abbildung eines Realitätsausschnitts
  • Modelle für zu erstellende Software / Architektur
  • deren Code (Programmablaufplan, Struktogramm)
  • Datenmodelle (bei Datenbanken) für die Strukturen und deren Daten (ER-Modell, UML)
• als Vorlage bei Konzeption von Rechneranlagen, und Systemmodelle (von-Neumann)
• Planungs-, Steuerungs- und Organisationsmodelle (Abläufe von Geschäftsprozessen…) → Organigramm
• Wirtschaftsinformatik: Mensch-Maschine-Modell (auch deren Auswirkungen)

Beispiele für Modelle

Programmablaufplan (PAP)

Ziel/Einsatzmöglichkeiten:

• Darstellung eines Algorithmus
• Darstellung des Ablaufs in einem Programm

Anforderungen/Aufbau/Grenzen:

• behindert strukturierte Programmierung (Struktogramm besser)

Beispiel:

Übung:

Setzen sie den Programmcode in ein Programmablaufplan um.

input(kapital) jahr = 0 while jahr < 50: jahr = jahr + 1 zinsen = kapital*0.006 kapital=kapital+zinsen print("nach 50 Jahren: " + kapital)

Lösung:

Struktogramm

Ziel/Einsatzmöglichkeiten: Darstellung von Programmabläufen für eine strukturierte Programmierung

Anforderungen: Zerlegung des Gesamtproblems in viele kleine Teilprobleme → Grundstrukturen, z.B. Sequenzen, übrig

Aufbau/Grenzen: Zusammensetzung aus Strukturblöcken, entweder hintereinander oder nebeneinander geschaltet

Beispiel: Verzweigung: Schleife:

Aufgabe: Struktogramm für ein Telefonat (man soll solange nach Verbindung suchen bis zur Annahme)

Lösung: https://www.sachsen.schule/~infoms/info_neu/grafiken/struktogramm.gif

ER-Diagramm

Ziel/Einsatzmöglichkeiten: Das ER-Diagramm dient der vereinfachten logischen Darstellung eines Datenbankensystems. Es wird verwendet um z.B. die Verständigung zwischen Entwickler und Anwender bei Erstellung eines Projekts zu vereinfachen.

Anforderungen/Aufbau/Grenzen:

Die Grundelemente eines jeden Entity-Relationship-Modells bilden: Entitäten, Beziehungen und Attribute. Entitäten haben bestimmte Eigenschaften welche durch Attribute beschrieben werden. In welchem Zusammenhang diese stehen beschreibt die Beziehung (0,1;1-n;1-1,m-n).

Beispiel:

Nenne 3 verschiedene Attribute der Entität "Fluss" und deren Beziehung zur Entität "Meer".

UML-Diagramm

• Unified Modeling Language

Ziel/Einsatzmöglichkeiten:

• eine gemeinsame umfangreiche visuelle Modellierungssprache für die Architektur, das Design und die Implementierung von komplexen Softwaresystemen zu schaffen
• bezeichnet eine visuelle/grafische Modellierungssprache, die sich über die Bereiche Architektur, Design und die Abläufe von Herstellungsprozessen erstreckt

Anforderungen/Aufbau/Grenzen:

• Bündelung von zusammengehörigen Klassen (Klasse = Verallgemeinerung gemeinsamer Objekte (Oberbegriff))
  • z.B. Auto (Marke, Farbe, PS, …)
• Klassen werden durch Rechtecke dargestellt, die oben den Klassenname, in der Mitte die Attribute und unten die Methoden der Klasse beinhalten

• Klassenattribute:
  • Beispiel: PKW anzahlRaeder: Integer (BWM besitzt nicht mehr Räder als VW)
• Klassenmethode:
  • Beispiel: anzahlAutos(): Integer
• Objekt = konkrete Ausprägung einer Klasse
  • z.B. Blauer BMW, schwarzer Volvo)

Beispiel: Es soll ein Klassendiagramm für ein Kino erstellt werden. Es soll beinhalten:

• die Anzahl der Mitarbeiter
• den Name des Kinos
• die Anzahl der Sitzplätze
• den Umsatz

Es soll alles bis auf den Umsatz öffentlich zugänglich sein. Der Umsatz soll nur dem Kino bekannt sein. (Datenkapselung) Das Kino soll

• Film starten
• Popcorn verkaufen
• Karten Verkaufen

kaufen können. Der Film soll privat gestartet werden und die Karten und das Popcorn öffentlich verkauft werden.

Von-Neumann-Architektur

Ziel/Einsatzmöglichkeiten:

Modell zur Visualisierung eines PCs

Anforderungen/Aufbau/Grenzen:

4 Funktionseinheiten:

• Rechenwerk (CPU)
• Steuerwerk(CPU)
• Speicherwerk (Festplatte /Arbeitsspeicher)
• Ein-/Ausgabewerk (I/O)

Vereinfachte Darstellung (Bus-System wird nicht erwähnt(Schnittstelle aller Werke))

Beispiel:

Computer; DVD -Player etc.

Organigramm

Ziel/Einsatzmöglichkeiten:

Das Wort leitet sich von ORGANIsation und DiaGRAMM ab --> Organigramm

Ziel ist es bestimmte Dinge in Ober- und Untergruppen genau einzuordnen

Einsatzmöglichkeiten sind zum Beispiel in Betrieben um die Arbeiter in ihre verschiedenen Abteilungen einzuordnen --> Aufbauorganisation eines Betriebes

Anforderungen/Aufbau/Grenzen:

Anforderungen: hierarchische Strukturen werden klar ersichtlich, effizienter Informationsaustausch Aufbau: Unterteilung in verschieden Ebenen/Gruppen, keine DIN-Norm, sowohl horizontal als auch vertikal

Beispiel:

Übung: Erstellt im Programm "Dia" ein Organigramm eurer Familie (von euren Großeltern bis zu Euch.)