VI.1 GENERADOR DE SISTEMAS COMO NÚCLEO DE UN SISTEMA EVOLUTIVO

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1 VI.1 GENERDOR DE SISTEMS COMO NÚCLEO DE UN SISTEM EVOLUTIVO Frnando Galindo Soria* INTRODUCCIÓN En st trabajo s prsnta l procso para construir y usar una hrraminta para l dsarrollo industrial d sistmas d información. Para lo cual, s considra qu la arquitctura d un sistma d información típico (nómina, compilador, softwar ducativo, sistma xprto, tc.) s basa n trs grands componnts: datos, procsos y structura dl sistma (figura 1). ESTRUCTUR Entrada Salida DTOS PROCESOS Figura 1. Componnts d un sistma d información Con la caractrística d qu por lo común cuando cambia algún lmnto d una d las componnts, las otras no ncsariamnt s altran (si cambian los datos, no ncsariamnt tinn por qu cambiar los procsos o la structura), por lo qu, dsd hac timpo s ha tndido a dsarrollar hrramintas n las cuals sa rlativamnt fácil modificar una componnt sin tocar las otras (por jmplo, los sistmas manjadors d bass d datos), n particular aquí s prsnta una hrraminta d st tipo, conocida como Núclo d un Sistma Evolutivo (figura 2). * Frnando Galindo Soria scribió st trabajo n nro d 1990 cuando staba n la UPIICS dl IPN y lo prsntó como Confrncia Magistral y publicó n las mmorias dl Tccomp90, n la Cd. d México n Fbrro d ESTRUCTUR

2 365 Entrada Núclo dl Sistma Evolutivo Salida DTOS PROCESOS Figura 2. Componnts dl Núclo un Sistma Evolutivo Dond l Núclo dl Sistma Evolutivo s un programa d propósito gnral al cual s l dan como ntradas los componnts d un sistma d información spcífico y s capaz d dar solución a los rqurimintos, sobr st sistma particular. Por jmplo, si s tin un sistma d información orintado al cálculo d stadísticas (figura 3). Problmas d Estadística Sistma d Estadística Solucions d Estadística Figura 3. Cálculo d stadísticas La arquitctura gnral dl sistma s mustra n la figura 4. Problmas d Estadística Estructura dl sistma d stadística Datos Procsos Solucions d Estadística Figura 4. rquitctura dl sistma d stadísticas y n particular, al intgrarlos como Núclo dl Sistma Evolutivo quda como s aprcia n la figura 5. Estructura dl sistma d stadística

3 366 Problmas d Estadística Núclo dl Sistma Evolutivo Solucions d Estadística Figura 5. Sistma d stadísticas intgrado al Núclo dl Sistma Evolutivo Las vntajas d un nfoqu d st tipo s prsnta por l hcho d qu al tnr l sistma d información distribuido n sus componnts, s rlativamnt fácil ralizar modificacions y actualizacions sobr l sistma, ya qu, si por jmplo, cambia l ordn n qu s rsulv un problma, lo único qu s tin qu cambiar s la structura dl sistma, sin tocar ni los datos ni los procsos. dmás y dado qu para un ára d aplicación spcífica (nomina, graficación, stadística) las rutinas involucradas son normalmnt las mismas y sólo cambia l ordn n qu s aplican, s rlativamnt fácil gnrar una gran cantidad d sistmas concrtos, ya qu, al cambiar la structura (ordn n qu s aplican los procsos sobr los datos) automáticamnt s cambian los sistmas, por jmplo, n l ára d stadística xist un conjunto spcífico d rutinas con las cuals s cubrn muchos d los rqurimintos, por lo qu, utilizando las mismas rutinas pro n distinto ordn s pudn obtnr rsultados difrnts. Por otro lado, una hrraminta d st tipo s d propósito gnral ya qu si s cambian las componnts d ntrada, con l mismo núclo s pudn obtnr los rsultados para un nuvo sistma, por lo qu, sólo s ncsario programar una sola vz l núclo.

4 367 Los principals problmas qu s prsntan con st nfoqu son: 1) Cómo s ncuntran y/o modifican las componnts d un sistma d información? (disño lógico). 2) Cómo s construy un Núclo d Sistma Evolutivo? (disño físico). Por lo qu, n lo qu sigu s dscribn algunas d las solucions a stos problmas. I DISEÑO LÓGICO: OTENCIÓN DE LS COMPONENTES DE UN SISTEM DE INFORMCIÓN Una primra dificultad qu s prsnta para dsarrollar st nfoqu s ncuntra n l hcho d qu n gnral s sigun dsarrollando los sistmas basándonos n la ida tradicional d Entrada-Procso-Salida, figura 6. Entrada PROCESO Salida Figura 6. Modlo tradicional d los sistmas d información Por lo qu cuando s dsarrolla un sistma normalmnt no nos procupamos d dond stán los datos o cual s la structura dl sistma, por lo qu, como primr paso s mostrará como dtctar las difrnts componnts d un sistma, d tal manra qu xista una indpndncia rlativa ntr los datos, procsos y structura. Por jmplo, n la oración: Dam la rgrsión d X * 2 + Y, Z s rlativamnt fácil dtctar stas componnts (figura 7), dond la structura stá dada por las línas qu indican l ordn n qu s aplican los procsos sobr los datos, las accions y los datos s indican mdiant sus unidads léxicas rspctivas (a, d).

5 368 Dam la Rgrsión d X * 2 + Y, Z a i a i d a d a d i d Figura 7. Componnts d un sistma n una oración En gnral ya qu s acostumbra uno, s rlativamnt fácil ncontrar las componnts d un sistma d información. continuación s mustra como dado cualquir sistma d información s pudn obtnr sus componnts (procsos, datos y structura) y n particular s dscrib como ncontrar las componnts d un sistma dscritos mdiant Diagramas d Flujo d Datos (DFD) (una d las principals hrramintas usadas para dscribir sistmas). 1 OTENCIÓN DE LOS COMPONENTES DE UN SISTEM PRTIR DEL DIGRM DE FLUJO DE DTOS El DFD s una hrraminta utilizada comúnmnt para dscribir l flujo d datos dntro d un Sistma. Por jmplo, n l DFD d la figura 8, l dato dl ntra al procso qu gnra los datos d2 y d3, los cuals ntran rspctivamnt a los procsos y C, y stos gnran a su vz los datos d4 y d5, quins finalmnt ntran al procso D l cual gnra l dato d6. d 4 D d 6

6 369 d 3 C d 5 Figura 8. Un diagrama d flujo d datos Dado un DFD s rlativamnt fácil ncontrar sus componnts como s v n los jmplos qu sigun: 1) Dado l DFD tin como datos (, ), procsos (), structura (S ). (El mcanismo para rprsntar la structura dl sistma s pud intrprtar como: l sistma S stá formado por l dato sguido dl procso y trminando con l dato ). 2) Dado l DFD: C d 3 D sus componnts son: datos (, d1, d2, d3, S), procsos (,, C, D), structura (S C D ). (s dcir, l sistma S stá formado por l dato sguido d la jcución d los procsos,, C, D y trminando con l dato S) 3) Dado l DFD:

7 d D d 3 C d 5 En st caso l problma d la obtnción d la structura s complica ya qu la scuncia no s linal por lo qu s aplica un método para transformar l diagrama (rd) n un árbol (xistn muchos métodos) y n particular s aplicará l método más sncillo, consistnt n analizar la rd d izquirda a drcha y d arriba abajo buscando formar módulos qu nglobn difrnts subproblmas. Por jmplo; n l problma antrior s pud analizar d izquirda a drcha qudando trs grands submódulos: d 3 D C d 4 d dond: S X D X dond l submodulo X s pud vr como una rutina indpndint (qu s analiza d arriba-abajo) X C d dond la structura dl sistma s:

8 371 S X D X C 4) Dado l DFD: d 4 E d 7 I 1 C d 5 F d 8 H d 9 d 3 D d 6 G 2 X d 4 E d 7 1 d 9 I C d 5 F d 8 H d 3 D d 6 G 2 Y S X 1 Y 2 S X 1 Y 2 X X 1 X 2 Y D G S X 1 Y 2

9 372 X X 1 X 2 X 1 E X 2 C F H Y D G En los jmplos antriors s supuso qu n l DFD s tinn qu jcutar todos los procsos y simplmnt s transformó la rd dl DFD n un árbol, sin mbargo, xistn algunos casos spcials n los cuals s tin más d un posibl camino y s db jcutar uno u otro pro no los dos (como n l IF-THEN- ELSE d la programación structurada). Por jmplo, n l DFD siguint: C la disyunción pud no indicar procsos n parallo sino qu s jcut l procso o C pro no los dos (sto dpnd dl análisis dl sistma). En st caso l método para obtnr la structura s parcido, por lo qu l DFD antrior s divid como s mustra: C 2 X qu s rprsnta como: S X

10 373 dond n la rutina X s tin qu indicar qu xistn dos opcions qudando: 1 C 2 dond la lína indica ó, por lo qu s l, la rutina X jcuta S1 ó C S2 d dond la structura complta s: S X X 1 C 2 Otro problma spcífico qu s prsnta s cuando s tinn ciclos dntro dl DFD, por jmplo: X En st caso s sustituy por una structura d tipo rcursivo d la forma: S X X X qu s l, l sistma S toma un dato llama a X jcuta a y gnra S, dond X jcuta, si continua l dato d1 vulv a llamar a X (procso rcursivo) ó trmina l ciclo si llga l dato d2. Como s pud vr, l problma d ncontrar los componnts d un sistma d información a partir d un DFD, s rduc al

11 374 problma d ncontrar la structura dl sistma (ya qu los datos y procsos s obtinn dirctamnt dl DFD) y st s rduc al problma d transformar una rd a un árbol y n particular a la rprsntación d las structuras clásicas d la programación structurada: 1) Scuncia: S C D 2) Dcisión: S 3) Rptición: S S En gnral mdiant l método d disño lógico dscrito antriormnt, s rlativamnt fácil obtnr las componnts d un sistma d información (figura 9). ESTRUCTUR DFD DISEÑO LOGICO DTOS PROCESOS Figura 9. Disño Lógico para obtnr las componnts dl sistma d información plicando lo antrior a otro jmplo más compljo s tin qu dado l DFD: d 7 d 3 d 8 D G

12 375 E d 5 d 9 0 I C d 4 d 6 F H s obtinn los componnts siguints: 1) Datos., d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7, d8, d9, d10, S 2) Procsos. C D E F G H I 3) Estructura. S X I X X 1 X 2 X 1 X 3 G X 3 d 3 X 3 S C F H 2 DISEÑO FÍSICO: CONSTRUCCIÓN DEL GENERDOR DE SISTEMS hora nustro siguint problma s construir un programa X, al cual s l dn como ntrada los procsos, datos y structura dl sistma d información y sa capaz d rspondr a los rqurimintos d st sistma d información. Programas d st tipo s han construido dsd hac bastant timpo pro con la caractrística d sr xtrmadamnt compljos y difícils d dsarrollar. En particular a finals d los 70's y principios d los 80's dos trabajos d invstigación indpndints coordinados por Vicnt Lópz Truba, l primro y por Lino Díaz llo, l sgundo, dsarrollaron las bass d la hrraminta qu s va a prsntar a continuación, n l primr grupo s construyron un conjunto d gnradors d programas, cada vz más compltos y qu n sus últimas vrsions son d una simplicidad xtrma, por su part, Lino Díaz, dsarrollo un método para construir

13 376 compiladors basado n l manjo d gramáticas y n cual para obtnr un nuvo compilador, lo único qu s rquir s cambiar la gramática. Esqumáticamnt, stos dos modlos s pudn vr n las figuras 10 y 11. Parámtros Gnrador d programas Programas Prototipos Datos Figura 10. Un modlo d un Gnrador d programas Instrucción Compilador Programas objto Gramática Rutinas Figura 11. Un modlo d un Compilador Gnralizado En l caso d la figura 10, los prototipos son programas paramtrizados d tal manra qu sirvn como mold para gnrar un programa spcífico, y n l d la figura 11, la gramática s un mcanismo con l cual s rprsnta la structura d un lnguaj. Intgrando las dos hrramintas antriors y gnralizando con l fin d rprsntar la structura d cualquir sistma, s obtin la structura d un gnrador d Sistmas (figura 12). ESTRUCTUR Problmas Gnrador d Sistmas Solucions DTOS PROCESOS

14 377 Figura 12. Estructura d un gnrador d sistmas La gramática s prcisamnt la structura dl sistma, por lo qu nustro problma s cómo lograr qu la computadora intgr un conjunto d procsos y datos d acurdo a una structura, con l fin d rsolvr un problma dado. Cuando s analiza la structura d un sistma o gramática s dtcta qu n ésta s ncuntran involucrados los componnts, por lo qu, lo único qu s ncsita construir s un mcanismo capaz d ir analizando los difrnts lmntos d la gramática d acurdo a los lmntos d ntrada y n su momnto llam a los procsos y datos n l ordn rqurido. Por jmplo, si s quir jcutar una suma d variabls (st s uno d los problmas más trillados) un sistma d st tipo tin la arquitctura gnral mostrada n la figura 13. GRMÁTIC S v S 1 X X + S 2 S ; S Gnrador d Sistmas 16

15 378 V 1 V 2 V 3 DTOS PROCESOS S 1 : L l valor d v y opra S 2 : Prpara la opración S 3 : Escrib l rsultado +: Suma -: Rsta /: Divid *: Multiplica Figura 13. Una instancia dl gnrador d sistmas d suma d variabls Por otro lado, si s quir jcutar opracions aritméticas n gnral lo único qu s cambia s la gramática y l sistma db d funcionar (figura 14). Como s pud vr, l gran problma dl gnrador s qu db sr capaz d ir siguindo la gramática d acurdo con las ntradas y llamando a los procsos y los datos con l fin d obtnr los rsultados. Por lo qu l problma s cntra n l análisis d la gramática. Si s obsrva una gramática típica (como las obtnidas durant l disño lógico) s ncuntra qu sta compusta d trs tipos d lmntos: 1) Datos o sñals d ntrada (también s ls conoc como lmntos trminals). 2) Llamados a Procsos (también s ls conoc como rutinas smánticas) 3) Rutinas d control o llamados a otros componnts d la structura (también s ls conoc como lmntos no trminals). GRMÁTIC S v S 1 X X O S 2 S ; S 3 O + - * / 3*5+4-2 Gnrador d Sistmas 17

16 379 V 1 V 2 V 3 DTOS PROCESOS S 1 : L l valor d v y opra S 2 : Prpara la opración S 3 : Escrib l rsultado +: Suma -: Rsta /: Divid *: Multiplica Figura 14. Una instancia dl gnrador d sistmas xtndido para varias opracions Por jmplo, n la gramática: S v S 1 X X O S 2 S ; S 3 O + - * / s tin lo siguint: 1) Datos o sñals d ntrada: v ; + - * / 2) Llamados a procsos o Rutinas Smánticas: S 1 S 2 S 3 3) Rutinas d Control: S X O Por lo qu, l squma gnral dl gnrador d sistmas s l mostrado n la figura 15. Gnrador d Sistmas d Información Inicio Manjador d la gramática Manjo d Trminals ó Manjo d No Trminals ó Manjo d Smánticas

17 380 Figura 15. Esquma gnral dl gnrador d sistmas Y l disño dtallado dl gnrador d sistmas s l mostrado n la figura 16. Inicio Trmina L la gramática L la oración a rconocr Toma la primra rgla d la gramática Toma l primr lmnto d la ntrada Toma l primr lmnto d la rgla gramatical Gnrador d Sistmas d Información Manjador d la gramática Manjo d Trminals ó Manjo d no Trminals Si son iguals Toma l siguint trminal y Sigu sino si hay opción sigu n la opción sino voluciona Llama al manjador d la gramática con l símbolo no trminal ó Manjo d Smánticas Ejcuta rutina smántica Trmina Toma siguint lmnto d la rgla gramatical Figura 16. Esquma dtallado dl gnrador d sistmas Como s pud vr, s un programa pquño (qu normalmnt s programa n una o dos hojas) pro sumamnt podroso ya qu n la mayoría d los casos basta cambiar la gramática para tnr una aplicación compltamnt difrnt, sin ncsidad d cambiar la lista d procsos n la mayoría d las áras (por lo común n la mayoría d las áras d aplicación ya stablcidas s cunta con una gran cantidad d rutinas y cuando programamos lo único qu hacmos s pgar stas rutinas n distintos ordns). Lo intrsant d st nfoqu, s qu si por algún motivo s cambia la structura no s ncsario volvr a programar l sistma

18 381 d información sino, únicamnt s cambia l contnido dl archivo dond aparc 1a structura y l sistma sigu funcionando; lo mismo s pud dcir si cambian los datos o los procsos; con lo cual, al tnr sparados los trs componnts y un mcanismo computacional qu los intgra s rlativamnt fácil dsarrollar nuvos sistmas d información, ya qu dirctamnt dl análisis s pudn ncontrar stos componnts y almacnars n tablas qu va llamando l Gnrador d Sistmas. II DISEÑO FÍSICO: NÚCLEO DE UN SISTEM EVOLUTIVO Finalmnt s v cómo s pud intgrar sta hrraminta como núclo d un Sistma Evolutivo con l fin d qu también s ncuntrn los componnts n forma automática a partir d una intracción dircta con l ambint o ára problma. Si s obsrva l squma d la figura 17. ESTRUCTUR Problmas y conocimintos Núclo dl Sistma Evolutivo Solucions DTOS PROCESOS Figura 17. Núclo dl Sistma Evolutivo La difrncia principal ntr l gnrador d sistmas y l núclo d un Sistma Evolutivo s qu n st último caso, xist una intracción n los dos sntidos ntr l núclo y las componnts dl sistma d información, d tal manra, qu si por algún motivo, cambia una rutina (procso), l Sistma Evolutivo db sr capaz d ralizar l cambio n timpo ral y sguir funcionando, y lo mismo s pud dcir si cambia la structura dl sistma d información o los datos.

19 382 Para lograr lo antrior, ya s cunta con una gran cantidad d métodos y hrramintas, pro n sncia la ida s qu cuando l núclo ncuntra un lmnto (dato, procso) o alguna forma structural qu no rconoc n lugar d mandar un mnsaj d rror léxico o sintáctico, ntr n un procso d diálogo dond busca información qu l prmita actualizar las componnts o dtctar qu ralmnt s prsntó un rror. Por jmplo; si s stá pidindo jcutar un procso qu no conoc, trataría d qu dirctamnt s l nsñara a rsolvr l nuvo problma (pidindo por jmplo l código n PSCL o C dl nuvo procso), por otro lado, si lo qu s ncuntra s una structura gramatical no conocida, vrifica qu sa una structura valida y n s caso modificaría la gramática con l fin d acptar la nuva structura (ya xistn muchos métodos orintados a st fin, nglobados n l ára d Infrncia Gramatical). CONCLUSIÓN El ára d los Sistmas Evolutivos s un ára rlativamnt nuva, pro con un campo d acción crcint, sin mbargo, aún s poco conocida, por lo qu, n st trabajo s dscribió una d las hrramintas qu conforman a un sistma volutivo, pro buscando su gnralización sin ncsidad d sr un xprto n l tma, d tal manra qu al contar con una hrraminta d st tipo puda dsarrollar sistmas d información n forma industrial, y s motiv a continuar invstigando sobr st tma y propici su dsarrollo.