Table Of ContentInformatik -Fachberichte
Herausgegeben von W Brauer
im Auftrag der Gesellschaft für Infomlatik (GI)
23
Karl-Heinz Hauer
Portable Methodenmonitoren
Dialogsysteme zur Steuerung von Methoden
banken: softwaretechnischer Aufbau und
Effizienzanalyse
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York 1980
Autor
Dr. Karl-Heinz Hauer
Leiter der Methodenentwicklung
CTM GmbH
Max-Stromeyer-Str. 37
7750 Konstanz
AMS Subject Classifications (1970): 68-02, 68A500
CR Subject Classifications (1974):
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Hauer, Karl-Heinz:
Portable Methodenmonitoren: Dialogsysteme zur Steuerung von Methodenbanken, softwaretechn. Aufbau
u. Effizienzanalyse I Karl-Heinz Hauer. -Berlin, Heidelberg, NewYork: Springer, 1980.
(Informatik-Fachberichte; 23)
ISBN-13: 978-3-540-09876-8 e-ISBN-13: 978-3-642-67563-8
DOI: 10.1007/978-3-642-67563-8
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© by Springer-Verlag Berlin . Heidelberg 1980
für
Benjamin
Daniel
Hilmar
Sigrid
Karin
Vorwort
In den Jahren 1974 bis 1978 förderte das Bundesministe
rium für Forschung und Technologie (BMFT) im Rahmen des
2. und 3. DV-Programmes der Bundesregierung das For
schungsprojekt 'ökonometrische Methodenbank'. Zielset
zung dieses Projektes war, ein für den praktischen
Wirtschaftforscher und den Wirtschaftswissenschaftler
an den Hochschulen gleichermaßen auf unterschiedlichen
Rechenanlagen einsetzbares DV-System zu schaffen. Auf
grund der komplexen AufgabensteIlung waren sowohl an
der Konzeption als auch an der DV-technischen Realisie
rung des Projektes verschiedene Gruppen beteiligt. Herr
Dr.K.H.Hauer war als Leiter der mit der Entwicklung
des zentralen Steuersystems betrauten Gruppe auch
mit der notwendigen Koordination der einzelnen Gruppen
befaßt. Seine Erfahrungen und seine Oberlegungen zur
Bewältigung der im Rahmen eines derartigen Projektes
auftretenden Probleme sGhlagen sich in der hier vorlie
genden Abhandlung nieder. Zahlreiche hochaktuelle Fra
gestellungen des Software Engineering und des Projekt
managements sind mit Blick auf Methodenbanken angespro
chen. Dabei geht es ihm weniger um eine Darstellung der
in dem speziellen Projekt gewählten Lösung, sondern
vielmehr um eine saubere Klärung häufig verwendeter
Begriffe, wie z.B. 'Methodenbank' , und um eine operable
Fassung von häufig genannten Forderungen der Software
Technologie, wie z.B. 'Portabilität'. Im Vordergrund
steht daher die Diskussion grundsätzlicher Lösungsmög
lichkeiten der immer aktueller werdenden DV-technischen
Probleme bei der Entwicklung anwendungsnaher ~oftware,
wie die sogenannten Methodenbanken. So verstanden, kann
der Diskussionsbeitrag von Dr.K.H.~ einem großen
Interessenkreis eine Fülle von Anregungen geben .
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Prof.Dr.L.Richter Prof.Dr.B.Schips
Universität Dortmund Hochschule St. Gallen
Inhaltsübersicht
Einleitung
Teil I: Steuerung von Methodenbanken
1. Grundbegriffe
a) Ausgangsbasis zur Entwicklung von Metho-
denbank-Steuersystemen (Methodenmonitoren)
b) Bausteine und Methoden 5
c) Methodenbank 9
d) Beurteilungsschema von Bausteinen 19
e) Organisation einer Methodenbank 32
2. Heuristische softwaretechnologische Methoden 48
a) Portabilität 49
b) Beschreibungstechniken 55
c) Teststrategien 69
d) Komplexitätsbetrachtungen ("Software-Physik") 77
e) Teamorganisation 81
f) Schema zur Softwareproduktion 83
3. Beurteilungskriterien 87
a) Beurteilung eines Methodenbanksystems 87
b) Wirtschaftlichkeitsaspekte 95
c) Rahmenempfehlungen zum Bau von Metho 101
denbanksystemen
Teil 11: Das Steuersystem MEBA
1. Aufbau des Systems 106
a) Sprachkonzept 107
b) Systemarchitektur 112
c) Datenstruktur 119
2. Portabilität 132
a) Verwendung von FORTRAN 132
b) Schnittstellen zu den Betriebssystemen 140
3. Effizienzanalyse und Beurteilung 148
a) Art und Umfang der Quellprogramme 151
b) Darstellung von Compilationsergebnissen 158
c) Aufwand der Entwicklung 162
d) dynamische Messungen 170
e) besondere Eigenschaften des MEBA-Systems 177
Glossar und Abkürzungsverzeichnis 182
Literatur 189
Autorenregister 201
Alphabetisches Register 202
Ka~H OOfl3aH CBOH nY~He CHnN
nOCBflTHTb neny OOnbWHHCTBa.
C.ß.KOBAnEBC~'H
Ein 1 e i tun g
Die vorliegende Schrift befaßt sich mit der Konstruk
tion von portablen Dialogsystemen zur Steuerung von
Methodenbanken oft kurz als Methodenmonitoren be
zeichnet. Dabei werden die grundsätzlichen Begriffe und
Fragestellungen erörtert, die mit dem Phänomen "Metho
denbanken" auftreten.
Dazu gehört zu allererst der Begriff des Bausteins, der
in Gestalt eines vorgefertigten Produktes - fungierend
als Werkzeug, Spezial instrument , Konzentrat hochspezia
lisierten mathematischen oder sonstigen Wissens - als
Element einer Methodenbank auftritt. Dabei spielt die
Frage der Qualitätsbestimmung eines Bausteins, der auf
ihn anzuwendenden Beurteilungskriterien und seiner
softwaretechnischen Normierungen eine wichtige Rolle.
Ferner wird die prinzipielle Softwarestruktur eines
Methodenmonitors dargelegt, und analysiert, welcher als
generalisiertes Überwachungssystem auf Bausteinbiblio
theken (=Methodenbanken) operiert, in gewisser Weise
ähnlich wie Datenbank-Management-Software auf Datenban
ken agiert. Da Bausteine in erster Linie den Charakter
wiederverwendbarer Instrumente haben sollen, ist ein
weiteres zentrales Thema die Portabilität: Es wurde aus
den gewonnenen Erfahrungen eine pragmatische Methode
zur Erreichung der Portabilität von FORTRAN-Programmen
zusammengestellt, die auf sehr vielen Rechnern anwend
bar ist, wo ein FORTRAN-Compiler existiert. Weiterhin
werden die grundsätzlichen Fragen der Organistation
einer Methodenbank diskutiert.
x
Da die vorliegende Schrift auf einer konkreten Entwick
lung beruht, die von Januar 1975 bis Dezember 1977 als
Teil eines Forschungsprojekts mit dem Titel "ökonome
trisehe Methodenbank" (abgekürzt MEBA) unter der wis
senschaftlichen Leitung von Prof. B. Schips, Hochschule
St. Gallen, durchgeführt worden ist, werden auch Fragen
der Programmiermethodik, Softwareproduktion und Pro
jektführung erörtert, wobei ausschließlich auf in der
Praxis erprobte Ansätze zurückgegriffen wird.
Demgemäß orientiert sich die gesamte Darstellung an
Erfahrungen der Praxis. Dabei ist an vielen Stellen der
Bezug zu Fragen aus dem Bereich Ökonometrie und Unter
nehmungsforschung erkennbar. Ferner ist in vielen Ein
zelfällen und Beispielen bewußt eine Beschränkung auf
diesen Anwendungsbereich gemacht worden, z.B. eine Ein
schränkung auf die für die Numerische Mathematik typi
schen Datenstrukturen.
Im Rahmen des Forschungsprojektes "Ökonometrische
Methodenbank" habe ich als Projektleiter bei dem Mathe
matischen Beratungs- und Programmierungsdienst GmbH in
Dortmund einen Methodenmonitor (abgekürzt Steuersystem
MEBA) für die Ökonometrische Methodenbank MEBA entwik
kelt. Die Motivation, die hier vorgelegte Schrift anzu
fertigen, kam aus dem Bestreben, in der Praxis ange
wandte Lösungstechniken und Entwicklungsansätze außer
halb des gegebenen Termin- und Budgetrahmens aufzu
schreiben und zu verstehen.
An dieser Stelle möchte ich den Herren Prof. Dr.
L. Richter, Universität Dortmund, und Prof. Dr. B.
Schips, Hochschule St. Gallen, herzlich dafür danken,
daß sie durch stetige Anregungen und Diskussionen zum
Gelingen dieses Buches beigetragen haben. Ferner danke
ich dem Mathematischen Beratungs- und Programmierungs
dienst GmbH in Dortmund für die Unterstützung beim
Schreiben dieses Buches. Besonders danke ich Frau R.
Merkel für die Sorgfalt, die sie beim maschinellen
Erfassen und Ausgeben des Textes auf einem Schreibau
tomaten aufgewendet hat.
Konstanz, im Oktober 1979
K.-H. Hauer
Organisatorisches zum Text:
Bemerkung 1:
Im folgenden wird das in 1/(HAUE76) beschriebene System
als das "Steuersystem MEBA" bezeichnet.
Bemerkung 2:
Wenn im folgenden spezielle Begriffe, die nur im Rahmen
der Terminologie eines Betriebssystems definiert sind,
verwendet werden, so erfolgt dies - stets durch einen
Doppelpunkt getrennt - zusammen mit der Angabe des be
treffenden Betriebssystems, z.B. ExexcRequest: EXEC8.
Bemerkung 3:
Es wird nach folgendem Schema zitiert:
n/(aaaajj) bzw. n/(aaaajj.i)
Dabei ist n= 1, ... 6, wobei n auf einen der sechs Teile
des Literaturverzeichnisses weist. aaaa sind die ersten
vier Buchstaben des ersten Autors oder Herausgebers
einer Literaturstelle, oder die Abkürzung einer Insti
tution, bei der die betreffende Literatur erschienen
ist. jj ist das Erscheinungsjahr. Ist es notwendig, zu
einem Schlüssel n-aaaa-jj mehr als ein Zitat aufzuneh
men (zwei Publikationen eines Autors in einem Jahr,
Autoren mit vier gleichen Anfangsbuchstaben), so werden
die einzelnen Zitate durch i= 1, ... 9 unterschieden, und
es wird die zweite Zitatform gewählt.
Teil I:
Steuerung von Methodenbanken
1. Grundbegriffe
a) Ausgangsbasis zur Entwicklung von Methodenbanksteuersystemen
(Methodenmonitoren)
Der Ausgangspunkt ist naheliegend: Es ist die Idee, vorgefertigte
Bausteine als "Programmkonserven" so flexibel wie mtiglich zur Dis
position von Anwendern zu haben. Der Begriff "Methodenbank" ist
flugs geprägt, und es besteht die Gefahr, ein Modewort zu haben.
Da der hierdurch angesprochene Themenkreis ein reges und breit ge
streutes Interesse findet - wie z.B. auf einer von der GMD veran
stalteten Tagung über Status und Anforderungen auf dem Gebiet der
Modell-Software 2/(GMD76) festzustellen war, - ist es angebracht,
über die begrifflichen Grundlagen hierzu Ertirterungen vorzulegen.
Beim Einrichten von Methodenbanken sind folgende drei Grundauf
gaben zu lösen:
(Gl) Als Daten aufgefaßt sind die Elemente einep Methodenbank
(Bausteine) datentechnisch zu opganisiepen. Die Zu
gpiffe auf sie sind zu pegeln.
2
(G2) Als Elemente einer Bibliothek sind die Bausteine "biblio
thekarisch" zu verwalten; d.h. sie müssen gemäß fachbe
zogener Auswahlkriterien in der Bibliothek aufgefunden
und mit anderen Bausteinen in Beziehung gebracht werden.
(G3) Als vorgefertigte Werkzeuge müssen sie in handlicher Weise
Vom Anwender manipulierbar sein; es ist ein System 80 ein
zurichten, daß mit den Bausteinen experimentell umgegangen
werden kann.
Hierdurch wird der Software-Chrakter eines Methodenbank-Steuersy
stems bestimmt: Es enthält Eigenschaften wie ein
- Betriebssystem (vgl. (GI)),
- Informationssystem (vgl. (G2)) und
- Dialogsystem (vgl. (G3)).
Ähnlich wie eine Menge von Daten nicht notwendigerweise eine
Datenbank ist, wird eine Sammlung von Algorithmen erst dann als
Methodenbank zu bezeichnen sein, wenn die dazugehörige Steuerungs
software gewisse Voraussetzungen erfUllt.
Die Notwendigkeit der Entwicklung von Softwaresystemen zur Steue
rung von Methodenbanken (Methodenmonitoren) kann (siehe w.u.)
an der Geschichte der computergestützten Datenanalyse demonstriert
werden. Ebenso wie es Datenbanksysteme gibt, bei denen der materi
elle Inhalt der gespeicherten Information völlig unabhängig von
der entwickelten Softwarestruktur ist, sind Methodenbanksysteme
erforderlich, bei denen der Zweck des jeweiligen Bausteins bzw.
das spezielle Einsatzgebiet des Gesamtsystems nicht der zentrale
Gesichtspunkt bei der zu realisierenden Softwarestruktur ist.
Wie die Geschichte der statistischen Datenanalyse 1) zeigt, gibt es
einen zwangsläufigen Entwicklungsgang, der zur Konzeption von
Methodenmonitoren geführt hat. Dies hat drei Gründe:
1) ähnliche Entwicklungen gibt es auch im ingenieurwissenschaft
lichen Bereich, wie dies z.B. durch das System IST demon
striert wird (vgl. (PAHL73)).
