Что значит представить некоторую систему в виде черного ящика

Модель «чёрного ящика»

Система модели «чёрного ящика»

Говоря о конкретной системе, необходимо упомянуть не только о её назначении, но и об её устройстве. Чтобы понять, что такое система и её конструкция, нужно развивать её модель, прорабатывая имеющуюся информацию таким образом, чтобы в результате получить более удобную форму модели, дополняя модель по мере необходимости нужными сведениями.

Наибольшую пользу и важность для человека несут наглядные, образные, визуальные модели. В самом определении модели ничего не говорится о её внутреннем устройстве. В силу этого можно вообразить, что модель – это прозрачный ящик, выделенный из окружающей среды. Важно заметить, что даже самая простая модель своеобразным способом может отражать два самых важных свойства системы: целостность и обособленность от среды. Более того, стоит отметить, что определение системы лишь косвенно сообщает о том, что, хотя ящик и обособлен, выделен из среды, но никак не может находится в полной изоляции.

Достигнутая цель – это запланированные заранее изменения в окружающей среде, какие-то продукты деятельности системы, которые предназначены для потребления вне её.

Другими словами, система имеет связь со средой и посредством этих связей влияет на среду. Такие связи назвали выходами системы. Стоит обратить внимание, что выходы системы в данной модели соответствуют слову «цель» в словесной модели системы.

Более того, данный термин имеет указание на наличие связей иного рода: система представляет собой средство, что даёт основание полагать о существовании возможностей её использования, воздействия на неё. Иными словами, подобные связи со средой направлены извне в систему. Их называют входами в систему.

Устройство модели «чёрного ящика»

В итоге выстраивается модель системы, которая получила название чёрного ящика. Это название ярко отражает идею о том, что в данной модели полностью отсутствует какая-либо информация о его внутреннем содержании. Суть этой модели в том, что в ней задаются, фиксируются, перечисляются только входные и выходные связи системы со средой.

В такой модели не описываются даже своеобразные стенки ящика или, границы между системой и средой. Они скорее только подразумеваются, признаются существующими.

Такая модель зачастую очень полезна, даже при условии, что внешне она очень проста, а о внутренних сведениях и вовсе ничего не известно. Практически всегда достаточно лишь содержательного словесного описания входов и выходов. Интересно, что в такой ситуации модель чёрного ящика представляет собой список именно этих факторов.

Бытовая модель телевизора такая: входы – шнур электропитания, антенна, кнопки управления на пульте; выходы – экран и звуковые колонки.

Касательно других случаев, то необходимо более детально описать количественные факторы всех входов и выходов. В стремлениях максимально формализовать модель чёрного ящика, нужно задать всего два множества X и Y и выходных переменных. Важно, что никаких других отношений между ними фиксировать нельзя, в противном случае эта система примет вид уже не чёрного ящика, а скорее прозрачного или белого.

Источник

Система и окружающая среда. Система как черный ящик

Урок 9. Информатика 6 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Система и окружающая среда. Система как черный ящик»

· взаимодействие системы и среды;

· система как «чёрный ящик».

Если взять и выделить какую-то систему из окружающей среды, то за её пределами останутся объекты, которые в неё не вошли, то есть остались в окружающей среде. Они влияют на эту систему. Сама система также влияет на эти объекты. Из этого можно сделать вывод, что система и среда взаимодействуют друг с другом.

Возьмём к примеру класс Антона 6 «А». Рассмотрим его в качестве системы, а все остальные классы и учителя школы будут относится к среде этой системы.

Входы системы – это воздействие среды на систему.

Выходы системы – это воздействие системы на окружающую среду.

Возьмём к примеру компьютер как систему. Он состоит из элементов: системный блок, монитор, клавиатура, мышь и т. д. Итак, входами в систему являются электричество, информация с электронных носителей, данные программ и так далее. Выходами являются – изображение, звук, преобразование информации в легко воспринимаемую для человека, излучение экрана, шум вентилятора и так далее.

Для большинства реальных систем список входов и выходов бесконечен.

Есть такое понятие «Система как «чёрный ящик». Оно употребляется в том случае, если человек не знает, как устроена та или иная система «внутри» или эта система не представляет интереса. Мы можем понимать, что, например, при двойном нажатии левой кнопкой мыши на объекте он откроется. Входом будет являться нажатие клавиши мыши, а выходом – открытие документа. Но сам процесс, как это происходит в системном блоке, мы не знаем. В таких случаях и применяется понятие система как «чёрный ящик».

Представить систему как «чёрный ящик» – означает указать её входы и выходы, а также зависимость между ними. Если описать компьютер как «чёрный ящик», учитывая только входы и выходы системы, то получится, что входом системы являются данные программы, а выходом – итоговая информация.

Итак, перейдём ко второй части нашего урока.

Сегодня мы научимся рисовать изображения и редактировать готовые с помощью текстового редактора Microsoft Office Word.

Для выполнения данного задания необходимо открыть текстовый редактор Microsoft Office Word. Создадим 4 одинаковых круга. Для этого на вкладке Вставка выбираем группу Иллюстрации. В данной группе выбираем кнопку фигуры и из появившегося меню выбираем овал. Для того, чтобы у нас получился ровный круг – необходимо нажать клавишу Shift и удерживать её нажатой при рисовании. После того, как нарисовали первый круг, скопируем его три раза. Для этого нажмём комбинацию клавиш Ctrl+C, затем три раза комбинацию клавиш Ctrl+V. Расположим их так, чтобы они не мешали друг другу.

Теперь приступим непосредственно к редактированию.

Для заливки круга жёлтым цветом и выбора обводки, необходимо выделить его, нажав левой кнопкой мыши один раз на нем. На ленте появится новая вкладка Формат. Выбираем её и в группе Стили фигур выбираем заливка фигуры, в появившемся меню выбираем из стандартных цветов Жёлтый. Затем в этой же группе выбираем контур фигуры и в появившемся меню из стандартных цветов выбираем красный. Переходим ко второму кругу.

Выделяем его нажатием левой кнопки мыши. Нам необходимо применить к нему градиентную заливку на основе зелёного цвета. Для начала на вкладке Формат выбираем заливка фигуры, цвет зелёный. Затем здесь же выбираем заливку фигуры и в появившемся меню Градиентная. Затем применяем любую из понравившихся градиентных заливок, например, из светлых вариантов из центра.

Переходим к третьему кругу. Нам необходимо использовать текстурную заливку «Водяные капли» и эффект фигуры – полное отражение, касание. Выделяем левой кнопкой мыши третий круг. Затем на вкладке Формат выбираем заливка фигуры и в появившемся меню Текстура, далее стиль текстуры – Водяные капли. Выбираем эффект фигуры Отражение, затем полное отражение, касание.

Для того, чтобы сделать четвёртый круг в виде значка с изображением Антошки, необходимо для начала его выделить. На вкладке Формат в группе Стили фигур выбрать заливка фигуры, рисунок. Указываем путь к нашему рисунку, нажимаем кнопку Вставить. Выбираем контур фигуры – любой из черных оттенков. Далее выбираем эффект фигуры Рельеф, круг.

Сохраняем документ в нашей рабочей папке Круги.docx.

Приступим к выполнению задания: откроем документ Кораблик.docx. Для того, чтобы скопировать кораблик, необходимо разгруппировать рисунок. Для этого выделяем его левой кнопкой мыши. На ленте выбираем появившуюся вкладку Формат. В группе упорядочить выбираем Группировать и в появившемся меню выбираем Разгруппировать. Отменим это действие комбинацией клавиш Ctrl+Z. И воспользуемся вторым вариантом: нажмём на объекте правой кнопкой мыши, выберем пункт Группировать, затем в появившемся меню – Разгруппировать. Видим, что фон, парус и корпус корабля разделились. Теперь выделяем парус и делаем две копии с помощью комбинаций клавиш Ctrl+С и Ctrl+V. При копировании одного и того же объекта для помещения его в буфер обмена достаточно нажать один раз комбинацию клавиш Ctrl+C, а затем дважды- Ctrl+V. Таким же образом поступаем и с корпусом корабля. Соотносим парус с судном на всех кораблях. Затем уменьшаем в соответствии с рисунком. Для этого выбираем парус одного их кораблей и тянем за любой из углов. Аналогично проделываем с судном. Для сохранения пропорций, уменьшать рисунок необходимо по диагонали. Нам так же необходимо изменить цвет. Для этого снова выделяем парус и в появившейся вкладке выбираем сначала заливка фигуры, например, белый, и контур фигуры, например, оранжевый. Аналогичные действия проделываем и с корпусом данного корабля. Далее изменяем оставшиеся корабли.

Сохраняем документ в своей рабочей папке под именем Кораблики.docx.

Откроем редактор Microsoft Office Word. Для начала придумаем текст письма. Например, «Я люблю солнечную погоду и звёздные ночи. Но мне не нравится, когда на небе появляются тучи и сверкают молнии».

Теперь нарисуем человечка. На вкладке вставка в группе Иллюстрации выберем кнопку фигуры. Рассмотрим появившееся меню готовых фигур. Нарисуем голову с помощью фигуры «Улыбающееся лицо», затем тело при помощи треугольника и сердце. Изменим цвет из стандартного на любой понравившийся. Нарисуем два прямоугольника, чтобы изобразить в них солнечную погоду и ночь. Затем для изображения солнечной погоды выберем фигуру солнце, а для звёздной ночи – луну и звезды. Для увеличения количества звёзд используем комбинации клавиш Ctrl+C и Ctrl+V и сделаем их необходимое количество. Не забывайте, что при копировании одного и того же объекта достаточно один раз нажать комбинацию клавиш Ctrl+C, а затем необходимое количество раз – Ctrl+V. Теперь нарисуем тучи и молнии. Используем соответствующие фигуры. Для того чтобы показать, что это нам не нравится, используем фигуру Знак запрета. Для уменьшения начертаний знака нажимаем левой кнопкой мыши на жёлтом ромбике и, удерживая её, регулируем размер начертаний знака, как нам необходимо. Далее выбираем цвет контура и заливки – красный.

Сохраним документ под именем Письмо.

Подведём итоги. Сегодня мы научились:

· рисовать с помощью готовых фигур на вкладке Вставка;

· закрашивать фигуры различными типами заливки и выбирать цвет контура;

· изменять готовые рисунки, разгруппировывать объекты.

Система и среда взаимодействуют друг c другом.

Входы системы – это воздействие среды на систему.

Выходы системы – это воздействие системы на окружающую среду.

Представить систему как «чёрный ящик» – означает указать её входы и выходы, а также зависимость между ними.

Источник

Модели систем. Модель черного ящика. Модель состава

Урок 2. Информатика 11 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Модели систем. Модель черного ящика. Модель состава»

На данном уроке мы познакомимся с такими понятиями как анализ, синтез, системный анализ. Вспомним модель «чёрного ящика» и модель состава.

Система – это целостная и взаимосвязанная совокупность частей, существующая в некоторой среде и обладающая определённым назначением, подчинённая некоторой цели.

Человеческое общество развивается благодаря открытиям, исследованиям, экспериментам и любая система подлежит изучению.

Исследование системы включает в себя два этапа: анализ и синтез.

Анализ системы – это выделение её частей с целью прояснения состава системы.

Как нам уже известно, любая система состоит из подсистем. В свою очередь, любая подсистема состоит так же из нескольких подсистем. Таким образом, мы может разделить систему на самые мелкие объекты.

Возникает вопрос: а нужно ли нам это?

На первом этапе необходимо проанализировать систему для определения её состава и цели исследования. Целью исследования системы является получение её модели. Модель – это новый упрощённый объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.

Соответственно с помощью модели мы можем получить необходимые нам результаты исследований. Например, узнать, как будет лететь самолёт при большой нагрузке багажом.

Далее необходимо выделить в системе связи между её частями. Например: основные компоненты велосипеда (рама, руль, колеса, педали, сиденье) зависят друг от друга. Качество данной системы – возможность ездить на велосипеде. Ни одна составная часть не обладает этим свойством. Но в свою очередь если собрать их вместе, связать их в одно целое, то появляется такое качество, как возможность ездить на велосипеде.

Состояние и поведение системы в той или иной ситуации можно понять и изучить только при наличии её состава и структуры.

Это был первый этап исследования системы.

Синтез – это мысленное или реальное соединение частей в единое целое. В результате данного этапа создаётся представление о системе, объясняется механизм системного эффекта.

Вывод: системный анализ – это исследование реальных объектов и явлений с точки зрения системного подхода, состоящее из этапов анализа и синтеза.

Любое описание системы отражает ограниченное число её свойств. Это зависит от того, с какой целью мы делаем описание, какие именно качества системы нам нужны.

На этом уроке мы познакомимся с моделью «чёрного ящика».

Есть такое понятие «Система как «чёрный ящик». Оно употребляется в том случае, если человек не знает, как устроена та или иная система «внутри» или эта система не представляет для него интереса. Часто достаточно знать, какие действия можно производить с системой, и какие результаты при этом можно получить.

Вход системы – это воздействие на систему со стороны внешней среды, а выход – это воздействие, которое оказывает система на окружающую среду.

Мы можем понимать, например, что объект на компьютере можно открыть двойным нажатием левой кнопкой мыши на нём. Входом будет нажатие клавиши мыши, а выходом – открытие документа. Но мы не знаем, как это происходит в системном блоке, сам процесс нам не понятен. В таких случаях и применяется понятие «система как «чёрный ящик».

Представить систему как «чёрный ящик» – значит указать её входы и выходы, а также зависимость между ними.

Если описать компьютер как «чёрный ящик», учитывая только входы и выходы системы, то получится, что входом системы являются данные программы, а выходом – итоговая информация.

Вывод: модель «чёрного ящика» представляет систему на уровне описания связей её входов и выходов.

Но в то же время, при решении вопросов, которые касаются внутреннего устройства системы, мы не можем ограничиться лишь моделью «чёрного ящика». Можно сказать, что данные, которые мы получаем при рассмотрении модели «чёрного ящика» по большей части являются лишь внешними свойствами системы.

Поэтому приходится обращаться к модели состава. Модель состава – это своеобразный список элементов системы. В данной системе не рассматриваются связи между её элементами.

Разберёмся более подробно на модели состава школы.

Любая школа состоит из администрации, учителей, учеников, учебных классов и родителей. На данной схеме мы видим пять составляющих нашей системы. Каждая из них является подсистемой со своим составом. Для этих подсистем можно также построить свои схемы состава. Например, учеников можно разделить по параллелям с первых по одиннадцатые классы. Или же учителей можно разделить на начальную и старшую школы.

Очевидно, что такой модели будет мало, если мы захотим разобраться, как функционирует школа. Но с другой стороны, она даёт более подробное представление, чем модель «чёрного ящика».

Сегодня мы узнали, что такое системный анализ, познакомились с такими моделями как модель «чёрного ящика» и модель «состава».

Источник

Тестирование методом черного ящика

Книга «A Practitioner’s Guide to Software Test Design» Lee Copeland была опубликована в 2003 году.
С тех пор она надежно закрепилась в списке книг, которые обязательно должен прочитать любой тестировщик. Её стоит прочитать в оригинале. Читается очень приятно: язык не сложный, стиль легкий. По ходу книги автор слегка иронизирует над собой, своими учениками, читателями и в целом над сферой нашей деятельности.

Далее приводится не перевод, а скорее подробный конспект раздела “Техники тестирования методом черного ящика”, в котором содержится описание применения техник тест-дизайна.

Ко мне в руки книга попала по совету бывшего коллеги, за что ему отдельное спасибо.

To be most effective and efficient test case must be designed, not just slapped together.

Классы эквивалентности (Equivalence Class Testing)

Техника

Классом эквивалентности называется набор данных, который запускает одни и те же модули и должен приводить к одним и тем же результатам.

Любые данные в рамках класса эквивалентны, это означает что если один тест-кейс в кассе эквивалентности обнаружил/не обнаружил дефект, то все остальные тест-кейсы внутри этого класса эквивалентности обнаружат/не обнаружат тот же самый дефект.

Альтернативный подход — использование классов эквивалентности не для входов, а для выходов. Разделить варианты выходов на классы эквивалентности, определить какие входные значения могут инициировать такие выходы. Преимущество в том, что проверяется каждый возможный вариант выхода. Недостаток в том, что внутри класса эквивалентности по выходу, может прятаться несколько классов эквивалентности по входу.

При наличии нескольких переменных:

Let your designers and programmers know when they have helped you. They’ll appreciate the thought and may do in again.

Граничные значения (Boundary Value Testing)

Техника

Следует помнить, что точка выше или ниже границы может быть экземпляром другого класса эквивалентности, в этом случае дублировать тест не нужно.

Значения определяются типом. Если граница 5, то для поля, где вводятся целые числа тестируются точки 4 и 6, а для поля, где вводятся суммы в рублях и копейках тестируются точки 4,99 и 5,01.

При наличии нескольких переменных:

Boundary value testing focuses on the boundaries because that is where so many defects hide.

Таблица принятия решений (Decision Table Testing)

Техника

Таблица принятия решений — представляет связь составных условий и результирующих действий.

Если условие представляет из себя диапазон значений, то дополнительно создаются тесты для проверки значений выше и ниже граничного.

Внимательно посмотрев на таблицу, можно заметить, что в правилах 1, 2, 3, 4, если код акции недопустимый, то проверка остальных условий не имеет смысла. Правила 5 и 6 могут быть объединены, т.к. условие проверки средств никак не влияет на результат. Условия, которые не оказывают влияние на результат помечаются как “DC”. Таблица преобразуется:

Т.к. всегда есть вероятность того, что таблица может быть преобразована неверно или код написан неправильно лучше, чтобы исходная таблица все равно была под рукой.

Famous Software Tester Mick Jagger gives excellent advice regarding this “You can’t always get what you want, but if you try sometimes, you just might find, you get what you need.”

Попарное тестирование

Техника

Опытным путем было определено, что большинство дефектов это или одиночные дефекты (single-mode defects), или парные дефекты (double-mode defects), т.е. проявляющиеся при сочетании одного параметра всего лишь с одним другим параметром, при том что значение остальных параметров не имеет значения.

Если количество комбинаций значений переменных велико, не стоит пытаться протестировать все возможные комбинации, лучше сосредоточиться на тестировании всех пар значений переменных.
Два подхода попарного тестирования (pairwise testing): метод ортогонального массива (orthogonal arrays) и метод всех пар (allpair algorithm).

Ортогональный массив — это двумерный массив, обладающий особым свойством: если выбрать две любые колонки в массиве, то в них будут присутствовать все возможные сочетания значений параметров, тем же самым свойством обладают все пары колонок.

Все пары — для создания массива используется алгоритм, генерирующий пары напрямую, без использования дополнительной балансировки. Если имеется большое количество параметров, принимающих маленькое количество значений, то для составления пар лучше использовать этот метод.

Не обязательно составлять попарные комбинации вручную, для этого существует масса инструментов.

Нужно учитывать, что могут возникнуть ограничения связанные с тем, что некоторые сочетания параметров никогда не будут иметь места.

There is no underlying “software defect physics” that guarantees pairwise testing will be of benefit. There is only one way to know — try it.

Диаграмма переходов состояний

Техника

Состояние (State) — Условие в котором система ожидает одно или несколько событий.Состояние помнит что было получено на вход и определяет ответную реакцию, которая должна произойти. Это событие может быть приводить в новое состояние и/или инициировать новое действие. Состояние обычно отражает значение некоторой переменной в системе. Изображается в форме круга.

Переход (Transition) — Представляет переход из текущего состояния в новое, в результате выполнения какого-то действия. Изображается в виде стрелки.

Событие (Event) — Событие, ставшее причиной изменения состояния. Обычно событие поступает в систему из внешнего мира посредством некоторого интерфейса. Иногда это событие инициируется внутри самой системы например такие как срабатывание таймера, снижение ниже какого-то уровня. Считается, что событие происходит моментально. Событие может быть как независимым, так и связанным. Когда событие случается, система может изменить состояние или остаться в прежнем состоянии и/или инициировать действие. События могут иметь, связанные с ними параметры (номер карты, сумма на счете). Изображается как подпись к стрелке перехода.

Действие (Action) — Операция, инициированная в результате смены состояния. Зачастую это некоторый ответ системы. Помните, что действие происходит при переходе между состояниями. Состояния сами по себе статичны. Указывается через слеш в подписи к стрелке перехода после события.

Диаграмма перехода состояний представляет собой одну специфическую сущность (например, процесс резервирования). Частая ошибка — попытка смешивать разные сущности в одной диаграмме (например Резервирование и Пассажира с событиями и действиями, связанными с каждым из них).

Может использоваться, когда системе нужно знать предысторию или правильный порядок выполнения операций.

На основании Диаграммы перехода состояний составляется Таблица перехода состояний. Таблица содержит 4 колонки: текущее состояние, событие, действие, следующее состояние.

Преимущество Таблицы перехода состояний в том, что это перечень всех возможных комбинаций переходов из состояния в состояние, в том числе и невалидных. При анализе такой таблицы могут быть замечены пробелы в требованиях. Использование таблицы перехода состояний может помочь отследить недопустимые переходы между состояниями.

Может быть выбран один из 4 вариантов создания тест-кейсов:

And now for something completely different. Monty Python

Варианты использования (Use Case Testing)

Техника

Use case — это сценарии, описывающие то как actor (обычно человек, но может быть и другая система) пользуется системой для достижения определенной цели. Варианты использования описываются с точки зрения пользователя, а не системы. Внутренние работы по поддержанию работоспособности системы не являются частью варианта использования.

Хотя бы один тест-кейс должен проверять основной сценарий и хотя бы по одному кейсу должно приходится на альтернативные сценарии.

Рекомендации по созданию тест-кейсов на основе вариантов использования

Шаблон описания вариантов использования

Условия, под действием которых в основных шагах сценария могут возникнуть альтернативные варианты.Sub-Variations
АльтернативыШаги и действия. Варианты которые не связаны с основным потоком, но могут возникнуть. Описываются для шага.Priority (Приоритет)КритическийResponse TimeВремя, требуемое для выполнения этого кейсаFrequencyЧастота использованияChannels to Primary ActorInteractive|File|Database Интерактивно/Файл/БазаData DueРасписаниеCompleteness LevelСтепень завершенностиOpen IssuesЗарегистрированные дефекты

If you don’t try strange things. you know the users will.

Источник