Datenfluss verstehen und als DFD modellieren

Lege zuerst fest, was zum betrachteten System gehört und was außerhalb liegt. Eine Schnittstelle zur Umwelt stellt einen äußeren Partner dar, der Daten mit dem System austauscht. Das kann ein Mensch oder ein anderes Gerät sein.

Eine Datenquelle liefert Daten von außen in das System. Eine Datensenke empfängt Daten, die das System verlassen. Eine Funktion, auch Prozess genannt, verarbeitet Daten innerhalb des Systems. Sie kann zum Beispiel aus einem Buchtitel einen Leihzettel erstellen.

Ein Pfeil zeigt die Richtung, in der Daten weitergegeben werden. Sein Name sagt, welche Daten übertragen werden. Er beschreibt keine zeitliche Reihenfolge von Arbeitsschritten. Derselbe äußere Partner kann Daten liefern und andere Daten empfangen. Er übernimmt dann je nach Datenrichtung die Rolle einer Datenquelle oder einer Datensenke.

Ein Datenflussgraph besteht aus Knoten und gerichteten Kanten. Ein Knoten steht für eine Anweisung, etwa das Addieren zweier Zahlen. Eine Kante ist eine Verbindung mit einer Richtung; du kannst sie als Pfeil zeichnen. Sie zeigt eine Datenabhängigkeit: Eine Anweisung benötigt Daten, die über diese Verbindung ankommen.

Die Werte werden als Datenpakete weitergegeben. Ein solches Paket heißt Token, mehrere heißen Tokens. Liegen genügend passende Tokens an den Eingängen eines Knotens vor, kann er feuern. Feuern bedeutet: Der Knoten führt einen Arbeitsschritt aus, verbraucht dafür Eingabetokens und erzeugt neue Ausgabetokens. Diese können nachfolgenden Knoten das Feuern ermöglichen. Ein Knoten muss nicht sofort feuern, sobald genügend Tokens bereitliegen.

Wie viele Tokens nötig sind, hängt von der jeweiligen Anweisung ab. Die allgemeine Regel verlangt deshalb nicht pauschal ein Token an jedem Eingang. Für die Rechenaufgaben dieser Seite vereinbaren wir ein einfaches Modell: Ein Rechenknoten benötigt je einen Zahlenwert pro angegebener Eingabe. Bei einem Rechenschritt verbraucht er diese Tokens und erzeugt genau ein Token mit dem Ergebnis. Ein Additionsknoten mit zwei Eingaben braucht also beide Werte.

Diese Ausführungsregel gehört hier zum Datenflussgraphen. Aus den Pfeilen eines Datenflussdiagramms nach den später erklärten Zeichenregeln von Tom DeMarco liest du keine solche Ausführung ab.

Eine Notation legt fest, welche Zeichen welche Bedeutung haben. Tom DeMarco hat die hier verwendeten Zeichenregeln für Datenflussdiagramme beschrieben. Es gibt auch andere Notationen. Die folgenden Formen gelten für die hier gelernte Darstellung.

Du unterscheidest vier Elementtypen: Datenspeicher, Datenfluss, Funktion und Schnittstelle zur Umwelt. Ein Datenspeicher hält Daten für einen späteren Zugriff bereit. Eine Funktion verarbeitet Daten. Ein Datenfluss überträgt benannte Daten in Pfeilrichtung. Eine Schnittstelle stellt einen Partner außerhalb des betrachteten Systems dar.

Greift eine Funktion lesend auf einen Speicher zu, zeigt der Datenpfeil vom Speicher zur Funktion. Schreibt sie Daten hinein, zeigt der Pfeil von der Funktion zum Speicher. Für Lesen und Schreiben sind zwei getrennte Pfeile oder ein Doppelpfeil möglich. Mit getrennten, benannten Pfeilen kannst du die gelesenen und geschriebenen Daten unterscheiden.

Beim Modellieren erstellst du eine vereinfachte Darstellung eines Systems. Beschreibe zuerst seine Aufgabe und lege seine Grenze fest. Bestimme dann die äußeren Partner, die verarbeitenden Funktionen und die benötigten Datenspeicher. Zeichne die passenden Zeichen und verbinde sie mit Pfeilen. Benenne jeden Pfeil nach den übertragenen Daten.

Prüfe jeden Datenfluss einzeln: Mindestens ein Ende muss eine Funktion, also ein Prozess, sein. Ein Pfeil zwischen einer Schnittstelle und einem Datenspeicher erfüllt diese Regel nicht. Auch zwischen zwei Speichern oder zwei Schnittstellen fehlt ein Prozess. Verbindungen zwischen zwei Prozessen sind dagegen möglich.

Ein solches Datenflussdiagramm zeigt keinen Kontrollfluss. Kontrollfluss legt fest, welcher Arbeitsschritt unter welcher Bedingung als Nächstes ausgeführt wird oder wiederholt werden soll. Entscheidungsregeln wie „Wenn die Liste leer ist, gehe zu Schritt A“ gehören deshalb nicht in das Diagramm. Auch eine Schleife im Sinn einer programmierten Wiederholung wie „Wiederhole diesen Schritt dreimal“ gehört nicht hinein. Eine Funktion darf Daten prüfen; das Diagramm zeigt dabei die benötigten und erzeugten Daten, nicht die Auswahl des nächsten Arbeitsschritts.

Ein zurückführender Datenpfeil ist für sich keine programmierte Schleife. Ein Prozess kann Daten aus einem Speicher lesen und bearbeitete Daten zurückschreiben. Beide Datenpfeile sind zulässig, wenn die Endpunktregel erfüllt ist. Ein kreisförmiger Datenweg allein beschreibt keine Wiederholungsanweisung.