Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
1
Konsep Desain Software
Disiapkan oleh Umi Proboyekti, S.Kom, MLIS
Analisis dan desain model
Setelah kebutuhan dikumpulkan, analisis terhadap kebutuhan dilakukan dengan
menggunakan beberapa alat (tools) seperti DFD (Data Flow Diagram), ERD
(Entity Relationship Diagram) dan STD (State Transition Diagram). Data
Dictionary menjadi bekal dasar untuk menganalisis kebutuhan. Data Dictionary
berisi gambaran dari semua objek data yang diperlukan dan dihasilkan oleh
software nantinya. Diagram-diagram tadi mempunyai karakteristik masingmasing.
DFD memberi gambaran bagaimana data berubah sejalan dengan
alirannya dalam sistem dan menggambarkan fungsi-fungsi yang mengubah datadata
tadi. ERD menggambarkan relasi antara objek data. STD menggambarkan
bagaimana kerja sistem melalui kondisi (state) dan kejadian yang menyebabkan
kondisi berubah. STD juga menggambarkan aksi yang dilakukan karena kejadian
tertentu.
Gambar 1: Data Flow Diagram
Gambar 2: Entity Relationship Diagram
user
processing
request
video
source NTSC
video signal
digital
video
processor
requested
video
signal
monitor
car
Manufacturer
builds
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
2
Gambar 3: State Transition Diagram
Hasil yang diperoleh dari analisis kebutuhan adalah model analisis yang kemudian
menjadi bekal untuk melakukan desain. Setiap bagian dari analisis model pada
gambar 4 sebelah kanan menjadi bekal pada proses desain pada piramida model
desain pada sebelah kiri gambar 4.
Gambar 4: hubungan antara model analisis dan model desain
Data
dictionary
Data Flow
Diagram
Entity-
Relationship
Diagram
State transition
diagram
Control spec
Process
spec
Data design
Architectural Design
Interface design
Component –
level design
design
Analysis Model Design Model
Data Object
Description
Reading
Operator
command
making copies reloading paper
problem state
full
invoke read-op-input
invoke managecopying
copies done
invoke read-op-input
empty
invoke reload paper
jammed
invoke problem-diagnosis
not jammed
invoke read-op-input
full and start
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
3
Model Desain
Data design mengubah informasi menjadi struktur data untuk
mengimplementasikan software. Data design dibuat berdasarkan data dictionary
dan ERD.
Architectural design mendefinisikan relasi antara elemen-elemen struktural
utama, pola desain yang digunakan untuk mencapai kebutuhan yang ditentukan
untuk sistem dan batasan-batasan yang mempengaruhi bagaimana desain
arsitektural ini diterapkan. Desain ini berdasarkan spesifikasi sistem, model
analisis (bagian DFD) dan interaksi antara subsistem.
Interface design menjelaskan bagaimana software berkomunikasi dalam dirinya,
dengan sistem yang bertukar informasi dengannya, dan dengan manusia yang
menggunakannya. DFD diperlukan untuk desain ini.
Component-level design menghasilkan deskripsi prosedur software.
Konsep desain
1. abstraction
Abstraction adalah gambaran dari fungsi suatu program. Gambaran ini bisa
bertingkat-tingkat. Tingkat yang paling atas adalah gambaran suatu fungsi
program dengan menggunakan bahasa alami. Pada tingkat terendah,
menghasilkan abstraksi yang bersifat prosedural/ langkah perlangkah dengan
menggunakan istilah yang teknis dan bisa diimplementasikan menjadi fungsi
program.
Pada saat beralih dari tingkat ke tingkat, kita menggunakan procedural dan data
abstraction. Procedural abstraction adalah urutan instrasi yang mempunyai
tujuan khusus,dan data abstraction adalah koleksi data yang digunakan pada
fungsi tersebut.
Contoh:
Program : Iklan Part-time Job
Fungsi: Pendaftaran calon part-timer
Abstraction 1 (highest level):
Calon part-timer dalam melakukan upload syarat-syarat yang diperlukan
untuk melamar: surat lamaran, CV, foto, transkrip, data diri.
Abstraction 2 (lower level):
Procedural abstraction :
 tampilkan pilihan part-time job
 input data
 verifikasi format
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
4
 kirim data
Data abstraction
 nama is STRING
 nim is STRING
 foto is IMAGE FILE
 surat_lamaran is PDF FILE
2. refinement—penjelasan detil dari abstraction
Refinement membantu designer untuk memperlihatkan detil dari lowest level dari
abstraction. Abstraction dan refinement merupakan konsep yang saling
melengkapi. Contoh dari refinement tentang fungsi sebuah pintu ada pada
gambar 5.
Gambar 5: hasil refinement fungsi sebuah pintu
3. modularity—membagi software menjadi modul
Software dibagi-bagi menjadi beberapa component yang disebut modul-modul.
Modul-modul ini nantinya disatukan/diintegrasikan untuk memenuhi kebutuhan
sistem. Dalam pembentukan modul-modul berlaku pernyataan-pernyataan
berikut:
Jika C(p1) > C(p2) dimana C adalah complexity dari suatu modul, maka E(p1) >
E(p2) dimana E adalah waktu yang diperlukan. Artinya semakin rumit sebuah
modul, maka waktu yang digunakan untuk menyelesaikan modul tersebut makin
banyak.
C(p1+p2) > C(p1) + C(p2)
Dan
open
walk to door;
reach for knob;
open door;
walk through;
close door.
repeat until door opens
turn knob clockwise;
if knob doesn’t turn, then
take key out;
find correct key;
insert in lock;
endif
pull/push door
move out of way;
end repeat
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
5
E(p1+p2) > E (p1) + E(p2)
Untuk itu, modul yang rumit dipecah lagi menjadi beberapa modul untuk
memudahkan penyelesaian masalah. Namun semakin banyak modul, maka
waktu/biaya untuk integrasikan modul-modul tersebut juga makin tinggi. Seperti
pada grafik pada gambar 6.
Gambar 6: Hubungan jumlah modul dan harga/biaya integrasi
4. software architecture—struktur software secara keseluruhan
struktur hirarki/berjenjang dari modul-modul program. Untuk menggambarkan
struktur modul-modul tersebut beberapa model yang ada adalah :
– framework model : identifikasi pola yang berulang-ulang
– dynamic model : identifikasi bagaimana konfigurasi sistem berubah karena
kejadian-kejadian tertentu
– process model: fokus pada proses teknis yang harus dikerjakan sistem
– functional model : menggambarkan hirarki sistem berdasarkan fungsinya
5. Software procedure
Fokus pada detil proses pada tiap modul. Prosedur menjelaskan proses, urutan
kejadian, proses perulangan, penentuan keputusan/arah. Ini bisa digambarkan
dengan menggunakan Flow Chart yang bertingkat.
6. Information hiding
Ide dari information hiding (menyembunyikan informasi) adalah modul dirancang
sedemikian rupa sehinga inforamsi (prosedur dan data) yang di dalamnya tidak
dapat di akses oleh modul lain yang tidak memerlukannya.
module development cost
cost of
software
number of modules
module
integration
cost
optimal number
of modules
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
6
Modul yang efektif adalah modul yang berdiri sendiri dan berkomunikasi dengan
modul lain yang memang diperlukan.
Desain Arsitektur Software
Suatu sistem, entah itu besar atau tidak, dibangun dari sub-sub sistem yang lebih
kecil. Sub-sub sistem ini memiliki fungsi sendiri-sendiri. Proses merancang untuk
menentukan sub-sub sistem dan membangun kerangka kerja untuk kendali dan
komunikasi antar sub sistem disebut design arsitektural. Proses merancang ini
menghasilkan arsitektur software atau arsitektur sistem. Desain arsitektur adalah
aktifitas desain yang pertama dalam pembangunan software seperti yang
digambarkan pada Gambar 1.
Gambar 1: Aktifitas Desain dan hasil rancangan
Desain arsitektur memberikan 3 keuntungan yaitu:
1. arsitektur software menjadi media komunikasi dan diskusi karena mudah
dipahami
2. memberi kemudahan dalam melakukan analisis terhadap software yang
akan dibangun
3. arsitektur-nya bisa digunakan lagi untuk sistem selanjutnya (reusable)
Tiap perancang sistem memiliki kemampuan dan pengetahuan yang berbeda
dalam merancang arsitektural. Aktifitas-aktifitas berikut adalah aktifitas dalam
merancang dan aktifitas ini tidak dikerjakan satu persatu berurutan, tapi bisa
dilakukan bersamaan.
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
7
1. Menyusun sistem (system structuring) : sistem disusun menjadi beberapa
subsistem utama, dimana subsistem adalah unit bagian software yang
berdiri sendiri.
2. Membuat model kendali (Control modelling) : berkaitan dengan hubungan
antara bagian dalam sistem.
3. Membuat pembagian sistem menjadi modul-modul (modular
decomposition) : membagi sub-sub sistem menjadi modul-modul
Untuk menghindari kesalahan dalam pemahaman terhadap istilah modul dan sub
sistem, perlu diketahui bahwa sub sistem adalah bagian dari sistem yang bisa
berdiri sendiri dan tidak bergantung pada layanan sub sistem lain. Sub sistem
terdiri dari beberapa modul dan dilengkapi interface untuk berkomunikasi/
bertukar data dengan sub sistem lain.
System Structuring (struktur sistem)
Struktur sistem menggambarkan sub-sub sistem dan interaksi antara sub-sub
sistem. Desain dengan menggunakan diagram-diagram untuk menggambarkan
sub sistem dan interaksinya agar mudah dipahami.
Beberapa model dari struktur sistem yang menjelaskan bagaimana sub sistem
berbagi data, bagaimana sub sistem terdistribusi dan bagaimana sub-sub sistem
saling berinteraksi adalah:
1.Repository Model
Pada model ini data disimpan secara terpusat. Ada dua cara terpusat pada model
ini:
1. Database terpusat dan dapat diakses oleh semua sub sistem dalam sistem
tersebut. Contoh : sistem informasi perpustakaan UKDW.
2. setiap sub sistem menyimpan database sendiri dan bisa bertukar data
dengan sub sistem lain melalui pengiriman pesan (message).
Diagram menggambarkan model ini seperti pada Gambar 2. Sub-sub sistem pada
Gambar 2 mendapatkan data dari repository (kumpulan data). Data tersimpan
secara terpusat pada satu tempat.
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
8
Gambar 2: Repository model
• Keuntungan
– Efisien untuk share jumlah data yang besar. Tidak perlu kirim data
secara langsung dari satu sub sistem ke sub sistem yang lain
– Sub-sistem tidak perlu memikirkan bagaimana data digunakan oleh
sub sistem lain.
– manajeman data seperti backup, keamanan, re-index, dan kontrol
akses dilakukan secara terpusat. Itu merupakan tanggung jawab
manager repository
• Kerugian
– Sub-system harus mengikuti model yang sudah ditetapkan.Jadi jika
ada sub sistem baru, maka yang baru harus menyesuaikan dengan
model yang ada.
– Evolusi data sulit dan mahal karena volume informasi yang besar
dihasilkan dengan model tertentu. Mengubahnya ke model yang
lain pun tidak mudah
– Sulit untuk distribusi layanan secara efisien, karena yang melayani
hanya satu.
Contoh untuk model repository dengan database terpusat adalah : sistem
informasi perpustakaan UKDW, sistem registrasi akademik UKDW
2. Client-Server Model
Model ini terdiri dari server yang berdiri sendiri dan menyediakan layanan untuk
client-client. Ada client-client (sub-sistem) yang menggunakan layanan server
dan tersedia network yang mengijinkan client untuk akses layanan dari server.
Komponen utama pada model ini :
1. Ada stand-alone server yang menyediakan layanan ke sub-sub sistem
Project
repository
Design
translator
Program
editor
Design
editor
Code
generator
Design
analyser
Report
generator
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
9
2. Ada sub sistem yang disebut juga client yang memanggil/mengakses
layanan di server-server
3. Ada jaringan memungkinkan sub-sub sistem mengakses layanan-layanan
pada server.
Untuk mengakses suatu server maka sub sistem atau client harus mengetahui
alamat atau nama server yang diakses dan juga layanan yang diberikan.
Sebaliknya, server tidak perlu tahu berapa client/sub sistem yang mengaksesnya
dan sub sistem mana yang menggunakan layanannya.
Arsitektur client server memiliki struktur yang terdiri dari 3 lapisan yang harus
ada yaitu:
1. business logic/ application
2. data management
3. presentation layer
Gambar 3 dan 4 adalah contoh-contoh dari model client-server, dimana ada
beberapa server dan client. Masing-masing server menyimpan datanya sendiri
dan setiap client bisa mengakses/menggunakan layanan pada tiap server.
Gambar 3 : Client-Server arsitektur
• Keuntungan
– Distribusi data secara langsung melalui jaringan
– Penggunaan sistem jaringan secara efektif –hardware jadi murah
– Mudah untuk tambahkan server baru atau up-grade server yang
sudah ada
• Kekurangan
– Tidak ada data model, jadi organisasi data macam-macam,
sehingga integrasi data sulit
– Redundant management
Catalog ue
s erver
Catalog ue
Video
s erv er
Fi lm cl ip
files
Pictu re
s erv er
Dig it iz ed
p hotog rap hs
Hy pertex t
s erv er
Hy pertex t
web
Client 1 Client 2 Client 3 Client 4
Wide-ban dwidth netwo rk
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
10
– Tidak ada pusat register nama dan service, sehingga kalau tidak
tahu nama server dan service-nya sulit ditemukan
– Manajemen data dilakukan pada tiap server, tidak terpusat karena
masing-masing server memiliki karakteristiknya sendiri.
Client server merupakan arsitektur terdistribusi. Bisa digunakan secara efektif
pada jaringan dengan prosesor yang terdistribusi.
Network
SC2 SC1
CC1 CC2 CC3
CC4 CC5 CC6
Server
computer
Client
computer
s1, s2 s3, s4
c5, c6, c7
c1 c2 c3, c4
c8, c9 c10, c11, c12
Gambar 4: Client-server arsitektur
Tiga lapisan pada client-server arsitektur menentukan model dari client-server.
Perbedaan model-model tersebut adalah pada distribusi 3 lapisan tersebut. Model
distribusi 3 lapisan client-server adalah : two-tier, three-tier dan n-tier (multitier).
Thin-client
model
Fat-client
model Client
Client
Server
Data management
Applicat ion
processing
Presentation
Server
Data
management
Presentation
Appl ication processing
2.1 Two-tier architecture:
 Thin-Client model
Menempatkan business logic/application process dan data management pada
server dan presentation pada client. Server mengerjakan pekerjaan berat
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
11
yaitu menjalankan application process dan data management Contoh :
website
 Fat Client model
Menempatkan business logic/application process dan presentation pada client
dan server hanya mengurusi data management. Contoh : suatu aplikasi
dibangun dengan VFP dan mengakses database Oracle. Semua application
process dan presentation di client yang menggunakan VFP.
2.2 Three-tier
Memisahkan secara logic, presentation yang ada di client dengan application
process yang berada terpisah secara logic dengan data management. Contoh:
Internet Banking system
Gambar 4
2.3 Distributed object arsitektur
Pada model ini komponen yang terpenting adalah objek yang menyediakan
antarmuka untuk layanan-layanannya guna dipanggil oleh objek lain. Masingmasing
objek dapat dipanggil oleh objek lain dalam sistem tersebut. Tidak ada
lagi pembagian client-server, karena tiap objek dapat berperan menjadi client
dan server bergantung pada operasi yang dilakukan. Jika objek tersebut
memberikan layanan pada objek lain, berarti objek yang memberi layanan
berperan sebagai server, dan objek yang menggunakan layanan berperan
sebagai client
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
12
3. Abstract Machine Model
Model ini juga disebut dengan layered model. Pada model ini sistem terdiri dari
serangkaian lapisan (layer) yang masing-masing menyediakan layanan-layanan
khusus. Setiap lapisan (layer) merupakan satu abstract machine yang layanannya
digunakan pada abstract machine pada tingkat berikutnya.
Gambar 5: Abstract Machine Model
 Keuntungan
– mudah diubah
– perubahan yang terjadi pada satu lapisan hanya berpengaruh pada
lapisan yang terdekat
 Kerugian
– akses terhadap satu layanan pada lapisan yang dalam tidak bisa
langsung karena harus melewati lapisan-lapisan sebelumnya
– kinerja sistem bisa jadi lambat karena harus melwati lapisan-lapisan
sebelumnya
Control Models (Model kendali)
Sub-sub sistem perlu kendali agar bisa bekerja sebagai suatu sistem. Model
struktur di atas tidak menggambarkan kendali, tapi model kendali yang
menjelaskan aliran kendali antar sub-sub sistem.
Dua pendekatan model kendali dan variannya yang umum adalah :
1. Centralised control
Satu sub-system bertanggung jawab untuk mengatur eksekusi sub-system
lain
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
13
 The call-return model : Top-down subroutine model.Control mulai dari
paling atas dari hirarki subroutine dan mengalir ke bawah
Gambar 6 : Call Return Model
 The manager model : Satu komponen sistem jadi manager dan
mengendalikan start-stop dan koordinasi proses sistem. Satu proses
adalah satu sub-sistem yang bisa dieksekusi secara paralel dengan
sub-sistem lain
Gambar 7 : Manager Model
2. Event-based control
3.2.1 broadcast model :
· Event di broadcast ke semua sub-system
· Sub-system register ke specific event, saat ini terjadi control
ditransfer ke sub-system yang handle event tersebut
· Sub-system tentukan event yang dibutuhkan
Sensor proses
Error handler
Computation
process
User interface
System
controler
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
14
Gambar 8: Contoh arsitektur broadcase model
3.2.2. interrupt-driven models
· Digunakan secara khusus pada real-time system yang
mendeteksi interupsi luar
· Memberikan respon yang cepat pada suatu kejadian
· Membutuhkan pemrograman yang rumit dan testing yang sulit.
· Contoh: Real-time system pada air safety bag di mobil
Gambar 9: Contoh arsitektur event-driven model
Modular Decomposition
Membagi sub-sistem menjadi beberapa modul. Ada 2 model dalam desain
arsitektur jenis ini:
1. Object-oriented Models
· Sistem dibagi-bagi menjadi objek-objek yang saling berkomunikasi
Rekayasa Perangkat Lunak Teknik Informatika UKDW
15
· Berkaitan dengan class yang terdiri dari atribut-atribut dan operasioperasinya.
· Perubahan pada object tidak mempengaruhi object lain
· Cenderung mudah dipahami karena mewakili keadaan objek yang
sebenarnya di dunia nyata
· Penggunaan layanan/service objek lain harus mengacu pada nama atau
antarmuka dari objek tersebut
2. Data Flow models
· Sistem dibagi-bagi menjadi fungsi-fungsi yang menerima input dan
mengubahnya menjadi output. Model ini juga disebut pendekatan pipeline
· Aliran data mengalir dari satu proses ke proses lain secara sekuensial dan
setiap proses merupakan transformasi data.
· Proses ada yang dilakukan secara sekuensial, tadi ada juga yang paralel
Diadaptasi dari:
1. Pressman, Roger.S. “Software Engineering : A Practioner’s Approach.” 5th .
McGrawHill. 2001.
2. Sommerville, Ian. “Software Engineering” .6th . Addison Wesley. 2001