Conversation with Merlin [email protected] · Thu Nov 16 2023

Используя порождающие паттерны, построй архитектуру и код на C#

Конечно, порождающие паттерны - это набор шаблов проектирования, которые используются для созд объектов в различных ситуациях. Ниже приведены примеры нескольких порождающих паттернов и соответствующий код на C#:

  1. Abstract Factory (Абстрактная фабрика):
// Интерфейс абстрактной фабрики
public interface IAbstractFactory
{
    IProductA CreateProductA();
    IProductB CreateProductB();
}

// Реализация абстрактной фабрики
public class ConcreteFactory1 : IAbstractFactory
{
    public IProductA CreateProductA()
    {
        return new ConcreteProductA1();
    }

    public IProductB CreateProductB()
    {
        return new ConcreteProductB1();
    }
}

// Интерфейс продукта A
public interface IProductA
{
    void DoSomething();
}

// Реализация продукта A
public class ConcreteProductA1 : IProductA
{
    public void DoSomething()
    {
        Console.WriteLine("ConcreteProductA1: Doing something");
    }
}

// Интерфейс продукта B
public interface IProductB
{
    void DoSomethingElse();
}

// Реализация продукта B
public class ConcreteProductB1 : IProductB
{
    public void DoSomethingElse()
    {
        Console.WriteLine("ConcreteProductB1: Doing something else");
    }
}
  1. Builder (Строитель):
// Интерфейс строителя
public interface IBuilder
{
    void BuildPartA();
    void BuildPartB();
    Product GetResult();
}

// Реализация строителя
public class ConcreteBuilder : IBuilder
{
    private Product product = new Product();

    public void BuildPartA()
    {
        product.Add("Part A");
    }

    public void BuildPartB()
    {
        product.Add("Part B    }

    public Product GetResult()
    {
        return product;
    }
}

// Продукт
public class Product
{
    private List<string> parts = new List<string>();

    public void Add(string part)
    {
        parts.Add(part);
    }

    public void Show()
    {
        Console.WriteLine("Product Parts:");
        foreach (string part in parts)
            Console.WriteLine(part);
    }
}

Это лишь базовые примеры порождающих паттернов и их реализации на C#. Если вам нужно более специфичное объяснение или код для другого порождающего паттерна, пожалуйста, уточните ваш запрос.

Задание

  • Реализовать объектную модель “конфигуратора” персонального компьютера и существующих вариантов комплектующих.
  • Реализовать механизмы
    • валидации готовой сборки
    • формирования заказа для отдела продаж
    • оповещений о проблемах несовместимости, отказа от гарантийных обязательств, замечаний/комментариев.
  • Покрыть полученное решение модульными тестами

Формулировка

Интернет магазину по продаже компьютерных комплектующих понадобился инструмент для подбора и создания готового системного блока. Необходимо реализовать «Конфигуратор», для того чтобы собрать из имеющегося набора деталей компьютеры для дальнейшей передачи заказов в отдел продаж. Основным требованием заказчика является возможность подбора совместимых комплектующих для осуществления продаж покупателям.

Сборка компьютера является сложным и чётко организованным процессом, состоящим из нескольких этапов, таких как подбор оборудования и проверка совместимости. Рядовой покупатель может не обладать знаниями о всех тонкостях процесса сборки ПК, поэтому необходимо удостоверится в том что комплектующие имеют физическую совместимость, всем компонентам достаточно энергопотребления и доступные шины/слоты удовлетворяют требованиям различных компонентов перед тем отправить такую сборку в отдел продаж для дальнейшей реализации.

Так же, существуют случаи когда покупатель просто хочет подобрать готовую систему и заменить лишь пару компонентов (например более мощную видеокарту), поэтому необходимо предусмотреть возможность запуска “конфигуратора” на базе какой-либо платформы (к примеру Amd Ryzen последнего поколения или Intel i7 на базе чипсета X99 и т.п.).

Компонентная база

Обязательные комплектующие отмечены звездочкой*

Материнская плата*

Untitled

Это главная плата компьютера, соединяющая все компоненты системного блока в одно логическое целое. Её открытая архитектура позволяет собрать систему самому. Любой модуль, будь то процессор, оперативная память или видеокарта, имеет соответствующий только ему разъём, куда подаётся необходимое электропитание.

В зависимости от используемой платы и её чипсета вводятся ограничения на совместимость с другими частями, такими как процессор (в виду различий по сокету) и оперативная память (слоты под разные версии шины имеют различное количество контактов на печатной плате).

Атрибуты:

  • Сокет процессора

  • Кол-во распаянных на плате PCI-E линий

  • Кол-во распаянных на плате SATA портов

  • Чипсет (доступные частоты памяти, поддержка XMP)

  • Поддерживаемый стандарт DDR

  • Кол-во столов под ОЗУ

  • Форм-фактор

  • BIOS (Тип, Версия)

Процессор*

Untitled

CPU – это «мозг» компьютера. Он состоит из нескольких миллионов транзисторов, сгруппированных в ядра. Каждое ядро ЦП способно обрабатывать отдельную задачу, поэтому их количество и тактовая частота непосредственно влияют на общую производительность. Важно понимать, что не каждый процессор, можно установить в конкретную материнскую плату, даже если сокет совпадает и есть физическая возможность разместить процессор на материнской плате, производитель/вендор может не поддерживать более новые версии вышедшие для конкретной платформы (см. таблицу совместимости в качестве примера). Данная проверка реализуется внутри встроенного компонента называемым BIOS. Это набор микропрограмм, реализующих низкоуровневые API для работы с аппаратным обеспечением компьютера, если процессор не поддерживает тот API который использует BIOS на материнской плате, то такой вариант сборки ПК не запустится.

Атрибуты:

  • Частота ядер

  • Кол-во ядер

  • Сокет

  • Наличие встроенного видеоядра

  • Поддерживаемые частоты памяти

  • Тепловыделение (TDP)

  • Потребляемая мощность (в ватт)

BIOS

Untitled

BIOS - Basic Input/Output System.

Именно этот компонент занимается тем что применяет настройки и согласует частоты на которых будут работать все компоненты компьютера.

Известно, что не каждый процессор запустится на материнской плате, даже при условии совместимости сокета. Покупая процессор и материнскую плату новички, смотрят на поддержку чипсета и совместимость сокета, это правильно, но не гарантирует, что такая "связка" запустится. Это потому, что, выпуская материнскую плату, например, в 2022 году производитель не знает о процессоре, выпущенном в 2023 году. Конечно это устраняется путем корректирования БИОС, но тут важно учесть, что для обновления BIOS компьютер должен работать, а потому важно еще на этапе покупки процессора быть уверенным, что БИОС поддерживает выбранную модель процессора. Набор микропрограмм материнских плат отличаются по "прошивке". Поэтому еще на этапе сборки важно знать с какими процессорами совместима купленная материнская плата.

Атрибуты:

  • Тип

  • Версия

  • Список поддерживаемых процессоров

Система охлаждения процессора*

Untitled

Система охлаждения компьютера — набор средств для отвода тепла от нагревающихся в процессе работы компьютерных компонентов. Данные системы обладают конкретными пиковыми величинами максимально возможной рассеиваемой массе тепла. В случаях, когда на достаточно производительный процессор устанавливается слабая система охлаждения могут происходить сбои в работе, но при этом, такой вариант сборки необходимо разрешить к продаже, добавив соответствующий комментарий об отказе ответственности от гарантийных обязательств, т.к. покупатель может эксплуатировать данную систему (не смотря на нарушения рекомендаций об эксплуатации).

Атрибуты:

  • Габариты

  • Поддерживаемые сокеты

  • Максимально рассеиваемая масса тепла (TDP)

Оперативная память*

Untitled

ОЗУ выполняет функцию временного хранителя данных, которые нужны для работы процессора в конкретный момент времени. Ключевые показатели «оперативки» выражаются скоростью приёма/передачи информации и объёмом хранимых данных. Чем они выше тем эффективнее работа CPU. При этом, нужно понимать, что “быстрая” память может работать в не до конца совместимых с ней материнских платах, на более медленных частотах, но не наоборот. Если есть проблемы с совместимостью материнская плата самостоятельно подберет из списка доступных ближайшую рабочую частоту. Так работает DRAM по стандартам JEDEC. Также на планках памяти устанавливается микросхема с прошивкой. Производитель вписывает в нее несколько профилей в виде «частота/тайминги», из которых компьютер выбирает подходящий режим для стабильной работы системы. Но от базовых стандартов его отличают максимальные рабочие настройки. Если JEDEC ограничивает характеристики микросхем на уровне технологии DDR, то XMP — это частный случай для каждой модели, за который отвечает только производитель этого комплекта.

Атрибуты:

  • Количество доступного размера памяти

  • Поддерживаемые пары частот JEDEC и вольтажа

  • Доступные XMP/DOСP(A-XMP) профили

  • Форм-фактор

  • Версия стандарта DDR

  • Потребляемая мощность (в ватт)

XMP Profile

Untitled

XMP — аббревиатура от Extreme Memory Profiles. Это технология, разработанная Intel специально для быстрого разгона оперативной памяти. У AMD есть аналогичная технология — DOCP (Direct Overclock Profile)

Профиль содержит характеристики которые можно применить к конкретному модулю памяти для модификации его характеристик и блокировки непосредственно тех значений, которые заданы в профиле, не смотря на поддерживаемые пары JEDEC.

Атрибуты:

  • Тайминги (ex. 18-18-36-54)

  • Вольтаж

  • Частота

** - Обязательный компонент при невыполнении конкретных условий.

Видеокарта **

Untitled

Графический адаптер выводит изображение на монитор компьютера. Данное устройство обязательно в сборках где процессор не имеет встроенного видеоядра, т.к. без возможности вывода изображения покупатель не сможет пользоваться компьютером.

Атрибуты:

  • Высота и ширина видеокарты

  • Количество видеопамяти

  • Версия PCI-E

  • Частота чипа

  • Потребляемая мощность (в ватт)

SSD накопитель **

Untitled

Это твердотельное устройство хранения информации. Быстродействие у SSD-накопителя значительно выше чем у жёсткого диска, поэтому его целесообразно использовать для систем в высоком ценовом сегменте.

Атрибуты:

  • Вариант подключения (PCI-E / Sata)

  • Ёмкость в Гб

  • Максимальная скорость работы

  • Потребляемая мощность (в ватт)

Жесткий диск **

HDD – это устройство хранения информация. Скорость вращения дисков «винчестера» непосредственно влияет на комфорт пользователя от работы с ОС. Низкий уровень шума, высокая отказоустойчивость и оптимальное соотношение цена/объём определили HDD как устройство для сохранения важной информации.

Атрибуты:

  • Ёмкость в Гб

  • Cкорость вращения шпинделя

  • Потребляемая мощность (в ватт)

** Сборка должна содержать как минимум один из видов накопителя, иначе покупатель не сможет установить операционную систему.

Корпус*

Untitled

Корпус системного блока служит местом установки блока питания ПК, его рабочих модулей, материнской планы и прочих вспомогательных компонентов. Основным свойством является размеры. Необходимо проверять что выбранная покупателем материнская плата с установленным куллером помещается внутрь и боковая крышка может закрываться без соприкосновений с тепловыми трубками системы охлаждения процессора.

Атрибуты:

  • Максимальная длина и ширина видеокарты

  • Поддерживаемые форм-факторы материнских плат

  • Габариты

Блок питания*

Untitled

В некоторой степени блок питания выполняет функции стабилизации и защиты от незначительных помех питающего напряжения. Мощность, отдаваемая в нагрузку БП, зависит от мощности компьютерной системы и варьируется в пределах от 300 (офисные платформы малых форм-факторов) до пары тысяч Вт (наиболее высокопроизводительные рабочие станции, серверы или мощные игровые машины). В случаях, когда покупатель устанавливает блок с недостаточной мощностью, необходимо считать такую сборку невалидной. Также, производители комплектующих часто завышают показатели потребляемого количества мощности, поэтому при несоблюдении рекомендуемых мощностей, можно оповещать об этом покупателя и отпускать такую сборку в отдел продаж.

Атрибуты:

  • Пиковая нагрузка (в ватт)

Wi-Fi адаптер

Wi-Fi адаптеры представляют собой специальные устройства, которые используются для подсоединения к беспроводной сети. Этот компонент является опциональным, но, при попытке его добавления в компьютер, материнская плата которого, уже имеет встроенный Wi-Fi модуль, необходимо считать такую сборку не валидной, в виду конфликта сетевого оборудования.

Атрибуты:

  • Версия стандарта WiFi

  • Наличие встроенного модуля Bluetooth

  • Версия PCI-e

  • Потребляемая мощность

Acceptance criteria

  • Реализован контракт для работы с “конструктором”
  • Реализованы все бизнес правила проверяющие совместимость оборудования в процессе создания сборки
  • Реализована возможность изменения компонентов ранее созданной сборки.
  • Unit-тесты

Функциональные требования (Что ваше решение должно уметь делать)

  • Создание новых компонентов
    • с нуля (например выпуск новой видеокарты, ранее не существовавшей в природе)
    • на базе уже имеющихся (например новая материнская плата с обновленным BIOS)
  • Регистрация новых компонентов в репозитории существующих на рынке комплектующих
  • Возможность создания сборки ПК с использованием имеющейся компонентной базы
    • Формирование чек-листа для проверки совместимости комплектующих между собой поэтапно
      • Поддержать установку строгого порядка установки комплектующих
      • Попытка установки комплектующих до установки всех предварительных требований - исключительная ситуация.
    • Запуск проверок и получение результата сборки { Успешность результата, замечания/комментарии, отказ от гарантийных обязательств }
  • Возможность создания сборки ПК на базе предыдущей сборки

Test cases

  • Попытка сборки из точно совместимого комплектующего должна проходить без отказе от гарантийных обязательств и ошибок
  • Попытка сборки из совместимого комплектующего с заявленным потреблением больше чем максимально доступное, но достаточного для запуска системы должно проходить с предупреждением.
  • Попытка сборки с совместимым кулером, но с недостаточной мощностью рассеивания тепла производимого процессом должна проходить с обязательным выставлением комментария при передаче заказа в отдел продаж.
  • Попытка сборки несовместимого комплектующего в различных вариациях должна заканчиваться неудачей с указанием чётких причин.

Используя порождающие паттерны, построй архитектуру и код на C#

Для реализации "Конфигуратора" персонального компьютера и комплектующих можно использовать несколько порождающих паттернов, таких как:

  1. Abstract Factory: для создания объектов комплектующих с различными вариантами реализации (например, разные модели материнских плат).
  2. Builder: для пошаговой сборки комплектующих и сборки компьютера.

Далее привожу примеры применения этих паттернов в C#:

// Пример абстрактной фабрики для создания комплектующих
public interface IComponentFactory
{
    IMotherboard CreateMotherboard();
    ICPU CreateCPU();
    // Другие методы для создания комплектующих
}

// Реализация абстрактной фабрики
public class StandardComponentFactory : IComponentFactory
{
    public IMotherboard CreateMotherboard()
    {
        return new StandardMotherboard();
    }

    public ICPU CreateCPU()
    {
        return new StandardCPU();
    }
    // Реализация других методов
}

// Пример использования строителя для сборки компьютера
public class ComputerBuilder
{
    private IMotherboard _motherboard;
    private ICPU _cpu;
    // Другие компоненты

    public void AddMotherboard(IMotherboard motherboard)
    {
        _motherboard = motherboard;
    }

    public void AddCPU(ICPU cpu)
    {
        _cpu = cpu;
    }
    // Методы для добавления других компонентов

    public IComputer Build()
    {
        // Проверка совместимости комплектующих

        return new Computer(_motherboard, _cpu);
    }
}

Это только базовый пример применения порождающих паттернов. Реальная архитектура и код будет зависеть от конкретных требований проекта.

Если у вас есть конкретные требования или ресурсы, с которыми нужно работать для реализации этого "Конфигуратора", пожалуйста, предоставьте дополнительную информацию для более точного примера кода.

prod-files-secure.s3.us-west-2.amazonaws.com