Strukturierte Analyse

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DHBW Stuttgart, Informatik, SW-Engineering, Kapitel 2.2 Aug 2013 Seite 1 Strukturierte Analyse Inhalt Datenflussdiagramm Datenfluss Prozess Speicher Datenquelle/-senke Hierarchisches Prozessmodell Prozess-Spezifikationen Datendefinitionen Redundanz im Systemmodell Christoph Riewerts

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Strukturierte Analyse. Inhalt Datenflussdiagramm Datenfluss Prozess Speicher Datenquelle/-senke Hierarchisches Prozessmodell Prozess-Spezifikationen Datendefinitionen Redundanz im Systemmodell. Christoph Riewerts. Strukturierte Analyse Übersicht. Kontext Diagramm. Legende:. - PowerPoint PPT Presentation

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Strukturierte Analyse

Inhalt • Datenflussdiagramm

– Datenfluss– Prozess– Speicher– Datenquelle/-senke

• Hierarchisches Prozessmodell• Prozess-Spezifikationen• Datendefinitionen• Redundanz im Systemmodell

Christoph Riewerts

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Strukturierte AnalyseÜbersicht

Kontext

Diagramm

DFD 0

DFD 1 DFD 2

0

1

2

3

1.1

1.2

2.1

2.2 2.3

DFD: Datenfluss-Diagramm

Datenfluss

Prozess

Datei/Datenbank

Datenquelle/Datensenke

Prozess-Spezifikation

Legende:

PSpec3

PSpec1.1 PSpec1.2 PSpec2.1 PSpec2.2 PSpec2.3

- Datenflüssen und Bestandteilen davon

- Dateien / Datenbanken und Bestandteilen davon

Data

DictionaryDefinition von:

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Datenflussdiagramme enthalten insgesamt nur vier unterschiedliche Symbole:

• Datenflüsse

• Prozesse

• Datenspeicher

• Datenquellen/-senken

Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm

P1 P2

SF

Die Strukturierte Analyse [Tom DeMarco] ist eine hierarchisch gegliederte, grafische und statische Analysemethode, die mittels Datenflussmodellierung komplexe Systeme in einzelne Prozesse aufgliedert.

Die Information X (Datenfluss) kommt von der Datenquelle S und wird durch den Prozess P1 nach Y transformiert. Um dieses zu tun, ist ein Zugriff auf den Datenspeicher F notwendig. Danach wird Y nach Z durch den Prozess P2 transformiert.

XY

Z

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Der Datenfluss ist eine Leitung, auf der Informationen als definierte Datenpakete transportiert werden.

• Namensvergabe: Substantiv (Singular oder Plural), evtl. mit einem Adjektiv versehen

• Beispiele: Auftrag, Geld, Messwert, tägliche Reservierung, Meldung auf Drucker

FehlerhafterMesswert

Messwertprüfen

KorrekterMesswert

MesswertTagesprotokoll

Messwertüberwachen

Alarm

Reportausgeben

Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm

Das kleine Diagramm enthält übrigens zwei (Syntax-)Fehler

1 1 2

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2 fehlerhafte Beispiele:

nächsterMesswert

Messwerteinlesen

akzeptierterMesswert

Messwert

Wochentag

Messdaten

Datensichern

Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm

Ein Datenfluss ist kein Repräsentant für einen Steuerfluss

Ein Datenfluss ist kein Repräsentant für das Starten/Beenden von Prozessen

DatenarchivMessstelle

Bitte berichtigen Sie die Darstellungen

1 1

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Der Prozess ist die Transformation des Datenflusses am Eingang in den Datenfluss am Ausgang.

• Namensvergabe: Substantiv (im Singular) mit einem Verb im Infinitiv

• Beispiele: Messwert abspeichern, Auftrag bearbeiten, Änderung eintragen

Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm

korrektausgesprocheneWörterAussprache

prüfen

WörterfalschausgesprocheneWörter

Aussprache prüfen =

Separiere Wörter in korrekt ausgesprochene Wörter und in falsch ausgesprochene Wörter mithilfe eines Zugriffs auf den Datenspeicher Lexikon.

1

Lexikon

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Der Datenspeicher ist ein zeitlicher Aufbewahrungsort von Daten

• Namensvergabe: wie beim Datenfluss

• dient zur zeitlichen Entkopplung von Prozessen

• Zugriffspfeil (schreibend oder auch lesend) kann optional beschriftet sein, wenn nur auf einen Teil des Speichers zugegriffen wird

• Hinweis: Beim Updaten wird nur der Schreibvorgang eingezeichnet, auch wenn ein kurzer Lesevorgang zur Prüfung stattgefunden hat.

Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm

Archiv

Datenupdaten

Protokoll

neue Programmversion

Lieferant

Navigation einstellen

AdresseAufbau des Datenspeichers, z.B.:

Lieferant = Name + Adresse + Umsatz

1

1

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Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm

Datenquellen und Datensenken sind Personen, Organisationseinheiten oder auch andere Systeme, die außerhalb des Sinnzusammenhangs (Kontext) des Systems liegen (externe Schnittstellen).

1

Messwertgeber

2

3

4

6

5

Benutzer

Archiv

Lagersteuerung

Kontext-Grenze

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Das hierarchisch strukturierte Prozessmodell enthält drei verschiedenartige Hierarchieebenen:

• Die oberste Hierarchieebene wird durch ein Diagramm, das Kontextdiagramm, dargestellt.

• Die mittleren Ebenen bestehen aus einer Anzahl von Datenflussdiagrammen (DFD)

• Die untersten Ebenen bilden die Prozess-Spezifikationen (PSpec/MiniSpec)

Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell

Aufgabenstellung Software-

Erstellung

Markt-Beobachtung

Auftraggeber

Softwareprodukt

Auftraggeber

Marketing-Abteilung Entwicklungs-

Bereich

Technologie

Das Kontextdiagramm enthält:

• einen Prozess (Nummer 0)

• Datenquellen und –senken (in den „normalen“ DFD‘s kommen diese nicht mehr zum Einsatz)

• (externe) Datenflüsse

• keinen Speicher

• Beispiel:

0

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Übung:

Prüfen Sie das schematisch dargestellte DFD und suchen Sie nach fehlerhaften Stellen, die auf eine falsche Darstellung hinweisen können.

Strukturierte AnalyseDatenflussdiagramm

P3 3

T4

DS1

DS2

D3

D4

D9

D10

D2

D7

D1

D8

D6 T3

T5

T1

T2

P2 2

P1 1

P4 4

P5 5

D5

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Übung:

Entwerfen Sie für den nachstehenden Geschäftsvorfall ein Kontext-Diagramm, das sowohl den beschriebenen Informations- als auch Materialfluss wider spiegelt.

Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell

Der Kunde gibt an der Gepäckannahme das Gepäck und seine Reisepapiere ab.

Der Schalterbeamte ersieht daraus den Zielort und nimmt aus der Schublade seines Pults einen Gepäckschein für jedes Gepäckstück des Kunden.

Damit kennzeichnet er die Gepäckstücke, entfernt die Kontrollabschnitte und heftet sie zu den Reisepapieren, die er danach dem Kunden wieder aushändigt. Die Gepäckstücke werden auf das Förderband gelegt.

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Mittlere Hierarchie-Ebenen:

1

2

3

1

3

2

DFD 0

DFD 2

Prozessidentifikation über:DFDnr + rel. Prozessnr (1…n)

Hierarchie-Ebene

Baustein-Typ Identifikation

(-1) Kontext-Diagramm eindeutiger Typ

0 DFD Nr = 0

1 DFD / PSpec 1-stellige Nr: 1 bis n

2 DFD / PSpec 2-stellige Nr: n.m

n DFD / PSpec n-stellige Nr

letzte PSpec

Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell

Prozess 3.4.2.1

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Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell

Terminale Prozesse (unterste Hierarchie-Ebene):

1

3

2

DFD 3.4Titel

EingabeAusgabe

Verarbeitung

PSpec3.4.1

3.4

Titel

EingabeAusgabe

Verarbeitung

PSpec3.4.2

Titel

EingabeAusgabe

Verarbeitung

PSpec3.4.3

• 2 Aspekte, um mit der Dekomposition auf zu hören:

• die verbale Prozess-Spezifikation hat eine Größenordnung von einer DinA4-Seite

• Der betrachtete Prozess besitzt mehrere Datenflüsse am Eingang und einen am Ausgang (n:1-Beziehung)

• Terminale Prozesse beenden die Dekomposition (Verfeinerung), DFD‘s führen sie weiter

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Hierarchische Ausgeglichenheit (balancing):

1

2

3

1

3

2

DFD 3

DFD 3.2

Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell

1

3

2

DFD 3.3

AB

C

F

G

D

E

F

J

I

E

D

G

E

D

K• Zwischen DFD3 und DFD3.2 ist die Beziehung ausgeglichen, warum?

• Zwischen DFD3 und DFD3.3 ist die Beziehung nicht ausgeglichen, warum?

• Wie ist das Balancing zwischen DFD3.2 und DFD3.3?

M

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Übung:

Prüfen Sie die schematisch dargestellten DFD’s und suchen Sie nach fehlerhaften Stellen, die nicht den Regeln der Ausgeglichenheit entsprechen..

Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell

P1 1

DS1

P3 3

P5 5

P2 2

P4 4

Diagramm 0

A B

C

K

I E

G

H

J

P21 1

DS1

P22 2

P23 3

P24 4

P25 5

Diagramm 2

A R

N

M

Q

I

P

K

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Hierarchische Ausgeglichenheit bei zusammengesetzten Datenflüssen:

1

2

3

DFD 0

Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell

1

3

2

DFD 3

AB

C

G E

F

J

I

E

D

Die Gliederung der Datenflüsse in Einzelkomponenten wird im Data Dictionary definiert, z.B.:

• B = F + N

• C = E + D

Mit diesen Definitionen sind die beiden DFD‘s ausgeglichen

N

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Beim Modellieren beginnt man außerhalb eines Prozesses/DFD‘s und beschreibt die Inputs und Outputs, beim Diagramm entweder von außen nach innen oder von der Mitte nach außen. Wenn die Arbeit ins Stocken gerät, an anderer Stelle weitermachen.

Vor dem Einfügen eines Datenflusses (oder Datenspeichers) muss dessen Zusammensetzung und Struktur bekannt sein: Dazu wählt man einen präzisen Namen und definiert ihn im Data Dictionary. Präzision in den Daten – besonders in den frühen Phasen – ist viel wichtiger als Präzision in den Prozessen.

Vor einer Verfeinerung sollte man immer eine Qualitätssicherung (syntaktische und semantische Analyse) durchführen.

Pro Hierarchie-Ebene werden nur 7 +- 2 Prozesse gezeichnet.

Der Inhalt der Dateien muss sich eindeutig aus den Outputs der zugreifenden Prozesse ergebene, weitere zusätzliche Datenfelder sind nicht gestattet.

Die Verfeinerungstiefe muss nicht für alle Prozesse einer Ebene gleich sein.

Eine Verfeinerung ist immer dann sinnvoll, wenn

• der Prozess mehrere asynchrone Funktionen ausführt oder

• man keinen passenden Namen für den Prozess findet.

Strukturierte AnalyseRichtlinien und Erläuterungen

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Prozess-Spezifikationen sind formalisierte und strukturierte (Text-)Bausteine, die neben der Beschreibung der Verarbeitung immer auch Angaben zu den Ein- und Ausgängen enthalten, Beispiele dafür sind:

Eingänge Ausgänge

A B X Y

< 0 A2 + B2 A2 - B2

>= 0 < A 2 AB cos phi 2 AB sin phi

> = A 2 AB sin phi 2 AB cos phi

y

x

r=1sin phi

cos phi

Ein-/Ausgangstabelle

Diagramme/Gleichungen

Entscheidungstabelle

Strukturierte AnalyseProzess-Spezifikation (PSpec)

HeizungssteuerungR1

R2

R3

R4

R5

Zeit: 22:00 - 05:00 J J N N N

Wassertemperatur < 40° - - J N N

Raumtemperatur < 22 ° und >= 15° - - - - J

Raumtemperatur < 15 ° N J - - N

Heizleistung < 50 % - X - - X

Heizleistung 100 % - - X X -

Wasserpumpe einschalten - - X - -

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Prozess 2.1.3.4Titel: Waren reservierenInput / Output : …..

Verarbeitung:

Für jede Reservierungsanfrage muss

im Ordner nach der Warennummer gesucht werden,

die auf der Anfrage eingetragen ist.

Wenn die Bestellmenge die verfügbare Menge nicht

überschreitet, dann muss

1. die Bestellmenge zur reservierten Menge addiert werden,

2. die Bestellmenge von der verfügbaren Mengesubtrahiert werden und

3. dem Verkäufer mitgeteilt werden, dass geliefert wird.

Sonst muss dem Verkäufer mitgeteilt werden,

dass die Bestellung nicht erfüllt werden kann.

Wiederholung

Die übliche Form einer Prozess-Spezifikation ist der freie Text, wobei möglichst eine strukturierte Sprache mit begrenzter Syntax (einfache Satz-Aussagen, Entscheidungsaussagen und Wiederholungsaussagen) einzusetzen ist:

Strukturierte AnalyseProzess-Spezifikation (PSpec)

Entscheidung

Sequenzen

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Die Datenflüsse und die Datenspeicher in der SA-Methode werden mit folgender Syntax (Backus-Naur Form, BNF) im Data Dictionary definiert:

Strukturierte AnalyseDatendefinitionen

Sequenz:+ bedeutet UND oder auch ZUSAMMEN MIT und impliziert keine Reihenfolge, sondern ist eine Zusammenfassung.

Selektion (Entscheidung):[ | ] bedeutet ENTWEDER ODER, d.h. es ist jeweils nur eine Alternative aus einem gegebenen Datensatz erlaubt, ähnlich einem Datentyp Enumeration.

Iteration (Wiederholung):{ } bedeutet MEHRFACH ENTHALTEN und erlaubt irgendeine Anzahl gleichartiger Daten innerhalb von Grenzen, die optional angegeben werden können.

Option:( ) bedeutet IST OPTIONAL und entspricht folgendem Iterationsausdruck: { }1

Datenwerte:„ „ bedeutet IST WERT VON.

Kommentar:* * bedeutet IST KOMMENTAR und wird beim Syntaxcheck überlesen.

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Beispiele:

Strukturierte AnalyseDatendefinitionen

Adresse = PLZ + Stadt + Strasse + Hausnummer.

Bedingung = [ „TRUE“ | „FALSE“ ].

Telegramm = [ sende_t | empfangs_t | quittungs_t ].

Gruppe = 2 {Mitglied}.

Eine Datendefinition, die über mehrere Hierarchieebenen hinweggeht, ist dann abgeschlossen/vollständig, wenn sie sich letztlich aus Datenwerten zusammensetzt; alternativ kann man auch festlegen, dass ein Kommentarfeld bei leerem Datenwert die Abgeschlossenheit herstellt:

Ampelfarbe = [ FarbeStop | FarbeAchtung | FarbeFrei ].FarbeStop = „rot“.FarbeAchtung = „gelb“.FarbeFrei = „grün“.

oder

Ampelfarbe = „ „. *kann die Werte rot, gelb und grün annehmen*.

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Strukturierte Analyse Datendefinitionen (Syntax-Diagramme im INNOVATOR)

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Seite 23

Beispiel für eine komplexe Datendefinition (einmal mit Schachtelungen und einmal mit fünf zusätzlichen Einzel-Definitionen):

Strukturierte AnalyseDatendefinitionen

Projekt = Projektname + Projektbeginn + Projektende + (Kurzbeschreibung) +{ Teilprojektname + { Taetigkeitsname + {Ressource} + Aufwand + Arbeitsbeginn + [ Arbeitsende | Arbeitsdauer] + (Abhaengigkeit) + [ geplant | begonnen | abgeschlossen ] }}.

Projekt = Projekttitel + {Teilprojekt}.Projekttitel = Projektname + Projektbeginn + Projektende + (Kurzbeschreibung).Teilprojekt = Teilprojektname + {Taetigkeit}.Taetigkeit = Taetigkeitsname + {Ressource} + Aufwand + Arbeitszeit + (Abhaengigkeit) + Zustand.Arbeitszeit = Arbeitsbeginn + [ Arbeitsende | Arbeitsdauer].Abhaengigkeit = " " *hier werden die Vorgaenger- oder auch Nachfolgetaetigkeiten angegeben*.Zustand = [ geplant | begonnen | abgeschlossen ].

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Übung:

Spezifizieren Sie die folgenden verbal beschriebenen oder als Formular dargestellten Datenstrukturen in der BNF-Notation.

Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell

1) Das abgegebene Gepäck besteht mindestens aus einem oder auch mehreren Gepäckstücken. Jedes Gepäckstück kann mit einem kennzeichnenden Schildchen versehen sein oder auch nicht.

2) Sitzplatzparameter sind: Raucher/Nichtraucher, evtl. Fensterplatz, evtl. Platz am Gang oder evtl. ein bestimmter Platz.

3) Die Reisepapiere bestehen mindestens aus einem Ticket, möglicherweise einer Sitzplatzzuweisung und möglicherweise aus einem Gepäckschein.

4) LIEFER-AUFTRAG Nr. 65 4321 an

Fa. Weissendorf – Prospekte GmBHPostfach 3470233 Stuttgart

Gesamtsumme: 2931,70

Artikelbeschreibung

Menge Einzelpreis Gesamtpreis

Alpenregion 250 5,56 1390Paris 30 13,59 407,70Wettersteingebirge 100 11,34 1134              

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Durch die Verwendung von Kommentaren werden zum Teil ungewollt Redundanzen erzeugt, die die Wartung des Systemmodells (Datenflussdiagramme, PSpecs und Data Dictionary) beträchtlich erschweren; fehlerhafte Beispiele:

Strukturierte AnalyseDatendefinitionen

MercedesCarGroup = Mercedes-Benz + Maybach + Smart *als Teil des DaimlerChrysler Konzerns* .

Fehlerprotokoll = Fehlerart + Fehlerort + Fehlerzeit + Fehlerbeschreibung *als Ausgangsdate des Prozesses 3.5.4.1*.

Abstand = “ “ *wird mit der Formel sqrt(sum(sq(diff(y1,y0)),sq(diff(x1,x0)))) berechnet*.

Einige Regeln zur Vermeidung von Redundanz:

Die Spezifikation der Datenverfeinerung gehört zur Datendefinition.

Die Spezifikation der Datenberechnung (z.B. wie sich Datenwerte ergeben) gehört in die Prozess-Spezifikation

Die Spezifikation der Datenverteilung (z.B. welcher Prozess welche Eingangsdaten benötigt) gehört in die Datenflussdiagramme.

Die Spezifikation der Datenbeziehungen untereinander gehört ins Datenmodell (siehe später)

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Seite 26

Übung:

Statt DFD's nimmt man häufig zur Darstellung von Prozessen und Ihren Schnittstellen auch das Interaktionsdiagramm, das zusätzlich noch die zeitl. Reihenfolge (von oben nach unten) zeigt: Die senkrechten Striche verkörpern Sende und Empfangsobjekte, wie z.B. Datenquellen oder auch Prozesse oder Speicher.

Bitte wandeln Sie das gegebene Interaktionsdiagramm um in ein DFD.

Strukturierte AnalyseDatenflußdiagramm

Prozess 1 Prozess 2 Speicher A Speicher B Datenquelle

Zeitachse

Datenfluss x

Datenfluss y

Datenfluss B.b

Datenfluss ADatenfluss z

Datenfluss A.a

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Übung Rezept Pasticcio:

Entwerfen Sie für das nachfolgende Rezept eine strukturierte Analyse mit Kontext-Diagramm, Datenflussdiagramm 0, den erforderlichen Prozess-Spezifikationen und den zugehörigen Datendefinitionen im Data Dictionary.

Strukturierte AnalyseHierarchisches Prozessmodell

Zutaten für 6 Personen:250 g Fusilli4 EL Creme double1 EL Olivenölfür die Sauce:600 g Rinderhackfleisch400 g gewürfelte Tomaten aus der Dose60 g Sardellen aus der Dose125 ml trockener Weißwein2 Knoblauchzehen1 Zwiebel1 rote Paprika2 EL Olivenöl1 EL frisch gehackte PetersilieSalz, Pfefferfür den Belag:300 g Naturjoghurt40 g Parmesan3 Eier1 Prise Muskat

Schneiden Sie die Zwiebel in dünne Streifen und die Paprika in Würfel. Erhitzen Sie das Öl für die Sauce in einer Pfanne und geben Zwiebel und Paprika dazu. Ca. 3 Minuten anbraten und dann den Knoblauch dazu geben. Nach einer Minute das Hackfleisch zufügen und braun werden lassen.

Geben Sie dann die Tomaten und den Wein dazu und lassen alles aufkochen. Lassen Sie das Ganze dann 20 Minuten köcheln, so dass es eindickt. Schneiden Sie die Sardellen klein und fügen sie zusammen mit der Petersilie zur Sauce. Schmecken Sie die Sauce nun ab.

Kochen Sie die Nudeln in einem Topf mit Salzwasser 10 Minuten bissfest (tun Sie auch etwas Olivenöl ins Wasser). Gießen Sie sie ab, geben sie in eine Schüssel und vermengen die Nudeln mit der Creme double.

Verquirlen Sie nun den Joghurt mit den Eiern und dem Muskat für den Belag. Fetten Sie eine Auflaufform mit Olivenöl ein, geben die Hälfte der Nudeln hinein und bedecken sie mit Sauce. Geben Sie dann den Rest Nudeln und den Rest Sauce darauf, gießen den Belag darüber und bestreuen das Ganze mit Parmesan.

Backen Sie das Pasticcio nun bei 190 Grad ca. 25 Minuten.