系統(tǒng)分析與設計 第六章

第六章系統(tǒng)設計

6.1系統(tǒng)設計原理6.2系統(tǒng)功能結構設計6.3信息系統(tǒng)體系結構設計6.4系統(tǒng)設計概述第六章系統(tǒng)設計

6.5代碼設計6.6用戶界面設計6.7處理過程的設計工具6.8數(shù)據庫設計6.9系統(tǒng)設計報告系統(tǒng)設計概述6.1.1系統(tǒng)設計的任務系統(tǒng)設計的主要任務是從信息系統(tǒng)的總體目標出發(fā)，以系統(tǒng)分析報告為依據，結合經濟、技術和運行環(huán)境等方面的條件，確定系統(tǒng)的總體結構和各組成部分的技術方案，并用適當?shù)墓ぞ邔⒃O計成果表達出來。從軟件工程的角度，一般系統(tǒng)設計分為總體設計和詳細設計兩個階段：6.1系統(tǒng)設計概述1.總體設計總體設計也稱概要設計，主要任務是完成對系統(tǒng)總體結構和基本框架的設計?；谙到y(tǒng)分析，確定系統(tǒng)整體軟件結構、劃分軟件體系結構的各子系統(tǒng)或模塊，確定它們之間的關系，進行資源（包括硬件和軟件）配置、數(shù)據的存儲以及整個系統(tǒng)實現(xiàn)計劃等方面做出合理安排?？傮w設計是系統(tǒng)開發(fā)過程中非常關鍵的一步，系統(tǒng)的質量及一些整體特性基本上是這步決定的。6.1系統(tǒng)設計概述2.詳細設計詳細設計的任務是在總體設計的基礎上，選用適當?shù)募夹g和方法，具體實現(xiàn)各部分的細節(jié)，直至系統(tǒng)的所有內容都有足夠詳細的過程描述，內容包括代碼設計、數(shù)據存儲設計、界面設計和過程設計。6.1系統(tǒng)設計概述6.1.2系統(tǒng)設計的要求（1）系統(tǒng)性（2）靈活性（3）可靠性（4）經濟性（5）安全性6.1系統(tǒng)設計概述6.1.3系統(tǒng)設計的指標系統(tǒng)設計的優(yōu)劣直接影響新系統(tǒng)的質量和經濟效益。系統(tǒng)設計應該在保證實現(xiàn)邏輯模型的基礎上，盡可能提高系統(tǒng)的各項性能。系統(tǒng)設計應該考慮以下幾個指標：（1）系統(tǒng)的效率（2）系統(tǒng)的可靠性（3）系統(tǒng)的準確性

（4）系統(tǒng)的可維護性（5）系統(tǒng)的經濟性（6）信息系統(tǒng)的安全性6.1系統(tǒng)設計原理6.2.1抽象與逐步求精1.抽象2.逐步求精6.2.2模塊化6.2系統(tǒng)設計原理6.2.3信息隱藏應用模塊化原則，自然會產生一個問題是：“為了得到最好的一組模塊，應該怎樣進行系統(tǒng)分解呢？”。信息隱藏原理指出：應該這樣設計和確定模塊，使得一個模塊內包含的信息（過程和數(shù)據）對于不需要這些信息的模塊來說，是不能訪問的。6.2系統(tǒng)設計原理6.2.4模塊獨立1.耦合（1）非直接耦合（2）數(shù)據耦合（3）特征耦合（4）控制耦合（5）公共耦合（6）內容耦合6.2系統(tǒng)設計原理2.內聚（1）偶然內聚（2）邏輯內聚（3）時間內聚（4）過程內聚（5）通信內聚（6）順序內聚（7）功能內聚6.2系統(tǒng)設計原理6.2.5啟發(fā)性規(guī)則1.改進軟件結構提高模塊獨立性2.模塊規(guī)模應該適中3.深度、寬度、扇出和扇入都應適當4.模塊的作用域應該在控制域之內5.設計單入口單出口的模塊，降低模塊接口的復雜程度6.模塊功能應該可以預測6.2系統(tǒng)功能結構設計6.3.1系統(tǒng)功能總體結構設計1.系統(tǒng)功能結構設計的原則（1）獨立性原則（2）重用性原則（3）無依賴原則（4）數(shù)據低冗余原則（5）分階段實現(xiàn)原則（6）發(fā)展性原則（7）各類資源的充分利用6.3系統(tǒng)功能結構設計2.子系統(tǒng)的劃分（1）功能分解（2）順序分解（3）數(shù)據分解（4）方式分解（5）時間分解（6）通信分解6.3系統(tǒng)功能結構設計3.結構圖（1）模塊（2）調用（3）數(shù)據（4）控制信息6.3系統(tǒng)功能結構設計4.數(shù)據流圖導出功能結構圖面向數(shù)據流的設計方法的目標是給出設計軟件結構的一個系統(tǒng)化的途徑。從數(shù)據流程圖導出結構圖的策略有兩種：以變換為中心的策略、以事務為中心的策略。（1）基本概念（2）變換分析法（3）事務分析法6.3系統(tǒng)功能結構設計6.3.2系統(tǒng)平臺設計信息系統(tǒng)平臺包括硬件、軟件和網絡平臺，是支持信息系統(tǒng)運行的環(huán)境。1.系統(tǒng)平臺設計的依據2.系統(tǒng)軟件和硬件的選擇3.系統(tǒng)網絡平臺的設計6.3信息系統(tǒng)體系結構設計6.4.1體系結構設計概述體系結構設計是系統(tǒng)設計的早期活動，它的作用集中在如下兩點：（1）為軟件設計師提供能預期的體系結構描述。例如提起瀏覽器/服務器模式，多層框架、數(shù)據庫存儲、客戶端、邏輯服務器等一系列描述，系統(tǒng)整體框架就浮現(xiàn)在設計師的腦海里。（2）數(shù)據結構、文件組織、文件結構體現(xiàn)了軟件設計的早期抉擇，這些抉擇將極大地影響著后續(xù)的軟件開發(fā)人員，影響著軟件產品的最后成功。6.4信息系統(tǒng)體系結構設計6.4.2體系結構發(fā)展過程信息系統(tǒng)的體系結構經歷了四個發(fā)展階段，即主機終端模式、文件服務器模式、客戶—服務器模式（Client/Server，C/S）和瀏覽器一服務器模式（Browser/Server，B/S）。1.終端模式和文件服務器模式2.客戶—服務器模式3.瀏覽器—服務器模式6.4信息系統(tǒng)體系結構設計三層客戶—服務器計算模型6.4信息系統(tǒng)體系結構設計6.4.3系統(tǒng)平臺模式策略客戶—服務器模式與瀏覽器—服務器模式有著各自的優(yōu)點和缺點。在開發(fā)信息系統(tǒng)時將兩種模式結合起來，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，是一種優(yōu)化的軟件程序平臺結構模式。6.4數(shù)據庫設計6.5.1數(shù)據庫設計的目標數(shù)據庫設計應該與應用系統(tǒng)設計結合起來，設計過程應該把結構設計（數(shù)據）和行為設計（處理）結合起來。數(shù)據庫設計應該滿足以下目標：（1）滿足用戶應用需求（2）良好的數(shù)據庫性能（3）對現(xiàn)實世界模擬的精確程度（4）能夠被某個現(xiàn)有數(shù)據庫管理系統(tǒng)接受6.5數(shù)據庫設計6.5.2數(shù)據庫設計的步驟數(shù)據庫的設計可分為4個階段：需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計，如圖6-21所示，它與信息系統(tǒng)開發(fā)過程相對應。1.用戶需求分析2.概念結構設計3.邏輯結構設計4.數(shù)據庫的物理設計6.5代碼設計6.6.1代碼的定義和功能代碼有以下功能：（1）鑒別功能：這是代碼最基本的特性，一個代碼只能唯一地標識一個分類對象，而一個分類對象只能有一個唯一的代碼，這樣便于信息的識別、存儲和檢索，例如身份證號。（2）分類：當按分類對象的屬性（如省、市、區(qū)等）分類，并分別賦予不同的類別代碼時，代碼又可以作為類別的標識。這是利用計算機進行分類統(tǒng)計的基礎。6.6代碼設計（3）排序：當按分類對象產生的時間、所占空間或其他方面的順序關系分類，并賦予不同的代碼時，代碼又可以作為查詢、合并、排序的標識，提高了計算機的工作效率和處理精度。（4）專用含義：當客觀上需要采用一些專用符號時，代碼可提供一定的專門含義，如數(shù)學運算的程序、分類對象的技術參數(shù)、性能指標等。6.6代碼設計6.6.2代碼的種類根據編碼對象和從使用方便的角度出發(fā)進行考慮，常用的編碼主要有以下幾種：1.順序碼2.區(qū)間碼3.助記碼4.縮寫碼6.6代碼設計6.6.3代碼設計的原則代碼設計應遵循以下主要原則：（1）合理性：代碼結構應與相應的分類體系相對應。（2）唯一性：在一個代碼體系中，一個對象只能有唯一的代碼。（3）系統(tǒng)性：應該設計明確的分類規(guī)則，以便編碼在整個系統(tǒng)中具有通用性。6.6代碼設計（4）規(guī)范性：嚴格遵循國際和國家有關編碼的標準或設計規(guī)范。在一個代碼體系中，代碼結構、類型、編寫格式必須統(tǒng)一。（5）適用性：要盡可能地反映對象的特點，清晰直觀，幫助記憶，便于填寫。（6）可擴充性：留有充分的余地，以備不斷擴充的需要。（7）簡單性：結構要盡可能簡單，代碼盡可能短，以減少各種差錯的可能。6.6用戶界面設計6.7.1用戶界面設計的任務界面設計任務的主要流程6.7用戶界面設計1.用戶特性分析2.用戶工作分析3.界面任務分析4.界面類型確定5.界面原型評估6.7用戶界面設計6.7.2用戶界面的設計原則界面設計應該為用戶操作著想，而不應該從設計者的角度來考慮。既要從外觀上進行創(chuàng)意達到美學的效果，同時還要使得界面具有應用領域的本質特征；既要滿足用戶的操作特性，也要給人以使用的輕松氛圍。因此，用戶界面設計應該遵循以下原則：（1）保持一致性（2）為用戶提供快捷鍵6.7用戶界面設計（3）針對用戶特點（4）提供有效反饋（5）設計完整的人機對話過程（6）減少短期記憶負擔（7）應用程序和用戶界面分離（8）使用圖形表示6.7用戶界面設計6.7.3用戶界面方式常見的用戶界面設計包括菜單方式、人機對話、操作提示設計等方式。1.菜單方式2.人機對話3.操作提示6.7用戶界面設計6.7.4輸出設計內容系統(tǒng)輸出設計是用戶直接面對、也最關心的一部分，它通常以固定的格式直觀的反映了用戶要求，是實現(xiàn)人機交互的重要途徑，也是整個系統(tǒng)優(yōu)劣評價的重要內容。1.輸出設備2.輸出設計的方法6.7處理過程的設計工具6.8.1程序流程圖程序流程圖控制結構6.8處理過程的設計工具程序流程圖雖然得到大多數(shù)人的認可，但它仍存在一些嚴重不足：（1）程序流程圖本質上不是逐步求精的好工具，它使得程序員過早地考慮程序的控制流程，而不去考慮程序的全局結構。（2）程序流程圖中用箭頭代表控制流，程序員可以不受約束地隨意轉移控制?？赡墚a生非結構化的過程設計，導致在很大程度上影響程序的質量。（3）程序流程圖不易表示數(shù)據結構，如學生成績數(shù)組的定義，難以用程序流程圖明確說明其類型和結構。6.8處理過程的設計工具6.8.2結構化流程圖

NS圖表示的程序結構6.8處理過程的設計工具6.8.3問題分析圖問題分析圖（ProblemAnalysisDiagram，PAD）由日本日立公司于1979年提出的支持結構化程序設計的圖形工具。問題分析圖僅僅具有順序、選擇和循環(huán)這三種基本成分，正好與結構化程序設計中的基本程序結構相對應。6.8處理過程的設計工具問題分析圖的基本結構6.8處理過程的設計工具6.8.4判斷樹6.8處理過程的設計工具判定樹的不足之處在于：（1）對復合條件的選擇，難以確定以何種順序作為復合條件判斷的順序。如上述例子中，是以“金額”為最先的判斷條件。實際上，以“欠款時間”作為最先的判斷條件也可以得到最終結果，但是由于不同的條件判斷順序，就得到不同的判定樹樹葉數(shù)目，從而導致程序設計復雜度的不同。（2）難以表示結構化程序設計的控制結構。（3）難以將判定樹直接轉換為程序設計語言。6.8處理過程的設計工具6.8.5判斷表判斷表是另外一種表達邏輯判斷的工具。和判定樹相比，判斷表的優(yōu)點是能夠把所有的條件組合充分地表達出來。但其缺點是判斷表的建立過程較為繁雜，且表達方式不如前兩者簡便。6.8處理過程的設計工具6.8.6IPO圖主文件更新IPO圖實例6.8系統(tǒng)設計報告系統(tǒng)設計報告的是系統(tǒng)設計階段的最后成果，它既是該階段工作的總結，也是信息系統(tǒng)的物理模型，也是下一階段進行系統(tǒng)實施的重要依據。系統(tǒng)設計報告的基本內容如下：（1）引言（2）系統(tǒng)總體技術方案6.9本章小結系統(tǒng)設計的依據是已經通過評審的信息系統(tǒng)分析報告，在此基礎上，本章重點論述了系統(tǒng)設計的任務、要求和應該達到的指標，并且主要以結構化的設計方法了展示信息系統(tǒng)設計過程。本章小結信息系統(tǒng)規(guī)劃主要有三種方法：企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法（BSP）、關鍵成功因素法（CSF）和戰(zhàn)略集轉化法（SST），也可以針對規(guī)劃的不同側重點綜合使用，這些方法對信息系統(tǒng)總體規(guī)劃的制訂，起到了重要的作用。進行系統(tǒng)規(guī)劃的同時，為了在成本、質量、服務和速度等方面取得顯著的改善，往往需要進行業(yè)務流程重組，對企業(yè)的業(yè)務流程作根本性的思考和徹底的重建，為此講解了業(yè)務流程重組的步驟和方法。系統(tǒng)規(guī)劃的最終成果是信息系統(tǒng)規(guī)劃報告，本章給出了基本提綱，系統(tǒng)規(guī)劃報告通過評審后才能進入到信息系統(tǒng)開發(fā)的下一個階段。本章練習1、問題思考（1）信息系統(tǒng)設計階段的目標是什么？（2）系統(tǒng)設計的指標包括哪些？（3）數(shù)據庫設計包括哪兩個方面的設計？各自的任務是什么？（4）什么是內聚和耦合，各有哪些種類？（5）什么是軟件體系結構，