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文檔簡介
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,
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