系統(tǒng)設計的步驟與方法樣本

TOC\o"1-3"\h\z第11章系統(tǒng)設計 211.1介紹 211.2用戶需求調(diào)查 311.2.1目標 311.2.2角色和職責 311.2.3開啟準則 311.2.4輸入 311.2.5關鍵步驟 3[Step1]設計準備 3[Step2]確定影響系統(tǒng)設計約束原因 4[Step3]確定設計策略 4[Step4]系統(tǒng)分解和設計 4[Step5]撰寫體系結構設計文檔 4[Step6]體系結構設計評審 5[后續(xù)活動] 511.2.6輸出 511.2.7結束準則 511.2.8度量 511.3用戶界面設計 511.3.1目標 511.3.2角色和職責 511.3.3開啟準則 611.3.4輸入 611.3.5關鍵步驟 6[Step1]設計準備 6[Step2]用戶界面設計 7[Step3]撰寫用戶界面設計文檔 7[Step4]用戶界面設計評審 7[后續(xù)活動] 811.3.6輸出 811.3.7結束準則 811.3.8度量 811.4數(shù)據(jù)庫設計 811.4.1目標 811.4.2角色和職責 811.4.3開啟準則 811.4.4輸入 911.4.5關鍵步驟 9[Step1]設計準備 9[Step2]數(shù)據(jù)庫設計 9[Step3]撰寫數(shù)據(jù)庫設計文檔 10[Step4]數(shù)據(jù)庫設計評審 11[后續(xù)活動] 1111.4.6輸出 1111.4.7結束準則 1111.4.8度量 1111.5模塊設計 1211.5.1目標 1211.5.2角色和職責 1211.5.3開啟準則 1211.5.4輸入 1211.5.5關鍵步驟 12[Step1]設計準備 13[Step2]模塊設計 13[Step3]撰寫模塊設計文檔 13[Step4]模塊設計評審 13[后續(xù)活動] 1411.5.6輸出 1411.5.7結束準則 1411.5.8度量 1411.6實施提議 14第11章系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計（SystemDesign,SD）是指設計軟件系統(tǒng)體系結構、用戶界面、數(shù)據(jù)庫、模塊等，從而在需求和代碼之間建立橋梁，指導開發(fā)人員去實現(xiàn)能滿足用戶需求軟件產(chǎn)品。系統(tǒng)設計過程域是SPP模型關鍵組成部分。本規(guī)范敘述了系統(tǒng)設計過程域四個關鍵規(guī)程：體系結構設計[SPP-PROC-SD-ARCHITECTURE]用戶界面設計[SPP-PROC-RM-UI]數(shù)據(jù)庫設計[SPP-PROC-RM-DATABASE]模塊設計[SPP-PROC-RM-MODULE]上述每個規(guī)程“目標”、“角色和職責”、“開啟準則”、“輸入”、“關鍵步驟”、“輸出”、“完成準則”和“度量”均已定義。本規(guī)范適適用于中國IT企業(yè)軟件研發(fā)項目。提議用戶依據(jù)本身情況（如商業(yè)目標、研發(fā)實力等）合適地修改本規(guī)范，然后推廣使用。11.1介紹系統(tǒng)設計過程域分為兩個階段：高層設計階段和具體設計階段。高層設計階段關鍵是軟件系統(tǒng)體系結構設計。具體設計階段關鍵是用戶界面設計、數(shù)據(jù)庫設計和模塊設計，圖11-1所表示。需求開發(fā)高層設計階段體系結構設計數(shù)據(jù)庫設計用戶界面設計模塊設計實現(xiàn)和測試具體設計階段需求開發(fā)高層設計階段體系結構設計數(shù)據(jù)庫設計用戶界面設計模塊設計實現(xiàn)和測試具體設計階段圖11-1系統(tǒng)設計過程域示意圖系統(tǒng)設計過程域產(chǎn)生關鍵文檔有：《體系結構設計匯報》，模板見[SPP-TEMP-SD-ARCHITECTURE]?！队脩艚缑嬖O計匯報》，模板見[SPP-TEMP-SD-UI]?！稊?shù)據(jù)庫設計匯報》，模板見[SPP-TEMP-SD-DATABASE]。《模塊設計匯報》，模板見[SPP-TEMP-SD-MODULE]。11.2體系結構設計11.2.1目標分析和設計軟件體系結構。經(jīng)過系統(tǒng)分解，確定子系統(tǒng)功效和子系統(tǒng)之間關系，和模塊功效和模塊之間關系，產(chǎn)生《體系結構設計匯報》。11.2.2角色和職責項目經(jīng)理指定若干名開發(fā)人員從事體系結構設計（以下稱為體系結構設計人員）。11.2.3開啟準則體系結構設計人員已經(jīng)確定。11.2.4輸入需求文檔如《產(chǎn)品需求規(guī)格說明書》11.2.5關鍵步驟 體系結構設計步驟圖11-2所表示。Step3.確定設計策略Step2.確定約束原因Step1.設計準備Step3.確定設計策略Step2.確定約束原因Step1.設計準備Step4.系統(tǒng)分解設計Step6.設計評審Step5.撰寫文檔圖11-2體系結構設計步驟[Step1]設計準備項目經(jīng)理或技術責任人分配系統(tǒng)設計任務，包含體系結構設計、模塊設計、用戶界面設計、數(shù)據(jù)庫設計等。本活動可能產(chǎn)生一份階段性開發(fā)計劃，如《系統(tǒng)設計計劃》，視工作量而定。體系結構設計人員閱讀需求文檔，明確設計任務。體系結構設計人員準備相關設計工具（如RationalRose）和資料。[Step2]確定影響系統(tǒng)設計約束原因需求約束。體系結構設計人員從需求文檔如《軟件需求規(guī)格說明書》中提取需求約束，比如：本系統(tǒng)應該遵照標準或規(guī)范軟件、硬件環(huán)境（包含運行環(huán)境和開發(fā)環(huán)境）約束接口/協(xié)議約束用戶界面約束軟件質(zhì)量約束，如正確性、健壯性、可靠性、效率（性能）、易用性、清楚性、安全性、可擴展性、兼容性、可移植性等等。隱含約束。有部分假設或依靠并沒有在需求文檔中明確指出，但可能會對系統(tǒng)設計產(chǎn)生影響，設計人員應該盡可能地在此處說明。比如對用戶教育程度、計算機技能部分假設或依靠，對支撐本系統(tǒng)軟件硬件假設或依靠等。[Step3]確定設計策略體系結構設計人員依據(jù)產(chǎn)品需求和發(fā)展戰(zhàn)略，確定設計策略（DesignStrategy）。比如：擴展策略。說明為了方便本系統(tǒng)在未來擴展功效，現(xiàn)在有什么方法。復用策略。說明本系統(tǒng)在目前和未來復用策略。折衷策略。說明當兩個目標難以同時優(yōu)化時怎樣折衷，比如“時－空”效率折衷，復雜性和實用性折衷。[Step4]系統(tǒng)分解和設計體系結構設計人員：將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，確定每個子系統(tǒng)功效和子系統(tǒng)之間關系。將子系統(tǒng)分解為若干模塊，確定每個模塊功效和模塊之間關系。確定系統(tǒng)開發(fā)、測試、運行所需軟硬件環(huán)境。[Step5]撰寫體系結構設計文檔體系結構設計人員依據(jù)指定模板撰寫《體系結構設計匯報》，關鍵內(nèi)容包含：軟件系統(tǒng)概述影響設計約束原因設計策略系統(tǒng)總體結構子系統(tǒng)結構和模塊功效開發(fā)、測試、運行所需軟硬件環(huán)境[Step6]體系結構設計評審體系結構設計人員邀請同行教授、開發(fā)人員對體系結構進行正式技術評審，評審步驟請參考[SPP-PROC-TR-FTR]。體系結構評審關鍵不是“對還是錯”，而是“好還是差”。關鍵評審要素包含：適宜性?？疾煸擉w系結構是否適合于產(chǎn)品需求，是否可在預定計劃內(nèi)實現(xiàn)。系統(tǒng)綜合能力（Capability）。比如“時－空”效率（性能，容量等），可擴展性，可管理性（可維護性），可復用性，安全性等等，視產(chǎn)品特征而定。[后續(xù)活動]體系結構設計完成后進入具體設計階段（用戶界面設計、數(shù)據(jù)庫設計、模塊設計等）。11.2.6輸出《體系結構設計匯報》11.2.7結束準則《體系結構設計匯報》已經(jīng)完成，而且經(jīng)過了技術評審。11.2.8度量體系結構設計人員統(tǒng)計工作量和文檔規(guī)模，匯報給項目經(jīng)理。11.3用戶界面設計11.3.1目標設計軟件用戶界面，產(chǎn)生《用戶界面設計匯報》。制作用戶界面資源圖像、圖標或界面專用組件等。11.3.2角色和職責項目經(jīng)理指定若干名開發(fā)人員從事用戶界面設計（以下稱為界面設計人員）。假如可能話，邀請用戶或美工人員幫助設計用戶界面。11.3.3開啟準則需求文檔已經(jīng)完成。體系結構設計已經(jīng)完成。11.3.4輸入需求文檔體系結構設計文檔11.3.5關鍵步驟 用戶界面設計步驟圖11-3所表示。迭代Step2.界面設計Step4.設計評審Step3.撰寫文檔Step1.設計準備2.3細化2.2原型評定2.1原型創(chuàng)作迭代Step2.界面設計Step4.設計評審Step3.撰寫文檔Step1.設計準備2.3細化2.2原型評定2.1原型創(chuàng)作圖11-3體系結構設計步驟[Step1]設計準備界面設計人員閱讀需求文檔和體系結構設計文檔，明確界面設計任務。界面設計人員和用戶交流，了解用戶工作習慣和她們對界面見解。界面設計人員準備相關設計工具和資料，搜集或創(chuàng)作基礎界面資源圖像、圖標和通用組件。界面設計人員確定本軟件用戶界面設計規(guī)則（或指南），關鍵包含：優(yōu)異界面特征或通用設計標準；軟件主界面（如主窗口、主頁面）設計規(guī)則；軟件子界面（如子窗口、子頁面）設計規(guī)則；標準控件使用規(guī)則；美學設計規(guī)則。[Step2]用戶界面設計用戶界面設計通常要經(jīng)歷“原型創(chuàng)作—>原型評定－>細化”等步驟，通常迭代進行。[Step2.1]原型創(chuàng)作界面設計人員創(chuàng)作界面原型：先徒手畫，或用Visio等工具繪制界面視圖；再用軟件開發(fā)工具實現(xiàn)能夠運行原型。[Step2.2]原型評定界面設計人員邀請用戶和同行們評定界面原型，聚集意見，立即改善。[Step2.3]細化界面設計人員細化界面原型，比如美工處理，添加細節(jié)等。補充說明：開發(fā)人員在本階段無須關心界面原型代碼質(zhì)量，因為界面原型可能不停地被修改甚至被拋棄。[Step3]撰寫用戶界面設計文檔用戶界面定型以后，界面設計人員依據(jù)指定模板撰寫《用戶界面設計匯報》，關鍵內(nèi)容包含：應該遵照界面設計規(guī)范；界面關系圖和工作步驟圖；主界面視圖、功效說明、操作方法；子界面視圖、功效說明、操作方法；美學設計說明。[Step4]用戶界面設計評審界面設計人員邀請用戶和同行們對定型后界面進行正式技術評審，盡最大努力使界面變得愈加美觀、易用。評審步驟請參考[SPP-PROC-TR-FTR]。用戶界面關鍵評審要素包含：適宜性簡練易用一致性美觀動態(tài)反饋功效屏蔽和犯錯處理用戶控制國際化（兼容性和可移植性）適應性（針對多種用戶）[后續(xù)活動]在系統(tǒng)設計工作結束以后，開發(fā)人員編寫界面代碼，并和用戶一起經(jīng)過多種路徑測試界面，從而不停地完善用戶界面。（請參考相關測試文檔）界面設計人員總結經(jīng)驗教訓，不停地完善適適用于本機構“用戶界面設計指南”。11.3.6輸出《用戶界面設計匯報》11.3.7結束準則《用戶界面設計匯報》已經(jīng)完成，界面原型已經(jīng)經(jīng)過評審。11.3.8度量界面設計人員統(tǒng)計工作量和文檔規(guī)模，匯報給項目經(jīng)理。11.4數(shù)據(jù)庫設計11.4.1目標設計軟件數(shù)據(jù)庫，產(chǎn)生《數(shù)據(jù)庫設計匯報》。11.4.2角色和職責項目經(jīng)理指定若干名開發(fā)人員從事數(shù)據(jù)庫設計（以下稱為數(shù)據(jù)庫設計人員）。11.4.3開啟準則需求文檔已經(jīng)完成。體系結構設計已經(jīng)完成。11.4.4輸入需求文檔體系結構設計文檔11.4.5關鍵步驟 數(shù)據(jù)庫設計步驟圖11-4所表示。迭代Step2.數(shù)據(jù)庫設計Step3.撰寫文檔2.4優(yōu)化2.3安全性設計2.2物理設計2.1邏輯設計Step1.設計準備Step4.設計評審迭代Step2.數(shù)據(jù)庫設計Step3.撰寫文檔2.4優(yōu)化2.3安全性設計2.2物理設計2.1邏輯設計Step1.設計準備Step4.設計評審圖11-4數(shù)據(jù)庫設計步驟[Step1]設計準備數(shù)據(jù)庫設計人員閱讀需求文檔和體系結構設計文檔，明確數(shù)據(jù)庫設計任務。數(shù)據(jù)庫設計人員準備相關設計工具和資料。數(shù)據(jù)庫設計人員確定本軟件數(shù)據(jù)庫設計規(guī)則（或指南），關鍵包含：數(shù)據(jù)庫命名規(guī)則邏輯設計規(guī)則（或指南）物理設計規(guī)則（或指南）安全性設計規(guī)則（或指南）優(yōu)化規(guī)則（或指南）數(shù)據(jù)庫管理和維護規(guī)則（或指南）[Step2]數(shù)據(jù)庫設計 數(shù)據(jù)庫設計通常要經(jīng)歷“邏輯設計—>物理設計－>安全性設計－>優(yōu)化”等步驟，通常要迭代進行。[Step2.1]邏輯設計數(shù)據(jù)庫設計人員依據(jù)需求文檔，創(chuàng)建和數(shù)據(jù)庫相關那部分實體關系圖（ERD）。假如采取面向?qū)ο蠓椒ǎ∣OAD），這里實體相當于類（class）。[Step2.2]物理設計設計表結構。通常地，實體對應于表，實體屬性對應于表列，實體之間關系成為表約束。邏輯設計中實體大部分能夠轉(zhuǎn)換成物理設計中表，不過它們并不一定是一一對應。數(shù)據(jù)庫表參考格式如表11-1所表示。對表結構進行規(guī)范化處理（第三范式）。表名功效說明列名數(shù)據(jù)類型（精度范圍）空/非空約束條件補充說明表11-1數(shù)據(jù)庫表參考格式[Step2.3]安全性設計提升軟件系統(tǒng)安全性應該從“管理”和“設計”兩方面著手。這里僅考慮數(shù)據(jù)庫安全性設計。用戶只能用帳號登陸到應用軟件，經(jīng)過應用軟件訪問數(shù)據(jù)庫，而沒有其它路徑能夠操作數(shù)據(jù)庫。對用戶帳號密碼進行加密處理，確保在任何地方全部不會出現(xiàn)密碼明文。確定每個角色對數(shù)據(jù)庫表操作權限，如創(chuàng)建、檢索、更新、刪除等。每個角色擁有剛好能夠完成任務權限，不多也不少。在應用時再為用戶分配角色，則每個用戶權限等于她所兼角色權限之和。[Step2.4]優(yōu)化分析并優(yōu)化數(shù)據(jù)庫“時－空”效率，盡可能地“提升處理速度”而且“降低數(shù)據(jù)占用空間”。分析“時－空”效率瓶頸，找出優(yōu)化對象（目標），并確定優(yōu)先級。當優(yōu)化對象（目標）之間存在對抗時，給出折衷方案。給出優(yōu)化具體方法，比如優(yōu)化數(shù)據(jù)庫環(huán)境參數(shù)，對表格進行反規(guī)范化處理等。[Step3]撰寫數(shù)據(jù)庫設計文檔數(shù)據(jù)庫設計人員依據(jù)指定模板撰寫《數(shù)據(jù)庫設計匯報》，關鍵內(nèi)容包含：數(shù)據(jù)庫環(huán)境說明數(shù)據(jù)庫命名規(guī)則邏輯設計物理設計安全性設計優(yōu)化數(shù)據(jù)庫管理和維護說明[Step4]數(shù)據(jù)庫設計評審數(shù)據(jù)庫設計人員邀請同行們對數(shù)據(jù)庫進行正式技術評審，評審步驟請參考[SPP-PROC-TR-FTR]。數(shù)據(jù)庫關鍵評審要素包含：正確性、完整性、一致性安全性“時－空”效率[后續(xù)活動]在系統(tǒng)設計工作結束以后，開發(fā)人員將編寫和數(shù)據(jù)庫相關代碼，并和用戶一起經(jīng)過多種路徑測試數(shù)據(jù)庫，從而不停地完善數(shù)據(jù)庫。（請參考相關測試文檔）數(shù)據(jù)庫設計人員總結經(jīng)驗教訓，不停地完善適適用于本機構《數(shù)據(jù)庫設計指南》。軟件交付給用戶后，由用戶管理和維護數(shù)據(jù)庫。11.4.6輸出《數(shù)據(jù)庫設計匯報》11.4.7結束準則《數(shù)據(jù)庫設計匯報》已經(jīng)完成，而且經(jīng)過了技術評審。11.4.8度量數(shù)據(jù)庫設計人員統(tǒng)計工作量和文檔規(guī)模，匯報給項目經(jīng)理。11.5模塊設計11.5.1目標設計軟件全部模塊關鍵接口和屬性、數(shù)據(jù)結構和算法，產(chǎn)生《模塊設計匯報》。11.5.2角色和職責項目經(jīng)理指定若干名開發(fā)人員從事模塊設計（以下稱為模塊設計人員），模塊設計人員將在實現(xiàn)階段編寫這些模塊代碼。11.5.3開啟準則需求文檔已經(jīng)完成。體系結構設計已經(jīng)完成。11.5.4輸入需求文檔體系結構設計文檔11.5.5關鍵步驟 模塊設計步驟圖11-5所表示。Step2.模塊設計2.1接口和屬性設計Step4.設計評審Step3.撰寫文檔Step1.設計準備迭代2.2數(shù)據(jù)結構Step2.模塊設計2.1接口和屬性設計Step4.設計評審Step3.撰寫文檔Step1.設計準備迭代2.2數(shù)據(jù)結構和算法設計圖11-5模塊設計步驟[Step1]設計準備模塊設計人員閱讀需求文檔和體系結構設計文檔，明確模塊設計任務。模塊設計人員準備相關設計工具和資料。模塊設計人員確定本軟件編程規(guī)范，確保模塊設計文檔風格和代碼風格保持一致。[Step2]模塊設計 模塊設計通常要經(jīng)歷“接口和屬性設計—>數(shù)據(jù)結構和算法設計”等步驟，而且通常需要反復迭代。提議：因為現(xiàn)代軟件開發(fā)工具越來越優(yōu)異，模塊具體設計和編程能夠很好地融合一起，而且效率相當高，有些工具甚至含有代碼自動生成功效。所以在系統(tǒng)設計階段，模塊設計到底要具體到