軟件系統(tǒng)分析第一章

1軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計

侯天峰侯天峰，

三星電子（中國）研發(fā)中心，視頻圖像增強算法等先行技術(shù)預(yù)研

研究方向：Superresolution，Dehaze，Videoenhancement，Imageregistration，Deeplearning

Email：houtf@

MobilePhone：185025632983課程特征教材與參考資料徐潔磐.現(xiàn)代信息系統(tǒng)分析與設(shè)計教程，人民郵電出版社,2010劉友華.信息系統(tǒng)分析與設(shè)計，南京大學(xué)出版社,2005R.赫胥，面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計導(dǎo)論，高教出版社,2006成績平時成績 40%（到課率10%,實驗30%）期末成績 60%第一章信息系統(tǒng)基本概念5內(nèi)容提要信息系統(tǒng)概述信息系統(tǒng)的基本概念常見的信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)分析與設(shè)計信息系統(tǒng)分析與設(shè)計發(fā)展的簡要歷史6內(nèi)容提要系統(tǒng)分析與設(shè)計中的軟件工程基礎(chǔ)軟件與軟件工程軟件工程標(biāo)準(zhǔn)化軟件開發(fā)方法軟件開發(fā)工具軟件生存周期模型7內(nèi)容提要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計方法結(jié)構(gòu)化方法介紹總體規(guī)劃系統(tǒng)分析系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)8內(nèi)容提要面向?qū)ο蠓椒ǜ攀雒嫦驅(qū)ο蠓椒ɑ舅枷肱c原理面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型9內(nèi)容提要系統(tǒng)的面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計方法概述面向?qū)ο蠓治雒嫦驅(qū)ο笤O(shè)計面向?qū)ο髮崿F(xiàn)面向?qū)ο髴?yīng)用與開發(fā)10內(nèi)容提要統(tǒng)一建模語言UMLUML入門Rational統(tǒng)一建模過程UML建模工具11內(nèi)容提要UML分析與設(shè)計方法概述UML需求工作流UML分析工作流UML設(shè)計工作流UML實現(xiàn)工作流12第一章信息系統(tǒng)概述了解信息的有關(guān)基本概念了解系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的概念、特性及發(fā)展掌握信息系統(tǒng)的概念、功能、結(jié)構(gòu)與類型了解信息系統(tǒng)分析與設(shè)計階段了解系統(tǒng)分析員的工作內(nèi)容一、數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)是對客觀事物的性質(zhì)、狀態(tài)以及相互關(guān)系等進(jìn)行記載的物理符號或是這些物理符號的組合。

它是可識別的，抽象的符號。例如：描述5個人：5，五，伍，正，101，five，☆，條形碼等。數(shù)據(jù)（Data）的定義數(shù)據(jù)是記錄客觀事物的抽象符號，例如文字、數(shù)字、圖形、曲線和模型等，其本身不能確切地給出具體含義。1,5,814數(shù)據(jù)的分類數(shù)據(jù)類型表現(xiàn)形式數(shù)值數(shù)據(jù)數(shù)字符型數(shù)據(jù)用字母等圖形數(shù)據(jù)圖形或圖片語音數(shù)據(jù)聲音或音調(diào)視覺數(shù)據(jù)動畫或影視

從上表中可以看出：數(shù)值數(shù)據(jù)使得客觀世界嚴(yán)謹(jǐn)有序；其它類型的數(shù)據(jù)使得客觀世界豐富多彩。二、信息

信息是關(guān)于客觀事實的可通訊的知識。加工處理之后的數(shù)據(jù)，有一定含義的數(shù)據(jù)，對決策有價值的數(shù)據(jù)信息（Information）的定義17信息產(chǎn)生的過程現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)處理信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)收集決策過程信息的分類信息分類角度信息類型按照管理層次戰(zhàn)略信息、戰(zhàn)術(shù)信息和作業(yè)信息按照應(yīng)用領(lǐng)域管理信息、社會信息和科技信息等按照加工順序一次信息、二次信息和三次信息等按照反映形式數(shù)字、文字、圖像和聲音等信息19

有關(guān)信息定義的共識信息的存在不以主體（如人、生物或機器系統(tǒng)）存在為轉(zhuǎn)移，即使主體根本不存在，信息也可以存在，它在客觀上反映某一客觀事物的現(xiàn)實情況。信息在主觀上可以接受和利用，并指導(dǎo)人們的行動。人類在改造客觀世界的過程中，需要從客觀世界中獲取信息，通過感覺器官感知信息，通過大腦分析、處理信息。信息的度量

信息量的大小取決于信息內(nèi)容消除人們認(rèn)識的不確定程度。消除的不確定程度大，則發(fā)出的信息量就大；消除的不確定程度小，則發(fā)出的信息量就小。

1比特的信息量是指含有兩個獨立均等概率狀態(tài)的事件所具有的不確定性能被全部消除所需要的信息。

為此，我們通常用概率來度量信息量的大小，其單位用比特(Binarydigit，bit)來衡量。信息量的定義公式可寫成：

H(x)=-∑P(Xi)log2P(Xi)

i=1,2,3,…,n

其中Xi表示第i個狀態(tài)(共n個狀態(tài))；

P(Xi)代表出現(xiàn)第i個狀態(tài)時的概率；

H(x)為消除不確定性所需的信息量，單位為比特(bit)。例如：

硬幣：P(Xi)=0.5H(x)=-[P(X1)log2P(X1)+P(X2)log2P(X2)]=-(-0.5-0.5)=1bit擲骰子

H(X)=?明天下雨VS明天下午2點下雨？

冗余度是指為防止噪音的發(fā)生而部分或全部地重復(fù)信息。信息冗余度的適當(dāng)增加，可以提高信息傳輸?shù)馁|(zhì)量，但使得信息的一致性難以保證。信息的冗余度（Redundancy）

信息冗余量的度量：

R=1-(In/Im)

其中：In表示所需要的信息量；

Im

表示編碼的信息量。24信息的屬性（Characteristics）事實性

事實是信息的中心價值。不符合事實的信息不僅沒有價值，而且可能為負(fù)價值，既害別人也害自己。所以事實是信息的第一和基本的性質(zhì)。時效性

信息的時效是指從信息源發(fā)送信息，經(jīng)過接收、加工、傳遞、利用的時間間隔及其效率。時間間隔越短，使用信息越及時，使用程度越高，時效性越強。不完全性

關(guān)于客觀事實的信息是不可能全部得到的，這與人們認(rèn)識事物的程度有關(guān)。25信息的屬性（Characteristics）等級性

管理系統(tǒng)是分等級的，對于同一個問題，處于不同的管理層次，要求不同的信息。信息也是分等級的。信息和管理層一樣，一般分為戰(zhàn)略級、戰(zhàn)術(shù)級和作業(yè)級。不同級的信息其特色也不相同。變換性

信息是可變換的，它可由不同的方法和不同的載體來載荷。價值性

信息是經(jīng)過加工并對生產(chǎn)經(jīng)營活動產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)，是一種資源，因而是有價值的。共享性可為多個接收者使用，并不影響信息自身內(nèi)容。26信息的屬性（Characteristics）擴散性

擴散手段：

網(wǎng)絡(luò)傳播

信息與數(shù)據(jù)既有聯(lián)系，又有區(qū)別：數(shù)據(jù)是記載客觀事物符號，是物理性的，信息是對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理之后所得到的并對決策產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)，是邏輯性（觀念性）的；數(shù)據(jù)是信息的表現(xiàn)形式，信息是數(shù)據(jù)有意義的表示。三、數(shù)據(jù)與信息之間的聯(lián)系與區(qū)別

例如：駕駛員開車時速度指示盤上指針指向80km/h，這是數(shù)據(jù)。如果駕駛員根據(jù)這個指示作出加速或減速，則成為了信息。

客觀事物（固有信息）

數(shù)據(jù)記載

加工處理表現(xiàn)形式：數(shù)據(jù)經(jīng)解釋后成為信息再識別數(shù)據(jù)是客觀事物的一種表現(xiàn)形式；信息是有一定含義的數(shù)據(jù)，是加工（處理）后的數(shù)據(jù)，信息是對決策有價值的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)和信息的概念是相對的，對于第一次加工所產(chǎn)生的信息，可能成為第二次加工的數(shù)據(jù)。同樣，第二次加工得到的信息可能成為第三次加工的數(shù)據(jù)。

信息的特定含義計算機系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式設(shè)有數(shù)據(jù)

20120325小二金陵學(xué)院計算機2030四、信息化

現(xiàn)代社會信息化的高度發(fā)展突出地表現(xiàn)在以下兩個方面：其一，信息傳播的全球化。由于現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)等的迅猛發(fā)展，使得信息更新快，知識陳舊周期迅速縮短。其二，信息產(chǎn)業(yè)成為現(xiàn)代社會的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。信息產(chǎn)業(yè)是指那些從事信息生產(chǎn)、傳播、處理、儲存、流通和服務(wù)的生產(chǎn)部門，由信息技術(shù)設(shè)備制造業(yè)和信息服務(wù)業(yè)構(gòu)成。31系統(tǒng)與信息系統(tǒng)系統(tǒng)的概念及特征

信息系統(tǒng)的概念及其發(fā)展

32系統(tǒng)的概念及特征Asystemisagroupofinterrelatedcomponentsworkingtogethertowardacommongoalbyacceptinginputsandproducingoutputsinanorganizedtransformationprocess.ComponentsandtheirattributionSystemsstructure:relationshipbetweencomponentsSubsystemsEnvironmentandBoundaryInputandOutputS1S2S3S4SystemsstructureSystemsBoundaryEnvironmentSystemsInputOutput系統(tǒng)是由處于一定的環(huán)境中為達(dá)到某一目的而相互聯(lián)系和相互作用的若干組成部分結(jié)合而成的有機整體。INPUTOUTPUTPROCESSFEEDBACK34一、系統(tǒng)的概念及特征

系統(tǒng)的特征：整體性：是指任何一個系統(tǒng)至少要由兩個以上相互區(qū)別的要素或稱子系統(tǒng)組合而成。作為集合的整體系統(tǒng)的功能要比所有子系統(tǒng)功能的總和大。目的性：是指每個系統(tǒng)都具有它所要達(dá)到的目標(biāo)。系統(tǒng)目的決定著系統(tǒng)各要素的組成和結(jié)構(gòu)。相關(guān)性：是指系統(tǒng)的各要素之間既相互作用又相互聯(lián)系。這些聯(lián)系決定了整個系統(tǒng)的運行機制。環(huán)境適應(yīng)性：系統(tǒng)在環(huán)境中運轉(zhuǎn)，環(huán)境是一種更高層次的系統(tǒng)。系統(tǒng)與其環(huán)境相互交流，相互影響，進(jìn)行物質(zhì)的、能量的或信息的交換。二、系統(tǒng)的分類系統(tǒng)類型實例自然系統(tǒng)血液循環(huán)系統(tǒng)、天體系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)等人造系統(tǒng)計算機系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)和運輸系統(tǒng)等人造系統(tǒng)：人工系統(tǒng)、自動系統(tǒng)人體的生理系統(tǒng)

地球生態(tài)系統(tǒng)

汽車系統(tǒng)

政府機構(gòu)系統(tǒng)

學(xué)籍管理系統(tǒng)分類方法系統(tǒng)類型實例要素構(gòu)成抽象系統(tǒng)馬克思共產(chǎn)主義思想體系、政治經(jīng)濟學(xué)實際系統(tǒng)企業(yè)：工人、管理人員、設(shè)備等學(xué)校:學(xué)生、教師、教學(xué)設(shè)備等與環(huán)境的關(guān)系封閉系統(tǒng)改革開放前的中國開放系統(tǒng)企業(yè)

按照系統(tǒng)的特征及其與環(huán)境之間的相互關(guān)系，又可以將系統(tǒng)分為具體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng)、開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)。系統(tǒng)的層次

計算機

國家政府機構(gòu)

學(xué)校

信息系統(tǒng)是一系列相互關(guān)聯(lián)的可以輸入、處理、輸出數(shù)據(jù)和信息，并提供反饋、控制機制以實現(xiàn)某個目標(biāo)的元素或組成部分的集合。信息系統(tǒng)是一個專門的系統(tǒng)，它通常是一個為組織或企業(yè)的各級領(lǐng)導(dǎo)管理決策提供服務(wù)的系統(tǒng)。三、信息系統(tǒng)（InformationSystem,IS)1、定義信息系統(tǒng)屬于哪一類型系統(tǒng)？信息系統(tǒng)概念結(jié)構(gòu)2、信息系統(tǒng)的組成10信息系統(tǒng)是一種多環(huán)節(jié)的、復(fù)雜的、綜合系統(tǒng)

從信息系統(tǒng)建設(shè)涉及的學(xué)科領(lǐng)域來說：技術(shù)、管理、經(jīng)濟、社會、文化技術(shù)方面涉及：計算機技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、顯示技術(shù)、海量存儲技術(shù)、信息安全技術(shù)現(xiàn)代印刷技術(shù)等

例如:網(wǎng)上銷售系統(tǒng),排隊叫號系統(tǒng),超市收銀系統(tǒng),學(xué)籍管理系統(tǒng),考試系統(tǒng),工資管理系統(tǒng),財務(wù)管理系統(tǒng),庫存管理系統(tǒng),物流管理系統(tǒng)······3、信息系統(tǒng)的功能數(shù)據(jù)的采集和輸入數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)的傳輸信息的管理信息的使用

二、人員4、信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

一、應(yīng)用信息系統(tǒng)

三、戰(zhàn)略

四、組織

五、管理

六、數(shù)據(jù)資源

七、基礎(chǔ)設(shè)施5、信息系統(tǒng)的類型系統(tǒng)類型工作內(nèi)容舉例涉及管理層次主要使用者

事務(wù)處理系統(tǒng)(TPS)定單處理、生產(chǎn)統(tǒng)計、工資核算、職工出勤記錄、現(xiàn)金收支帳務(wù)管理等業(yè)務(wù)運作業(yè)務(wù)人員基層主管普通職員

知識工作支持系統(tǒng)(KWSS)技術(shù)設(shè)計、文件起草、論文寫作、文獻(xiàn)檢索、問題分析、教育培訓(xùn)等

業(yè)務(wù)運作管理控制業(yè)務(wù)人員中、基層主管工程技術(shù)人員專職與兼職教師

辦公自動化系統(tǒng)(OAS)文件、檔案制作與管理、郵件傳送、文字與圖象處理、桌面印刷等

業(yè)務(wù)運作

文秘人員普通職員

管理報告系統(tǒng)(MRS)生產(chǎn)計劃、作業(yè)計劃、庫存控制、財務(wù)預(yù)算、財務(wù)報表、綜合統(tǒng)計等

管理控制

中、高層管理人員

決策支持系統(tǒng)(DSS)成本分析、投資分析市場預(yù)測、價格/利潤分析、生產(chǎn)計劃的仿真與優(yōu)化等管理控制戰(zhàn)略決策

中、高層管理人員

主管信息系統(tǒng)(EIS)市場開發(fā)計劃、產(chǎn)品開發(fā)計劃、經(jīng)營戰(zhàn)略、人力資源計劃、重大投資決策等

戰(zhàn)略決策

高層管理人員296、信息系統(tǒng)開發(fā)生命期（SDLC）階段主要活動系統(tǒng)規(guī)劃戰(zhàn)略規(guī)劃：根據(jù)組織的目標(biāo)和發(fā)展戰(zhàn)略確定信息系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略業(yè)務(wù)流程規(guī)劃：根據(jù)組織的目標(biāo)與戰(zhàn)略對組織的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行識別、改革與創(chuàng)新信息系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)規(guī)劃：進(jìn)行組織的信息需求分析、數(shù)據(jù)規(guī)劃、功能規(guī)劃與系統(tǒng)劃分、信息資源配置規(guī)劃項目實施與資源分配規(guī)劃：根據(jù)應(yīng)用需要和可能將整個系統(tǒng)劃分成若干項目，估計每個項目所需硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、資金、人員等各項資源系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)分析系統(tǒng)初步調(diào)查，開發(fā)項目的可行性研究，系統(tǒng)詳細(xì)調(diào)查，開發(fā)項目范圍內(nèi)新系統(tǒng)邏輯模型的提出系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、輸入設(shè)計、輸出設(shè)計、處理過程設(shè)計、數(shù)據(jù)存貯設(shè)計、計算機處理方案選擇系統(tǒng)實施軟件編程和軟件包購置、計算機和通信設(shè)備的購置，系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與測試，新舊系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)運行與維護(hù)系統(tǒng)運行的組織與管理、系統(tǒng)評價、系統(tǒng)糾錯性維護(hù)、適應(yīng)性維護(hù)、完善性維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)系統(tǒng)更新現(xiàn)行系統(tǒng)問題分析、新系統(tǒng)的建設(shè)38系統(tǒng)規(guī)劃階段概述

確定系統(tǒng)需求目標(biāo)并作出相應(yīng)的規(guī)劃： 定義需求范圍和目標(biāo)

確定可行性

制定開發(fā)進(jìn)度表 相關(guān)措施的落實

輸出：項目計劃書系統(tǒng)分析階段概述

系統(tǒng)分析就是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，對現(xiàn)行系統(tǒng)進(jìn)行分析綜合，找出各種可行的方案，以供決策者進(jìn)行理想的選擇，也是為系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)測試、系統(tǒng)實現(xiàn)打下堅實的基礎(chǔ)，同時也提供了系統(tǒng)驗收的依據(jù)。系統(tǒng)分析工作的三個步驟：取得實情（需求確定）；研究實情（系統(tǒng)分析），確定方案以及評估

輸出：系統(tǒng)分析說明書系統(tǒng)設(shè)計階段概述

以分析階段方案為基礎(chǔ)，結(jié)合相關(guān)技術(shù)環(huán)境和平臺構(gòu)造出系統(tǒng)設(shè)計原型：分析方案的改造以適應(yīng)環(huán)境及平臺

系統(tǒng)全局模型的設(shè)計

應(yīng)用程序的設(shè)計數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

人機界面設(shè)計

系統(tǒng)控制設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 輸出：系統(tǒng)設(shè)計說明書系統(tǒng)實現(xiàn)階段概述

具體實現(xiàn)工作：軟件編碼系統(tǒng)測試系統(tǒng)安裝和數(shù)據(jù)加載編制文檔及培訓(xùn) 輸出：系統(tǒng)操作手冊七、信息系統(tǒng)發(fā)展的階段51、電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（ElectronicDataProcessingSystem，EDPS）

特點是數(shù)據(jù)處理的計算機化目的是提高數(shù)據(jù)處理的效率從發(fā)展階段來看，它可分為單項數(shù)據(jù)處理和綜合數(shù)據(jù)處理兩個階段：1.1單項數(shù)據(jù)處理階段（20世紀(jì)50年代中期到60年代中期）

這一階段是電子數(shù)據(jù)處理的初級階段。主要是用計算機部分地代替手工勞動，進(jìn)行一些簡單的單項數(shù)據(jù)處理工作，如工資計算、統(tǒng)計產(chǎn)量等。1.2綜合數(shù)據(jù)處理階段（20世紀(jì)60年代中期到70年代初期）

這一時期的計算機技術(shù)有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了大容量直接存取的外存儲器。此外，一臺計算機能夠帶動若干終端，可以對多個過程的有關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，進(jìn)而促進(jìn)了各類信息報告系統(tǒng)的產(chǎn)生。

管理信息系統(tǒng)最大的特點是高度集中，能將組織中的數(shù)據(jù)和信息集中起來，進(jìn)行快速處理，統(tǒng)一使用。

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