系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 第六章

第六章系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理6.2系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.3信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述第六章系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6.5代碼設(shè)計(jì)6.6用戶界面設(shè)計(jì)6.7處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具6.8數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)6.9系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述6.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是從信息系統(tǒng)的總體目標(biāo)出發(fā)，以系統(tǒng)分析報(bào)告為依據(jù)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和運(yùn)行環(huán)境等方面的條件，確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和各組成部分的技術(shù)方案，并用適當(dāng)?shù)墓ぞ邔⒃O(shè)計(jì)成果表達(dá)出來(lái)。從軟件工程的角度，一般系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段：6.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1.總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)也稱概要設(shè)計(jì)，主要任務(wù)是完成對(duì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和基本框架的設(shè)計(jì)?；谙到y(tǒng)分析，確定系統(tǒng)整體軟件結(jié)構(gòu)、劃分軟件體系結(jié)構(gòu)的各子系統(tǒng)或模塊，確定它們之間的關(guān)系，進(jìn)行資源（包括硬件和軟件）配置、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)劃等方面做出合理安排?？傮w設(shè)計(jì)是系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中非常關(guān)鍵的一步，系統(tǒng)的質(zhì)量及一些整體特性基本上是這步?jīng)Q定的。6.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2.詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)的任務(wù)是在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，選用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法，具體實(shí)現(xiàn)各部分的細(xì)節(jié)，直至系統(tǒng)的所有內(nèi)容都有足夠詳細(xì)的過(guò)程描述，內(nèi)容包括代碼設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)和過(guò)程設(shè)計(jì)。6.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述6.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求（1）系統(tǒng)性（2）靈活性（3）可靠性（4）經(jīng)濟(jì)性（5）安全性6.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述6.1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響新系統(tǒng)的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該在保證實(shí)現(xiàn)邏輯模型的基礎(chǔ)上，盡可能提高系統(tǒng)的各項(xiàng)性能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮以下幾個(gè)指標(biāo)：（1）系統(tǒng)的效率（2）系統(tǒng)的可靠性（3）系統(tǒng)的準(zhǔn)確性

（4）系統(tǒng)的可維護(hù)性（5）系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性（6）信息系統(tǒng)的安全性6.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)原理6.2.3信息隱藏應(yīng)用模塊化原則，自然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題是：“為了得到最好的一組模塊，應(yīng)該怎樣進(jìn)行系統(tǒng)分解呢？”。信息隱藏原理指出：應(yīng)該這樣設(shè)計(jì)和確定模塊，使得一個(gè)模塊內(nèi)包含的信息（過(guò)程和數(shù)據(jù)）對(duì)于不需要這些信息的模塊來(lái)說(shuō)，是不能訪問(wèn)的。6.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理6.2.4模塊獨(dú)立1.耦合（1）非直接耦合（2）數(shù)據(jù)耦合（3）特征耦合（4）控制耦合（5）公共耦合（6）內(nèi)容耦合6.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理2.內(nèi)聚（1）偶然內(nèi)聚（2）邏輯內(nèi)聚（3）時(shí)間內(nèi)聚（4）過(guò)程內(nèi)聚（5）通信內(nèi)聚（6）順序內(nèi)聚（7）功能內(nèi)聚6.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理6.2.5啟發(fā)性規(guī)則1.改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)提高模塊獨(dú)立性2.模塊規(guī)模應(yīng)該適中3.深度、寬度、扇出和扇入都應(yīng)適當(dāng)4.模塊的作用域應(yīng)該在控制域之內(nèi)5.設(shè)計(jì)單入口單出口的模塊，降低模塊接口的復(fù)雜程度6.模塊功能應(yīng)該可以預(yù)測(cè)6.2系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.3.1系統(tǒng)功能總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則（1）獨(dú)立性原則（2）重用性原則（3）無(wú)依賴原則（4）數(shù)據(jù)低冗余原則（5）分階段實(shí)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.子系統(tǒng)的劃分（1）功能分解（2）順序分解（3）數(shù)據(jù)分解（4）方式分解（5）時(shí)間分解（6）通信分解6.3系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.結(jié)構(gòu)圖（1）模塊（2）調(diào)用（3）數(shù)據(jù)（4）控制信息6.3系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.數(shù)據(jù)流圖導(dǎo)出功能結(jié)構(gòu)圖面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法的目標(biāo)是給出設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)的一個(gè)系統(tǒng)化的途徑。從數(shù)據(jù)流程圖導(dǎo)出結(jié)構(gòu)圖的策略有兩種：以變換為中心的策略、以事務(wù)為中心的策略。（1）基本概念（2）變換分析法（3）事務(wù)分析法6.3系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.3.2系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)信息系統(tǒng)平臺(tái)包括硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是支持信息系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境。1.系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)的依據(jù)2.系統(tǒng)軟件和硬件的選擇3.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的設(shè)計(jì)6.3信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.4.1體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的早期活動(dòng)，它的作用集中在如下兩點(diǎn)：（1）為軟件設(shè)計(jì)師提供能預(yù)期的體系結(jié)構(gòu)描述。例如提起瀏覽器/服務(wù)器模式，多層框架、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、客戶端、邏輯服務(wù)器等一系列描述，系統(tǒng)整體框架就浮現(xiàn)在設(shè)計(jì)師的腦海里。（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、文件組織、文件結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了軟件設(shè)計(jì)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(chǎn)品的最后成功。6.4信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.4.2體系結(jié)構(gòu)發(fā)展過(guò)程信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，即主機(jī)終端模式、文件服務(wù)器模式、客戶—服務(wù)器模式（Client/Server，C/S）和瀏覽器一服務(wù)器模式（Browser/Server，B/S）。1.終端模式和文件服務(wù)器模式2.客戶—服務(wù)器模式3.瀏覽器—服務(wù)器模式6.4信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三層客戶—服務(wù)器計(jì)算模型6.4信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.4.3系統(tǒng)平臺(tái)模式策略客戶—服務(wù)器模式與瀏覽器—服務(wù)器模式有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在開發(fā)信息系統(tǒng)時(shí)將兩種模式結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，是一種優(yōu)化的軟件程序平臺(tái)結(jié)構(gòu)模式。6.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)6.5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)該與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)該把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)）和行為設(shè)計(jì)（處理）結(jié)合起來(lái)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下目標(biāo)：（1）滿足用戶應(yīng)用需求（2）良好的數(shù)據(jù)庫(kù)性能（3）對(duì)現(xiàn)實(shí)世界模擬的精確程度（4）能夠被某個(gè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)接受6.5數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)6.5.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的步驟數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)可分為4個(gè)階段：需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)，如圖6-21所示，它與信息系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程相對(duì)應(yīng)。1.用戶需求分析2.概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)6.5代碼設(shè)計(jì)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(gè)代碼只能唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)分類對(duì)象，而一個(gè)分類對(duì)象只能有一個(gè)唯一的代碼，這樣便于信息的識(shí)別、存儲(chǔ)和檢索，例如身份證號(hào)。（2）分類：當(dāng)按分類對(duì)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(shí)，代碼又可以作為類別的標(biāo)識(shí)。這是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)。6.6代碼設(shè)計(jì)（3）排序：當(dāng)按分類對(duì)象產(chǎn)生的時(shí)間、所占空間或其他方面的順序關(guān)系分類，并賦予不同的代碼時(shí)，代碼又可以作為查詢、合并、排序的標(biāo)識(shí)，提高了計(jì)算機(jī)的工作效率和處理精度。（4）專用含義：當(dāng)客觀上需要采用一些專用符號(hào)時(shí)，代碼可提供一定的專門含義，如數(shù)學(xué)運(yùn)算的程序、分類對(duì)象的技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)等。6.6代碼設(shè)計(jì)6.6.2代碼的種類根據(jù)編碼對(duì)象和從使用方便的角度出發(fā)進(jìn)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(shè)計(jì)6.6.3代碼設(shè)計(jì)的原則代碼設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下主要原則：（1）合理性：代碼結(jié)構(gòu)應(yīng)與相應(yīng)的分類體系相對(duì)應(yīng)。（2）唯一性：在一個(gè)代碼體系中，一個(gè)對(duì)象只能有唯一的代碼。（3）系統(tǒng)性：應(yīng)該設(shè)計(jì)明確的分類規(guī)則，以便編碼在整個(gè)系統(tǒng)中具有通用性。6.6代碼設(shè)計(jì)（4）規(guī)范性：嚴(yán)格遵循國(guó)際和國(guó)家有關(guān)編碼的標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)規(guī)范。在一個(gè)代碼體系中，代碼結(jié)構(gòu)、類型、編寫格式必須統(tǒng)一。（5）適用性：要盡可能地反映對(duì)象的特點(diǎn)，清晰直觀，幫助記憶，便于填寫。（6）可擴(kuò)充性：留有充分的余地，以備不斷擴(kuò)充的需要。（7）簡(jiǎn)單性：結(jié)構(gòu)要盡可能簡(jiǎn)單，代碼盡可能短，以減少各種差錯(cuò)的可能。6.6用戶界面設(shè)計(jì)6.7.1用戶界面設(shè)計(jì)的任務(wù)界面設(shè)計(jì)任務(wù)的主要流程6.7用戶界面設(shè)計(jì)1.用戶特性分析2.用戶工作分析3.界面任務(wù)分析4.界面類型確定5.界面原型評(píng)估6.7用戶界面設(shè)計(jì)6.7.2用戶界面的設(shè)計(jì)原則界面設(shè)計(jì)應(yīng)該為用戶操作著想，而不應(yīng)該從設(shè)計(jì)者的角度來(lái)考慮。既要從外觀上進(jìn)行創(chuàng)意達(dá)到美學(xué)的效果，同時(shí)還要使得界面具有應(yīng)用領(lǐng)域的本質(zhì)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(shè)計(jì)應(yīng)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(shè)計(jì)（3）針對(duì)用戶特點(diǎn)（4）提供有效反饋（5）設(shè)計(jì)完整的人機(jī)對(duì)話過(guò)程（6）減少短期記憶負(fù)擔(dān)（7）應(yīng)用程序和用戶界面分離（8）使用圖形表示6.7用戶界面設(shè)計(jì)6.7.3用戶界面方式常見(jiàn)的用戶界面設(shè)計(jì)包括菜單方式、人機(jī)對(duì)話、操作提示設(shè)計(jì)等方式。1.菜單方式2.人機(jī)對(duì)話3.操作提示6.7用戶界面設(shè)計(jì)6.7.4輸出設(shè)計(jì)內(nèi)容系統(tǒng)輸出設(shè)計(jì)是用戶直接面對(duì)、也最關(guān)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(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要途徑，也是整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)劣評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。1.輸出設(shè)備2.輸出設(shè)計(jì)的方法6.7處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具6.8.1程序流程圖程序流程圖控制結(jié)構(gòu)6.8處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具程序流程圖雖然得到大多數(shù)人的認(rèn)可，但它仍存在一些嚴(yán)重不足：（1）程序流程圖本質(zhì)上不是逐步求精的好工具，它使得程序員過(guò)早地考慮程序的控制流程，而不去考慮程序的全局結(jié)構(gòu)。（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(zhuǎn)移控制。可能產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)化的過(guò)程設(shè)計(jì)，導(dǎo)致在很大程度上影響程序的質(zhì)量。（3）程序流程圖不易表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如學(xué)生成績(jī)數(shù)組的定義，難以用程序流程圖明確說(shuō)明其類型和結(jié)構(gòu)。6.8處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具6.8.2結(jié)構(gòu)化流程圖

NS圖表示的程序結(jié)構(gòu)6.8處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具6.8.3問(wèn)題分析圖問(wèn)題分析圖（ProblemAnalysisDiagram，PAD）由日本日立公司于1979年提出的支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的圖形工具。問(wèn)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(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中的基本程序結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。6.8處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具問(wèn)題分析圖的基本結(jié)構(gòu)6.8處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具6.8.4判斷樹6.8處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具判定樹的不足之處在于：（1）對(duì)復(fù)合條件的選擇，難以確定以何種順序作為復(fù)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(shí)際上，以“欠款時(shí)間”作為最先的判斷條件也可以得到最終結(jié)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(dǎo)致程序設(shè)計(jì)復(fù)雜度的不同。（2）難以表示結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的控制結(jié)構(gòu)。（3）難以將判定樹直接轉(zhuǎn)換為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。6.8處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具6.8.5判斷表判斷表是另外一種表達(dá)邏輯判斷的工具。和判定樹相比，判斷表的優(yōu)點(diǎn)是能夠把所有的條件組合充分地表達(dá)出來(lái)。但其缺點(diǎn)是判斷表的建立過(guò)程較為繁雜，且表達(dá)方式不如前兩者簡(jiǎn)便。6.8處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具6.8.6IPO圖主文件更新IPO圖實(shí)例6.8系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告的是系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段的最后成果，它既是該階段工作的總結(jié)，也是信息系統(tǒng)的物理模型，也是下一階段進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)施的重要依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告的基本內(nèi)容如下：（1）引言（2）系統(tǒng)總體技術(shù)方案6.9本章小結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)是已經(jīng)通過(guò)評(píng)審的信息系統(tǒng)分析報(bào)告，在此基礎(chǔ)上，本章重點(diǎn)論述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)、要求和應(yīng)該達(dá)到的指標(biāo)，并且主要以結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法了展示信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。本章小結(jié)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(guān)鍵成功因素法（CSF）和戰(zhàn)略集轉(zhuǎn)化法（SST），也可以針對(duì)規(guī)劃的不同側(cè)重點(diǎn)綜合使用，這些方法對(duì)信息系統(tǒng)總體規(guī)劃的制訂，起到了重要的作用。進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃的同時(shí)，為了在成本、質(zhì)量、服務(wù)和速度等方面取得顯著的改善，往往需要進(jìn)行業(yè)務(wù)流程重組，對(duì)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程作根本性的思考和徹底的重建，為此講解了業(yè)務(wù)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(bào)告，本章給出了基本提綱，系統(tǒng)規(guī)劃報(bào)告通過(guò)評(píng)審后才能進(jìn)入到信息系統(tǒng)開發(fā)的下一個(gè)階段。本章練習(xí)1、問(wèn)題思考（1）信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段的目標(biāo)是什么？（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指標(biāo)包括哪些？（3）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)包括哪兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)？各自的任務(wù)是什么？（4）什么是內(nèi)聚和耦合，各有哪些種類？（5）什么是軟件體系結(jié)構(gòu)，