第5章系统设计(1).ppt
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第5章系统设计,主要内容一系统设计的基本概念二系统总体结构设计三系统配置设计四系统详细设计五制定系统的设计规范六系统设计报告,5.1系统设计概述,管理信息系统系统设计的任务:
在系统分析阶段提出的逻辑模型的基础上,科学合理地进行物理模型的设计。
系统物理模型主要解决系统“怎样做”的问题。
经过系统设计,设计人员应为程序开发人员提供完整、清楚的设计文档,并对设计规范中不清楚的地方作出解释。
一、系统设计的任务,5.1系统设计概述,系统分析的结果现行技术状况用户需求系统的运行环境,二、系统设计的依据,三、系统设计的内容,5.1系统设计概述,系统总体结构设计系统详细设计系统物理配置方案设计编写系统设计说明书,系统功能结构设计系统流程设计模块设计,代码设计数据库设计输出设计输入设计系统界面设计处理过程设计制定设计规范,设备的配置通信网络的选择和设计数据库管理系统的选择开发工具,据统计,在系统开发寿命周期的各阶段,应用软件费用及人力投入大体分布如下;系统开发费用:
20%其中:
分析与设计35%编程序15%测试程序50%系统维护:
80%由此可以看出,系统维护和测试程序费用的总和占软件费用的90%。
为减少系统的修改工工作量,提供系统的可靠性,系统设计相当重要。
5.1系统设计概述,四、系统设计的重要性,五、系统设计的原则,功能性系统性灵活性可靠性经济性高效性,系统是作为统一整体而存在的,因此,在系统设计中,要从整个系统的角度进行考虑,系统的代码要统一,设计规范要标准,程序设计语言要一致,对系统的数据采集要做到数出一处、全局共享。
在系统设计中,应尽量采用模块化结构,提高模块间的独立性,尽可能减少模块间的数据耦合,使各子系统间的数据依赖减至最低限度。
这样,既便于模块的修改,又便于增加新的内容,提高系统适应环境变化的能力。
可靠性是指系统抵御外界干扰的能力及受外界干扰时的恢复能力。
一个成功的管理信息系统必须具有较高的可靠性,如安全保密性、检错及纠错能力、抗病毒能力等。
经济性指在满足系统需求的前提下,尽可能减小系统的开销。
一方面,在硬件投资上不能盲目追求技术上的先进,而应以满足应用需要为前提;另一方面,系统设计中应尽量避免不必要的复杂化,各模块应尽量简洁,以便缩短处理流程、减少处理费用。
5.1系统设计概述,是系统开发最基本的要求。
它包括系统是否解决了用户希望解决的问题,是否有较强的数据校验功能,是否进行所需的运算,能否提供符合用户需要的信息输出等。
高效性是指系统的运行效率,系统的运行效率包括:
处理能力,即单位时间内处理的事务个数;处理速度,即处理单个事务的平均时间;响应时间,即从发出处理要求到给出回答所需的时间。
系统总体结构设计的主要任务就是将整个系统合理的划分成各个功能模块,正确地处理模块之间的调用关系和数据联系,定义各模块的内部结构等。
系统总体结构设计是否合理,对提高系统的各项指标至关重要,这些指标包括系统的可行性、可用性、可维护性、易读性及系统的工作效率等。
5.2系统总体结构设计,一、系统总体设计的主要任务,二、系统的功能结构图所谓功能结构图就是按功能从属关系画成的图表,图中每一个框称为一个功能模块。
功能结构图中各层功能与新的信息系统中数据流程图中的处理是对应的。
经过层层分解,可以把一个复杂的系统分解为多个功能较为单一的功能模块,每个模块完成一个特定的功能,这就是所谓的模块化程序设计方法。
5.2系统总体结构设计,酒店管理系统功能结构图,5.2系统总体结构设计,系统流程由系统流程图表示。
系统流程图是在新系统的数据流程图的基础上绘制而成的,通常用它表达系统的执行过程。
它用图形符号描述了所有的输入/输出和与之有关的处理过程(物理关系模型),同时也包括所有文件的建立过程。
系统流程图也表达了数据在系统中的流向。
三、系统流程设计,5.2系统总体结构设计,绘制系统流程图的符号,常用的系统流程图符号:
绘制系统流程图的主要根据
(1)数据流程图
(2)系统信息处理的步骤和内容;(3)每一步所涉及的物理过程。
主要包括:
输入/输出的内容和形式,存储要求,加工所用的物理设备。
(4)各步骤之间的物理和逻辑关系。
三、系统流程设计,5.2系统总体结构设计,绘制系统流程图的基本思路根据数据流程图中的处理功能画出数据关系图。
它反映了数据之间的关系,即输入数据、中间文件和输出信息之间的关系。
合并各个处理功能的数据关系图综合起来(有时需要将某些处理合并,有时则将某个处理进一步分解),形成整个系统的数据关系图,即信息系统流程图。
三、系统流程设计,5.2系统总体结构设计,数据流程图转换为系统流程图,转换方案不一定唯一,行得通就可以。
上月主文件,建立扣款文件模块,主文件更新模块,计算打印模块,电费扣款通知,病假扣款通知,房租扣款通知,人事变动通知,本月基本工资主文件,扣款周转文件,工资管理子系统的信息系统流程图,中间文件,5.2系统总体结构设计,
(一)系统总体设计的主要问题由于系统的复杂性,对系统的维护和修改就比较困难。
系统中各部分之间错综复杂的交叉联系,如下图的系统,由A、B、C、D四个部分组成,带箭头的线段表示信息流向。
如果要修改A中的某些内容,因为A通过信息联系着B、C、D,因此必然涉及B、C、D需要相应的修改问题。
系统中各部分的关系往往是牵一发而动全身,这种现象被称为“波动效应”。
它造成系统设计、修改和维护工作难以开展。
四、系统总体设计的主要问题及其解决方法,5.2系统总体结构设计,
(二)解决方法为了尽量减少这种波动效应,1974年美国的W.Stevens等提出了“结构化设计”的构想,以后逐步发展和完善,称为系统设计的基本思想。
其要点如下:
(1)模块化将系统按一定规则构造相对独立的模块。
模块时结构化系统的基本元素,从逻辑上看,模块就是处理功能,给它一定的输入信息,它能对之进行加工处理,输出结果信息。
从物理上看,它是可用一个名字来表示的一组程序。
5.2系统总体结构设计,
(2)有顶向下,逐步求精系统划分模块的工作应按层次进行:
顶层模块把整个系统看作一个模块,然后把它按功能分解成若干第一层模块,他们各担负一定的局部功能,互相配合,共同完成整个系统的功能。
下层模块的分解每个第一层模块又可以进一步分解成为更简单一些的第二层次模块。
越下层的模块,其功能约具体,越简单。
设计者应先设计顶层结构,然后逐层向下,不应过早地解决低层次的细节问题。
模块化的层次结构具有简明性。
尽量减少模块之间的联系。
模块分解的基本结构上层模块分解为下层模块,有3种不同的结构形式,即顺序结构,选择结构和循环结构。
5.2系统总体结构设计,1、模块化的概念1)模块:
是指一组程序语句或描述,它包括输入输出、逻辑处理功能、内部信息及其运行环境。
2)模块化:
把系统划分为若干个模块,每个模块完成一个特定的功能,然后将这些模块汇集起来组成一个整体系统,用以完成指定功能。
模块数与系统成本的关系3)模块独立性:
由块间耦合和块内聚合两个标准来度量。
五、系统模块结构设计,5.2系统总体结构设计,是度量不同模块间彼此相互依赖(联结)的紧密程度。
块间耦合程度直接影响系统的可读性、可维护性和可靠性。
在系统设计中我们应尽可能追求块间耦合松散的系统。
是衡量一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度。
模块内部的元素是指模块程序中的一条或若干条指令。
追求每一个模块高度的块内聚合,是系统设计的基本原则。
采用模块化设计原理可以使整个系统设计简易,结构清晰,可读性、可维护性增强,提高系统的可行性,同时也有助于信息系统开发的组织和管理。
5.2系统总体结构设计,2.模块分解的规则物理模块设计原则内紧外松,模块内部自身联系紧密,而模块外部互相之间的信息联系要尽可能减少,是设计物理模型的两项重要原则。
衡量模块自身联系是否紧密、与外部的联系是否合理的标准,需引入模块聚合、模块耦合的概念。
1)数据耦合:
数据耦合是指两个模块之间仅仅是通过数据信息相互依赖的关系。
五、系统模块结构设计,5.2系统总体结构设计,
(1)块间耦合,2)控制耦合:
如果两个模块间不仅存在数据传递关系,还存在控制信息传递,那么这种耦合称为控制耦合。
四、系统模块结构设计,5.2系统总体结构设计,
(1)块间耦合,控制耦合可以通过模块再分解转化为数据耦合!
3)公共耦合如果模块间通过一个公共的数据区域传递信息时,则称之为公共耦合或公共数据耦合。
公共数据区域实际上就是被设计成为多个模块公用数据的区域,例如一个公共数据缓冲区或一个公共数据文件等。
四、系统模块结构设计,5.2系统总体结构设计,
(1)块间耦合,由于公共耦合给数据保护和数据维护造成很大困难,因此设计时应尽可能避免。
4)内容耦合如果一个模块与另一个模块内部发生联系,即一个模块中的某些内容未经调用,在另一个模块就以某种方式直接被引用,称为内容耦合,或非法耦合。
例如,下面是内容耦合的常见形式:
一个模块访问另外一个模块内部的数据;一个模块调用另一个模块中的部分程序代码;一个模块存在多个入口、出口。
(公共耦合特例)由于内容耦合严重影响了模块间的独立性,因此,进行系统设计时应尽可能避免。
四、系统模块结构设计,5.2系统总体结构设计,
(1)块间耦合,例如学生管理系统中,本科生管理和研究生管理是两个子系统。
由于采用的信息输入界面相似,为了编程方便,让研究生系统直接修改本科生系统输入模块的数据或者研究生系统直接调用本科生系统的部分程序来实现输入研究生信息。
这是病态的非法的耦合,它容易致使系统出毛病(二者都不通过上层模块“学生管理”来实现对其他模块的调用)。
5)各种块间耦合的比较,四、系统模块结构设计,5.2系统总体结构设计,
(1)块间耦合,模块间四种耦合方式的比较,6)模块设计时,应遵循的原则模块间尽量使用数据耦合;必要时才采用控制耦合;对公共耦合应限制耦合的模块数;坚决不用内容耦合。
四、系统模块结构设计,5.2系统总体结构设计,
(1)块间耦合,块内聚合是衡量一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度。
追求每一个模块高度的块内聚合,是系统设计的基本原则。
模块内聚合主要表现在一个模块内部各组成部分之间的联系,共用5种形式的模块内聚合。
四、系统模块结构设计,5.2系统总体结构设计,
(2)块内聚合,偶然聚合一个模内部各组成部分的处理彼此无关,偶然地组合在一起,这是一种组织最差的模块,聚合程度最低。
例如设计模块部分元素A、B、C时,发现三模块均有相同的部分a,则把a抽出作为一个部分,产生了偶然聚合。
偶然聚合的最大缺陷就是不易修改、可读性差。
逻辑聚合一个模块内部的各组成部分的处理逻辑相似,但功能却彼此不同。
如将所有的输入操作放在一个模块中,而每个输入内容却不相同。
例如:
假设E、F、G均为报表输出模块,从逻辑上讲它们是类似的,如果把E、F、G合并到一个模块H中,则产生了模块内逻辑聚合。
模块H实际上是逻辑上相似的功能E、F、G的简单组合。
时间聚合一个模块内部的各个组成部分所包含的处理动作必须在同一时间内执行。
如初始化模块,各处理内容必须在特定时间内执行,而各处理内容彼此的无关。
数据聚合模块内部包含若干处理,它们按一定的顺序执行,且前一处理所产生的输出数据时下一个处理的输入数据。
生产计划、生产用料估算功能聚合一个模块的各个组成部分全部属于一个整体,只执行同一个的明确功能,即上级模块调用它时,它只完成一项确定的任务。
应发工资和实发工资,功能聚合聚合程度高,是模块设计的理想目标。
五、模块分解方式与控制结构图的绘制,控制结构图也称为软件结构图或模块结构图,它表示出一个系统的层次分解关系、模块调用关系、模块之间数据流和控制信息流的传递关系,它和本章前面所讲的系统流程图一样,也是系统物理结构的主要工具。
绘制控制结构图的基本符号,结构图的关系,A,B,x,y,z,A,B,x,y,z,c,
(1),
(2),1.调用,A,C,D,B,2.判断选择调用,结构图的关系,A,C,D,B,3.循环调用,结构图的关系,审核工作,输入凭证号,读取数据,审核,输出审核结果,凭证号,凭证号,数据,数据,结果,结果,某财务系统中审核凭证处理过程结构图,结构图的表示,控制结构图的类型及其绘制,
(1)模块分解方式与控制结构图的类型
(一)在考虑聚合度和耦合度的同时,模块分解有以下两种分解方式:
1.以转换为中心结构的分解如果待分解的模块是一个数据凝聚的模块,即内部包含若干顺序执行且对某些数据进行转换处理,称为以转换为中心的结构。
这种模块可分解为输入、处理、输出三大部分。
控制结构图的类型,1.以转换为中心的控制结构图(例1),1.以转换为中心的控制结构图(例2),2.以业务为中心结构的分解待分解的模块要处理几项逻辑上相似的业务,即它是一个逻辑凝聚的模块。
这种模块可以将之分解为一个检查业务类型的模块和一个调度模块,根据不同的业务类型,调度模块调用不同的下层模块,进行不同的处理。
以上两种分解方式常常要混合使用,以达到模块凝聚程度高、模块之间独立性强、易于修改的目的。
2.以业务为中心的控制结构图,仓库收发管理最后输出报表主要有领料表、入库表调拨表,逻辑上相似,但每项业务没有什么联系。
对这样一个以业务为中心的结构,可以分解为如下图所示的控制结构图形式。
由于存在下层模块向上层模块传递控制信息的情况,会给系统修改带来不良影响。
为此,当任务不复杂时,将检查业务类型和分配处理(调度)合并到上层模块。
5.2系统总体结构设计,
(二)控制结构图的绘制先画顶层控制结构图,然后再按模块分解的原则逐步由上向下细化。
绘制控制结构图的依据是数据流程图。
先将上次的数据流程图映射为上层的控制结构图,而后逐级下推。
映射的基本原则:
数据流程图中的“处理功能”映射为相应层次控制结构图中的“模块”;而流入“处理功能”的数据流映射为输入模块的数据流,流出“处理功能”的数据流映射为模块输出的数据流。
作业:
某公司库房管理的数据流程图和对应的控制结构图,请问:
(1)Pa、Pb、Pc、Pd、Pe、Pf、Pg个代表什么?
(2)Da、Db、Dc、Dd代表什么?
(3)Fa代表什么?
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