结构化系统设计(SSD.ppt

第八章结构化系统设计 SSD 结构化系统设计 StructuredSystemDesign 遵循结构化的思想自顶向下 逐步求精的策略目标明确 成果规范的阶段层次清楚 体系严谨的结构形象直观 清晰易懂的表达划分为总体设计和详细设计两个阶段 每个阶段都包括动态的处理流程设计 处理功能模块化静态的数据结构设计 数据结构模型化系统平台的设计 系统平台开放化 MIS的结构化系统设计 总体设计方案是结构化系统分析得到的逻辑模型到结构化系统设计的详细设计中所得到的具体的物理模型中间的一个桥梁 在详细设计中 才完成系统平台的具体软硬件设备的详细结构和具体选型 并在此基础上 具体地完成模块的流程设计 数据结构具体实现的构架设计及其所使用的代码系统设计 得到可以直接安装 建库 编程 调试直至运行的物理模型 这样纵横划分当然是为了问题简化 思路清晰 但在信息系统工程中 结构化系统设计也努力追求动态处理流程的设计与静态数据结构的设计之间的集成融合 追求阶段之间的无缝过渡 基本目的是要得到一个令用户满意的良好的实现方案 用户评价MIS系统的主要性能指标有适应性 容易理解 容易改正错误 容易改进 容易扩充可靠性 检错 纠错 容错和从故障中恢复的能力安全性 保密 抗入侵 防病毒 反窃取等能力工作质量效益 直接经济效益 间接经济效益和社会效益工作效率系统适应性好 容易理解 就便于与用户交流 有利于用户参与开发与维护 就能提高用户满意度 容易改正错误 就为系统调试与维护提供了便利 从而节省系统开发与维护的人力 物力与时间 容易修改就是为调整其它性能指标创造了有利条件 使其综合性能达到满意点 容易改进和扩充 就能方便地适应环境或目标的变化 不断调整各项性能指标 更好地满足用户需求 有效地延长MIS的生命周期 因此 在系统设计中把系统适应性摆在突出的位置 MIS的总体设计 总体设计 又称概要设计 是以系统分析中得到的新系统的逻辑模型为依据 着眼于 如何做 但又不考虑具体的特定系统平台 从全局一般的视野 来设计MIS的总体方案 包括从全局实体联系图 ERD 导出数据的一般关系模型并改进优化之 从数据流图 DFD 及其数据字典 DD 中的加工说明 导出模块结构图 MSD 基于可行性研究的初步方案中系统平台构思 依据组织机构 数据的一般关系模型和MSD设计系统平台总体布局 得到系统平台总体布局图 下面8 1 8 4节讨论系统的总体设计 这里把教材上的1 2两节对调 因为处理功能设计中要对数据库模型中的一般关系模型中的关系读写数据 8 1MIS的一般关系模型的设计 关系模型是由关系数据结构 关系操作集合和关系完整性约束三部分组成 MIS的一般关系模型的设计是指 在不涉及到任何具体的数据库管理系统 DBMS 与不考虑任何具体的系统操作平台与运行环境的情况下 依据结构化系统分析中得到的实体联系图ERD 设计具有一般通用性的关系模型 8 1 1一般关系模型设计的基本任务 1 从全局ER图导出一般关系数据模型 全局一般关系模型 从系统全局ER图构造出各个关系 二维表 以关系框架 表头 描述记录结构 由属性名 外码 主码等三行构成 表示 它们构成了全局数据模型 2 初始一般关系模型的改进与优化 改进 检查关系模式的规范化 不是BCNF或3NF的 要通过分解规范化到BCNF或3NF优化 通过查询 更新分析 对要频繁多关系查询而又很少更新的关系要适当合并 降低规范化程度而提高查询效率 3 导出用户一般关系数据模型 用户视图 从全局数据模型中 依据各子ER图 抽出一些属性 表栏 数据项 和满足某些条件的元组 行 记录 加上某些导出项构成满足具体子系统或模块需要的数据模型 8 1 2从ER图导出一般关系模型的基本原则 现以帐务处理 图7 21 和工资核算 图8 16 的ERD为实例 介绍从ER图导出一般关系模型的四个基本原则 原则1 ER图中的每一个独立实体变换为一个关系 其属性变为关系的属性 其主标识变为关系的主码 例如 图8 16中独立实体 部门 职员 分别变为部门关系 员工关系 部门关系 员工关系 原则2 ER图中的从实体及相应的主从联系变换为一个关系 从实体的属性加上主实体关系的主码构成这个关系的属性 如果主从联系是1 1的 则以主实体关系的主码 作为外来码 为这个关系的主码 如果主从联系是1 M的 则以主实体关系的主码加上同一主实体个体联系的不同从实体个体赖以相互区分的属性组 组成该关系的主码 例如 图8 16中主实体 员工 与从实体 固定工资 变动工资 的主从联系是1 1的 转换为以 员工工号 为主码的 固定工资 关系 变动工资 关系 主实体 员工 与从实体 家庭成员 的主从联系是1 M的 而 称谓 可以把同一个员工的不同家庭成员区分开来 可以转换为以 员工工号 与 称谓 为复合主码的 家庭成员 关系 固定工资关系 变动工资关系 家庭成员关系关系 原则3 1 M联系通过在 多 实体关系中增加相联系的 1 实体关系的主码及联系本身的属性来表达 其中 1 实体主码为外来码 例如 在员工关系中增加 所属部门号 这个外来码反映1 M联系所属职员关系 属于联系 员工关系 注 在1 1联系中 与对方部分个体没有对应个体的实体称为 零 实体 1 1联系应附加到 零 实体关系上 即1 1联系应附加到没造成或少造成外码及联系本身属性空白的实体关系上 例如 把主管工号加到部门关系而不是把所管部门号加到员工关系上来表达 主管 联系 部门关系 主管联系 原则4 M M联系转换成一个独立的关系 被联系实体关系的主码 作为外来码 和联系本身的属性作为该关系的属性 被联系实体关系的主码组成其复合主码 例如 图7 22帐务处理ER图中的分录联系转换为分录关系关系注意 如果要保存时间序列数据 则日期 时间属性往往应加入到主码中 分录关系 8 1 3初始一般关系模型的改进与优化 1 初始一般关系模型的改进 关系规范化逐一分析模型的这些关系模式中 是否存在部分函数依赖 传递函数依赖等 确定每个关系模式是否属于BCNF或3NF 不是则要通过关系模式的分解使之规范化 2 一般关系模型的优化 查询 更新分析规范化程度都属于3NF及其以上的关系组成的关系模型的基本结构 能消除数据冗余和操纵异常 主要是有利于数据更新 插入 删除与修改 但当一个查询涉及到多个关系中的属性时 必须用到时空开销大且易出错的连接运算 如果只强调提高规范化程度而把关系分解得太小 就会得不偿失 得到规范化程度较高的基本结构后 要进行查询 更新分析 如果是以更新为主 可以直接用基本结构来建库 如果是以查询为主 则应适当合并关系 适当降低规范化程度 而减少查询时的连接运算 案例分析 帐务处理案例的基本结构有 经济业务 与 分录 两个关系查询 更新分析结帐 制表 查帐等都要多次进行涉及到这两个关系的查询 按规定 记帐凭证输入并在审核认定正确后 就不能再修改 即使后来发现错误 也只能用反向登记冲平后再将更正的记录重新登入 所以 只有追加 而没有删除与修改 优化 提高查询效率 可以考虑把两者合并为 分录日记帐 或称 记帐凭证关系 下页表 从而提高查询效率问题 追加中将必需对 经济业务 信息多次重复输入 既增加了输入量 又可能产生不一致而破坏了数据完整性 问题的解决办法 设计专门的追加 输入 和修改的应用程序 用 一次输入 多次复制 或 一处修改就同时修改 的策略 来减少重复输入与修改 保证不破坏数据完整性 首先得到规范化程度在3NF及其以上的关系组成的一般关系模型是主要的 这会使开发维护人员和用户都容易理解和把握相同全局的数据结构 做到心中有数 在实现 维护和运行系统时 就不致迷失方向而犯破坏数据完整性等方面的错误 记帐凭证关系 复合主码 8 1 4用户一般关系模型的设计 一个数据库应用系统可能涉及到一个组织的许多部门 有许多用户 包含的数据种类和数据量都很大 联系也很复杂 一开始很难用一个总体E R图准确地反映出它们之间错综复杂的联系 一般从设计各部门的分ER图入手 每一个分E R图就是一个用户视图 用户一般关系模型的设计同样遵循上述导出原则 从子ER图导出 但必须指明其字段来自全局一般数据模型的哪个关系 说明记录的选用条件 复合字段与导出字段的来源与使用的方法 8 2MIS处理功能的总体设计 MIS处理功能的总体设计是要确定 从总体上看 要完成其信息输入 处理 存取 输出的那些任务 MIS应该 如何做 其基本思路是 以系统的加工任务和数据流程为基础 依据系统的DFD及其DD 借助于一套标准的设计准则与图表工具 通过 自顶向下 的逐层分解和 自底向上 的反复推敲 把系统功能划分为多个层次分明 大小适当 任务单一 相对独立 容易理解和实现的处理单元 模块 并组成模块结构图 展现出上层模块对下层模块的调用 模块间的数据交换 数据对系统的输入 输出 模块对数据存储的读 写 8 2 1模块结构图设计一 处理功能模块化的基本概念 模块 Modular 可以组合 分解和更换的单元 是组成系统 易于理解的基本单位 在管理信息系统中 任何一个处理功能都可以看作是一个模块 一个模块具有输入和输出 功能 内部数据 处理过程等四个特性 总体设计的任务就是决定系统中模块间的相互关系和各个模块的输入 输出和功能等外部特性 详细设计才决定每个模块的内部数据和处理过程等内部特性 处理过程可以是程序代码 计算机处理 或操作规程 人工处理 2 模块的分层与调用系统由模块以层次结构组成 逻辑上 上层模块的任务通过调用其下层模块来共同分担 完成 最下层的是具体工作模块 执行具体任务 物理上 子模块是其上层父模块的组成部分 每个模块有自己独立的任务 只有上级模块的调用才能执行 模块之间的通信只限于直接上下级之间 划分模块的基本要求模块功能简单明确模块划分按层次进行模块尽可能独立模块之间的关系要明确说明 二 模块结构图 ModularStructureDiagram 模块结构图 ModularStructureDiagram MSD 也称控制结构图或系统结构图 简称结构图 是HIPO图的进一步发展 它不仅表示了系统功能的层次分解关系 还表示了模块的调用关系及模块之间数据流与控制流信息的传递关系 以及模块对数据存储的读写及外部对象间的输入输出关系 是结构化系统设计的一种重要图表工具 模块的图形表示一般模块 用矩形表示 模块名写在方框内 如图8 1 a 所示 叶模块 不再分解 不再调用别的模块的基本模块 必要时表示成下横为双线的矩形 如图8 1b 所示 预定义模块 作为特殊叶模块的公用模块 例如程序库中的子程序 必要时表示为上下横为双线的矩形 如图8 1c 所示 a 模块图形 b 叶模块图例 c 预定义模块图例 图8 1模块的图形表示 编工资表 模块的调用表示在结构图中 模块间的调用一般有如下三种 一般调用 用表示模块间的调用关系 箭尾部分是调用模块 箭头部分是被调用模块 如图8 2a 所示 选择调用 用表示一个模块中包含着选择判断 根据判断结果确定调用模块 如图 b 所示 循环调用 用表示一个模块中包含着循环处理功能 如果一个模块中存在着一个主模块 需要循环调用某一个或若干个从属模块 它们的循环调用关系如图 c 所示 不需要特别强调时 通常不画出循环符号 a 一般调用 b 选择调用 c 循环调用 图8 2模块间的调用 3 模块间通信的图形表示模块间的通信用调用箭头旁边的小箭头表示 说明调用时从一个模块传递给另一模块的信息 小箭头也指出了传递的方向 作为被处理对象的数据和能改变模块内部流程的控制信号则分别用小箭头尾端的空心小圆圈和实心小圆圈来区分 一般情况下也不必特别区分 可保持箭尾为空白 图 表示模块 有条件地调用 或 并无条件地调用 在调用 时将数据 传递给 从 返回时将数据 带回给 为了使结构表达得更清楚 除了上述介绍的几种基本符号外 还可以用一些辅助符号 如选择 循环用 编号 然后列表说明等 4 读写数据存储的图形表示 图8 4读写数据存储 A B 数据存储 5 与外界通信 输入 输出 的表示用从输入对象指向模块的箭头表示读入 用从模块指向输出对象的箭头表示输出 输入对象 键盘 输出对象 打印 屏幕 也可用 编号 卡片 单据 6 转接方法结构图如果在一张纸上表达不下 要转接到另一张纸上 或者在同一张纸上由于地方所限要转换到另一地方 或者是要避免箭头交叉 可以用转接符号 如用带圆圈的小写字母表示调用线转接 用重复的虚线框模块表示模块转接等 转接符号没有统一的规定 7 小说明为了清楚表达 必要时可以附加文字小说明 包括 通信说明 选择说明 循环说明 输入 输出对象与存储说明 模块说明 以工资核算系统为实例来说明模块结构图的画法 三 模块结构图的评价指标与设计原则模块结构图设计的合理性直接决定了系统功能设计的质量 模块结构图的评价包括模块内部逻辑构成评价和模块间的相互联结关系的评价 块内联系 模块内聚模块内聚是衡量一个模块内部各组成部分间整体统一性的指标 描述了一个模块功能专一性的程度 根据模块的内部构成情况 内聚可划分为以下七个等级 偶然内聚 一个模块的构成是由若干个毫无关系的功能偶然地组合在一起 称为偶然内聚模块逻辑内聚 一个模块的构成是由若干个结构不同 但具有逻辑相似关系的功能组合在一起的 称为逻辑内聚模块 时间内聚 一个模块是由是在相同阶段内执行的 若干个彼此关系不大的功能放在一起构成的 称为时间内聚模块 过程内聚 一个模块是由受同一个控制流支配 决定执行次序的若干彼此没有多少关系的功能组合在一起构成的 称为过程内聚模块 通信内聚 一个模块的内部的各个组成部分的处理功能 其输入或输出都共享相同的数据 称为通信内聚模块 顺序内聚 一个模块内部的各个处理功能密切相关 顺序执行 前一个功能所产生的输出数据直接作为下一个处理功能的输入数据 称为顺序内聚模块 功能内聚 一个模块内部的各个组成部分的处理功能全都为了执行同一个功能而存在 并且只执行一个功能 称为功能内聚模块 注意 功能内聚模块与功能模块不是同一个概念 信息系统中所有模块都是功能模块 但只有完成单一功能的模块才是功能内聚模块 通常有接受 有时还判别 输入并反馈非正常输入 完成单一功能和送回结果这三个密不可分的部分组成 作为叶模块的功能内聚模块是基本功能模块 只完成一项基本功能 一个上层调用模块 虽然调用其下层模块可完成具有不同关系的多项功能 因而总体上可有不同的内聚度 但如果具体功能都由其下层模块去完成 它本身只完成接收输入数据并判断之 对非法数据则反馈信息给调用它的程序 对合法数据则通过调用 把数据传送给被调用模块 由下层模块去完成具体功能 接受被调用模块送回的数据 并传送回上层模块 就可称之为纯调用模块 它只完成调用功能 也是功能内聚模块 设计时应该力求做到高内聚 内聚和耦合是密切相关的 模块内的高内聚往往意味着模块间的松偶合 内聚和耦合都是进行模块化设计的有力工具 模块内聚度的判别可用图8 7来示意 块间联系 模块耦合衡量模块之间联结程度的指标 模块之间除了有调用联系外 还有信息交换联系 模块间的这些关系 称做模块间的耦合 影响模块间耦合程度因素有 调用方式按名调用 通过子模块的名字来调用子模块 主子模块界限分明 调用者不必了解子模块的内部结构 直接转入 主模块直接转向进入子模块 主子模块没有十分明确的固定界限 调用者必须了解子模块的内部结构 传递信息的类型 作用 数据型 收发双方都把传送的信息只作为被处理的对象 因而它不会影响任何一方的处理流程 块间联系松弛 控制型 收发双方都明确传送信息是控制条件 也都意识到它会影响对方的处理流程 彼此要了解对方的内部结构 以把握传送信息带来的影响 混合型 发方只认为是处理对象 数据 到收方却变成了控制条件 控制信号 这将无法把握其影响 传送信息的方式参数传送 调用和返回时作为子程序的参数明确地传送信息 块间接口简明 联系不紧密 共享公共环境 模块间通过共同的信息对象来送出或接收信息 直接使用 块间不加声明地直接使用或改变对方的变量 接口模糊 联系紧密 传送信息的数量少而简明 接口明晰 联系松弛 多而复杂 接口复杂 联系紧密 综合上述各种因素 常见的模块耦合有如下四种 内容耦合 当一个模块不通过按名调用的方式而直接访问另一个模块内部内容时 这两个模块之间就发生了内容耦合 控制耦合 父模块按名调用子模块 两个模块之间传送的信息中包含有控制信息 称为控制耦合 公共环境耦合 模块间交换的信息中不含控制信息 但有通过共享公共环境来实现交换的数据 若有调用则一定是按名调用 则称模块间存在公共环境耦合 数据耦合 父模块按名调用子模块 父子模块间交换的信息中没有控制信息而全是数据 而且全用参数形式来传送 则称之为数据耦合 模块耦合度的判别可用图8 7b来示意 Y 3 模块的控制范围和影响 作用 范围控制范围 一个模块的控制范围是指其本身及其可调用的所有下层模块和所组成的集合 如图8 8a 中模块C的控制范围是C D E F G 一个模块的影响范围 是指由该模块及其中生成的判断条件所影响到的所有其它模块的集合 如图8 8a 中模块B的影响范围是B D G 如图8 8b 中模块A的影响范围是A D G生成判断条件的模块的影响范围都应当是其控制范围的子集 如图8 8a 中模块B的影响范围就超出了其控制服务 解决方法在系统结构中向上层移动判断点的位置 以扩大模块的控制范围 将具有判断功能的模块合并到它的上层调用模块中 从而提高判断点位置 在结构层次中 将受到某判断模块影响的模块下移 使其处于判断模块的控制范围之内 运用判断条件的模块不要与生成改判断条件的模块所在的层次相隔过高 如图8 8b 中模块A的影响范围就与A相离太远 解决方法把生成判断条件功能下移到接近运用判断条件的模块 图8 8c 中模块E的影响范围是理想的 4 初始基本结构的设计原则系统处理功能设计的主要工作 一是把系统分解成若干个模块 二是把它们组织成一个有机整体 为了使系统模块结构合理 有较高的适应性 使系统具有良好的可修改性 可维护性和可靠的稳定性 在系统功能结构和程序模块结构的设计中 在求得系统初始基本结构时 应遵守基本设计原则高内聚度 尽可能实现功能内聚 有条件地使用顺序内聚 较少用通信内聚 尽量避免用过程内聚和时间内聚 基本不使用其他内聚 低耦合度 尽量使用数据耦合 必要时使用公共环境耦合 尽量避免用控制耦合 完全不使用内容耦合 模块的控制范围必须包含其影响范围 且尽可能接近影响范围 8 2 2从数据流程图导出初始模块结构图 模块结构图 ModularStructureDiagram MSD 用来表示系统的模块划分与层次分解关系与调用关系 模块间数据流与控制流的传递关系以及模块与外界或数据存储的信息接口的规范化图形 是结构化系统设计的一种重要的图表描述工具 一 模块结构图的基本结构1 模块结构图的基本构成任何模块或模块结构图通常都是由输入 处理和输出 IPO 三个基本部分组成 系统内部模块之间的相互输入和输出 从逻辑上来讲又常称为内导与外导 一般来说 系统的基本结构如图8 9所示 2 结构图的三种基本形态根据系统模块结构中数据流及控制流关系 从逻辑上来看 模块结构图一般可以划分为如下三种基本形态 内导结构 它的数据流是由下向上的 高层模块从低层模块接受数据并进行传递 数据输入模块以后进行处理 而后继续向上层模块传递已经处理或未作处理的数据信息 转换结构 其下层模块从上层模块接收数据后 进行各种处理 再把处理后的结果信息传递给同一个上层模块 外导结构 它的数据流是由上向下流的 低层模块从上层模块接受数据 进行必要的处理后 再把处理结果信息传递给下一层模块 二 模块结构图与相关开发工具的区别1 模块结构图与数据流图的区别 数据流程图从数据在系统中的流动情况来描述系统 主要从数据流着眼 而模块结构图是从处理功能的层次关系来描述系统 主要从控制层次着眼 数据流图是反映系统逻辑模型的 着重说明系统 做什么 而结构图则是反映系统的物理模型 着重说明系统的总功能是怎样分层逐步完成的 数据流图抽象地描述系统的逻辑结构 模块结构图是为了从一个总的抽象系统功能出发 逐步加入具体的实现方法和技术手段 最后设计出系统的物理模型 数据流程图要用多张图来表示不同的层次 是多张平面图 模块结构图则用一张图集中地反映出系统的层次结构 是一张立体图 2 模块结构图MSD与功能层次图FHD的区别FHD中的任务 功能 与DFD中的加工一一对应 MSD中的模块则不完全如此 FHD只描述功能的层次分解 MSD要描述模块的层次调用及其信息传递 FHD是严格的层次树 MSD中一个下层模块可能被几个上层模块调用而变成层次塔 3 模块结构图与程序流程图的区别模块结构图描述的是系统的总体结构与模块间的层次关系 说明某个模块调用哪些模块等等 程序流程图描述的是程序的过程特性 即先执行哪一部分 再执行哪一部分 或如何选择执行的动作 三 由数据流图导出初始模块结构图从数据流程图上找出不同的系统结构类型和变化规律 有效地导出初始模块结构图 需要有一定的规则 方法和技巧 信息系统的数据流图有线状数据流图和束状数据流图两种典型类型 可以分别用变换分析技术和事务分析技术导出初始的模块结构图 线状数据流图与变换分析线状数据流图描述的业务是对数据按用户的要求进行一系列的转换 各个加工处在同一个线形链上 其结构是一种线状结构 它可以明显地分成输入 变换和输出三部分 主加工是系统的变换中心 图8 10所示为一实例 图8 10变换型 线状 数据流图 线状数据流图可以分为典型情况与变形情况来讨论 典型情况 变型情况 有这几种情况没有I没有O既无I又无O没有P有多个串行的P都是多个 都是多个时 要注意确定变换中心的范围 从而把数据流图划分为I P O三个部分 变换分析变换分析技术通过以下三个主要步骤从线状数据流图导出系统结构图 找出变换中心 主处理 输入部分和输出部分从物理输入端开始 逐步向系统的中间移动 直到达到一个再不能被作为系统输入的数据流 即与物理输入流相比 内容结构有真正变化的数据流 为止 则其前一个数据流就是系统的逻辑输入 从物理输出端开始 逐步向系统的中间移动 也可以找到离物理输出端最远的但仍可视为系统输出 与物理输出流的内容结构是基本相同的 的那个数据流 它就是逻辑输出 对系统的每一股输入和输出 都可用上面的方法找出相应的逻辑输入和逻辑输出 位于逻辑输入和逻辑输出之间的加工组成变换中心 所有从物理输入到逻辑输入的加工组成输入部分 所有从逻辑输出到物理输出的加工组成输出部分 设计系统最上两层模块将整个数据流图导出为顶层主模块 将整个输入部分导出为一个向主模块提供数据的输入模块 将整个输出部分导出成一个从主模块输出数据的输出模块 将变换中心导出为把逻辑输入变换成逻辑输出的变换模块 顶层模块起控制和协调下层模块作用 一般不做实质性的数据处理 在系统实现时常表现为一个控制性的功能选择菜单 设计中 下层模块按输入部分 变换中心 输出部分的结构分别自定向下逐层导出输入模块 变换模块 输出模块的下面各层模块 变换分析实例将图7 16会计帐务处理数据流图中的图2记帐凭证生成和图3记帐凭证文件生成转换成图8 12所示的模块结构图 见Word文档 束状数据流图与事务分析信息系统中有各种各样的事务 所谓事务就是作业或事件 能引起一组处理动作 不同的事务有不同的处理逻辑 典型的束状数据流图有一组加工接受输入数据 并把它们分类为不同事务的输入 称为发射中心 各个事务都有实现其处理逻辑的一组加工 所有事务的加工共同组成事务中心 可能还有一组加工 把各个事务处理的加工汇集起来 形成输出 称为集束中心 典型情况如图8 13 上 所示 变型情况 没有发射中心 没有集束中心 没有发射中心与集束中心 有多个输入成组 有多个输出成组 束状数据流图典型情况 事务分析找出事务中心 发射中心 集束中心 束状数据流图一般比较明显 容易确定 设计系统最上两层模块将整个数据流图导出为顶层主模块 将整个发射中心导出为一个向主模块提供数据的输入模块 将整个集束中心导出成一个从主模块输出数据的输出模块 将事务中心导出为完成事务的的事务调度模块 顶层模块起控制和协调下层模块作用 一般不做实质性的数据处理 在系统实现时常表现为一个控制性的功能选择菜单 设计中 下层模块按发射中心 事务中心 集束中心的结构分别自定向下逐层导出输入模块 事务调度模块 输出模块的下面各层模块 事务调度模块对其下层事务处理模块是选择调用 要用菱形选择调用框 图8 13 下 束状数据流程图第一层模块分解结构图 实例 从P7 2帐务查询束状数据流程图 见图7 19 下 中的图7 2 通过事务分析技术 设计出帐务查询模块结构图 为简化 省去不常用的查会计科目表与查记帐凭证文件 如图8 14所示 Word文档 3 从数据流程图导出初始模块结构图的一般步骤把DF图的顶图 图Top 中的加工作为顶层模块 它具有系统的总体功能 依据DF图的图O 参考加工说明 设计下层模块 复查图O 必要时改进并优化 确定图O是否为束状DF图 是则进行事务分析 否则作变换分析 导出的未分解模块 依据相应的DFD子图 使用 中方法再分解 反复进行 直到叶模块都是基本功能模块为止 当DF图中没有明显的输入输出加工或文件读写加工时 应补充输入 输出 I O 模块和读 写 R W 模块 在实际系统中 DFD往往是两种类型的混合结构 对这种混合型 一般采取以 变换分析 为主 事务分析 为辅的办法 找出主加工 处理 设计出结构图的上层模块 根据DF图各部分的结构特点灵活地运用变换分析或事务分析设计出中下层模块 从而得到了系统初始结构图一般来讲 第一层的每个模块 往往就是一个子系统根据用户的需求 对初始结构进行改进与优化 8 2 3设计模块结构图的启发性规则 1 模块结构图与数据流图的对应性层次对应 上在上 下在下 但并非严格的同层对应类型对应 线状对变换 束状对事务 但要综合运用元素对应加工对对应模块 但非一一对应外部对象对应输入输出对象 来自和流向外部对象的数据流对应输入线和输出线数据存储对应数据文件或数据关系 出进数据存储的数据流对读写线加工间的数据流对模块间的数据传递线 但要由父模块转交 因而往往是一对多2 模块的独立性 高内聚 低耦合3 模块的控制范围必须包含其影响范围 且尽可能接近影响范围 4 基本模块的大小要适中 人工方式 一人一轮处理 计算机方式 高级语言程序不得超过100行 5 结构图的宽度 深度 模块的扇入 扇出都应当适度宽度 同一层次模块数的最大值 表示系统的控制范围 小于等于18深度 模块层次的最大值 小于等于9模块的扇入 一个模块的直接上级模块的个数 小于等于5到9个模块的扇出 一个模块拥有直属下级模块的个数 小于等于5到9个 但公用服务模块的扇入与高层调用模块的扇出可以适当多些 有关宽度 深度 扇入 扇出 如图8 15所示 6 接口简明且与子模块功能一致 7 模块只有单一的入口 8 模块功能是可预期且简明的 可用动宾结构描述 8 2 4模块结构图的检查与改进 初始模块结构图的导出 还需要从系统的角度 运用模块结构图设计的启发性规则和有关经验对初始结构图进行检查和改进 具体的操作过程如下 1 检查与DFD的对应性 解释或改进不对应之处2 检查模块是否为功能内聚叶模块应是基本功能模块模块功能可预测 并能用一个动宾结构短语命名模块由三个基本部分组成 输入 处理 输出内模块应是纯调用模块3 合并功能相同的模块 4 组合并重新分解功能交叉的模块 5 使模块控制范围成为影响范围的最小包容集 6 检查块间通信 数量 少 类型 数据型 形式 参数 7 检查入口 出口 只有单一入口 出口分布合理 8 检查结构图的宽度 深度 模块的扇入扇出 并适当改进 9 检查系统的性能 系统是否具有较强的可读性 可修改性与可靠的稳定性 并作适当改进 8 2 5模块结构图的优化 模块结构图的优化有两层的意思数据流图并不能反映出所有的需求 由DFD导出的初始MSD一般不是一个结构良好 功能完善的系统 必须根据计算机处理的特殊性 相应地增加一些模块 如用于出错处理 系统管理 用户管理 安全保密 信息查询等模块 完善系统功能 模块高度独立的良好的系统基本结构不一定是运行效率高的 在检查与改进的基础上 要对系统全局结构进行优化 提高系统的效率 具体做法是 找出 瓶颈 分析原因 合理改进 例如 调用太多的小模块 高扇出 模块适当合并 减少调用 文件存取频繁 改文件存取为内存存取 程序效率太低 模块占用CPU的时间长 研究新的高效率算法并用C语言或汇编语言重新优化设计 首先把握由高内聚 低耦合的功能内聚模块组成的好理解的基本结构是非常重要的 这使得开发维护人员和用户心中有数 即使为提高效率而优化合并调整 也不会迷失方向 8 2 6编写模块说明书 模块说明书是对模块结构图中的模块所作的说明 包括如下方面 模块名模块的输入描述模块的功能描述模块的输出描述所调用的子模块名及其调用方式 是否选择 循环 调用本模块的父模块名生成的判断条件使用的判断条件模块说明书是伴随着模块结构图的设计来编写 修改 完善的 8 3MIS系统平台的总体设计 管理信息系统 MIS 的系统平台是指支撑MIS开发与运行的计算机系统及其网络的硬件系统 系统软件及开发运行支持工具软件所组成的有机整体 是管理信息系统开发 运行的基础 它对管理信息系统的功能 性能与结构影响巨大 它与组织机构一起支撑着整个MIS的体系结构 MIS系统平台配置包含计算机处理方式选择 网络拓扑结构设计 计算机系统选型 网络操作系统选择 数据库管理系统及其它系统软件 工具软件的选型设计等多个方面的内容 MIS系统平台配置的总体设计必须根据MIS的规模目标 应用环境 功能需求等多方面因素进行综合考量来确定 8 3 1MIS系统平台配置的主要依据 1 性能要求用户的分布范围信息的存储量与吞吐量系统的服务时间与响应时间系统的可靠性系统的适应性2 可用资源现有设备及可提供的资金 物资资源 信息基础 管理水平与潜力 信息资源 技术水平 基础与潜力 技术资源 3 市场情况国内外广泛采用的 目前国内推广应用的优选系列市场供应现状与预测主要厂家产品的性能 价格比 售后服务4 环境条件相关的系统情况通信条件社会相关的环境 8 3 2MIS系统平台的总体结构设计 一 平台的总体结构设计基本内容1 系统平台总体布局结构设计指系统设备的构成 布局及其相互间的联系 独立于具体的设备与实际连接 但指导着具体设备的选型与布局 具体设备的更新换代 一般不影响总体结构 2 计算机系统逻辑设计设计出计算机系统的逻辑功能 按总体结构布局配置 3 数据通信网络系统的逻辑设计解决不同机种 不同设备 不同地理位置之间的计算机系统互连通信的网络拓扑结构和通信设备的布点及其逻辑功能 4 系统软件 工具软件 开发环境软件 通信管理软件的逻辑功能设计包括对网络操作系统及其实用程序 数据库管理系统 程序设计语言软件 工具软件 开发环境软件 通信管理软件以及其他系统软件的逻辑功能设计 二 系统平台总体结构设计的步骤1 确定设备的地理位置分布 确定总体结构类型一幢办公大楼内 相距最远不超过百米 单机多用户局域网一个组织 其内部范围在几公里以内单机联机结构局域网 根据单位的大小 可分为有大 中 小型机支持的局域网一个组织 其属下各部门相距几公里之外带远程通信的局域网互连 可分为大 中 小型机支持 内联网 Intranet 现在即使在近距离也往往采用内联网 几个城市之间甚至全球广域网 或远程联机结构 互联网 Internet 上的内联网 2 信息处理及信息存储设备总体设计决定具有处理和存储功能的设备的逻辑功能 配置及分布位置 逻辑功能包括档次级别 服务方向 性能指标及应用特性等 档次级别 由计算机的价格 性能 技术特点和系统结构来决定的 可分为微型机 小型机 中型机 大型机 巨型机 服务方向 指主要的服务领域 是事务处理和数据处理还是办公自动化 是科学和工程计算还是实时过程控制 是开发支持为主还是生产性的使用 是批处理为主还是联机交互式为主 或是两者混合使用 性能指标及应用特性 包括速度 容量 安全性 可靠性 可维护性等 3 人 机接口设备总体设计确定人机接口设备的逻辑功能 配置及分布位置 逻辑功能包括档次级别 服务方向 性能指标及应用特性等 与信息处理及信息存储设备总体设计中的讨论类似 4 数据通信设备总体设计数据通信设备逻辑设计的主要问题是 如何与已有的通信资源配合起来 组成快速 有效 经济 实用的数据通信系统 解决不同地域 不同类型计算机联网及数据资源共享问题 包括设备的类型 主要功能 性能指标 基本配置等 5 系统处理结构的总统设计指信息系统的逻辑功能在物理系统上的配置 分布与控制 现在普遍采用的系统处理结构有如下三种 集中式系统处理结构 全部逻辑功能都集中在一台计算机上 分散式系统处理结构 指逻辑功能分散在几台计算机上 各台计算机互不相关 分布式系统处理结构 指信息处理的逻辑功能分布在若干台计算机上 各台计算机是相互协调 相互配合的 在技术复杂程度 响应速度 可靠性 有效性 通信费用等方面各有优缺点 但是分布式系统处理容易适应不同地点 不同用户的不同需求 使系统具有高度的灵活性和可靠性 随着Internet Intranet Extranet的发展与日益广泛应用 分布式系统处理结构将成为今后计算机系统处理结构的主流 6 通信网络拓扑结构总体设计即互连结构的类型 是点对点的网络 还是多点式网络 是分布式还是集中式 是星型 树型 环型 总线型还是网状型 要根据数据通信系统的类型 网络软件的功能 通信线路 地理分布 可靠性要求 数据量 技术力量等因素来决定 7 系统软件的逻辑功能与性能设计包括网络操作系统的逻辑功能与性能要求 数据库管理系统的逻辑功能与性能要求 需要哪些功能的程序设计语言软件 要哪些功能的通信管理软件 要哪些功能的工具软件 如文字处理软件 文本编辑软件 表格处理软件等等 要哪些功能的开发环境软件及其他系统软件等等 系统平台总体设计的成果是系统平台总体布局图及其说明 系统平台总体布局图描述的是拓扑结构 只描述系统平台各类节点的逻辑功能及其相对位置的布局 而不管其绝对距离与方位 不管节点的物理大小和具体实现与选择 每个节点只用矩形 圆型 三角形等简单图形来示意 而不表示其具体形状 大小 更不必用图片或象形图来表示 连接一般用简单的线条表达 也不表示其长短与连线类型 说明也只要简单介绍节点中设备的类别 逻辑功能与一般性能 系统软件的逻辑功能与性能要求 而不涉及物理性能与具体选型 服务器端 8 4MIS的总体设计说明书 1 MIS总体设计说明书原则要求是内容准确完整 简明扼要 用简短的篇幅表达出概要设计的思想和设计内容 系统总体结构概述 系统功能结构的总体设计 系统数据结构的总体设计 系统平台的总体设计 方案的评价与选择 2 MIS总体设计说明书的审批把每个设计的预期结果 同以前拟定的系统目标相比较 每个设计方案的概要的成本 效益分析 以便作定量性的比较 检验以图表所表示的信息系统结构的优点和缺点 检验数据库的质量和数据的有效性 详细设计 管理信息系统的详细设计 也称具体设计 是在系统总体设计 也称系统概要设计 的指导下 对系统各组成部分进行细致 具体的设计 使系统总体设计阶段的各个方面具体化 它属于整个系统设计工作的第二个阶段 得到MIS的具体实现方案 8 5 8 8节全面讨论MIS的具体设计 8 5MIS系统平台的详细设计 系统平台的详细设计是在系统平台总体设计的基础上 设计系统平台的具体结构 包括系统平台的设备选型 具体布局 设备的市场价格与系统平台费用概算 以及系统平台实现的初步计划 系统平台的详细设计是其他方面详细设计的基础 8 5 0MIS系统平台详细设计的主要内容 一 计算机系统选型1 计算机系统选型的基本原则满足需求 留有余地先进适用 互连开放软件丰富 应用方便系列统一 升级容易质量保障 安全可靠通信力强 便于联网维修服务 全面快捷经济实用 美观大方 2 计算机系统的主要性能指标主机系统的主要性能指标中央处理机 CPU 时钟周期或主频 指令执行速度 MIPS 数据流宽度或字长主存储器 MS 容量 读写周期或速度 读写宽度或字长控制存储器 CS 容量 周期 访问时间 每周期取字节数 控制字长度高速缓存 Cache 容量 周期 每周期取字节数通道 CH 字节多路通道 传输速率 数组多路通道总线 Bus 系统总线字长 系统总线速率 IO总线字长 IO总线速率 外设硬盘子系统 存储容量 平均寻道时间 数据传输率光盘子系统 存储容量 平均寻道时间 数据传输率打印机显示器通信设备其他系统软件操作系统及其实用程序程序设计语言系统数据库管理系统及其语言汉字处理系统 系统开发工具与环境系统维护管理工具与环境通信软件其他3 计算机系统选择评价方法资料收集方法印刷型资料收集 广告 产品样本 期刊 综述 网络搜索收集已有的类似要求的投标方案方案意见征集 RFP 招标尝试法 其他方法粗选方法专家会议法 德尔菲法 专家评估法 其他方法精选方法线性加权法层次分析法 AHP 模糊决策法价值工程方法 如 性能 价格比法 其他方法4 服务器 端的计算机 选型Web服务器数据服务器应用服务器代理服务器其他服务器 并非每类服务器都由一台计算机组成 小的信息系统可在一台计算机上实现多种服务器功能 大的信息系统一类服务器可以由多台计算机组成 5 客户 端计算机 机选型客户机一般无需象服务器那样功能强 性能高 但其数量多 种类多 使用者的技术水平相对较低 所以也要慎重选型 二 通信网络设备与线路的选型1 公共通信资源与通信环境调查通信资源与用户的地理分布公共通信网的类型 接入方式 通信容量通信线路的类型 速度 容量 长度通信质量 特性 费用通信设备与相关的数据处理设备通信机构通信发展规划2 网络通信要求分析通信节点分析通信量分析通信速度分析通信线路数分析通信性能要求分析 交换方式 连接方式 通信方式分析3 网络通信设备的选择路由器交换机集线器网关调制解调器 接口设备通信处理机4 网络线路选型物理专线有线 光纤 同轴电缆 双绞线 其他无线 移动通信 卫星通信 微波通信 蓝牙技术 其他 租用信道虚拟专用网 线 VPN 其他三 设计系统平台具体布局图 见Word文档 按设备的实际布局画出的系统平台布局图 按一定的比例画出节点的位置 当距离太远时 可用折断线但要在线上标注实际距离 节点中的设备按惯例用大家都能理解象形图画出 并在图中标注编号名称等信息 再在小说明中具体说明 四 编制系统平台费用概算表参考设备与线路的市场价格 编制设备费用清单 估算施工及其管理费用 编制系统平台费用概算表 这是系统平台招标实施的主要依据 案例 基于Intranet的MIS系统平台的设计与选型8 5 1 8 5 3 8 5 1系统平台方案规划1 系统网络需求根据对设计对象的调查与分析 获知企业具有以下网络需求 网络须覆盖相距较远 跨度大的整个楼群 有800多台微机要入网 网络须与数字数据网 DDN 和亚太一号卫星VSAT专线连接 网络须有多重服务器 支持多语种 多版本的网络操作系统 其中的生产线制造管理系统要求无中断运行 提供实时响应 能与客户 供应商专用网进行联机数据交换 2 系统网络体系采用星型网络拓扑结构总体布线方式采用美国朗信 LUCENT 的科技增强综合应用型的结构化综合布线系统方案主干采用12芯多膜室外光纤和6芯室内多膜光纤 办公楼与生产大楼内设置主配线架 MDF 和多个子配线架 IDF 主配线架的交换机采用智能主干端口双激活方式 使带宽达到400M网络帧选用快速以太Check point网与10M以太网采用虚拟局域网 VLAN 技术将网络设备端口划分成多个逻辑网段 以解决网络的广播风暴 选用LotusNotes电子群件作为新一代电子邮件系统 申请三条DDN数据专线和亚太一号卫星VSAT专线 建设企业网采用业界领先的Check point防火墙和美国夏恩公司备份中心备份企业内部几台跨平台服务器的数据3 网络平台与软件平台选择综合考虑系统的易用性 界面友好性 安全性及价格性能比操作系统 网络选用WindowsNT4 0 用户端选用WindowsXP选用LotusDomino Notes群件作为工作流环境软件系统平台具体布局图见Word 中图8 22 8 5 2系统功能模块设计与特点 根据系统的业务特点 分为六大功能模块 事务管理 人事管理 财务管理 材料需求计划 MPR 企业资源计划 ERP 和生产管理 办公事务处理模块人事管理模块财务管理模块材料需求计划模块企业资源设计模块生产管理模块模块的具体功能结构与特点见教材p182 183 8 5 3异种数据接口实现技术 作为基于广域网的新一代企业信息系统 必须集成网络上不同站点 不同计算机 不同类型数据库里的数据 因此 解决异种数据库访问 提供一个一致的数据访问 UDA UniversalDataAccess 接口至关重要 本系统采用如下技术 ODBC技术 在服务器端安装ODBC驱动程序 并使用象SymantecDbanywhere一类的数据库中间软件将用户端的JDBC请求传送到ODBC驱动程序或使用内置的接口直接访问数据库 ADO技术 ADO是Microsoft公司在IIS3 0以上版本中推出的一套面向对策优化的数据访问接口 目前将它看作OLEDB的ActiveX容器 ADO技术独立于开发语言和开发工具 具有很广的适用性 尤其是基于WEB浏览器的应用程序 对于非基于SQL的数据源 如电子邮件 多媒体数据 空间数据等 ADO可以提供了一个UDA接口 8 5 4系统安全设计 本系统采用下列安全性措施 防火墙技术通过防火墙建立企业内联网与互联网的连接 分为三级 第一级是硬件防火墙屏障 采用Cisco公司的FIX 或利用路由器的地址翻译功能设置防御 第二级是采用目前国内自行研制的防火墙软件 防止黑客入侵 第三级是采用国外防火墙软件进行防御 如Checkpointweb服务器操作系统 IBM公司的IBMRS6000 AIX在物理网络上采用虚网划分 将企业保密信息单独划分成一个网段 在物理上与网络其他部分分开 并可设置网关阻断对该网段的访问企图每个用户仅拥有一个网络帐号和Notes帐号 并隶属于某一级别的用户集合 其使用权限均被严格划分 并应受到审计追踪 8 5 5计算机系统的选型设计 计算机系统的选型设计主要有如下几项工作 工作负荷分析分析信息系统各个应用系统 或各类用户 的作业类型及工作量 研究整个信息系统 全部用户 的作业类型及工作量 建立计算机系统的负荷模型 计算机系统性能分级 反映计算机的档次级别有如下四个方面 CPU能力内存容量外存容量输入输出能力 计算机选型 一般应采取以下几个步骤 收集各种有关计算机硬件 软件资料 确定评价计算机的原则 综合考虑系统分析与系统概要设计对造型的要求 制定选择计算机系统的标准 选择评价方法 进行处理与计算 分析评价结果 8 6MIS的代码系统设计 代码可以分为明码和密码 明码是对其所描述对象语义的简单 概括 易于理解的编码表达 密码则是为了保密而用于传输与存储的编码 在计算机安全中有重要作用 这里讨论的MIS的代码系统属于