第六讲 结构化系统设计

第六讲 结构化系统设计,主讲：肖红彦武汉理工大学管理学院信管系,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,2,本章教学目标,理解并掌握系统设计的方法系统设计的工具,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,3,本章主要内容,系统设计概述（1学时）系统设计的目标、原则系统总体设计（3学时）系统的平台设计功能结构设计编码设计数据库设计（2学时）详细设计（2学时）输入/输出设计界面设计编写系统设计报告,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,4,6.1 系统设计概述,系统设计的任务系统设计的原则系统设计的目标,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,5,一、系统设计的任务,1、任务在系统分析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。即确定新系统的实施方案，解决“怎么做”的问题。2、主要工作 总体设计 详细设计功能结构设计数据存储/文件设计数据库设计人机界面/对话设计代码设计输出/输入设计网络设计处理流程设计物理配置方案设计安全保密设计,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,6,二、系统设计的原则,系统性原则实用性原则经济性原则安全性原则规范性原则适应性原则,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,7,三、系统设计的目标,运行效率可靠性可操作性易维护性经济性,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,8,6.2 系统的平台设计,管理信息系统的平台设计包括：软硬件配置方案设计网络平台的设计。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,9,6.2.1软硬件配置,1.系统软硬件的配置应考虑的问题：功能要求性能要求容量要求安全性和可靠性的要求,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,10,2.开发工具的选择应考虑的问题,系统的环境系统的开放性应尽量面向终端用户应尽可能支持系统开发的整个生命周期。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,11,计算机物理系统配置方案报告,1计算机物理系统配置概述2计算机物理系统选择的依据3计算机物理系统配置(1）硬件结构情况、硬件的组成及其联接方式，还要说明硬件所能达到的功能，并画出硬件结构配置图。(2）硬件设备清单，标明设备名称、型号、规格、性能指标、价格、数量、生产厂家等。(3）通讯与网络设备清单，标明设备名称、型号、规格、性能指标、价格、数量、生产厂家等。(4）软件系统配置的选择情况，列出所需软件清单，标明软件名称、来源、特点、适用范围、技术指标和价格等。4.费用情况5. 具体配置方案的评价,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,12,6.3 功能结构设计,结构化系统设计的思想采用自顶向下、逐层分解的方法，把系统划分为若干子系统，而子系统又划分为若干功能模块，模块又划分为子模块。层层划分直到每一个模块是相对独立、功能单一的独立程序为止。主要内容模块及其层次分解模块分解的基本原则两种结构中心,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,13,一、模块及其层次分解,1、模块模块是可以组合、分解和更换的单元，是组成系统、易于处理的基本单位。系统中的任何一个处理功能都可以看作是一个模块。一个模块具有三种基本属性：功能：说明该模块实现什么逻辑：描述模块内部如何实现要求的功能状态：描述该模块的使用环境、条件及模块间的相互关系。具体来说，模块应具备以下四个要素：输入和输出：是模块与外部的信息交换。一个模块从它的调用者那里获得输入，把产生的结果再传递给调用者。处理功能：指模块把输入转换成输出所作的工作。内部数据：指仅供该模块本身引用的数据。程序代码：指用来实现模块功能的程序。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,14,2、模块的层次分解,根据模块功能的具体化程度，可以把模块分为逻辑模块和物理模块。逻辑模块是在逻辑模型中定义的模块。如数据流程图中的处理功能都是逻辑模块。物理模块：是一个特定逻辑模块的具体化，可以是一个计算机程序、子程序、过程或函数，也可以是一个人工过程的某项具体工作。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,15,二、模块分解的基本原则,模块分解的基本原则高凝聚原则低偶合原则,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,16,1、高凝聚原则,模块凝聚（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，凝聚可以划分为七个等级。1）偶然凝聚 低2）逻辑凝聚3）时间凝聚4）过程凝聚5）通信凝聚6）顺序凝聚7）功能凝聚 高高凝聚原则：为了达到较高的模块质量，总是尽量是其凝聚程度较高，其中，功能凝聚最为理想。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,17,2、低偶合原则,模块偶合，是衡量一个模块与其他模块在联接方式和接口复杂性方面相互作用关系的指标。标志着系统结构设计的质量。模块的偶合程度，一般取决于以下因素：模块本身的质量模块间相互联结的类型模块间接口的复杂程度模块间传递信息流的类型模块偶合的三种类型数据偶合控制偶合内容偶合,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,18,低偶合原则,低偶合原则：在设计系统模块结构时，应使模块的偶合程度尽可能低。偶合程度：低高数据偶合控制偶合内容偶合模块凝聚和偶合有着密切的联系，一般情况下，模块的凝聚程度较高，则它们之间的偶合程度较低，反之亦然。例如，若模块都是功能凝聚，则模块之间的关系必然是数据偶合。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,19,6.3.4模块结构图,模块结构图的主要成分有：模块调用数据（参数）控制信息转接符号,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,20,调用的三种类型,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,21,从数据流图导出初始结构图,数据流图通常可分为两种典型的结构，即变换型结构（以转换为中心）事务型结构 （以业务为中心）,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,22,1、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的模块，称为以转换为中心的结构。这种模块可以分解为输入、处理、输出三大部分。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,23,变换型模块结构图举例（P239),2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,24,2、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。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,25,事务型模块结构图实例举例（P240）,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,26,变换分析与事务分析的混合使用,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,27,6.4 编码设计,编码是代表事物名称、属性、状态等的符号，它以数字或字符来代表各种客观实体。在信息系统中，代码是人和计算机的共同语言，是便于进行信息的分类、校对、统计和检索的关键。信息编码的主要目的唯一地标识对象便于系统进行分类统计工作将定性的东西定量化提高计算机的处理效率提高数据的全局一致性,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,28,6.4.1编码设计的原则,惟一性规范性柔性（灵活性）兼容性简短性可识别性扩充性,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,29,1、代码的种类,6.4.2 编码的种类与设计方法,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,30,2、编码方法,（1）顺序码：即将顺序的自然数或字母赋予编码对象。如：“1”表示男性，“2”表示女性。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,31,（2）区间码,区间码把数据项分成若干组，每一区间代表一个组，码中数字的值和位置都代表一定意义。多面码身份证号码上下关联区间码会计科目代码十进制码中国图书分类码,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,32,（3)层次码,层次码：它是按对象的从属、层次关系为排列顺序的一种编码方式。编码时将代码分成若干层级，并与分类对象的分类层级相对应，代码从左至右，表示层级由高到低。每个层级的编码可采用顺序码。 第一层代码第二层代码第三层代码层次码的主要优点是能明确地表示分类对象的类别，编码本身有严格的隶属关系，同时有较好的柔性。主要缺点是当层次较多时，编码位数较长，冗余较多。（4）助忆码：TV、BJ（5）缩略码：CCTV,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,33,6.4.3 编码的校验,校验码：即在编码设计结构中原有代码本体四基础上，提供事先规定的数学方法计算出校验码（一位或两位），附在原代码的后面，使它成为代码的一个组成部分，我们称之为校验码。使用时。校验码和原代码一起输入，由计算机用同样的数学方法按输入的代码本体计算出校验码，并将它与输入校验码进行比较，以验证输入是否有错。校验位可以发现以下各种错误： 抄写错误，例如1写成7； 易位错误，例如1234写成1324； 双易错误，例如26913写成21963； 随机错误，包括以上多种错误或其他错误。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,34,校验码设计举例,1）算术级数法：原代码12345，各乘以权65432 乘积之和610121210=50 以M为模去除乘积之和，得出的余数作为校验码： 50/11l= 46因此代码为123456。2）几何级数法：原代码12345，各乘以权32 16 8 4 2 乘积之和3232241610=114 以11为模去除乘积之和，以其余数作为校验码： 11411= 104， 因此代码为123454。 3）质数法：原代码12345，各乘以权 17 13 7 5 3 乘积之和 17+26212015= 99 以11为模去除乘积之和，把得出余数作为校验码： 99/11l= 90 因此代码为123450注意，以11为模时，若余数是10，则按0处理。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,35,6.4.4编码设计说明书,编码设计说明书是用来说明系统所使用的代码的名称、编码规则、使用范围和使用期限等信息的文件，它是系统实施阶段软件编制人员的主要参考资料之一。编码说明书包括的主要内容有：编码对象名、编码类型、编码数量、编码结构以及编码使用年限和使用范围等。 例：p251,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,36,6.5 数据库设计,1、人对现实世界的认识过程信息是人们对客观世界各种事物特征的反映，而数据则是表示信息的一种符号。从客观事物到信息，再到数据，是人们对现实世界的认识和描述过程，这里经过了三个世界（或称领域）：现实世界观念世界数据世界,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,37,信息的转换,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,38,数据库的各级模式,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,39,2、数据库设计的步骤,数据库设计的步骤用户需求分析概念结构设计（E-R模型）逻辑结构设计 关系模型数据模型 层次模型 网络模型物理结构设计,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,40,3、概念模型设计,模型的相关概念实体 (Entity)实体型(Entity Type)实体集(Entity Set)属性(Attribute) 键(Key)联系 (Relation)模型的表示方法在ER模型中，信息由实体型、实体属性和实体间的联系三种概念单元来表示。ER模型的描述工具：图,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,41,自底向上的概念模型设计,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,42,实例：建立教学管理数据库概念模型,管理范围教师管理学生管理课程管理,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,43,教师管理的局部模式,现有的教学管理系统,初步分析系统的对象,根据服务种类分析教师子模块,局部ER图,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,44,学生管理的局部模式,现有的教学管理系统,初步分析系统的对象,根据服务种类分析学生子模块,局部ER图,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,45,课程管理的局部模式,现有的教学管理系统,初步分析系统的对象,根据服务种类分析课程子模块,局部ER图,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,46,三个局部ER图合并的全局ER图,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,47,4、关系规范化理论,相关概念函数依赖 平凡函数依赖非平凡函数依赖完全函数依赖部分函数依赖 传递函数依赖 多值函数依赖范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、BC范式、第四范式（4NF）,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,48,关系规范化小结,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,49,5、物理设计,物理设计的内容确定数据的存储结构选择合适的存取路径确定数据的存放位置确定存取分布,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,50,66 输入/输出设计与用户界面设计,系统输入输出设计的地位用户与系统的界面用户与系统关系最密切的接口是一项工作量大、手工作业多的操作系统输入输出设计的作用对用户来说很重要增加用户对系统的信心给用户带来良好的工作环境,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,51,6.6.1输入设计,1.输入设计的原则（p264）2.输入设计的内容输入方式设计输入方式设计校验方式设计,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,52,输入方式设计,根据总体设计、数据库设计和输出设计的要求来确定数据输入的具体形式。 常用的输入方式键盘输入模数、数模输入条码输入扫描仪输入传感器输入（声、光、电、磁等）网络数据传送利用数字网络直接传送数据（宽带网）。 利用电话网络(通过modem)传送数据。磁光盘传送,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,53,校验方式设计,常用校验方式：人工校验 二次键入校验 数据平衡校验检验位校验控制总数校验数据类型校验格式校验逻辑校验界限校验顺序校验记录记数校验对照校验,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,54,6.6.2 输出设计,输出是用户与系统的另一个重要接口，用户所需要的各种管理业务和经营决策等信息，都是由系统的输出部分完成的。输出设计的主要内容包括输出内容设计输出格式设计输出方式设计要求：界面美观、功能齐备、数据直接反映用户需求。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,55,1、输出信息的内容2、输出信息的格式3、输出信息使用方面的内容4、输出设备5、输出介质,一、需考虑的问题,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,56,输出可大致分为中间输出和最终输出两类。中间输出：子系统对主系统或另一个子系统之间的数据传送最终输出：指通过终端设备(如显示屏幕、打印机等)向管理者输出的一类信息。下面着重来讨论最终输出方式的设计问题。,二、输出设计的方法,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,57,1、主要方式,（1）报表输出（2）图形输出究竟采用哪种输出形式为宜?根据系统分析和管理业务的要求而定。对于基层或具体事务的管理者：应用报表方式给出详细的记录数据为宜；对于高层领导或宏观、综合管理部门：应该使用图形方式给出比例或综合发展趋势的信息。,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,58,2、输出设备,显示器打印机磁带、磁盘光盘绘图仪缩微胶卷网络传输,2018/2/10,主讲：管理学院信息管理与信息系统系肖红彦,59,三、输出格式设计,输出格式的设计要注意以下几点：方便使用者；要考虑系统的硬件性能；尽量利用原系统的输出格式，确需修改的应与