第六章 信息系统的系统设计.ppt

管理信息系统,山东科技大学经管学院,第六章信息系统的系统设计,系统设计是新系统的物理设计阶段，根据系统分析阶段所确定的新系统的逻辑模型，综合考虑各种约束，利用一切可用的技术手段和方法，进行各种具体设计，提出一个能在计算机上实现的新系统的实施方案，解决“系统怎样做”的问题。,系统设计阶段的主要任务,总体设计：信息系统流程图设计、功能结构图设计、功能模块图设计等。代码设计与设计规范的制定。系统物理配置方案设计：设备配置、通信网络的选择与设计、数据库管理系统的选择等。数据存储设计：数据库设计、数据库安全保密设计等。计算机处理过程设计：输入/输出设计、处理流程图设计、程序设计等。系统设计报告书是一系列系统设计文件（蓝图），是物理地实现信息系统的重要基础。,系统设计原则,系统性：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，传递语言要尽可能一致，对系统的数据采集要做到数出一处、全局共享，使一次输入得到多次利用。灵活性：要求系统具有很强的环境适应性，系统应具有较好的开放性和结构的可变性。应尽量采用模块化结构，提高各模块的独立性，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。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。如安全保密性、检错纠错能力、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。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；系统设计方面应尽量避免复杂化，各模块应尽量简洁，以便缩短处理流程、减少处理费用。,数据字典,数据流图,E-R图,加工小说明,流,程,描,述,处理描述,数,据,对,描述,象,数据设计,模块结构设计,接口设计,过程设计,分析模型,设计模型,平台设计,系统设计模型,系统设计模型(续),上图中通过数据、功能模型展示的系统需求被传送给设计阶段，运用某种设计方法，设计阶段产生出：数据设计：将分析时创建的数据模型变换成实现系统所需的数据结构。平台设计：将性能要求变换成对系统软硬件环境的配置模块结构设计：定义系统模块元素之间的关系。接口设计：描述了系统内部、系统和协作系统之间的以及系统同人之间如何通信。过程设计：将加工说明变换为对系统模块内部算法的具体描述。,总体设计,告诉用户系统具体将要做什么。一旦用户同意了这个总体设计，我们会将这个总体设计转换为更加详细的文档。,总体设计包括：工具如何描述系统的总体结构方法用什么方法把问题结构导出系统结构评价准则什么样的系统结构是“最优的”,总体结构：系统的组成部分，即有哪些模块组成系统的层次及调用关系模块的处理功能模块之间的界面，即模块间传递的数据最重要的文档成果是模块结构图,模块结构图,结构化设计方法的基本思想就是模块化。即对每一个系统按功能逐步由顶向下，由抽象到具体的逐层分解，将系统分解成为多层次的独立功能模块，一直分解到能简单地用程序实现为止。,（一）模块,模块的定义:模块是可以组成、分解、更换的系统，是易于处理的基本单位，具有四种属性的一组程序语句称为一个模块，这四种属性分别是输入输出、逻辑功能（外部特性），内部数据、程序代码。（内部特性）。,模块的例子:intmax(intx,inty)intz;z=xy?x:y；return(z);,2.结构图的主要成分,模块用方框表示，方框中写上模块名字，反映了这个模块的功能调用从调用模块指向被调用模块的箭头数据调用箭头旁的小箭头，表示从一个模块向另一个模块传送的数据，也指出了传送的方向,3.结构图基本符号及表示法,编辑学生记录,读学生记录,学生数据,无此学生,学号,不加区分的数据,数据信息,控制信息,模块调用的例子:intmax(intx,inty)intz;z=xy?x:y;return(z);Main():max(3,4):,Main(),求最大值,Z,x,y,SC中的简单调用,B,A,C,x,y,z,(a)表示法一,(b)表示法二,z,B,A,C,1,2,入,出,1,2,x,y,z,z,A调用B和C,SC中的选择调用,A,C,B,D,A根据内部判断决定是否调用B,A按另一判定结果选择调用C或D,SC中的循环调用,A,B,C,A根据循环条件重复调用B、C等模块,4.结构图与数据流图的差别,数据流程图是从数据流着眼，而结构图从程序模块着眼;数据流程图描述的是系统的逻辑模型，而结构图是描述系统的物理模型;数据流程图是用不同的图来表示不同的层次，是“平面图”，而结构图能反映系统的层次结构，是“立体图”;数据流程图是从具体到抽象，描述系统的要求，而结构图是从抽象到具体，描述系统的实现方法。,（三）模块设计的原则,系统的可维护性是系统评价的一个重要因素,可维护性,局部修改,模块间的联系尽可能的少（耦合）而模块内的联系尽可能多（聚合）,(见参考课件),详细设计包括：系统平台设计（系统配置方案）：硬件设计代码设计数据库设计对话（人机界面）设计输入/输出设计模块内部的算法设计（处理流程设计）,详细设计,二、功能结构图设计,系统化分析的一步重要工作是信息系统的子系统划分。这里的思想是把各子系统看成是系统目标下层的功能，上层功能控制下层功能，愈下层功能愈具体。子系统的划分过程即是功能分解过程，是一个由抽象到具体、由复杂到简单的过程。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，功能模块可以根据具体情况分得大一点或小一点。分解得最小的功能模块可以是一个程序中的每个处理过程，较大的功能模块则可能是完成某一任务的一组程序。经过层层分解，把一个复杂系统分解为多个功能较为单一的功能模块的过程模块化，是系统设计的一种重要思想。功能结构图的设计可用VISIO软件完成。,功能分解（子系统划分）的原则,子系统要具有相对独立性子系统内部功能、信息等各方面的凝聚性较好。子系统之间数据的依赖性尽量小子系统之间的联系要尽量少，接口要简单、明确。子系统划分的结果应使数据冗余较小。子系统的设置应考虑今后管理发展的需要尤其考虑高层次的管理决策的需要。子系统的划分应便于系统阶段实现。子系统的划分应考虑到各类资源的充分利用。,子系统划分的方法,常用的系统划分方法是一种以功能/数据分析（U/C）结果为主，兼顾组织实际情况的划分方法。,利用U/C矩阵的划分,利用U/C矩阵的划分,利用U/C矩阵的划分,沿对角线一个接一个地画，既不能重叠，也不能漏掉任何一个数据和功能。小方块的划分是任意的，但必须将所有的“C”元素都包括在小方块内，每一个小方块即一个子系统。小方块之内的“U/C”数据应考虑在本子系统所在的计算机内处理。在小方块外的“U”即是各子系统之间的数据联系数据共享，应考虑放在网络服务器上共享和传递。,功能结构图示例,功能结构图示例,三、信息系统流程图设计（略）,功能结构图主要从功能的角度描述了系统的结构，但未表达个功能之间的数据传送联系。事实上，系统中许多业务或功能通常是通过数据文件（临时数据文件）联系在一起的。某功能模块向某数据文件存储数据，而另一功能模块则从该数据文件中读取数据。各功能模块之间的数据传送关系在设计中是通过信息系统流程图来从整体上表达的。信息系统流程图是以新系统的数据流程图（DFD）为基础绘制的。首先为数据流程图中的“处理功能”画出数据关系图；然后把各个处理功能的数据关系图综合起来，形成整个系统的数据关系图信息系统流程图。,数据关系的一般形式、常用系统流程图符号,从DFD到信息系统流程图的变换分析,找出主加工、逻辑输入、逻辑输出；设计顶层模块和第一层模块；设计中下层模块。,从DFD到信息系统流程图示例,注意事项,从DFD到信息系统流程图并非单纯的符号的改换，信息系统流程图是计算机的处理流程，而数据流程图还反映了人工操作的那一部分。因此，信息系统流程图的前提是已经确定了系统的边界、人机接口和数据处理方式。DFD中的处理与信息系统流程图中的处理步骤未必一一对应，应根据实际情况，考虑哪些处理可以合并、或进一步分解。基于计算机信息处理实际问题的现实考虑，在信息系统流程图中，有时会增加临时使用的中间文件，以用来与其它处理之间进行信息联系。转换方案不是唯一的，需要对方案进行论证。,信息系统流程图示例,看演示文档：Mis6_Mis_flow.htm,信息系统的处理流程图设计,信息系统的处理流程图是信息系统流程图的展开和具体化，其内容更为详细。对信息系统流程图中的每一个处理功能，从输入、数据文件、输出等进行细致设计，画出较详细的处理流程图来。完成信息系统流程图和各处理流程图后，应尽快制订好设计规范，设计规范是整个系统的“公用标准”，它具体规定了文件名和程序名的统一格式、编码结构、代码结构、统一的度量名称等。见实例6.2。下面是：工资系统中“建立扣款文件”处理模块的处理流程图。,四、系统配置方案（平台）设计,设计依据系统吞吐量系统每秒钟执行的作业数；系统的响应时间从用户向系统发出请求，经系统处理后，到系统给出应答结果的时间；系统的可靠性连续工作时间表示；集中式还是分布式处理主机系统/网络系统；地域范围广域网/局域网；数据管理方式操作系统、数据库管理系统的配备。系统物理配置方案计算机硬件的选择；计算机网络的选择；数据库管理系统的选择；应用软件的选择。,计算机硬件的选择,计算机主存；CPU；输入、输出和通信的通道数；显示方式；外接转储设备及其类型。,网络系统模式的设计,计算机网络系统的设计主要包括中小型主机方案与微机网络方案的选取、网络拓扑结构、互连结构及通信介质的选型、网络计算模式、网络操作系统及网络协议等的选择。网络计算模式原来一般采用客户机/服务器(C/S)模式，但随着Internet技术的发展和广泛应用，MIS的网络计算模式开始更多的采用浏览器/Web服务器/数据库服务器(B/W/D)模式。,计算机网络的选择,网络拓扑结构：在网络拓扑结构选择上应根据应用系统的地域分布、信息流量进行综合考虑。一般来说，应尽量使信息流量最大的应用放在同一网段上。网络的逻辑设计：首先按软件将系统从逻辑上分为各个子系统，然后按需要配备设备，如主服务器、主交换机；分系统交换机、子系统集线器(HUB)、通讯服务器、路由器和调制解调器等，并考虑各设备之间的连接结构。网络操作系统：UNIX、Netware、WindowsNT等。UNIX历史早，惟一能够适用于所有应用平台的网络操作系统；WindowsNT以后的系统由于其Windows软件平台的集成能力，随着Windows操作系统的发展和C/S模式向B/S模式延伸，无疑是有前途的网络操作系统。,数据库管理系统的选择,应考虑的因素数据库的性能；数据库管理系统的系统平台；数据库管理系统的安全保密性能；数据的类型。市场上流行的数据库管理系统软件OracleSybaseSQLServerInformixFoxproMicrosoftAccess等等,应用软件的选择,根据应用需求开发管理信息系统是系统开发的一般情况，这样开发的系统容易满足用户的特殊管理要求。随着信息技术和管理新理论的发展，商品化应用软件日渐成熟，它们技术先进、设计规范、管理思想先进，成为企业信息系统集成的一种选择。要考虑的因素：软件是否能满足用户需求；软件是否具有足够的灵活性；软件能否获得长期、稳定的技术支持。,系统平台设计结果,硬件网络结构图服务器：硬件、软件选型客户端：硬件、软件选型硬件配置清单网络操作系统选择数据库选择开发软件选择,二、代码设计,代码：是代表客观实体或属性的符号。其真正意义在于采用一对一的方式，把一个复杂的事物用简单的形式表现出来，是信息分类、校对、统计、检索的关键。代码的功能：代码设计是实现信息系统的前提条件，是系统设计与编程的标准。一套设计优良的代码系统可以提高信息交流和处理的效率和精度，提高数据的全局一致性，便于数据的存储和检索。代码设计的任务：就是要设计出一套供管理信息系统开发和运行所需的代码系统，以便于计算机对数据的分类、统计、查询等处理。,国际通用的旗语和交通信号灯,代码设计的原则,功能上满足用户需求，结构上与信息处理方法一致。唯一确定性：代码应唯一标志它所代表的事物和属性。标准化和通用性：代码设计要尽量采用国家或有关部委颁发的编码标准。如，GB2260-80国家行政区划代码，GB1988-80信息处理交换编码字符集等。可扩充性和稳定性：要考虑系统的发展和变化，预留足够的位置，能在原代码系统上加以扩充，代码的设计要能满足三、五年的使用要求。结构尽量简单：字母-字母-数字结构、对长代码分成小段记录等，如726-499-6135比7264996135好。长度尽可能短：满足需求的同时考虑成本和效率。5条原则都很重要,代码的种类,顺序码（系列码）用连续数字代表编码对象。简单、易于管理没有逻辑基础，本身不说明任何信息特征通常作为其它代码分类中更细分类的一种补充手段区间码依据被编码对象的共同特征，分成若干块，各块按顺序号编码。例子见：P135表6.1。信息排序、分类、检索等处理易于操作代码的长度依赖于分类属性的数量，有时代码长且有冗余，难于维修。包括：多面码（表6.2）、上下关联码、十进位码。如，图书分类码，如73.87221，小数点左边的数字代表大类，右边数字代表子类。占位不统一，不便于计算机处理。,分组码：是一种较常用的编码，它把代码分为组，每组具有一定的含义，从左到右分别表示大类、中类、小类。代码对象分类基准明确，容易记忆和追加但占位数较多。如身份证号、邮政编码。再如某大学的学生代码*，前两位代表年级编号(大分类)，中间两位代表专业及班级编号(中分类)，后两位代表学生在班上的编号(小分类)。助忆码：把代码对象名称作为代码的一部分，帮助记忆。如：TV-C-29代表29英寸彩色电视机。缩写码：把惯用的缩写字直接用作代码，如kg表示重量，cm表示厘米、BJ代表北京；Amt总额；Cont合同；容易记忆、理解，但有时处理不方便,代码结构中的校验位（了解）,数据的可靠性依赖于数据处理的全过程。数据处理过程原始数据采集、数据准备（分类编码）、数据输入、数据处理、数据输出。数据差错：人为差错设备差错为保证数据质量，必须保证数据输入的正确性。为了保证关键代码输入的准确性、减少输入错误，可给代码设置检验位有意识地在编码设计结构中原有代码的基础上，另外加上一个校验位，使它事实上变成代码的一个组成部分。,代码输入时常见的错误类型单一替代，如4234误录为1234易位错误，如12345误录为12354位移错误，如“1234”误录为“1234”双替代错误，如1234567误录为7234587校验码的形成利用数学算法将原代码与校验码建立某种唯一的数学关系；以“校验和”作为校验码可检查替代错误，如代码为234，其和为2+3+4=9，则完整代码为2349。以“权”+“校验和”作为校验码可检查替代错误和易位错误，如代码234，若给代码自左至右的权为3、2、1，将代码各位上的字符值分别乘以权，再求校验和23+32+41=16，完整代码23416。,当代码较长时，校验和的位数也随之增加，这样做就不经济了。在满足代码各种输入错误检验的前提下，力求校验位数越少越好，通常控制在12位较好。引入“模数”概念，所谓“模”可以是任何整数，一般取校验和除以“模”所得余数与模的差作为校验码。,校验码位数及模和权的选择：校验码“位数”的选择通常采用一位数字校验码，不够用时可采用两位数字、一位字母、一位数字一位字母等方式。“模”的选择原则模的取值大于代码字符集中字符的个数；模与代码各位上的权互为质数；模最好为质数。“权”的选择原则由自然数组成；有一固定顺序、或按某固定算法而得到的数列。例子：原代码为31504，权为6、5、4、3、2，取模为11，则：校验码=11-（36+15+54+03+42）mod（11）=11-7=4带校验码的完整代码为：315044,确定校验码的其他方法：,算术级数法：权为n、n-1、4、3、2；几何级数法：权为2n、2n-1、23、22、2；质数法：权为质数，如17、13、7、5、3。例子：见书P136。（完）,输入/输出设计的标准,应尽量减少汉字的输入。屏幕显示应尽量直观、逼真。输入数据时应尽量采用选择的方式。有较强的检错和容错能力。具有一定的数据恢复能力。具有完善的帮助系统。界面风格应当尽量向标准化靠近。,五、输出设计,输出是信息系统产生的结果或提供的信息，也是系统开发的目的和评价系统开发成功与否的标准。输出设计的目的是正确及时地反映和生成用于生产和服务部门管理决策的有用信息。从此角度理解，系统设计过程就是从输出设计到输入设计的过程。输出设计的内容（P144）：有关输出信息使用方面的内容；输出信息的内容；输出格式，如表格、图形、文件？输出设备，如打印机、显示器？输出介质，如表6.3。,输出的表达：表格信息：用来表示详细的信息；图形信息：用来表示事物的趋势、信息比较等；如Excel提供的各种图形，同学应知道某种图形有何种用途？图标信息等。输出报告输出报告定义了系统的输出。输出报告中标出了各常量、变量的详细信息，也给出了各种统计量及其计算公式、控制方法。设计输出报告时注意事项（P146）输出设计书的样式（P146表6.4）输出设计示例（书P147图6.7、6.8、6.9）,六、输入设计,输入设计是信息系统与用户交互的纽带，决定着人机交互的效率，决定着输出结果的正确性。输入设计包括数据规范和数据准备两个过程。输入设计的原则提高效率、减少错误是根本原则：控制输入量，仅输入基本信息，可通过计算、统计、检索的信息则有系统自动生成；减少输入延迟；减少输入错误，采用多种输入校验方法和有效性验证技术；避免额外步骤；输入过程应尽量简化。,数据输入设备的选择读卡机键盘磁盘输入装置光电阅读器终端输入输入检验输入错误的种类：数据本身的错误、数据多于或不足、数据延误等；数据出错的检验方法：重复校验、视觉校验、检验位校验、控制总数校验、数据类型校验、格式校验、罗季校验、界限校验、顺序校验、记录计数校验、平衡校验、对照校验等；出错的改正方法：原始数据错？机器自动检错；出错表设计。,原始单据的格式设计便于填写；便于归档；但据个适应能保证输入精度；输入屏幕设计菜单式填表式应答式演示各种输入格式；本课程演示系统的输入格式；书P153的图6.10。,七、数据存储设计,数据存储设计确定数据的组织方式，包括文件设计和据库设计两种方式。文件设计就是根据文件的使用要求，处理方式、存储量、数据的活动性以及硬件设备的条件，合理确定文件的类型、选择存储文件的介质、决定文件的组织方式和存储方式。数据库设计是在选定的数据库管理系统基础上建立数据库的过程，主要是进行数据库的逻辑设计，即在分析用户需求的基础上，将数据按一定的分类、分组系统和逻辑层次组织起来的过程。,文件设计,文件的分类按文件存储介质分：卡片文件、纸带文件、磁盘文件、打印文件；按信息流向分：输入文件、输出文件、输入输出文件；按文件组织方式分：顺序文件、索引文件、直接存取文件；按文件用途分：主文件、处理文件、工作文件、周转文件、其他文件等。,周转文件：用来存放具有固定个体变动属性的数据。例如:工资子系统中的住户电费扣款文件可以采用周转文件来解决。见P154页,文件设计设计文件之前，首先确定数据处理的方式、文件存储介质、计算机操作系统提供的文件组织方式、存取方式和对存储时间、处理事件的要求。（P155表6.7和6.8的比较）文件设计一般从共享文件开始，以它为基准设计其他文件记录。文件由记录组成，所以设计文件主要是设计文件记录的格式。,示例：下表是工资子系统中主文件记录设计表，表中详细填写了记录中每一数据项的名称、变量名、类型、宽度和小数位数字。记录设计中还应注明记录由哪个程序形成，又输出到哪个程序。,数据库设计,数据库设计的内容：数据库概念结构设计ER模型设计；数据库逻辑结构设计关系数据模型；数据库的物理结构设计，库文件的组织方式、存储介质分配、存储路径选择等。数据库设计与系统开发阶段的对应：,关系数据模型示例:供方单位（单位号、单位名、地址、联系人、邮政编码）。物资（代码、名称、规格、备注）。库存（入库号、日期、货位、数量）。合同（合同号、数量;金额、备注）。结算（编号、用途、金额、经手人）。购迸（入库号、编号、数量、金额）。付款（编号、合同号、数量、金额）。订货（代码、单位号、合同号、数量、单价）。,系统的安全、可靠性设计,系统的安全性及其设计：系统的安全性是指系统对自然灾害,人为破坏,操作失误或系统故障的承受能力。常用的安全办法有：运用机算机系统技术（如：双机热备份、双硬盘镜