信息系统分析与设计 陈禹课件 第七章 总体设计

第七章总体设计目录

7.1系统设计的任务和原则

7.2系统结构设计

7.3总体数据库设计

7.4通信结构的规则与设计7.1系统设计的任务和原则7.1.1系统设计阶段的任务总体设计模块结构设计系统物理配置方案设计总体数据库设计7.1.1系统设计阶段的任务

详细设计

代码设计数据库设计输出设计输入设计人机界面设计处理过程设计安全保密设计编写程序设计说明书7.1.2系统设计阶段应遵循的原则

1.系统性原则统一的信息代码、统一的数据组织方法、统一的设计规范和标准

2.经济性原则

3.可靠性原则如安全保密性、检错及纠错能力、抗病毒能力、系统恢复能力等。4.简单性原则

5.灵活性原则系统容易修改和维护。

7.2系统结构设计7.2.1结构设计的原则

结构化程序设计方法基本思想工作过程特点模块模块的聚合模块的耦合结构图7.2.1结构化程序设计方法

运用一套标准的设计准则和工具，采用模块化的方法进行系统结构设计，将一个信息系统的结构，分解成由许多按层次结构联系的功能结构图，即模块结构图。该方法提出一种用于设计模块结构图的方法，还有一组对模块结构进行评价的标准及进行优化的方法。

7.2.1结构化程序设计基本思想

系统模块化，即把一个系统自上而下逐步分解为若干个彼此独立而又有一定联系的组成部分，这些组成部分称为模块。对于任何一个系统都可以按功能逐步由上向下，由抽象到具体，逐层将其分解为一个多层次的、具有相对独立功能的模块所组成的系统。

结构化程序设计工作过程

工作过程可以分为两步：第一步是根据数据流程图导出系统初始结构图，第二步是对结构图的反复改进过程。

结构化程序设计特点

1、对于一个复杂的系统，用分解的方法予以化简；

2、采用图表表达工具，有一套基本的设计准则，有一组基本的设计策略；

3、有一组评价标准和质量优化技术。

模块

模块（module）的定义具有以下属性的一组程序语句。输入与输出逻辑功能运行程序内部函数功能结构图模块的聚合模块聚合是用来衡量一个模块内部各组成部分间整体统一性的指标，它具体描述一个模块功能专一性的程度。简单地说，理想聚合的模块只完成一件事情。根据模块内部的构成的情况，模块聚合可以划分为七个等级，这七个等级的模块聚合程度具有由强到弱变化的特点。模块的聚合

模块的主要聚合形式功能聚合（functionalcohesion）

——模块内部各组成部分都是为了完成同一功能而聚合在一起。顺序聚合（sequentialcohesion）

——模块内部各组成部分有这样的特征：前一部分处理动作的输出是后一部分处理动作的输入。12模块的聚合

模块的主要聚合形式通讯聚合（communicationalcohesion）

——也称“数据聚合”，模块内部各组成部分的处理动作都使用相同的输入或产生相同的输出。过程聚合（proceduralcohesion）

——模块内部各组成部分的动作彼此间无关系，但受同一控制流支配，决定它们的执行顺序。34模块的聚合

模块的主要聚合形式暂时聚合（temporalcohesion）

——也称“时间聚合”，模块内部各组成部分的处理动作与时间有关（必须在特定的时间内执行完）。逻辑聚合（logicalcohesion）

——模块内部各组成部分在逻辑上具有相似的处理动作，但功能上、用途上却彼此无关。56模块的聚合

模块的主要聚合形式偶然聚合（coincidentalcohesion）

——一个模块由若干个并不相关的功能偶然地组合在一起。如为了缩短程序长度而将具有部分相同语句段的无关功能组合在一起，则会形成偶然聚合。

7模块的聚合

总结在上述七种模块聚合方式中，其聚合程度是依次下降的。由于功能性聚合模块的聚合程度最高，所以在划分模块的过程中，应尽量采用功能性聚合方式。其次根据需要可以适当考虑采用顺序性聚合或数据性聚合方式，但要避免采用偶然性聚合和逻辑性聚合方式，以提高系统的设计质量和增加系统的可修改性。模块的聚合方式的判定树模块的耦合

模块的主要耦合形式数据耦合（datacoupling）

——模块之间只是调用与被调用关系，且相互只传递数据。控制耦合（controlcoupling）

——模块之间只是调用与被调用关系，相互之间除了递数据信号外，还传递控制信号。12模块的耦合

模块的主要耦合形式公共耦合（commoncoupling）

——两个模块都和同一个公共数据环境有关。34内容耦合（contentcoupling）

——两个模块的内部属性（即运行程序或内部数据）有关。不同耦合形式的模块性能比较

耦合形式对连锁反应的影响可修改性可读性通用性数据耦合弱好好好特征耦合弱中中中控制耦合中不好不好不好内容耦合最强最坏最坏最坏

耦合程度高总结在进行系统模块划分时，除了要考虑降低模块之间的耦合度和提高模块的聚合度这两条基本原则之外，还要考虑到模块的层次数和模块结构的宽度。如果一个系统的层数过多或宽度过大，则系统的控制和协调关系也就相应复杂，系统的模块也要相应地增大，结果将使设计和维护的困难加大。

结构图

基本符号模块：<模块名称>调用：数据信号：控制信号：判断调用：循环调用：系统结构图

示例

x,y

zABxpyABBCDABCDA(a)(b)(c)(d)

图(a)中，模块A调用模块B，A将数据x，y传递给B，调用结束时，B将数据z返回给A。图(b)中，模块A调用模块B，A将数据x和控制信息p传递给B，调用结束时，B将数据y返回给A。图(c)中，模块A选择调用B、C模块，直接调用D模块。图(d)中，模块A循环地调用模块B、C和D。

数据流程图与结构图

销售订单处理功能的数据流程图如下：备货单订货单缺货信息

销售订单处理库存信息已处理订单信息“销售订单处理”功能的数据流程图

数据流程图与结构图

销售订单处理功能的结构图如下：

订单备货单订单已处理订单销售订单处理输入处理输出输入订单确定能否供货处理缺货订单处理可供货订单打印备货单“销售订单处理”功能的结构图

模块划分的方法

由数据流程图导出结构图

转换方法数据流程图功能结构图转换①变换中心法。②事务中心法。模块划分的方法

数据流程图的类型

变换型结构

事务型结构输出输出结果格式化结果结果正确数据机内数据原始数据读入数据编辑数据处理格式编排输出输入主加工变换型数据流程图示例7.2.2模块划分的方法

数据流程图的类型

变换型结构

事务型结构C类B类输入事务分类处理B类事务处理C类事务A类处理A类事务A类事务B类事务C类事务

事务型数据流程图示例模块划分的方法

变换分析

变换型结构的数据流程图由输入、主加工和输出三部分组成，其中，主加工部分执行系统的主要处理功能，对输入数据实行变换，是系统的中心部分，也称为变换中心。同时，把主加工的输入和输出数据流称为系统的“逻辑输入”和“逻辑输出”。显然，逻辑输入与逻辑输出之间的部分即是系统的变换中心。而系统输入端和系统输出端的数据流分别称为“物理输入”和“物理输出”。

运用变换分析从变换型结构的数据流程图导出变换型模块结构图过程可分为三步：1)确定主加工(或变换中心)。在数据流程图中多股数据流的汇合处一般是系统的变换中心。若没有明显的汇合处，可先确定逻辑输入和逻辑输出的数据流，作为变换中心。从物理输入端开始，沿着数据流输入的方向向系统中间移动，直至到达不能被作为系统输入的数据流为止，则前一个数据流就是系统的逻辑输入。从系统的物理输出端开始，向系统的中间移动，可找出离物理输出端最远的，但仍可作为系统输出的部分就是系统的逻辑输出。逻辑输入和逻辑输出之间的部分是系统的变换中心。模块划分的方法

运用变换分析从变换型结构的数据流程图导出变换型模块结构图过程可分为三步：2)设计模块结构图的顶层和第一层.系统模块结构图的顶层是主控模块，负责对全系统进行控制和协调，通过调用下层模块来实现系统的各种功能。在与变换中心对应的位置上画出主控模块，作为模块结构图的“顶”，然后“自顶向下，逐步细化”，每一层均按输入、变换中心、输出等分支来处理。对于第一层，按如下规则转换：①为数据流程图中每个逻辑输入设计一个输入模块，它的功能是向主控模块提供逻辑输入数据；②为数据流程图中的每个逻辑输出设计—个输出模块，它的功能是把主控模块提供的数据输出；③为数据流程图中的变换部分设计一个变换模块，它的功能是对逻辑输入进行加工处理，变换成逻辑输出。3)设计中、下层模块。根据数据流程图将系统模块结构图中第一层的各模块自顶向下逐级向下扩展，形成完整的结构图。输入模块的功能是向调用它的模块提供数据，故需要一个数据来源，因此，为每个输入模块设计两个下层模块：输入模块、变换模块。为每个输出模块设计两个下层模块：输出模块、变换模块。直到物理输入端或物理输出端为止。

模块划分的方法

由变换型数据流程图导出的结构图示例：模块划分的方法

事务分析

从一般意义上讲，事务可以是指一个信号，或一个事件或一组数据，它们在系统中能引起一组处理动作。在数据处理工作中，事务是指一组输入数据，它可能属于若干种类型中的一种，对于输入到系统中的每一种事务都需要采用一组特定的处理动作。

1)分析数据流程图，确定它的事务中心。如果数据沿着输入通路到达一个处理T，这个处理根据输入数据的类型在若干动作序列中选出一个来执行，那么，处理T称为事务中心。2)设计高层模块。事务型数据流程图转换成模块结构图，其高层的模块结构具有图7—9所示的基本形式。3)设计中、下层模块。自顶向下，逐层细化，对高层模块进行必要分解，形成完整的模块结构图。模块划分的方法

由事务型数据流程图导出的结构图示例：模块划分的原则

低耦合，高聚合原则作用范围应在控制范围内合理的模块扇入和扇出数合适的模块大小模块划分的原则

模块划分的主要原则“高内聚，低偶合”

目的：提高模块的独立性（independence），

便于模块的独立使用和维护。模块划分的原则

控制范围和判断作用范围关系

控制范围包括模块的所有下级模块以及该模块本身。

①判断作用范围应落在控制范围之内。②判断调用的层次不宜间隔过多。

判断作用范围包括可以被判断调用的所有模块。“作用范围应在控制范围之内”模块划分的原则

扇出系数

扇出系数是指某模块可以直接调用的下级模块个数。ABCDEF该系数不宜太大也不宜带小，经验数据：7~8个。“合理的模块扇入和扇出数”扇入系数扇入系数是指可以直接调用某模块的上级模块个数。ABCDEF该系数越大越好。模块划分的原则

“合理的模块大小”

——按功能分解：做到一个模块对应一个功能，一个功能对应一个模块。

如果一个模块很大，那么它的内部组成部分必定比较复杂，或者它与其他模块之间的耦合度可能比较高，因此对于这样一个较大的模块应该采取分解的方法把它尽可能分解成若干个功能单一的较小的模块，而原有的大模块本身的内容被大大减少并成为这些小模块的上级模块。一般来说，一个模块中所包含的语句条数为几十条较好，但这也不是绝对的。在分解一个大模块时，不能单凭语句条数的多少，而主要是按功能进行分解。功能结构图功能结构图的绘制方法转换方法数据流程图功能结构图转换①变换中心法。②事务中心法。功能结构图数据流程图的类型

复审DFD图，必要时可再次进行修改或细化

鉴别DFD图的结构特征:事务？变换？

按照规则，把DFD图转换为初始的功能结构图

改进初始的功能结构图

变换型结构

事务型结构从数据流程图到功能结构图的映射7.3总体数据库设计总体数据库的设计原则数据结构的合理性

数据结构的合理性要求指数据文件组织合理，数据元素归类和划分合理，以及对数据项进行合理描述。

数据存储的安全性

数据存储的安全性要求从存储总体结构上保证数据的安全性、一致性和完整性。一般来说，提高安全性的最有效措施是增加数据的冗余，而数据的大量冗余往往为维护数据一致性带来困难。这是—对不可调和的矛盾。对此应进行合理取舍，在尽量降低冗余的前提下，确保数据的安全性与可靠性。

维护和管理方便无论设计什么样的存储结构，首先应保证对数据进行管理和维护上的方便，它是提高系统运行效率的基础。

总体数据库设计数据的分类

数据存储规模设计

数据存储空间的分布设计

文件设计

数据的安全性和完整性设计

数据库管理系统(DBMS)的选择总体数据库设计数据的分类

信息系统中的数据主要分基础数据、中间数据、工作数据和暂存数据四大类。基础数据是指整个系统的输人数据、输出数据、代码、各种工作和技术标准、规范以及主要子系统的共享数据；中间数据是指在数据处理中需要保存的中间结果；工作数据是指为提高某项处理功能的效率而事先加工好的数据；暂存数据是指处理过程中需存储、在处理过程结束后即可消除的数据。总体数据库设计数据存储规模设计数据存储规模设计中要考虑的因素主要包括：现有数据量的存储规模未来数据量的增长趋势数据类型的划分数据存储规模设计就是要在分析的基础上，合理的组织数据的存储格式，选择合理的存储技术和设备对数据进行存储。总体数据库设计数据存储空间的分布设计

数据存储的空间分布应与系统总体设计总的物理环境配置协调一致，例如，在局域网环境中，可以将系统数据集中存储在分布式环境上的中心机或网络环境中的服务器上，而把新的数据就近分别存放在各自应用部门的工作站上，以保证使用和管理上的方便。数据存储空间的分布设计中要注意区别共享数据和独占数据，还要区别流动性数据和非流动性数据。总体数据库设计文件设计文件设计的基本内容主要包括以下几个方面：1)对数据字典描述的数据存储情况进行分析，确定需要作为文件组织存储的数据，分析出其中的数据类型，如：固定数据、流动数据、共享数据等，以便决定文件的类别。2)决定需要建立的文件及其用途和内容，确定每个文件的文件名。3)根据文件的使用要求选择文件的存储介质和组织形式。例如：对经常使用的文件，一般情况下，存储设备采用磁盘，存储组织方式采用随机存储组织方式。对不常用但数据量大的文件，可采用磁盘存储和顺序存储组织方式。

总体数据库设计文件设计文件设计的基本内容主要包括以下几个方面：1)对数据字典描述的数据存储情况进行分析，确定需要作为文件组织存储的数据，分析出其中的数据类型以便决定文件的类别。2)决定需要建立的文件及其用途和内容，确定每个文件的文件名。3)根据文件的使用要求选择文件的存储介质和组织形式。如对经常使用的文件，一般情况下，存储设备采用磁盘，存储组织方式采用随机存储组织方式。对不常用但数据量大的文件，可采用磁盘存储和顺序存储组织方式。

总体数据库设计文件设计文件设计的基本内容主要包括以下几个方面：4)根据数据结构设计记录格式。记录格式设计内容包括：确定记录的长度；确定要设置的数据项目以及每个数据项在记录中的排列顺序；确定每个数据项的结构；若需要时，确定记录的关键字(数据项)。5)根据记录长度、记录个数和文件总数估算出整个系统的数据存储容量。整个系统的数据存储容量等于各个存储容量之和。文件存储容量的计算与文件的组织方式、存储介质、操作系统和记录格式等有密切关系。

总体数据库设计数据库管理系统(DBMS)的选择选择数据库管理系统时，应考虑：数据库的性能；数据库宽里系统的系统平台；数据库宽里系统的安全保密性能；数据的类型。目前市场上流行的DBMS有：Oracle、Sybase、SQLServer、Informix、DB2、FoxPro、……7.4通信结构的规则与设计7.4.1系统总体布局

系统的总体布局是指系统的硬、软件资源以及数据资源在空间上的分布特征。从信息资源管理的集中程度来看系统总体布局方案主要有集中式系统和分布式系统。硬件、软件、数据等信息资源在空间上集中配置的系统为集中式系统；利用计算机网络把分别在不同地点的计算机硬件、软件、数据等信息资源联系在一起，服务于一个共同的目标而实现相互通信和资源共享，就形成了信息系统的分布式结构，具有分布式结构的系统称为分布式系统。7.4.1系统总体布局（1）系统类型——即是采用集中式还是分布式，或两类结构的结合（2）数据存储——既可以采用一种，也可以混合使用（3）