信息系统第8章

2第8章信息系统设计【学习目标】通过本章学习，你将能够：描述系统设计阶段的活动和最终结果设计系统结构开发系统结构图设计用户界面掌握输入设计的原则设计各种类型的打印报告38.1引言在系统分析阶段结束后，分析员建立了系统的过程模型，明确了系统的任务，即未来系统应该做什么。从需求结构化的过程中，分析员在独立于任何物理实现的逻辑层面上知道了未来系统的过程流程和数据应该采取什么样的形式。而系统设计就是研究基于所选择的开发策略下的具体实现问题。其着眼点是系统如何构建，即定义系统的结构化部件。很显然，像定义系统范围和确定需求活动应该在分析阶段就完成，而定义应用程序配置环境和自动化程度等活动则应在分析阶段就开始，并在设计阶段结束。系统设计的任务：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。主要是解决“怎样做”的问题。系统分析逻辑模型做什么系统设计物理模型怎么做8.2系统设计概述系统设计的具体工作：这个阶段的任务还不是编写程序，而是设计出程序的详细规格说明。这种规格说明的作用很类似于其他工程领域中工程师经常使用的工程蓝图，它们应该包含必要的细节，程序员可以根据它们写出实际的程序代码。8.2系统设计概述系统设计的原则系统性从整个系统的角度考虑，如系统的代码要统一，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、全局共享等。灵活性要求系统具有很强的环境适应性，如尽量采用模块化结构，提高各模块的独立性。可靠性如安全保密性、检错、纠错能力、抗病毒能力等。经济性如不要盲目追求技术上的先进，尽量避免不必要的复杂化。8.2系统设计概述78.2系统设计概述系统设计过程可以分为两个层次：一是结构设计(或被称为架构设计)，二是细节设计。图8-1是一个现实中能看到的硬件系统，而系统设计大部分内容是看不到的内部软件逻辑的设计。88.2系统设计概述系统设计阶段所涉及的主要活动包括以下方面。我们也将遵循这个顺序来讲解系统设计的各部分技术。系统结构(架构)设计。应用程序的结构设计。代码设计。用户界面设计。数据库设计。98.3系统结构设计分布式系统比集中式系统更加复杂，也更难以实现。那么现在为什么分布式系统成为必然趋势呢？主要原因如下。多数企业本身就是跨区域的分布式布局，所以对应的也需要分布式系统方案。分布式系统发挥了个人计算机的最大潜能。分布式系统方案对用户更加友好，因为它们使用PC作为用户界面处理器。大体来说，分布式系统有下面两种典型的架构。客户/服务器架构。三层客户/服务器架构。108.3.1客户/服务器架构定义客户/服务器(C/S)架构这一术语通常是指将处理操作分散在一个或多个联网的客户机和一个中央服务器上的系统。图8-2给出了一个简单的客户/服务器架构例子。118.3.1客户/服务器架构客户/服务器架构的主要优点是开发的灵活性，表现在以下几方面。位置的灵活性。可以在不影响系统其他部件的情况下移动系统的特定部件，从而改变组织的规模和物理位置。可扩展性。可以通过升级或更换核心软件运行的硬件来提高系统性能。可维护性。可以更新系统中某部件的内部实现而不影响其他部件的工作。8.3.1客户/服务器架构

客户机/服务器体系结构存在以下局限：(1)两层客户机/服务器结构是单一服务器且以局域网为中心的，所以难以扩展至大型企业广域网或Internet；(2)软、硬件的组合及集成能力有限；(3)客户机的负荷太重，难以管理大量的客户机，系统的性能容易变坏.(4)系统客户方软件安装维护困难、数据库系统无法满足对于成百上千的终端同时联机的需求、由于客户机/服务器间的大量数据通信不适合远程连接，使其只能适合于局域网应用。8.3.1客户/服务器架构一般用于客户机在50台以下的管理信息系统，客户机采用VisualBasic或Delphi编写，服务器采用SQLServer、DB2、ORACLE等大型数据库管理系统。8.3.2三层客户/服务器架构客户机上只需安装具有用户界面和简单的数据处理功能的应用程序，负责处理与用户的交互和与应用服务器的交互。应用服务器负责处理商业和应用逻辑，具体地说就是接受客户端应用程序的请求，然后根据商业和应用逻辑将这个请求转化为数据库请求后与数据库服务器交互，并将与数据库服务器交互的结果传送给客户端应用程序。14158.3.2三层客户/服务器架构最常见的结构包括以下几层。数据层：负责管理存储的数据，这些数据通常存储在一个或多个数据库中。业务逻辑层：负责实现业务处理的规则和逻辑。可视层：负责接受用户的输入，并将处理结果格式化显示。168.3.2三层客户/服务器架构图8-5详细演示了三层的客户/服务器系统的数据访问过程。178.3.2三层客户/服务器架构浏览器/服务器(B/S)架构是随着Internet技术的兴起，对客户/服务器架构的一种变化或者改进的架构，是一种特殊形式的三层客户/服务器架构。在这种架构下，用户界面完全通过WWW浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在Web服务器端实现，形成所谓的三层架构，如图8-6所示。8.3.2三层客户/服务器架构三层客户机/服务器结构的优点是：(1)允许合理地划分三层结构的功能，使之在逻辑上保持相对独立性，从而使整个系统的逻辑结构更为清晰，能提高系统和软件的可维护性和可扩展性。(2)整个系统被分成不同的逻辑块，层次清晰，一层的改动不会影响其他层次；(3)允许更灵活有效地选用相应的平台和硬件系统，使之在处理负荷能力上与处理特性上分别适应于结构清晰的三层；并且这些平台和各个组成部分可以具有良好的可升级性和开放性。被分成三层的应用基本上不需要修正。(4)能够使“肥胖”的客户机变得“瘦”一些；(5)开发和管理工作向服务器端转移，使得分布的数据处理成为可能；8.3.2三层客户/服务器架构(6)管理和维护变得相对简单。(7)允许充分利用功能层有效地隔离开表示层与数据层，未授权的用户难以绕过功能层而利用数据库工具或黑客手段去非法地访问数据层，这就为严格的安全管理奠定了坚实的基础，整个系统的管理层次也更加合理。(8)在三层客户机/服务器结构中，由于数据访问是通过功能层进行的，因此客户端不再与数据库直接建立数据连接。也就是说，建立在数据库服务器上的连接数量将大大减少。原则自顶向下。方法把系统或其组成部分视为暗盒，基于输入与输出及对数据变换功能的模块的逐层分解。模块具有4种属性的一组程序语句。4种属性：模块输入/l输出逻辑功能运行程序内部数据8.4应用程序的结构设计示例计算“圆的面积”模块。4种属性：输入：R（半径）；输出：S（面积）。逻辑功能：从调用者处获得R；将产生的S返回给调用者。内部数据：π（圆周率）。运行程序：计算圆面积（S）程序。模块输入/l输出逻辑功能运行程序内部数据8.4应用程序的结构设计表示结构图。步骤(1)将逻辑结构（数据流程图）转换成初始的结构图；(2)对初始结构图进行优化设计。8.4应用程序的结构设计结构图（StructureChart，SC）结构图的基本符号：由以下6种基本符号组成8.4应用程序的结构设计248.4.1结构图的概念结构图是用来展示一个计算机程序模块间关系的层次图。结构图的基本组成部分是模块，模块用来标识一个功能。结构图的优点：1、具有很高的可读性，便于理解和讨论。2、采用“自顶向下”的原则逐层扩展而得到的图形，因此它可以用来表达系统的总体结构。同时也能够把整个设计任务分散开来，交给若干个设计人员进行不同部分的设计工作，既便于管理，又能够加快设计进度，提高工作效率。3、它具有较高的严密性，又有灵活性。结构图能够准确地表达系统中各个组成部分以及它们之间的联结关系，具有很强的严密性。同时它能够随着数据流程图的改变而改变，具有很高的灵活性，易于修改和维护。4、结构图作为系统设计的重要工具，不但能够在系统设计阶段发挥作用，而且还是程序设计、系统测试、系统维护工作顺利进行的重要保证。结构图与数据流程图的区别数据流程图反映的是系统的逻辑模型；是从数据在系统中的流动情况来考虑系统的结构图描述系统的物理模型及系统功能是怎样逐步完成的它从功能层次上来考虑系统结构图没有严格地表示模块的调用次序，只表明模块的调用关系结构图不指明上级模块什么时候调用下层模块278.4.2结构图设计的一般思路结构图的设计根据是分析阶段的数据流图。前面讲过，数据流图是根据自顶向下的思路建立的。根据经验，我们可以将顶层的数据流图分别对应于编程环境中的菜单、主调用窗体等。而把底层的基本数据流图对应为被调用的最底层窗体以及该窗体中某个按钮内的程序代码段。对于顶层的数据流图，一般处于表示层，它们只给出了系统的外貌。而对于基本图中的过程，则多数处于应用逻辑层和数据访问层，是用户看不到的系统内部属性。对于一些通用的数据访问动作，可以单独为它设计通用数据访问逻辑，而这方面的工作则属于数据访问层的设计。288.4.3结构图中的模块结构图最终是由模块组成的。模块是为实现某一处理的一系列可执行指令。模块是具有四种属性的一组程序语句，这四个属性分别是输入/输出、逻辑功能、运行程序、内部数据结构化程序设计的一个基本思想是每个模块需完成某一特定功能。设计结构图是为了给一个程序建立模块层次结构。一个设计良好的系统，我们可以根据需要很容易地将模块重新组合成新的形状。高层的数据流程图特别是一级数据流图所表示的处理功能都是相对独立的，可以把它们看成是一类类特定的事务，将其转换为结构图。8.4.5结构图举例308.4.5结构图举例结构示意图。系统销售采购购书单领书单进书单采购单输入/输出方式

操作模式的设计界面统一性设计8.5用户界面及输出设计输入/输出方式①键盘输入

②A/D，D/A（即模→数、数→模）转换③网络或通讯传输

④报表

⑤图形输出

⑥批处理/实时处理8.5用户界面及输出设计输入/输出方式校对方式①人工校对②二次键入③利用统计中的平衡关系或财务帐目中的平衡关系进行校对入学年份本科生人数大专生人数学生总数1993

1589

189

1778

1994

1487

127

1614

1995

2001

193

2194

1996

1983

270

2253

合计7060

779

7839

8.5用户界面及输出设计1.界面界面：是系统的感知器官。界面的特点：用户系统功能界面操作信息系统操作动作动作结果8.5用户界面及输出设计1.界面界面：是系统的感知器官。界面的特点：可见性、可供性。可见性：有充分的提示信息，说明哪些是用于操作的以及它们的操作方法，提示用户如何实现人机交互，这就是功能的“可见性”。用户系统功能界面操作信息系统操作动作动作结果8.5用户界面及输出设计1.界面界面：是系统的感知器官。界面的特点：可见性、可供性。可供性：每一项功能及其操作方法对于界面所处环境中的大多数用户来说是显而易见的，只需看一眼就可以有所了解，具有这种特点的控制方法成为“可供性”。用户系统功能界面操作信息系统操作动作动作结果8.5用户界面及输出设计1.界面界面：是系统的感知器官。界面的特点：可见性、可供性。可供性的作用：提供了大量的与操作有关的线索。用户系统功能界面操作信息系统操作动作动作结果8.5用户界面及输出设计2.操作模式属性值的键盘输入:功能值的实现方法：等待系统处理的形式：属性值的A/D输入：文本输入下拉菜单表格选择功能按钮功能菜单图标按钮进度条漏斗条形码8.5用户界面及输出设计3.示例学生基本信息表管理，采用屏幕－－键盘交互方式。实现的功能：输入新生信息、修改错误信息、修正学籍变动信息、删除退学学生信息、删除已毕业学生信息、查询信息。(1)查询功能所需的属性值：学号、姓名、班级、出生日期、专业、年级、学院。(2)分析查询条件的数据类型，分解出元动作集合：学号、姓名、班级、专业、学院；出生日期：分解为年、月、日。(3)分解功能性动作：输入学生信息、修改学生信息、删除学生信息、查询信息分析8.5用户界面及输出设计3.示例学生基本信息表管理，采用屏幕－－键盘交互方式。实现的功能：输入新生信息、修改错误信息、修正学籍变动信息、删除退学学生信息、删除已毕业学生信息、查询信息。(1)设计属性值的操作方案：学号、姓名、班级：键盘输入，可有可无，文本方式输入。出生日期：键盘输入，年、月、日。专业、学院：键盘输入。(2)设计功能性动作方案：输入学生信息、修改学生信息、删除学生信息、查询信息：功能按钮、功能菜单、图标按钮。设计8.5用户界面及输出设计6.注意事项操作要尽可能地：①发挥计算机的优势；②符合用户的操作习惯；③简单、明了，使用方便。8.5用户界面及输出设计界面统一性设计1.风格设计2.导航设计3.可靠性设计具有统一的风格色彩适中突出主题8.5用户界面及输出设计1.风格设计2.导航设计3.可靠性设计8.5用户界面及输出设计界面统一性设计界面统一性设计1.风格设计2.导航设计3.可靠性设计减少操作错误的措施：输入操作符尽可能简单、易记忆，提示要简短、明了；对一些参数设置缺省值；容忍用户操作失误；有运行状态提示，防止错误积累；检测用户错误，屏蔽输入错误，及时提供出错信息。良好的容错性充分的提示信息光标当前位置运行状态8.5用户界面及输出设计用户界面简单、美观和高效是很重要的。根据经验，在设计用户界面时应该遵循以下方面的指导方针。关注基本目标。为用户提供反馈。友好的错误提示。设计完整的对话过程。8.5用户界面及输出设计8.6代码设计编码是代表事物名称、属性、状态等的符号。为事物提供一个概要而不含糊的认定，便于数据的存贮和检索。使用编码可以提高处理的效率和精度。提高数据的全局一致性。编码是人和计算机的共同语言，如零件号、图号等早已使用编码。分类的原则：科学性：通常要选择事物或概念（即分类对象）中最稳定的本质属性或特征作为分类的基础和依据。系统性：将选定的事物或概念的属性特征按一定的排列顺序予以系统化，并形成一个合理的科学分类体系。可扩展性：分类要具有可拓展的类目，以保证增加新的事物或概念时，不致于打乱已建立的分类体系，同时还应为下级信息系统在本分类体系的基础上进行延拓细化创造条件。兼容性：与有关标准（包括国际标准、国家标准、行业标准等）协调一致。综合实用性：分类要从系统出发，把全局问题放在系统整体中处理，以达到全系统最优

信息分类的基本方法：线分类法和面分类法。1、线分类法：线分类法也称层级分类法。它是将初始的分类对象（即被划分的事物或概念）按所选定的若干属性或特征（作为分类的划分基础）逐次地分成相应的若干层级的类目，并排成一个有层次的、逐级展开的分类体系。

上位类：即在线分类体系中，一个类目相对于由它直接划分出来的下一级类目而言，称为上位类。

下位类：即在线分类体系中，由上位直接划分出来的下一级类目相对于上位类而言，称为下位类。

同位类：即在线分类体系中，由一个类目直接划分出来的下一级中的各类目，彼此称为同位类。

例如：GB2260-86《中华人民共和国行政区划代码》采用的是线分类法，将全国行政区划分为三层：第一层为省（自治区、直辖市）第二层为地区（市、州、盟）第三层为县（市、旗、镇、区）。

线分类法的原则：在线分类中，由某一上位类划分出来的下位类类目的总范围应与上位类类目相等；当某一个上位类类目划分成若干个下位类类目时，应选择一个划分基准：同位类类目之间不交叉、不重复，并只对应于一个上位类；分类要依次进行，不应有空层或加层。

线分类法的优点是：层次性好，能较好地反映类目之间的逻辑关系使用方便，既符合手工处理信息的传统习惯，又便于计算机处理信息线分类法的缺点是：结构弹性较差，分类结构一经确定，不易改动；当分类层次较多时，为其所设计的代码位数会比较大，影响数据处理的效率与速度。

2、面分类法面分类法是将所选定的分类对象的若干个属性或特征视为若干个“面”，每个“面”中有可分成彼此独立的若干个类目，再按一定的顺序将各个“面”平行排列。使用时可根据需要将这些“面”中的类目按指定的顺序组合在一起，形成一个新的复合类目。

例如：服装的分类可采用面分类法，选择服装材料、男女式样、服装款式三个属性作为三个“面”，每个“面”又可分成若干个类目，如下表。

材料

男女式样

服装款式

纯棉

男式

中山装

纯毛

女式

西服

中长纤维

……连衣裙

…………面分类法的原则：根据需要选择分类对象本质的属性或特征作为分类对象的各个“面”不同面内的类目不应相互交叉，也不能重复出现每个“面”有严格的固定位置“面”的选择以及位置的确定，根据实际需要而定。

面分类法的优点：具有较大的弹性，一个“面”内类目改变，不会影响其它的“面”适应性强，可根据需要组成任何类目，同时也便于计算机处理信息易于添加和修改类目面分类法的缺点：不能充分利用容量，可组配的类目很多，但有时实际应用的类目不多难于手工处理信息代码的功能：信息代码是一个或一组有序的、易于计算机和人识别与处理的符号，有时也称为“码”，功能如下：标识：代码是鉴别编码对象的唯一标志分类：当按编码对象的属性或特征分类，并赋予不同的类别代码时，代码又可以作为区分编码对象类别的标志排序：当按编码对象发现（产生）的时间、所占有的空间或其他方面的顺序关系分类，并赋予不同的代码时，代码又可作为编码对象排序的标志特定含义：代码是在一定分类体系下产生的，因此代码可提供一定的特定含义

合理的编码结构是信息系统具有生命力的重要因素。

若已知码的位数为P，每一位上可用字符数为Si，则可以组成码的总数为：

例如，对每位字符为0-9的三位码，共可组成C=10*10*10=1000种码。代码设计的基本原则：唯一性

合理性

可扩充性

简单性

适用性

规范性

常用代码设计方案：顺序码：顺序码是一种用连续数字代表项目名的编码。例如：

00学校

01数学系

02物理系

……表意码表意码是把直接或间接表示编码化对象属性的某些文字、数字、记号原封不动作为编码

编码

中文

英文

MT

米

Meter