第5章 信息系统的设计.ppt

1、信息系统分析与设计,第五章 信息系统的设计,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,第五章 信息系统的设计,5.1信息系统设计概述 5.2结构化设计的基本概念 5.3从数据流程图导出结构图 5.4数据库设计和编码设计 5.5输入/输出设计 5.6人机对话设计 5.7计算机处理过程的设计 5.8系统设计说明书,逻辑模型： 需求模型,物理模型： 解决方案的模型,做什么,怎么做,科学合理地提出,从具体到抽象,从抽象又回到具体,系统分析,系统设计,信息系统的设计,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.1 信息系统设计概述,5.1.1信息系统设计的主要任务 系统设计阶段任务繁重，主

2、要有十大任务： （1）新系统物理结构的设计。即定义组成新系统的模块及模块间的接口 （2）硬件配置设计。选择新系统采用的硬件系统 （3）系统软件选择设计。选择新系统采用的系统软件 （4）网络选择设计。选择新系统采用的网络 （5）代码设计 （6）输入设计 （7）输出设计 （8）对话设计 （9）数据存储设计 （10）模块内部的算法设计,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.1 信息系统设计概述,5.1.1信息系统设计的主要任务 通常又把系统设计分成两个阶段。第一阶段称总体设计（又称概要设计）阶段，完成上述前九项任务。第二阶段称详细设计阶段，完成上述第十项任务。 总体设计阶段首先要完成新

3、系统物理结构的设计。我们知道，构成系统中应用软件的实体是模块，要设计系统由哪些模块组成、设计各模块间的关系，并把这种设计表达出来。通常，描述应用软件系统物理结构的工具是模块结构图，这就是说，总体设计首先要完成新系统模块结构图的设计。 详细设计阶段是用表格、图形或其他工具描述每个模块内部的工作过程（即算法），在系统设计阶段，程序员能根据这些描述写出程序来。,6/87,总体设计阶段 详细设计阶段,划分子系统；机器设备（软、硬件）的配置数据的存储规律以及整个系统实现规划等进行合理的安排。,具体的代码设计、输入输出设计、信息分类和数据库设计、功能模块设计。,系统设计,7/87,总体设计阶段需要进行系统

4、模块结构的设计，将一个大系统分成不同层次、多个模块组成的系统。 详细设计阶段，给出每个模块实现的细节，并对模块的输入、输出和处理过程作详细的描述。 常用的设计方法和工具主要有：结构化设计方法(Structured Design，SD），模块结构图，系统流程图等。,系统设计,8/87,系统总体结构设计,1、系统总体布局 2、系统运行平台设计 3、系统总体结构设计,9/87,系统总体布局,信息系统的总体布局是指系统软、硬件及数据资源在空间上的分布特征。从集中程度看： 1、集中式系统：硬件、软件及数据资源在空间上集中配置的系统。 2、分布式系统：利用计算机网络，将不同地点的硬件、软件及数据资源联系在

5、一起实现相互通信和资源共享的系统。,10/87,系统总体布局,基于计算机网络的分布式系统，出现了不同的计算模式 （1）客户机/服务器（Client/Sever）模式 （2）浏览器/服务器（Brower/Server）模式,11/87,包括网络设计、计算机软硬件的选择、数据 库管理系统的选择等。 一、网络的设计和选择 网络拓扑结构的选择。 网络的逻辑设计。 网络配置：网络操作系统的选择，数据读写权 限等。,系统运行平台设计,12/87,二、计算机软硬件的选择 硬件：管理对计算机的基本要求是速度快、容量大；操作灵活方便。但计算机的性能指标越高，其费用也越大。 还应考虑兼容性、可扩展性、维修性；技术

6、上成熟可靠；技术服务售后服务好；性价比高的产品。 软件：能否满足用户需求；软件的灵活性；技术支持 三、数据库管理系统的选择 中低档：SQL、MySQL、Access 高档：Oracle、Sybase、DB2 DBMS需要和操作系统密切配合，还学考虑用户数量,13/87,系统总体结构设计,14/87,系统总体结构设计,结构化系统设计就是按照系统功能把一个复杂、抽象的系统分解成简单、具体的模块，这些模块规模相对较小、功能单一，也易于编程实现和修改。这种按照自顶向下逐步分解、逐步求精的思想分解所得到的系统模块层次结构图称为层次结构图，又称为H图。,15/87,例：H图,2020年7月16日星期四,信

7、息系统分析与设计,5.1 信息系统设计概述,5.1.2 信息系统设计的评价标准 面向管理的信息系统，其优劣程度取决于它为管理工作提供信息服务的质量。具体讲，我们可以从六个方面来衡量。 1.信息系统的功能 2.系统的效率 3.系统的可靠性 4.系统的工作质量 5.系统的可变更性 6.系统的经济性 系统的效率、服务质量、可靠性、可变更性、经济性等指标是相互联系又彼此制约的，在一定程度上是相互矛盾的。,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.1 信息系统设计概述,5.1.2 信息系统设计的评价标准 为了提高系统的可靠性，就要采取一些校验和控制措施，系统的效率就要受到一定的影响。但从另一个

8、角度看，由于系统可靠性的提高，抗干扰能力强了，系统能不间断运行，中断时间的减少又提高了系统的效率。某些系统对可靠性要求很高，要选取可靠性高的设备，甚至采用双机结构，显然系统成本要大幅度增加，经济性下降。再如，为了增强系统的可变更性，采用模块化结构，系统的效率也会有所降低。这种彼此制约关系说明，在系统设计时，应根据系统的具体情况有所侧重。对于可靠性要求高的系统，如涉及财务及某些高度机密信息的系统，首先要保证系统可靠，不惜增加成本，在一定程度上降低效率。对于实时性要求高的系统，如飞机订票系统，首先要保证效率，不妨增加一些存储空间的开销。,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.1 信息

9、系统设计概述,5.1.2 信息系统设计的评价标准 但是，从系统开发的角度看，系统的可变更性是首先应考虑的因素。这是因为，无论对系统研制过程还是对今后的运行，它都有直接的影响。据统计，在系统的整体生命周期中，经费开销的比例为：研制占20%，其中分析与设计占35%，编写程序占15%，调试占50%；而维护占80%，其中维护包括排除开发阶段的错误，适应环境变化增加新的功能。 由此可见，修改系统的经费开销占了整个经费的 90%（=20%50%+80%），如果系统的可变性好，就可以大大节约人力、财力，延长系统生命周期。事实上，对一个信息系统，不管事先怎样精心设计，在投入运行后，总会提出某些修改或补充，这可

10、能是经过一段时间后，发现某些地方效率还可以提高，或者还要增加某些可靠性措施，也可能还要增加某些新的功能，或者对工作质量提出新的要求，等等。如果可变更性好，就比较容易满足这些要求。总而言之，可变更性好的系统，效率不高可以提高效率，质量不好可以改进质量，可靠性差可以加强可靠性。反之，可变更性差，修改不如重做，系统寿命自然就短。,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.1 信息系统设计概述,5.1.3 信息系统设计的目标 从信息系统设计的评价标准分析可以看出：系统设计必须从保证系统的变更性入手，设计出一个易于理解、容易维护的系统。 为了使系统容易修改，首先要使其容易被理解，需要注意以下几

11、个问题 1.把系统划分为一些部分，其中每一部分的功能简单明确，内容简明易懂，易于修改。我们把这样的部分称为模块。 2.系统分成模块的工作按层次进行。首先，把整个系统看成一个模块，按功能分解成若干个第一层模块，这些模块互相配合，共同完成整个系统的功能。然后按功能再分解第一层的各个模块。依次下去，直到每个模块都十分简单。 3.每一个模块应尽可能独立，即尽可能减少模块间的调用关系和数据交换关系。当然，系统中的模块不可能与其他模块没有联系，只是要求这种联系尽可能少。 4.模块间的关系要阐明。这样，在修改时可以追踪和控制。,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.1 信息系统设计概述,5.1

12、.4信息系统设计的内容 在总体设计中，其基本内容包括以下九点： 1.构造与设想供选择的方案 2.选取合理的方案 对每一个合理的方案，系统分析员都应该准备下列四份资料： （1）系统流程图； （2）组成系统的物理元素清单； （3）成本/效益分析； （4）实现这个系统的进度计划。 3.推荐最佳方案 4.功能分解 5.软件结构设计 6.文件和数据库设计,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.1 信息系统设计概述,5.1.4信息系统设计的内容 7.制定测试计划 8.书写文档 9.审查和复查 以上是总体设计的任务，下面为读者列举出详细设计过程当中的基本任务 （1）数据结构设计。 （2）物理设

13、计。 （3）算法设计。 （4）界面设计。 （5）其他设计。代码设计输入/输出格式设计人机对话设计网络设计评审,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.2 结构化设计的基本概念,5.2.1 模块 模块具有输入输出、逻辑功能、内部数据、运行环境4大属性。其中，输入输出和逻辑功能是外部属性，内部数据和运行环境是内部属性。 输入输出是指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，把产生的结果传递给调用者。 逻辑功能是指模块能做什么事，即把输入信息转换成输出信息。 内部数据是指仅供该模块本身引用的数据。 运行环境说明了模块间的调用与被调用的关系。 除上述4个特性以外，一个模块通常

14、还有其他一些附加属性，如模块的名称、编号等。,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.2 结构化设计的基本概念,5.2.2结构图 模块结构图由模块、调用、数据、控制和转接等基本符号组成,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.2 结构化设计的基本概念,5.2.2结构图 模块结构图有三个主要组成部分：模块、调用和通讯 （1）模块 （2）调用 直接调用,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.2 结构化设计的基本概念,5.2.2结构图 选择调用，也称为条件调用 重复调用，也称循环调用,（3）通讯 数据通讯 控制通讯,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计

15、,5.2 结构化设计的基本概念,5.2.3模块间的独立性原则 模块独立的概念是模块化、抽象、信息隐蔽和局部化概念的直接结果。 1.模块独立性的重要性 具有独立的模块的软件比较容易开发出来。这是由于能够分割功能而且接口可以简化，当许多人分工合作开发同一个软件时，这个优点尤其重要。 独立的模块比较容易测试和维护。这是因为相对说来，修改设计和程序需要的工作量比较小，错误传播范围小，需要扩充功能时能够“插入”模块。总之，模块独立是优秀设计的关键，而设计又是决定软件质量的关键环节。 模块的独立程度可以由两个定性标准度量，这两个标准分别称为内聚和耦合。耦合衡量不同模块彼此间互相依赖（连接）的紧密程度；内聚

16、衡量一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度。,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.2 结构化设计的基本概念,5.2.3模块间的独立性原则 2.耦合 具体区分模块间耦合程度的强弱的标准如下： 非直接耦合 数据耦合 控制耦合 公共耦合 内容耦合 标记耦合 外部耦合 总之，耦合是影响软件复杂程度的一个重要因素。应该采取的原则是：尽量使用数据耦合，少用控制耦合，限制公共耦合的范围，完全不用内容耦合。,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.2 结构化设计的基本概念,5.2.3模块间的独立性原则 3.内聚 内聚标志一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度，它是信息隐蔽和局部化概念

17、的自然扩展。简单地说，理想内聚的模块只做一件事情。 常见的内聚可分成：功能内聚、顺序内聚、通信内聚、过程内聚、时间内聚、逻辑内聚、偶然内聚七类。 功能内聚（Functional Cohesion） 顺序内聚（Sequential Cohesion）,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.2 结构化设计的基本概念,5.2.3模块间的独立性原则 通信内聚（Communicational Cohesion） 过程内聚（Procedural Cohesion） 时间内聚（Temporal Cohesion）,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.2 结构化设计的基本概念,5

18、.2.3模块间的独立性原则 逻辑内聚（Logical Cohesion） 偶然内聚（Coincidental Cohesion）,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.2 结构化设计的基本概念,5.2.4模块的作用范围与控制范围 模块的作用域定义为受该模块内一个判定影响的所有模块的集合。模块的控制域是这个模块本身以及所有直接或间接从属于它的模块的集合,到底采用哪种方法改进软件结构，需要根据具体问题统筹考虑。一方面应该考虑哪种方法更现实，另一方面应该使软件结构能最好地体现问题原来的结构。,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.2 结构化设计的基本概念,5.2.5模块的

19、扇入系数与扇出系数 模块的扇出系数简称扇出，是指模块可以直接调用的下层模块的数目，即一个模块的子模块数。,使用扇入和扇出系数可以定量地表示出模块系统的结构合理性。一个设计得好的模块系统，上层的模块要有较高的扇出，而下层的模块有较高的扇入。这样的结构形态可以保证系统的效率，又不会增加系统的复杂性。,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.3 从数据流程图导出结构图,5.3.1 变换分析 变换结构是一种线性结构。它可以明显地分成逻辑输入、主加工和逻辑输出。变换分析过程可以分为三步：找出逻辑输入、主加工和逻辑输出，设计顶层模块和第一层模块，设计中、下层模块。 1.找出系统的逻辑输入、主加

20、工和逻辑输出 逻辑输入和逻辑输出之间的加工，就是系统的主加工,初始DFD图,找系统的主加工,2020年7月16日星期四,信息系统分析与设计,5.3 从数据流程图导出结构图,5.3.1 变换分析 2.设计模块的顶层和第一层 “顶层模块”也叫主控模块，其功能是完成整个程序要做的工作。在与主加工对应的位置上画出主模块。系统结构的“顶层”设计后，下层的结构就按输入、变换、输出等分支来分解。 设计模块结构的第一层：为逻辑输入设计一个输入模块，它的功能是向主模块提供数据；为逻辑输出设计一个输出模块，它的功能是输出主模块提供的数据；为主加工设计一个变换模块，它的功能是将逻辑输入变换成逻辑输出。 第一层模块同顶层主模块之间传送的数据应与数据流程图相对应。这里主模块控制并协调第一层的输入、变换、输出模块的工作。,2020年