ch3-计算机系统工程.ppt

1、第三章 计算机系统工程,2,第三章 计算机系统工程,基于计算机的系统 计算机系统工程 系统分析 可行性分析（重点） 系统模型与模拟 系统规格说明书,3,某些元素的一个集合或排列 这些元素被组织起来以实现某种方法，过程或借助处理信息进行控制。,概述：基于计算机的系统,基于计算机系统的系统元素,4,概述：基于计算机的系统,系统元素 软件 计算机程序、数据结构、相关文档 硬件 电子计算设备（如CPU， 存储器）和外部机电设备（如传感器、马达等） 人 硬件和软件的用户 数据库 一个大型的有组织的信息集合 文档 手册、表格和其它用以描述系统使用和操作的信息 过程 定义每一种系统元素的特定使用步骤，或系统

2、驻留的过程性环境 系统的层次结构 基于计算机的系统本身可以成为一个更大的基于计算机系统中的一个元素，并称为那个更大系统的宏元素。,5,工厂自动化系统,6,3.1 计算机系统工程,计算机系统工程是一个问题求解活动，目的是揭示、分析所期望的功能，并把它们分配到各个单独的系统元素中去。 系统工程师的任务 与用户合作确认用户的目标和约束 导出功能、性能、接口、设计约束和信息结构的表示 将它们分配到每一个系统元素中,7,硬件和硬件工程,硬件和硬件工程：计算机系统工程师选择硬件元件的某种组合以构成基于计算机系统的硬件元素 硬件工程过程可以分为三个阶段： 计划和定义阶段 设计和样机实现阶段 生产、销售和售后

3、服务阶段,8,9,软件和软件工程,软件与软件工程：为实现要求的功能和性能，必须制作或获取一系列软件部件 软件元素分为两类 应用软件 用来实现信息处理的功能 系统软件 完成使应用软件能与其它系统元素交互的控制功能,10,11,人机工程,人机工程：为是应用从心理学和方法论导出的知识来确定和设计高质量人机界面HCI的多学科活动 人类工程过程包括以下步骤： 活动分析 环境交互及划分任务,进行任务分析 语义分析和设计 动作精确定义，“对话”设计 语法和词法设计 各个动作和命令的形式，硬件与软件实现 用户环境设计 将硬件、软件和其它系统生成元素组合起来形成用户环境 原型 从人的角度出发来评价HCI,12,

4、数据库工程,数据库和数据库工程 数据库工程（包括数据库分析、设计和实现） 对于使用数据库的系统，信息仓库往往是所有功能的核心 数据库工程的应用是在数据库的信息域定义完成之后 系统工程师的作用是 定义数据库中包含的信息 处理查询的类型 数据存取的方式 数据库的容量等 数据分析和设计是基本的软件工程活动,13,系统分析的目标,识别用户要求 评价系统的可行性 进行经济分析和技术分析 把功能分配给硬件、软件、人、数据库和其它系统元素 建立成本和进度限制 生成系统规格说明，形成所有后续工程的基础,14,需求识别,系统分析过程的第一步就是识别用户要求 分析员必须考虑以下问题： 功能和性能 可靠性和质量 总

5、的系统目标 成本与进度限制 制造需求 市场与竞争情况 有效的技术 将来可能的扩充,15,3.2 可行性研究,问题识别 市场调查 分析准备 环境分析 物理分析 功能分析 信息分析,动态分析 确立系统方案，作出各种估算 模型评审 经济可行性 技术可行性 方案选择,可行性研究的目的 用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决。可行性研究的目的不是解决问题，而是确定问题是否值得解决。 可行性研究的任务 进一步确认问题定义导出系统的逻辑模型探索几种系统实现的方案研究每种方案的可行性,16,可行性研究,问题的初步认识 了解系统应解决的问题，这些问题是如何提出的 设想这些问题如何解决才能满足要求 了

6、解问题的结构 市场调查（商品化） 了解市场对待开发软件的需求情况 调查市场上已有的类似软件系统的功能、性能、价格情况 分析准备 确立分析计划 规定由谁参加分析作业，任务分配 对参加分析的人员进行必要的培训,17,可行性研究,环境分析：明确系统的目的和限制条件 使用单位的状况、经营方针和组织机构 使用单位的计算机利用情况 相关的硬件、软件及其它接口部分 用户的操作环境及操作要求 习惯、法律、制度上对软件的制约 开发能具备的技术条件和设备条件 物理分析：了解实际业务活动状况，特别对一些活动要点进行分析 明确在这些要点之间什么东西在流动，如何进行流动 对物理流量进行分析 对其模型化，得到实际业务系统

7、（当前系统）的物理模型,18,可行性研究,功能分析 决定系统应具备的功能 (工作域) 分析功能的结构：功能展开和功能分配 分析各功能之间的关系，整理它们之间传递的信息 利用数据流图，描述信息在系统流动与处理的情况 信息分析 调查系统的输入、输出、保存信息 明确信息的结构及各信息之间的关系 调查各信息的信息量 调查各种报表和文件的格式 建立粗略的数据词典，定义系统中使用的数据,19,可行性研究,动态分析 系统内每一部分有几种状态 各种状态转换的条件 同步产生的条件与同步后状态的变化 确立系统方案，进行各种估算 粗略地估算成本 估算可能取得的效益 提出可能需要的资源，包括人员、硬件、软件等 提出大

8、概的进度安排 模型评审 将目标系统的逻辑模型提出管理部分与用户进行评审 复查问题定义、工程规模和系统目标,20,技术可行性： 分析使用现有的技术能否实现系统，能否解决系统的技术难点，系统对技术人员有什么要求，硬件能否适应系统要求，系统开发是否与现行系统有运行矛盾。 开发的风险：在给出的限制范围内，能否设计出系统，并实现必须的功能和性能。做得了吗？ 资源： 开发人员的水平，硬件、软件。 技术：相关技术的发展能否支持系统 。 软件的质量如何？做得好吗？ 软件的生产率（含维护）如何？做得快吗 ？,可行性研究内容,21,22,估算系统的经济效益能否超过它的开发成本。 开发成本包括人员、软硬支持所需费用

9、。 含经费概算，预期的经济效益，市场前提。 办公室房租。 办公用品，如桌、椅、书柜、照明电器、空调等。 计算机、打印机、网络等硬件设备。 电话、传真等通讯设备以及通讯费用。 资料费。 办公消耗，如水电费、打印复印费等。 软件开发人员与行政人员的工资。 购买系统软件的费用，如买操作系统、数据库、软件开发工具等。 做市场调查、可行性分析、需求分析的交际费用。 公司人员培训费用。 产品宣传费用。如建设Web站点的费用。 充分考虑用于吃喝玩乐的费用。 管理费。每戳一个红艳艳的公章都要花一把钞票。,经济可行性：（成本 / 效益分析，短期/长期）,23,可行性研究内容,操作可行性： 系统的操作方式在这个用

10、户组织内是否行得通。 用户单位的行政管理，工作制度；使用人员的素质。 社会可行性：市场与政策 市场又分为未成熟的市场（风险高）、成熟的市场（利润少）和将要消亡的市场。 政策：是否符合当前社会生产管理经营体制要求，有无涉及到版权纠纷等。 人：人物，人才，人手，人渣,24,方案选择,25,26,3.3 系统模型与模拟,系统工程师将基于计算机的系统功能和性能分解，定义若干个子系统及界面后，就可以进行系统建模 系统建模是需求分析的基础 IPO图将基于计算机的系统转换成信息变换模型 结构图 结构模板：帮助分析员建立一个细节的层次结构 结构模板把子系统处理划分成五个处理区域。每个子系统可以包含一个或多个系

11、统元素（如硬件、软件、人），它们是系统工程师分配给子系统的。 用户界面； 输入； 系统功能与控制； 输出； 维护与自测试。,27,系统总体结构关系图(Architecture Context Diagram) ACD图位于层次结构的顶层，建立了待实现系统与系统运行环境之间的信息边界。 结构环境图ACD 定义了： 系统使用的所有信息的外部产生者 由系统建立的所有信息的外部使用者 通过接口进行通信或实施维护与自测试的所有实体,28,ACD的层次结构,29,抽出的功能有：（1）读入条形码输入信息;（2）读入脉冲计数器信号;（3）译零件码数据;（4）数据库查询;（5）决定料箱位置;（6）对分流机构生成

12、控制信号。,传输带分类系统-CLSS,30,传输带分类系统CLSS的ACD图,31,32,每一个方框表示一个外部实体，即系统信息的产生者或使用者。 整个系统（或位于下层的专门子系统）的符号用圆角矩形表示。因此，CLSS在ACD中间的处理与控制区域内表示。 在ACD中附加名字的箭头表示外部实体与CLSS系统之间传送的（数据或控制）信息。外部实体“条形码阅读器”产生条形码输入信息。本质上，ACD把任一系统都置于它的外部环境中。 系统工程师对ACD图中的矩形区域详细分析，加细ACD图。建立各种专门子系统完成传输线分类系统的功能。 专门子系统定义在从ACD导出的结构流程图AFD中（Architectu

13、re Flow Diagram）。信息流穿越ACD的各个区域，可用于引导系统工程师开发AFD更详细的CLSS“图解”。 结构流程图给出了各个专门子系统和重要的（数据与控制）信息流。,33,系统结构规格说明（ADS）：说明系统结构、组成系统的各子系统、各子系统间的信息流和控制流 ADS还可能包含一个“结构词典”，列出在ADS中出现的每一个信息项及其说明。 结构词典是“需求词典”的系统级版本。,34,系统建模和模拟,模型是现实系统的一种描述，是现实系统的抽象和简化。模型由现实系统的有关元素组成，它反映这些元素之间的关系。 分类 一般分类 物理模型（形象模型）：由物理元素组成 数学模型（抽象模型）：

14、由数学符号、逻辑符号、数字、图表、图形组成 按时间划分 静态模型：与时间参数无关 动态模型：依赖时间参数,35,系统建模和模拟,按随机性划分 确定模型：不含随机参数（线性规划、动态规划），一组输入量经模型处理后得到一组唯一确定的输出结果 随机模型：包含随机参数（排队、中断处理），输入含一个或多个随机变量，经模型处理后得到的输出结果是随机的 按系统参数连续性划分 连续模型(水库库容) 离散模型(计算机中断排对) 模拟：用一个系统表示某个实际系统或抽象系统中选定行为的特征称为模拟 系统模拟的目标：借助于系统模型进行现实系统的特征实验（仿真） 系统建模和模拟流程：P102 图3.12,36,3.4 系统规格说明及评审,系统规格说明：描述基于计算机系统的功能、性能和支配系统开发的各种约束条件。是硬件工程、软件工程、数据库工程和人机工程的基础 系统规格说明指明了各子系统在整个系统中的地位和作用，并描述了系