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第5章系统设计SystemDesign2章节结构5.1系统设计概述5.2信息系统设计策略-结构图5.3系统设计的原则5.4系统设计的策略5.5编码设计5.6数据库设计5.7输入/输出及人机界面设计5.8系统设计说明书5.9系统设计实例教学目的使学生掌握系统设计的方法、步骤和系统设计的原则对给定的系统具备进行总体结构设计、输入/输出设计、数据库设计和编码设计的能力熟练掌握评价和衡量系统目标实现程度的主要指标了解系统设计说明书包括的主要内容。教学要求掌握新系统的总体结构框架设计、代码设计、数据库设计、输入╱输出设计、处理流程及模块功能设计等了解系统设计报告包括的内容为物理地实现一个信息系统打下基础55.1系统设计概述系统分析阶段，确定了新系统的逻辑模型，回答了新系统“做什么？”的问题。系统设计阶段，需要回答的中心问题是“如何做？”，即通过给出新系统物理模型的方式描述如何实现在系统分析阶段确定的系统功能。6逻辑模型与物理模型逻辑模型：描述的是系统能够“做什么”，反映的是系统的输入、加工、输出之间一种外在的逻辑关系。物理模型：描述的是系统应该“如何做”，以后在系统实施阶段就照此购买、安装软硬件设备及编写程序等，以确保系统总体目标的实现。7引导案例A大学李教授领导的课题组完成了青岛钢铁集团计算机MIS的系统分析工作之后，马上召开了课题组的内部会议。在会议上李教授明确了开发组下一阶段的工作。8首先李教授指派开发组中对计算机硬件及网络非常熟悉的曾教授根据系统分析报告中给出的系统功能及信息需求与若干家计算机公司一起研究设计青钢MIS的计算机及其网络硬件、系统软件的选型问题。9通过比较各家给出的设计方案及报价，与青钢信息中心的傅主任、马副主任共同选定了由北京B计算机公司提出的计算机和网络硬件及系统软件方案。为了使开发组及青钢人员能很快地掌握相关硬件及系统软件的使用与维护方法，开发组的骨干成员请相应计算机供应商进行了专门培训。10在完成系统的硬件及系统软件平台的设计工作后，开发组的总体技术负责人高博士指示各子系统的负责人带领各自的开发人员，以系统分析报告为基础，考虑到所采用的计算机硬件平台、DBMS及开发工具，依据新系统的数据处理流程，最后确定了青钢MIS新系统的功能模块结构。11在总体技术负责人高博士的带领下，开发组依据得到的数据类的结构（即数据字典）完成了整个系统的数据库设计工作，并对其中系统全局性应用的共享编码类数据，如：物资编码、供应商编码、产品编码、会计科目编码进行了全系统内各子系统之间的协调。12开发组的设计人员对新系统的应用软件结构中的组成部分——即功能模块进行了进一步的设计工作。这些工作包括对每一模块的用户界面、处理过程及输入输出的设计。13最后各子系统开发人员将上述设计结果进行了汇总整理，形成了《青钢MIS的系统设计报告》，并开始了下一阶段——系统实施阶段的工作。145.1.1结构化系统设计的原理1.基本思想使系统模块化，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（模块）。155.1.1结构化系统设计的原理（续）2.特点自顶向下，逐步求精，对复杂系统予以简化采用图形表达工具（结构图）——结构图来表达最初方案和优化结果。利用一组设计策略（事务分析、变换分析）将数据流程图转换成结构图。P192运用一组设计原则（模块的分解原则、块间耦合原则、块内内聚原则、模块的控制范围和影响范围、模块的扇入/扇出原则）对方案进行优化。有一组评价标准（运行效率、可靠性/可维护性、可修改性、通用性、实用性）和质量优化技术16175.1.2系统设计的任务（1）总体设计（概要设计）系统总体设计是把总任务分解成为许多基本的、具体的任务。将系统划分为模块决定每个模块的功能决定模块的调用关系决定模块的界面，即模块间的数据传递P192185.1.2系统设计的任务（续1）总体设计的过程分为两步：第一步：根据DFD导出系统初始的结构图（利用一组设计策略：事务分析、变换分析）第二步：对初始结构图的反复优化（运用一组设计原则：模块的分解原则、块间耦合原则、块内内聚原则、模块的控制范围和影响范围、模块的扇入/扇出原则）P192倒数第三段19优秀的总体设计应该包含以下特征•不包括用户不熟悉的专业词汇•它从更小的唯度上描述系统功能•独立于实现过程•与系统分析文档相一致205.1.2系统设计的任务（续2）（2）详细设计为各个具体任务选择适当的技术手段和处理方法。处理过程设计编码设计数据库详细设计输入/输出界面（人机界面）设计网络设计撰写系统设计说明书215.1.3系统设计的目标和质量评价标准（1）系统设计的目标在保证实现逻辑模型的基础上，尽可能地提高系统的各项指标（运行效率、可靠性/可维护性、可修改性、灵活性、通用性和实用性）。225.1.3系统设计的目标和质量评价标准（续）（2）质量评价标准运行效率可靠性可修改性灵活性通用性实用性P193-19523质量评价标准标准之一：运行效率运行效率的评价指标•处理能力（单位时间里能够处理事务的个数）•运行时间（在批处理状态下，系统运行一次所需要的时间）•响应时间（在联机处理状态下，向计算机发出一项请求，到计算机给出回答所用的时间）P193倒数第三段24标准之一：运行效率系统处理能力的影响因素•硬件方面计算机的CPU处理速度内外存配置系统的体系结构•软件方面临时文件的组织结构和数量文件传输的次数及外存访问的次数软件结构或程序调用关系程序的执行时间P193倒数第二段25系统正常运行时对外界各种干扰的抵御能力。衡量系统可靠性的指标：平均故障间隔时间（MeanTimeBetweenFailures,MTBF）是指平均发生前后两次故障的间隔时间。例如：第一次故障在3：00发生，第二次故障在11：00发生，第三次故障在23：00发生，MTBF=（8+12）/2=10（小时）。标准之二：可靠性P194中间26标准之二：可靠性（续1）衡量系统可维护性的指标：平均修复时间（MeanTimetoRepair,MTTR）是指在系统发生故障以后，平均每次所用的修理时间，也称为平均排除故障时间。系统的有效性=MTBF/(MTBF+MTTR)系统的有效性是一个大于0小于1的实数，系统的有效性值越接近1，系统的有效性越高。27标准之二：可靠性（续2）提高系统可靠性的措施•硬件方面选用可靠性较高的设备•软件方面在程序中设置各种检验措施，以防止误操作和非法使用•系统运行环境对系统的硬件和软件的各种安全保证措施，操作的规章制度等P194倒数第三段28标准之三：可修改性（续1）指系统可修改和维护的难易程度•系统硬件的可扩充性、兼容性和售后服务•系统软件的可操作性、先进性和版本升级的可能性•数据存储规范化程度及方便性•应用软件的设计方式等。P195顺数第二段29标准之三：可修改性导致修改的实质性原因•客观数据和功能需求的变化•硬件的改进、操作系统和程序语言的升级、网络和通信技术的发展•测试阶段发现问题和故障•运行阶段发现错误•使用过程中出现软硬件故障30标准之四：通用性指同一软件在不同组织的可应用程度。影响系统通用性的因素：•系统功能的完善程度•业务处理的规范化、标准化程度标准之五：实用性系统为用户提供所需要信息的准确程度、操作的简便性、输出表格的实用性等。315.1.4系统设计使用的工具结构图反映系统层次结构、模块调用关系、数据流/控制流传递关系两个设计策略-----事务分析、变换分析将数据流程图转换成结构图。一组设计原则块间耦合原则、块内内聚原则、模块的分解原则、模块的控制范围和影响范围、模块的扇入/扇出原则对结构图方案进行优化。P195倒数第一段325.2系统设计的策略系统设计的策略：从DFD导出结构图的方法。DFD有两种典型的结构：事务型结构和变换型结构。可分别通过事务分析、变换分析导出标准形式的结构图。先设计结构图的顶端主模块，再自顶向下逐步细化，得到满足数据流程图要求的系统结构。335.2.1结构图（系统层次结构图）5.2.1结构图的基本符号模块名称模块调用数据通讯控制通讯判断（选择）循环345.2.2结构图的模块调用关系ABx,yz(1)ABx,yy',z(2)ABx,yzc(3)直接调用模块A调用模块BP197图5.235模块调用的例子Main(){::max(3,4):}intmax(intx,inty){intz;z=xy?x:y;return(z);}Main()求最大值zxy365.2.2结构图的模块调用关系（续1）ACDB(4)ACDB选择调用模块A有条件地选择调用模块B或C或D模块模块A先调用模块B，再有条件地选择调用模块C或D模块P197图5.237模块调用的例子A(){if(条件..)B()elseC()}ABC…………385.2.2结构图的模块调用关系（续2）ACDBACDB(5)循环调用模块A循环调用模块B、C和模块D模块A循环调用模块B、C再调用模块DP197图5.239模块调用的例子A(){while(条件..){B();}}AB………………405.2.2结构图的模块调用关系（续3）编辑学生记录读学生记录学生数据无此学生学号伴随模块调用而发生的数据通讯和控制通讯425.2.3结构图的表示图：某财务系统中审核凭证处理的DFD凭证财务数据库输入凭证编号审核工作取得数据记录用户用户P198图5.4435.2.3结构图的表示（续）图：某财务系统中审核凭证处理过程结构图凭证审核输入凭证号读取数据审核输出审核结果P198图5.4445.2.4结构图的特点结构图可以表示模块间的顺序、判断和循环结构，表示模块的连接关系。（1）图形化，具有很高的可读性（2）便于管理，可加快设计进度，提高工作效率（3）具有较高的严密性和灵活性（4）在程序设计、系统测试和系统维护工作中仍有作用P198倒数段（5）结构图与数据流程图的本质区别数据流程图反映的是系统的逻辑功能，即系统做什么是从数据在系统中的流动情况来考虑系统的P198第三段•描述系统的物理模型及系统功能是怎样逐步完成的，着眼于控制层次。结构图：•它从功能层次上来考虑系统结构图与数据流程图的区别•从时间上说DFD在前，MSC在后，数据流程图是绘制结构图的依据。P198P198第三段结构图与数据流程图的区别•DFD着眼于数据流，而MSC/MSD从程序模块着眼modulestructurechart/diagram•DFD描述系统的逻辑模型，而MSC描述系统的物理模型•DFD用不同的图表示不同的层次，是“平面图”；MSC反映系统的层次结构，是“立体图”•DFD从具体到抽象，描述系统的要求，而MSC从抽象到具体，描述系统的实现方法P198第三段（6）结构图与程序框图的区别结构图：•用于表达系统内各部分的组织结构和相互关系•反映模块的调用和被调用关系•从空间角度描述系统的层次特性P198第四段•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•结构图不反映上级模块什么时候，什么条件调用及调用多少次下层模块程序框图：•用于表达程序模块的执行步骤即先做什么，后做什么，什么时候做及执行次数。•反映模块的判断逻辑和循环逻辑•它主要描述了模块的过程特性结构图与程序框图的区别P198第四段5.2.2事务分析分解成事务型结构的数据流程图：所谓一件事务：指一组数据或事件流入系统，引起一组处理动作。基本模型：事务中心接受路径动作路径51事务分析的过程如下：P199倒数第二段•（1）分析数据流程图DFD，设计出高层模块，即主模块。•（2）将处理分解成信息系统的事务，设计每个事务处理模块。•（3）为每个事务处理模块设计操作模块。52具体而言：事务分析设计方法步骤：(1)在DFD上确定事务中心。(2)为DFD上的事务中心设计主（高层）模块，再为每一种类型的事务处理设计一个事务处理模块。(3)为每个事务处理模块设计下面的操作模块，再为操作模块设计细节模块。某些操作模块和细节模块可以被几个上一层模块共用。：P1