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信息系统设计的任务 （ Information System Analysis and Design）,信息管理与信息系统教研室,本章要点,系统设计的任务 应用程序体系结构的设计（结构化方法） 数据库设计 系统控制设计 输入设计 输出设计 用户界面设计,系统模型分为逻辑模型和物理模型。,6.1 系统设计的概述,系统设计概念： 系统设计又称为物理设计，是开发MIS的第二阶段。该阶段系统开发人员将逻辑模型转换为目标系统的物理模型 。 系统设计通常可分为两个阶段进行，第一阶段是总体设计，其任务是设计系统的框架和概貌，并向用户单位和领导部门作详细报告并认可；第二阶段详细设计。 该阶段的成果：系统设计说明书,系统设计的主要内容：,1、总体设计：系统模块结构设计、计算机物理系统的配置方案设计 、信息系统流程图,其任务是划分子系统，确定子系统的模块结构，并画出模块结构图,解决计算机软硬件系统的配置、通信网络系统的配置、机房设备的配置等问题,考虑哪些处理功能可以合并，或进一步分解，然后把有关的处理看成是系统流程图中的一个处理功能。,系统设计的主要内容：,1）系统模块结构设计功能模块结构图及设计接口,系统设计的主要内容：,2）系统物理配置方案设计包括计算机处理方式、软硬件设备选择、通信网络的选择和设计以及数据库管理系统的选择等,系统设计的主要内容：,3）设计信息系统流程图 信息系统流程图表示的是计算机的处理流程，而并不像数据流程图那样还反映了人工操作那一部分。 绘制信息系统流程图的前提是已经确定了系统的边界、人一机接口和数据处理方式。 从数据流程图到信息系统流程图还应考虑哪些处理功能可以合并，或进一步分解，然后把有关的处理看成是系统流程图中的一个处理功能。,2、代码设计 代码设计就是通过设计合适的代码形式，使其作为数据的一个组成部分，用以代表客观存在的实体、实物和属性，以保证它的唯一性便于计算机处理。,系统设计的主要内容：,3、数据存储设计 文件组织和设计 根据系统分析得到的数据关系集和数据字典，再结合系统处理流程图，就可以确定出数据文件的结构和进行数据库设计。,系统设计的主要内容：,系统设计的主要内容：,4、输入输出设计 输入/输出设计主要是对以纪录为单位的各种输入输出报表格式的描述，另外，对人机对话各式的设计和输入输出装置的考虑也在这一步完成。 设计的出发点是保证输出达到用户的要求，正确及时地将有用的信息提供给需要它的用户。 输入数据的正确性决定了整个系统工作的质量，要遵循“使用方便，操作简单，便于录入，数据准确”的原则。,系统设计的主要内容：,5、处理流程设计 处理流程设计是通过系统处理流程图的形式，将系统对数据处理过程和数据在系统存储介质间的转换情况详细地描述出来。,系统设计的主要内容：,6、系统设计说明书 ： 系统设计说明书应当全面准确地阐述系统在实施过程中采用的手段、方法、技术标准以及相应的环境要求。另外，系统建设的标准化问题也是系统设计说明书中应阐述的重要内容。 系统总体设计方案 代码设计方案 输入和输出设计方案 文件设计方案 程序模块说明书,6.1 系统需求定义的目标,不同的开发方法对系统设计过程的技术支持不同，所形成的设计模式也不同。,模块结构图 关系数据库模式,包图 设计类图 OO数据库模式,网络平面图 用户界面、系统控制 伪码,6.2 应用程序体系结构设计,结构化设计思想 系统性。就是在功能结构设计时，全面考虑各方面情况。 自顶向下分解步骤。将系统分解为子系统，各子系统功能总和为上层系统的总的功能，再将子系统分解为功能模块，下层功能模块的实现上层的模块功能。 层次性。上面的分解是按层分解的，同一个层次是同样由抽象到具体的程度。各层具有可比性。,6.2.1 模块的定义,模块的定义 程序设计：模块是一个计算机程序中可识别的具有特定功能的程序片段 结构化设计：模块式组成系统的具有一定功能的基本单位，系统中任何一个处理功能都可以是模块。,6.2.1 模块的特征,模块的特征 功能特征 逻辑特征 状态特征 在模块结构图中，只表示其功能名称以及完成该功能所需的数据和产生的数据，不体现内部逻辑。,6.2.1 模块化,模块化 把一个复杂的系统分解为多个功能较单一的功能模块的方法称作模块化。模块化是一种重要的设计思想，它把一个复杂的系统分解为一些规模较小、功能较简单的、更易于建立和修改的部分。,6.2.1 模块与模块化,模块的独立性 用系统功能模块结构图最后一层的功能模块是否具有独立性来判断系统功能是否被充分地分解。 所谓的模块独立性指的是每个模块只能完成一个相对独立的特定子功能，并且和其他模块之间的关系很简单，和其他模块之间没有过多的相互作用。 模块化的重要性 模块化（即具有独立的模块）设计的软件比较容易开发出来，而且特别适合许多人分工合作开发同一个软件； 独立的模块比较容易测试和维护。 相对来说， 修改独立的模块需要的工作量比较小，错误传播范围也比较小，需要扩充功能时比较容易“插入”模块。,系统逻辑模型中数据流图中的模块是逻辑处理模块，模型中没有说明模块的物理构成和实现途径，同时也看不出模块的层次分解关系，为此在系统结构设计中要将数据流图上的各个逻辑处理模块进一步分解，用模块结构图确定系统的层次结构关系，并将系统的逻辑模型转变为物理模型。,6.2.1 模块的分解,按逻辑划分：把相类似的处理逻辑功能放在一个模块里。 按时间划分 按过程划分 按通信划分 按职能划分,6.2.1 划分模块的方式,按职能划分子系统、按逻辑划分模块所形成的系统,模块结构图是把分解的一个个模块按层次结构联系起来的图。 模块结构图是结构化设计中描述系统结构的图形工具。作为一种文档，它必须严格地定义模块的名字、功能和接口，同时还应当在模块结构图上反映出结构化设计的思想。,6.2.1 模块结构图,6.2.1 模块结构图示例,协同数据发布系统,6.2.1 模块结构图示例,6.2.1 模块结构图,模块的四个要素 输入和输出 处理功能 内部数据 程序代码,6.2.1 模块结构图,模块：模块是可以组合、分解和更换的单元，是组成系统、异于处理的基本单位。 调用：在模块结构图中，用连接两个模块的箭头表示调用。箭头总是由调用模块指向被调用模块，但是应该理解成被调用模块执行后又返回到调用模块。,6.2.1 模块结构图的基本含义,数据：当一个模块调用另一个模块时，调用模块可以把数据传送到被调用模块处处理，而别调用模块又可以将处理的结果送回调用模块。在模块之间传送的数据，使用与调用箭头平行的带空心圆的箭头表示，并在旁边标上数据名。,6.2.1 模块结构图的基本含义,控制信息：为了指导程序下一步的执行，模块间有时还必须传送某些控制信息。例如，数据输入完成后给出的结束标志，文件读到末尾产生的文件结束标志等。控制信息与数据的主要区别是前者只反映数据的某种状态，不必进行处理。在模块结构图中，用带实心圆的箭头表示控制信息。 转接符号：当模块结构图在一张图上画不下，需要转接到另外一张纸上，或者为了避免图上线条交叉时，都可以使用转接符号。,数据：当一个模块调用另一个模块时，调用模块可以把数据传送到被调用模块处处理，而别调用模块又可以将处理的结果送回调用模块。在模块之间传送的数据，使用与调用箭头平行的带空心圆的箭头表示，并在旁边标上数据名。,6.2.1 模块结构图的基本含义,构成最终系统的每一个主要的程序对应于按时间划分的子系统，每个系统都应有相应的模块结构图，每个程序对应于按事件划分的DFD中的一个过程。 有DFD转换为MSC图的方法有两种 事务分析法 变换分析法,6.2.2 模块结构图的构造过程,事务型系统由三层组成： 事务层 操作层 细节层 事务型模块的功能是对接收的事务，按其类型选择某一类事务处理。,6.2.2 事务型模块结构图,事务型系统工作的顺序： 主模块将按事务的类型选择调用某一事务处理模块， 事务处理模块又调用若干个操作模块，而每个操作模块又调用若干个细节模块。 在实际系统中，由于不同的事务可能有共同的操作，而不同操作又可能有共同的细节，因此事务型系统的操作模块和细节模块可以达到一定程度的共享。,事务分析1,事务分析2,变换型模块结构描述的是变换型系统，变换型系统由三部分组成： 输入 数据加工（中心变换） 输出 变换型模块的功能是将输入的数据经过加工后输出。,6.2.2 变换型模块结构图,变换型系统工作的顺序： 首先主模块受到控制，然后控制沿着结构逐层达到底层的输入模块，当底层模块输入数据后，由下至上逐层传送，逐步由“物理输入”变成“逻辑输入”C； 在主控模块控制下， “逻辑输入”经中心变换模块转换成“逻辑输出”D，D再由上至下逐层传送，逐步把“逻辑输出”变成“物理输出”E。 这里的“逻辑输入”和“逻辑输出”分别为系统主处理的输入数据流和输出数据流，而“物理输入”和“物理输出”是指系统输入端和系统输出端的数据。,变换分析,下图是一个以事务为中心的数据流图，显然，加工“确定事务类型”是它的事务中心。,课堂练习,课堂讲解,缺货通知单,销售 订单 处理,订单,顾客,仓库,采购办,备货单,进货通知单,采购办,经理,统计表,课堂练习,试着绘制出变换型的销售管理系统的模块结构图。,“销售订单处理”功能的结构图,课堂讲解,统计表,（五）模块结构图的改进,1、模块耦合和内聚的概念 一个模块内部的联系称为块内联系，穿越模块边界的联系称为块间联系。 耦合是表示模块之间联系的程度；内聚则用来表示模块内部各成分之间的联系程度。 紧密耦合表示模块之间联系非常强，松散耦合表示模块之间联系比较弱，非耦合则表示模块之间无任何联系，是完全独立的。 模块设计的标准：高内聚低耦合。,（五）模块结构图的改进,2、模块的耦合方式 数据耦合 控制耦合 非法耦合,（1）数据耦合 如果两个模块之间的通信信息是若干数据项，则这种耦合方式称为数据耦合。 例如，为了计算实发工资，“计算工资”模块必须把工资总额和扣款数传输给“计算实发工资”模块，而“计算实发工资”模块在算出实发工资后又送回到“计算工资”模块。 这种耦合对系统的影响比较小，是一种较好的耦合方式，但为了减少接口的复杂性，应尽量防止传输不必要的数据。,2、模块的耦合方式,（2）控制耦合 如果两个模块之间传输的信息是控制信息，则该耦合称为控制耦合。 传送的控制信息可分成两类，一类是判定参数，调用模块通过该判定参数控制被调用模块的工作方式，若判定参数出错则导致被调用模块按另一种方式工作。 另一种是地址参数，调用模块直接转向被调用模块内部的某一些地址，这时若改动一个模块则必将影响另一模块。 因为控制耦合方式的耦合程度较高，应尽量避免采用地址参数的方式。,2、模块的耦合方式,（3）非法耦合 两个模块之间，不经过调用关系，彼此直接使用或修改对方的数据。,2、模块的耦合方式,（五）模块结构图的改进,3、模块的内聚方式 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,（1）偶然内聚 巧合内聚是指模块各成分之间毫无联系整个模块如同一盘散沙，不易修改或维护。,3、模块的内聚方式,（2）逻辑内聚 逻辑内聚是指模块各成分的逻辑功能是相似的。 例如，把系统中与“输出”有关的操作抽取出来组成一个模块，包括将数据在屏幕上显示、从打印机上打印、拷贝到磁盘上等，则该模块就是逻辑内聚的。 逻辑内聚的内聚程度稍强于巧合内聚，但仍不利于修改和维护。,3、模块的内聚方式,（3）过程内聚 过程内聚是指一个模块内各组成部分的处理动作各不相同，彼此也没有什么关系，但他们受同一个控制流支配，决定他们的执行次序。 过程内聚是由一段公共的处理过程组合成的模块。 例如，把系统中所有的输出抽取到一个模块中，即一个模块可以产生各种类型的全部输出。 显然，采用过程内聚时，模块间的耦合度比较高。,3、模块的内聚方式,（4）时间内聚 又称为经典内聚。这种模块大多为多功能模块，但模块的各个功能的执行与时间有关，通常要求所有功能必须在同一时间段内执行。例如初始化模块和终止模块。初始化模块要为所有变量赋初值，对所有介质上的文件置初态，初始化寄存器和栈等，因此要求在程序开始执行的最初一段时间内，模块中所有功能全部执行一遍。 时间内聚模块比逻辑内聚模块的内聚程度又稍高一些。因为时间内聚模块中所有各部分都要在同一时间段内执行，它的内部逻辑更简单，存在的开关(或判定)转移更少。,3、模块的内聚方式,（5）通信内聚 又称数据内聚，通信内聚是指模块中各成分引用或产生共同的数据。 例如报表打印模块，各成分都从若干共同的数据来源接收数据，然后转换、汇总并打印出各种报表。,3、模块的内聚方式,（1）功能内聚 功能内聚表示模块中各成分的联系是功能性的，即一个模块执行一个功能，且完成该功能所必须的全部成分都包含在模块中。 例如，计算工资、打印月报表等。由于这类模块的功能明确、模块间的耦合简单，所以便于维护。我们在系统设计时应力求按功能划分模块。,3、模块的内聚方式,（2）顺序内聚 顺序内聚是指模块中各成分有顺序关系，某一成分的输出是另一成分的输入。 例如，“录入和汇总”模块、“统计和打印”模块都是顺序内聚模块。顺序内聚的模块中有可能包含几个功能，因而会给维护带来不便。,3、模块的内聚方式,（五）模块结构图的改进,4、耦合和内聚的关系 一般说来，在系统中各模块的内聚越大，则模块间的耦合越小。但这种关系并不是绝对的。 耦合小使得模块间尽可能相对独立，从而各模块可以单独开发和维护。 内聚大使得模块的可理解性和维护性大大增强。,（六）改进模块结构图时还应注意的问题,作用范围与控制范围 模块的扇入和扇出数 模块分解和模块的大小 消除重复的功能 补充、完善和修改,（六）改进模块结构图时还应注意的问题,1、作用范围与控制范围 一个判定的作用范围是指所有受这个判定影响的模块。按照规定：若模块中只有一小部分加工依赖于某个规定，则该模块仅仅本身属于这个判定的作用范围；若整个模块的执行取决于这个判定，则该模块的调用模块也属于这个判定作用范围。 一个模块的控制范围是指模块本身及其所有的下属模块。,（六）改进模块结构图时还应注意的问题,分析判定的作用范围和模块的控制范围之间的关系，可以较好地处理系统的模块关系，合理地分解模块。因此，在分解模块时应该满足以下要求： 判定的作用范围应该在判定所在模块的控制范围之内； 判定所在模块在模块层次结构中的位置不能太高； 根据以上两点可知，最理想的模块分解是判定范围由判定所在模块及其直接下层模块组成。,（a）不在范围之内,（b）位置太高,作用范围和控制范围的四种关系,（c）合适的判定,（d）理想的设计,作用范围和控制范围的四种关系,（六）改进模块结构图时还应注意的问题,当出现作用范围不在控制范围之内时，可以用以下措施纠正： 把判定所在的模块合并至上层模块中； 把受判定影响的模块移到模块控制范围之内； 把判定模块上移到较高的位置。,练习题：讨论下图模块设计存在问题并改正,图 1,图 2,（六）改进模块结构图时还应注意的问题,2、模块的扇入和扇出数 模块的扇入数是指有多少个上级模块直接调用该模块。 扇出数是指某个模块直接控制或调用的模块树目。,如图中模块的扇入数等于3。如果一个规模很小的底层模块的扇入数为1，则可以把它合并到它的上层模块中去。若它的扇入数较大，就不能向上合并，否则将导致对该模块做多次编码和排错。 如图中模块的扇出数等于3。对扇出数过低(1或2)的模块，也应进行检查。一般，模块的扇出数应在7以内。,汽车配件公司信息系统模块结构图实例,采购管理模块的分解,模块结构图实例,会计帐务模块的分解,模块结构图实例,现货销售模块的分解,模块结构图实例,编制营业报表模块的分解,模块结构图实例,查询销售信息模块的分解,模块结构图实例,向供应商供货模块的分解 到货管理模块的分解,模块结构图实例,查询采购信息模块的分解 请问这个销售管理系统模块结构图的深度和宽度是多少？,模块结构图实例,（六）改进模块结构图时还应注意的问题,3、模块分解和模块的大小 模块的大小是模块分解时要考虑的一个重要问题。模块多大最好？有许多不同的观点。模块自顶向下的分解，主要按功能来进行，也就是说一个模块最好一个功能。同时要注意模块间的接口关系以较为简单为宜。从经验上讲，为了提高可读性和方便修改，一个基本模块的程序量在10 100个语句之间。,（六）改进模块结构图时还应注意的问题,4、消去重复 功能设计过程中若发现几个模块的功能是相似的，则应设法消去其中的重复功能。因为同一功能的程序段多次出现，不仅浪费了编码时间，而且会给调试和维护带来困难。,（六）改进模块结构图时还应注意的问题,5、补充、完善和修改 在系统分析阶段，加工说明中所反映的用户要求（例如出错处理，过程信息以及种种限制等）不可能完全在数据流图中反映。然而，在系统设计阶段的系统模块结构图中，必须体现出用户的所有要求。因此，由数据流图导出的初始模块结构图必须进行补充、完善，还要根据模块分解的原则进行修改，才能达到用户的要求。,模块结构设计是管理信息系统总体设计的重要内容，为了使所设计的系统有合理的结构和良好的维护性，模块结构设计应遵循“高内聚，低耦合，精分解，高扇入，低扇出”的原则。,6.2.3 模块结构图设计原则,描述模块内部处理逻辑的方法有： 流程图 结构化英语 伪码,6.2.4 模块的详细设计,系统流程图,系统流程图是传统的描述工具，通常用它表达系统的执行过程。它用图形符号描述了所有的输入/输出和与之有关的处理，同时也包括对所有文件的建立过程。系统流程图也表达了数据在系统中的流向。但是，它着重表达的是数据在系统中传输时所通过的存储介质和工作站点，与物理技术有着密切的关系。 系统流程图既表示信息联系，又表示信息处理的逻辑顺序，还反映了人机关系，但不考虑加工方法和人-机对话过程。,系统流程图使用的符号,输入/输出,人工操作,预处理,人工输入,通信联结,处理,辅助 处理,联机处理,显示,联结,文件,脱机 储存,磁带,判断,离页联结符,卡片,纸带,直接访 问存储器,磁盘,端点,库存系统的流程图,编辑事务,配件,报表,事务 历史,入库单,出库单,新品单,报废单,库存 历史,修正文件,编辑后的 事务,供应商,联机处理,联机处理,供应商,配件库存,配件,错误,系统流程图,系统流程图的特点,系统流程图表达了数据在系统中的流向和使用的计算机设备、编辑原始单据、文件调用和修正、产生报表和后备磁带文件等。 它侧重于系统的物理组成和信息处理的顺序，无法指出系统软件结构和每个模块的功能，因此也就无法评审这个系统是否满足用户的信息需求，也不可能知道这个系统的大小以及是否易于维护和修改等。,HIPO技术,HIPO技术是用图形方法表达一个系统的输入和输出功能以及模块的层次。HIPO（Hierarc