第6章 系统设计

第六章系统设计本章内容：6.1系统设计概述6.2系统功能结构设计6.3系统物理配置方案设计6.4系统代码设计6.5数据存储设计6.6系统输出设计6.7系统输入设计6.8人机对话设计6.9系统处理流程图和程序流程图6.10系统设计报告本章需要掌握的要点如下：理解系统设计的任务及一般步骤掌握总体设计和详细设计各包含什么内容掌握模块的定义及其划分原则理解功能结构图、处理流程图的转换掌握代码的定义、种类、功能及其设计原则、检验方法理解输入、输出及人机对话设计掌握程序流程图的基本结构掌握系统设计报告应包含的内容6.1系统设计概述一、系统设计的任务系统设计的任务是：在系统分析阶段提出的新系统逻辑模型的基础上，科学合理地设计出新系统的物理模型，即根据系统分析说明书中提出的系统逻辑模型，综合考虑各种约束，利用一切可用的技术手段和方法，进行各种具体设计，确定新系统的实施方案，解决“系统怎么做”的问题。(系统分析解决“做什么”的问题)二、系统设计的主要工作总体设计。主要包括信息系统模块结构设计等。系统物理配置方案设计。包括设备配置、通信网络的选择和设计以及数据库管理系统的选择等。代码设计和设计规范的制定。数据存储设计。包括数据库设计、数据库的安全保密设计等。计算机处理过程设计。包括输出设计、输入设计、处理流程图设计及编写程序设计说明书等详细设计亦称概要设计三、系统设计的依据信息技术环境可用的技术和产品详细调查的信息信息处理量、存储量现有平台企业可能投资新系统的逻辑模型系统的用户、功能数据的集中性四、系统设计的原则从系统分析阶段的逻辑模型设计到系统设计阶段的物理模型设计是一个由抽象到具体的过程，系统设计的优劣会直接影响到整个系统的质量。因此，为了使设计的系统能最大限度的满足用户的需求，具有较强的生命力，在系统设计中应遵循以下原则：简单性：在达到预定的目标、具备所需要的功能前提下，系统应尽量简单，这样可以使系统的操作、处理更加简单、方便，便于实现和管理。灵活性：作为企业的管理信息系统必须具有相当的灵活性，以便适应外界环境的不断变化，而且系统本身也需不断修改和改善。系统性：系统是作为统一整体而存在的，因此，在系统设计中，要从整个系统的角度进行考虑，系统的代码要统一，设计规范要标准，对系统采集的数据要能够共享。可靠性：可靠性是指系统抵御外界干扰的能力及受外界干扰时的恢复能力。一个好的管理信息系统必须具有较高的可靠性，如安全保密性、检错及纠错能力、抗病毒能力等。经济性：经济性指在满足系统需求的前提下，尽可能减小系统的开销。系统的经济性常指系统的收益应大于系统支出的总费用。系统支出费用包括系统开发所需投资和系统运行、维护的费用，系统收益除有货币指标外，还有非货币指标。在系统设计时，系统经济性经常是确定设计方案的一个重要因素。6.2系统模块结构（功能结构）设计预备知识1、模块的定义与属性模块是可以组合、更换和分解的单元，是组成系统的基本单元。模块的属性属性类属性说明外部属性功能模块能够完成的任务或实现的操作输入输出数据模块使用的条件和模块之间的关系内部属性算法模块内部如何实现所要求的功能内部变量算法中涉及的变量2、模块化原理模块化即是将复杂的系统分解成不同粒度的模块的过程，最小的模块完成比较简单的、独立的任务。ABCDIJK一、系统结构化设计方法结构化设计方法是1974年由美国IBM公司的W.Stevens等人首先提出的。其思想是以数据流程图为基础，采用“自顶向下逐层分解”的方法，把系统划分为若干子系统，子系统又划分为若干功能模块，模块又划分为子模块，层层划分直到相对独立、功能单一的独立程序为止。系统结构化方法主要有层次结构和模块化结构两种类型。１、层次结构一个好的系统结构应该是各个组成部分关系明确，相对独立。在设计时便于调试、修改和扩充（可变更性）。层次结构分析法一般有三种形式：（1）线型结构。线型结构简单，用来描述事物之间一对一的关系（2）树型结构树型结构所描述的事物之间的关系是：正关系是1对N，逆关系为1对1。由根开始向下细分，下层的结点称为叶结点。系统子系统A子系统B子系统CA1A2B1B2C1C2(3)网状结构网状结构用来描述多对多的物体间的关系。当系统过大，层次过多时，信息传递的效率会降低。采用网状结构可以提高系统的效率。２、模块化结构模块化结构方法是将系统分成若干模块，这种结构不一定是树型的，每个模块应尽可能相对独立于其他模块。在模块化结构中，各个模块之间的关联是无序的。结构化设计方法采用层次结构和模块化结构相结合的方式来设计系统结构。它强调把一个系统设计成具有层次式的模块化结构。在系统规划和系统分析阶段，我们把管理信息系统划分为许多个子系统，这些子系统可以看作是系统目标下的第一层功能，对其中的每一个子系统，可根据需要继续分解为第二层、第三层……甚至更多的功能。这样，经过层层分解，可以把一个复杂的系统分解为多个规模较小、功能简单的、易于建立和修改的功能模块。每一个模块都有自己的输入、处理过程和输出结果。低层模块可以被高层模块调用，可以按照从上到下的顺序访问各模块。一方面，各个模块具有相对的独立性，都是系统的子部分，都承担着系统某一部分功能，另一方面，模块之间的相互关系(如信息交换、调用关系）则通过一定的方式予以说明。各模块在这些关系的约束下共同构成一个统一的整体，完成系统的功能。结构化设计方法体现了自顶向下、逐层细化、逐步求精的原则，采用先全局后局部、先总体后细节、先抽象后具体等过程开发系统，从而使系统结构清晰，可读性好，修改、维护方便。３、模块化设计把一个信息系统设计成若干模块的方法称做模块化设计。模块化设计是一种重要的设计思想，所谓模块是指一组程序语句或描述，它包括输入与输出、逻辑功能描述、内部信息及其运行环境。在系统设计中，关心模块的外部属性，即上下级模块、同级模块之间的数据传递和调用关系，而不关心模块的内部，也就是说，只关心它是什么，它能够做什么的问题，而不关心它是如何做去的。具体的实施将在系统实施阶段完成。4、模块化设计原则

系统设计强调将一个系统设计成具有层次的模块化结构，我们希望设计的结构中的每个模块完成一个相对独立的特定功能且模块之间的接口简单。一般地说，模块之间的联系越多越复杂，它们之间的相互往来程度就越高，独立性就会降低。因此模块设计的基本原则是：所划分的模块其内部的凝聚性要好，即模块具有独立性，模块之间的联系要少。模块之间的联结只存在上下级之间的调用关系，不能有同级之间的横向联系（或者是越级）。整个系统呈树状结构，不允许有网状结构或交叉调用关系出现。所有模块必须严格地分类编码并建立归档文件。二、数据流程图导出模块结构图

（P139）转换示例：工资处理过程的业务流程图上月发放清单变动表扣款清单本月工资发放清单工资发放清单财务科财务科财务科人事科总务科人事科抄写人员工资变动表上月工资发放清单填写扣款本月工资发放清单总务科扣款清单填写计算应得工资本月工资发放清单工资发放员本月工资发放清单工资管理信息子系统建立主文件更新主文件建立扣款文件计算和打印数据录入数据维护建立主处理文件数据更新数据录入数据维护工资计算打印工资汇总表打印工资单三、IPO图设计

IPO图，是对每个模块进行详细设计的工具，它是输入加工输出(INPUTPROCESSOUTPUT)图的简称，由美国IBM公司发起并完善起来的一种工具。主要是配合层次化模块结构图详细说明模块内部功能的一种工具。

IPO图的设计必须包括输入(I)、处理(P)、输出(O)，以及与之相应的数据库／文件在总体结构中的位置等信息。IPO图有时要借助判断树和判断表等处理逻辑描述工具来描述比较复杂的处理过程。开始循环.T.显示系统功能功能选择工作结束销售业务采购业务选择错误会计业务退出0123其他YN处理过程说明局部数据元素：注释：输入：功能代码0,1,2,3上层调用模块：无可调用的下层模块：销售、采购、会计模块输出：系统：材料供应MIS

设计人：张涛模块：主控

日期：

2013.3IPO图编程要求：C编码文件号：C.2.3总体结构文件号：C.1.1HIPO图编号：C.5.0.0将合理标志送回上一级调用模块将检查的记录记入XXX文件修改用户记录文件……………………①核对单据与单据存根记录②计算并核实价格③检查用户记录和信贷情况……………………处理过程－①－上级模块送入单据数据读单据存根文件读价格文件读用户记录文件……………………输出部分（O）处理描述（P）输入部分（I）使用单位：XX设计者：XXX模块名称：XXX数据库设计文件编号：C.3.2.2，C.IPO图编号（即模块号）：C.5.5.5出错信息（记录不合格）价格不对处理②用户信贷记录不好处理③记录合格OKOKOK6.3系统物理配置方案设计在进行总体设计时，还要进行系统运行平台的总体布局设计，即系统物理配置方案设计，着重解决：计算机硬件系统的配置计算机软件系统的配置（应用软件、系统软件）通信网络系统的配置机房设备的配置设计依据系统的吞吐量（TPS）系统的响应时间系统的可靠性数据管理方式（文件系统、数据库系统）集中式还是分布式单机系统还是多机系统（根据系统功能与规模）地域范围（广域网、局域网）着重考虑（P142-143）一、设计依据二、计算机硬件选择三、数据库管理系统的选择四、应用软件的选择五、计算机网络的选择

某学校校园网拓扑图网络多媒体教室fibreInternet课件制作与备课中心扫描仪视频编辑字幕编辑光盘制作多媒体编辑服务器教师机学生机电子阅览室校长室教务处思教处总务处等打印服务器PSTN笔记本电脑教师或学生家庭电脑教育资源RAS1500带路由的远程访问服务器主控/邮件服务器应用/数据服务器媒体VOD服务器WWW/文件服务器CoreBuilder350012口Switch9300行政办公子网

24口Sitch110024口Switch110024口Switch110060功能教室一般教室服务器注：光纤百兆线路交换10M网管电子阅览服务器光盘塔教师备课用机1124口Switch390024口Switch110042个教室330教师用机旧实验楼新教学楼千兆线路24口Switch3900光盘镜像服务器阅览用机

水平子系统

建筑群子系统

主干线子系统

工作区子系统

铜缆

光缆

设备间子系统管理子系统地面300mm两根五类四对双绞线或一根三类一根五类双绞线线管接头盒由吊顶内线管接入6.4系统代码设计一、代码的含义代码是客观存在的事物名称、属性、状态等的符号，它应易于计算机和人识别与处理，一般用数字、字母或它们的组合来表示。二、代码的功能它为事物提供一个概要而不含糊的认定，便于数据的存储和检索。代码缩短了事物的名称，无论是记录、记忆还是存储，都可以节省时间和空间。使用代码可以提高处理的效率和精度。按代码对事物进行排序、累计或按某种规定算法进行统计分析，迅速而且方便。代码提高了数据的全局一致性。这样，对同一事物，即使在不同场合有不同的叫法，都可以通过编码统一起来，提高了系统的整体性，减少了因数据不一致而造成的错误。利用代码可以提高系统的可靠性。通过在代码中加入校验码，可以在输入数据时利用计算机进行检验，以保证输入的数据准确可靠，从而可以提高整个系统的可靠性。代码是人和计算机的共同语言，是两者交换信息的工具(桥梁作用)。三、代码设计在手工处理系统中，许多数据如零件号、设备号、图号等早已使用代码。为了给尚无代码的数据项编码，为了统一和改进原有代码，使之适应计算机处理的要求，在建立新系统时，必须对整个系统进行代码设计。一些编码标准：GB2260-80《中华人民共和国行政区划代码》GB2261-80《人的性别代码》GB1988-80《信息处理交换的七位编码字符集》……四、代码设计的原则唯一性。每一个代码只能唯一地代表系统中的一个实体或实体属性，反之亦然。标准性。尽量采用国际或国家的标准代码，以方便信息交换和共享。合理性。设计必须与编码对象的分类体系相适应。可扩充性。留有余地简单性。适用性。尽量反映编码对象的特点，便于识别和记忆。规范化。代码的结构、类型、编码格式须统一五、代码的种类1、顺序码顺序码是一种最简单、最常用的代码。这种代码是将顺序的自然数或字母赋予分类对象。例如：按照GB2261-80规定：

1为男性

2为女性顺序码（系列码）码内容1厂长2科长3科员4生产工人2、区间码区间码把数据项分成若干组，每一区间代表一个组，码中数字的值和位置都代表一定意义。445000区域城市省区3、助忆码助忆码用文字、数字或文字数字结合起来描述，其特点是，可以通过联想帮助记忆。例如，用TV-B-17代表17cm黑白电视机，用TV-C-47代表47cm彩色电视机。六、代码的校验代码作为计算机的重要输入内容之一，其正确性直接影响到整个处理工作的质量。特别是人们重复抄写代码和将它通过手工输入计算机时，发生错误的可能性更大。为了保证正确输入，有意识地在编码设计结构中原有代码的基础上，另外加上一个校验位，使它事实上变成代码的一个组成部分。校验位通过事先规定的数学方法计算出来。抄写错误12341235易位错误12341243隔位易位错误12341432如何解决，如何保证代码的正确性？XXXXXXX校验位代码本体

校验位的值是根据事先规定好的数学方法及代码本体计算出来的。C1C2C3….Cn代码本体P1P2P3….Pn加权因子加权因子可以为：@算术级数1，2，3，……@几何级数2，4，8，16……@质数2，3，5，7，13，17第一步：对代码的本体的每一位加权求和C1C2C3….CnR校验位代码本体第二步：以模除和得到余数，将余数作为检验位R=Smod(M)1、算术级数法以算术级数作为代码本体的加权因子12345代码本体65432加权因子示例123456校验位代码本体2、几何级数法12345代码本体3216842加权因子123454校验位代码本体3、质数法12345代码本体1713753加权因子123450校验位代码本体6.5数据存储设计

即数据库设计6.6系统输出设计一、系统输出设计的目的使系统能输出满足用户需要的有用信息。输出是系统开发的目的和评价系统开发成功与否的标准。输出设计对输入设计提出了内容、格式等方面的要求。二、输出设计阶段的工作1、确定输出内容确定用户在使用信息方面的需求：使用目的、输出速度、频率、数量、安全性要求等。设计输出信息的内容，包括：信息的形式（表格、图形、文字）、输出的项目、数据结构、数据类型、位数及取值范围等。2、选择输出设备和确定输出介质输出设备打印机卡片/纸带输出机磁带机磁盘机显示终端绘图仪缩微胶卷输出机介质打印纸卡片/纸带磁带磁盘屏幕图纸缩微胶卷用途与特点便于保存，费用低廉可代替其它系统输入之用容量大，适于顺序存取容量大，存取更方便响应灵活的人机对话精度高，功能全体积小，易保存3、确定输出格式提供给用户的信息要进行格式设计。输出格式要满足使用者的要求和习惯，达到格式清晰、美观、易于阅读和理解的要求。信息系统常用的最终输出方式为：报表和图形输出报表输出提供详尽的数据信息，适于基层和专业管理者；图形输出提供图形、比例数据和综合发展趋势的信息，适于高层领导或宏观、综合管理部门。报表输出由系统中的报表模块来实现；图形输出应尽量利用软件工具的图形功能。4、设计输出报告该报告定义了系统的输出。既标出了各常量、变量的详细信息，又给出了各种统计量及其计算公式、控制方法。设计输出报告时就考虑以下问题：方便使用者。输出应便于用户阅读和理解要考虑系统的硬件性能。尽量利用原系统的输出格式，如果要修改，应与相关部门协商。输出表格要考虑系统发展的需要。6.7系统输入设计正确的输入才有正确的输出。输入界面是系统与用户交流的纽带。在正确的前提下，应做到输入方法简单、迅速、经济、方便。一、指导输入设计的原则1、最小量原则在保证处理要求的前提下使输入量最小。输入量越小，出错的机会越少，花费的时间越少，数据的一致性越好。由于数据录入工作一般需要人的参与，数据输入速度与计算机处理比较起来相对缓慢，系统在大多数时间都处于等待状态，效率显著降低，增加系统的运行成本。因此，在输入设计中，应在满足处理要求的前提下使输入量最小。2、简单性原则输入的准备、输入的过程应该尽量容易，减少错误的发生。3、早检验原则对输入数据的检验尽量接近原数据发生点，使错误能够得到及时的改正。4、少转换原则输入数据尽量使用其处理所需的形式记录，以免数据转换介质时发生错误。二、数据输入设备的选择目前常用的输入设备有以下几种:1、读卡机2、键盘-磁盘输入装置3、光电阅读器4、终端输入5、声音识别仪三、输入检验1、常见的输入错误的种类数据本身的错误：原始单据有错或录入时发生错误。数据多余或不足：数据收集中的错误，如单据的丢失或重复。数据的延误：由于输入数据迟缓导致处理推迟，可能会使输出的信息变得毫无价值。2、数据出错的校验方法1）重复校验：将相同的内容重复输入多次，比较其结果。2）视觉校验：数据输入的同时，有计算机显示或打印输入的数据，然后与原始单据进行比较。3）校验位校验：4）控制总数校验：工作人员手工求出数据的总值，然后在输入过程中由计算机程序累计总值，比较结果。5）数据类型校验：检验数据是数字型还是字符型的。6）格式校验：检验数据记录中各数据项的位数和位置是否符合预先设定的格式。7）逻辑校验：根据业务上数据的逻辑性，检查有无错误。如月份最大不会超过12。8）界限校验：检查某项输入数据的内容是否在规定的范围之内。9）顺序校验：如要求数据无缺号或要求数据无重号。10）记录计数校验：11）平衡校验：如会计工作中借方会计科目合计与贷方会计科目合计是否一致。12）对照校验：将输入的数据和基本文件的数据相核对，检查两者是否一致。四、输入出错的改正方法出错的改正方法应根据出错的类型和原因而异。原始数据错。应由产生错误的原单位进行改正，不应由输入操作员想当然的予以修改。机器自动检错。出错的恢复方法有：将错误改正后再进行处理；将错误数据剔出，只处理正确的数据，出错数据修正后再进行处理（不需要太精确数据的前提下）

为保证输入数据正确，程序应能自动地打印出错信息（即出错表）。6.8系统人机对话设计在系统的输出、输入以及加工处理等操作中，用户不是一直被动等待，有时候需要用户进行干预和选择，因此人机对话及其设计是不可缺少的。人机对话一般是通过键盘、屏幕、鼠标来实现。１、菜单式下拉式菜单弹出式菜单级联菜单2、命令式为了提高程序调用的速度，为用户提供的一种直接输入相应命令就可以执行所需要的功能。3、应答式4、填表式6.9处理流程图和程序流程图设计一、系统处理流程图（P157）也称信息系统流程图。系统结构设计（功能结构图，或称HIPO图）的重点是描述系统的功能特征及其各功能模块之间的调用关系，但并未表达各功能之间的数据传送关系。为进一步表达系统的处理过程和系统中数据传递关系，必须进行系统处理流程设计和具体模块的处理流程设计，以便为程序设计提供详细资料。

系统处理流程图的绘制以新系统的数据流程图为基础。系统处理流程图的常用符号见教材。二、系统处理流程图的画法1、首先为数据流程图中的处理功能画出数据关系图。处理功能输入数据A输入数据B输入数据C中间文件D输出数据E输出文件F人事科抄写人员工资变动表上月工资发放清单填写扣款本月工资发放清单总务科扣款清单填写计算应得工资本月工