《结构化概要设计》PPT课件.ppt

1、软件工程 第七讲 结构化概要设计 朱建凯,本次课程需要掌握的内容,什么是软件设计？软件设计要达到的目标（重要） 总体设计阶段的任务（了解） 数据流图的分类（重要） 内聚和耦合的种类（非常重要） 基于数据流图的程序设计方法（了解）,结构化设计方法 1)何谓设计 设计目标:依据需求规约,在一个抽象层上建立系统软件 模型,包括软件体系结构（数据和程序结构），以及详细的处理算法,产生设计规格说明书.,一种软件开发活动,定义实现需求规约所需结构.,总体设计阶段的任务： 1、划分出组成系统的物理元素程序、文件、数据库、人工过程和文档等等，但是每个物理元素仍然处于黑盒子级，这些黑盒子里的具体内容将在以后仔细

2、设计。 2、设计软件的结构，也就是要确定系统中每个程序是由哪些模块组成的，以及这些模块相互间的关系。,总体设计过程通常由两个主要阶段组成： 系统设计阶段，确定系统的具体实现方案； 结构设计阶段，确定软件结构。 1. 设想供选择的方案 在总体设计阶段分析员应该考虑各种可能的实现方案，并且力求从中选出最佳方案。,设计过程,2. 选取合理的方案 应该从前一步得到的一系列供选择的方案中选取若干个合理的方案，通常至少选取低成本、中等成本和高成本的三种方案。 对每个合理的方案分析员都应该准备下列4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

3、统的进度计划。,3. 推荐最佳方案 分析员应该综合分析对比各种合理方案的利弊，推荐一个最佳的方案，并且为推荐的方案制定详细的实现计划。 通过内部评审，且使用部门的负责人也接受了分析员所推荐的方案之后，进入总体设计过程的下一个重要阶段结构设计。,4. 功能分解 结合算法描述仔细分析数据流图中的每个处理，如果一个处理的功能过分复杂，必须把它的功能适当地分解成一系列比较简单的功能。 5. 设计软件结构 通常程序中的一个模块完成一个适当的子功能。把模块组织成良好的层次系统，顶层模块调用它的下层模块以实现程序的完整功能，每个下层模块再调用更下层的模块，从而完成程序的一个子功能，最下层的模块完成最具体的功

4、能。,6. 设计数据库 对于需要使用数据库的那些应用系统，软件工程师应该在需求分析阶段所确定的系统数据需求的基础上，进一步设计数据库。 7. 制定测试计划 在软件开发的早期阶段考虑测试问题，能促使软件设计人员在设计时注意提高软件的可测试性。,8. 书写文档 应该用正式的文档记录总体设计的结果，在这个阶段应该完成的文档通常有下述几种： (1) 系统说明主要内容包括用系统流程图描绘的系统构成方案，组成系统的物理元素清单，成本/效益分析；对最佳方案的概括描述，精化的数据流图，用层次图或结构图描绘的软件结构，用IPO图或其他工具(例如，PDL语言)简要描述的各个模块的算法，模块间的接口关系，以及需求、

5、功能和模块三者之间的交叉参照关系等等。 (2) 用户手册根据总体设计阶段的结果，修改更正在需求分析阶段产生的初步的用户手册。,(3) 测试计划包括测试策略，测试方案，预期的测试结果，测试进度计划等等。 (4) 详细的实现计划 (5) 数据库设计结果 9. 审查和复审 最后应该对总体设计的结果进行严格的技术审查，在技术审查通过之后再由使用部门的负责人从管理角度进行复审。,2)结构化设计方法 (）在总体设计层 -引入了两个术语/符号 模块:一种可独立标识的软件成分. 调用:模块间的一种关系,模块A为了完成其任务必须 依赖其他模块. -引入了模块结构图 用于表达软件系统的静态结构.,-过程指导 为了

6、实现设计目标, 总体设计的具体任务是： 将DFD转化为MSD 分二步实现： 第一步：如何将DFD转化为初始的MSD 分类：变换型数据流图 事务型数据流图 变换设计 事务设计,数据流图分类 变换型: 事务型,1,2,3,4,5,6,7,8,a,b,c,d,e,f,h,g,y,x,z,1,2,3,5,4,6,a,b,c,d,e,f,g,y,变换设计,XX系统,变换模块,get e,put h,put g,get c,get d,c,d-e,e-f,f-g,h,h-y,put y,g-x,put x,x-z,put z,get a,get b,b-d,a-c,e,e,g,h,h,g,z,z,x,x,

7、g,y,y,h,d,b,c,a,c,d,e,e,f,g,h,f,x,a,b,事务设计,事务中心,输入模块,路径1,路径2,输出模块,a,y,c,g,b,f,c-e,c,e,e-g,e,g,b-d,b,d,d-f,d,f,最后生成HIPO图 和H图中每个方框相对应，应该有一张IPO图描绘这个方框代表的模块的处理过程。HIPO图中的每张IPO图内都应该明显地标出它所描绘的模块在H图中的编号，以便追踪了解这个模块在软件结构中的位置。,带编号的层次图(H图),第二步：如何将初始的MSD转化为最终可供详 细设计使用的MSD 基于模块化原理-高内聚 低耦合, 给出一些设计规则经验规则, 用于精化初始的MS

8、D 体现设计人员的创造,模块独立的概念是模块化、抽象、信息隐藏和局部化概念的直接结果。 开发具有独立功能而且和其他模块之间没有过多的相互作用的模块，就可以做到模块独立。换句话说，希望这样设计软件结构，使得每个模块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。,3）模块独立,模块独立性重要性： 第一，有效的模块化(即具有独立的模块)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。 第二，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。

9、,耦合：不同模块之间相互依赖程度的度量。 耦合类型： 内容耦合： 一个模块访问另一个模块的内部数据； 一个模块不通过正常入口而转到另一个模块的内部； 两个模块有一部分程序代码重叠； 一个模块有多个入口。 公共耦合：两个以上的模块共同引用一个全局数据项。 控制耦合：一个模块向另一模块传递一个控制信号， 接受信号的模块将依据该信号值进行必要的活动。 标记耦合：两个模块至少有一个通过界面传递的公共 有结构的参数。 数据耦合：模块间通过参数传递基本类型的数据。,内聚：一个模块之内各成分之间相互依赖程度的度量。 内聚类型： 偶然内聚：一个模块之内各成分之间没有任何关系。 逻辑内聚：几个逻辑上相关的功能放

10、在同一模块中。 时间内聚：一个模块完成的功能必须在同一时间内完成，而 这些功能只是因为时间因素关联在一起。 过程内聚：处理成分必须以特定的次序执行。 通信内聚：各成分都操作在同一数据集或生成同一数据集。 顺序内聚：各成分与一个功能相关，且一个成分的输出作为 另一成分的输入。 功能内聚：模块的所有成分对完成单一功能是最基本的，且 该模块对完成这一功能而言是充分必要的。,启发性规则-经验的总结 （1）改进软件结构，提高模块独立性； （2）模块规模适中-每页60行语句； （3）深度、宽度、扇入和扇出适中； （4）模块的作用域力争在控制域之内； （5）降低模块接口的复杂性； （6）模块功能应该可以预测

11、。,模块的作用域和控制域,应用示例：数字仪表板系统的精化,读旋转信号,收集并 求平均,转换成 转/分,计算 gph,读并 校核,确定 加速/减速,计算里程,计算mph 和超速值,计算 燃料消耗,产生 加速/减速显示,产生 里程显示,发出 铃声,产生 mph显示,产生 mpg显示,旋转信号,信号/秒,(sps),sps,燃烧流 传感器信号,燃烧流,gph,sps,rpm,rpm,箭头指示,上箭头,下箭头,水平线,英里,超速值,mph,mpg,mpg显示,mph显示,铃声,里程显示,输入部分,Get gph,Get rpm,Get sps,Get 燃料流,变换燃料流为 ghp,Get 燃转信号,变

12、换燃转信 号为燃料流,变换sps为 rpm,Get sps,Get sps,转换为 sps,Get 转速信号,变换为sps,变换为 sps,、 数字仪表板系统输入部分的精化 输入部分的初始模块结构图,转速信号,转速信号,燃料流,燃料流,燃料流,gph,sps,sps,rpm,sps,rpm,gph,sps,sps,sps,sps,sps,sps,sps,转速信号,转速信号,输入部分,计算gph,计算rpm,计算 sps,读燃转信号,采集sps,读转速信号,使用启发式规则1，并考虑其它规则， 可以将输入部分的模块结构图精化为：,其中：sps为转速的每秒信号量；sps 为sps的平均值； sps为

13、sps的瞬时 变化值；rpm为每分钟转速；mph为每小时英里数；gph为每小时燃烧 的燃料加仑数；rpm为行进里程。,输出部分,PUT mpg,PUT mph,PUT里程,PUT 加/减速,PUT 超速量,显示,显示,显示,、数字仪表板系统输出部分的精化 输出部分的初始模块结构图,显示,对于这一初始的模块结构图，一般情况下应： 把相同或类似的物理输出合并为一个模块，以减少模块之间的关联。就本例而言： 左边前三个“显示”，基本上属于相似的物理输出，因此可以把它们合并为一个显示模块。而将“PUT mpg”模块和相关的“生成显示的模块合并为一个模块；同样地，应把“PUT mph”模块、“PUT里程”

14、各自与相关的生成显示的模块合并为一个模块，参见下图。 其它求精的规则，与输入部分类同。例如，可以将“PUT 加/减速”模块与其下属的两个模块合并为一个模块，将“PUT 超速量”模块与其下属的两个模块合并为一个模块 。,输出模块,生成mpg 显示,生成mph 显示,生成里程 显示,生成加/减速显示,生成蜂鸣,显示,通过以上求精之后,可得如下的模块结构图,变换模块,计算mpg,计算mph,计算里程,计算加/减速,、变换部分的精化 首先，应该了解：对于变换部分的求精，是一项具有挑战性的工作。其中主要是根据设计准则，并要通过实践，不断地总结经验，才能设计出合理的模块结构。 就给定的数字仪表板系统而言，如果把“确定加/减速”的模块放在“计算速度mph”模块下面，则可以