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1、第五章 总体设计 (System Design) 开始考虑“How”，但仍属高层设计（确定黑盒关系 ） 1. 过程 1、确定最佳方案： 从DFD出发进行任务分解，不同的划分方法即对 应不同的方案。每个合理的方案应配备下列4份资 料： 系统流程图 组成系统的物理元素清单 成本/效益分析 进度计划 选择最佳方案并制定详细的实现计划（主要技术 详见第十三章） 1. 过程 2、结构设计 模块化思想： 将DFD细化，至每个子功能都明白易懂； 每个模块完成一个子功能；每层模块合成一 个高一级的功能。 主要工具有 System Design Hierarchy及 HIPO图等。 3、数据库设计 （略） 5、
2、文档、审查 4、测试计划 （详见第七章） 2.模块化原理(Modularization) 1、原理： 经验1：E(P1+P2)E(P1)+E(P2) 经验2：P.94 图5.1 成本 成本 / 模块 最小成本区 接口成本 软件总成本 模块数目 2.模块化原理 2、抽象(Abstraction)： 忽略细节，分层理解问题，自顶向下层层加 细。 例：开发一个CAD软件，实现一个二维绘图系统的全 部功能，供低级计算机辅助设计使用。 抽象层次I：用问题所处环境的术语来描述这个软件 。 该软件包括一个计算机绘图界面，向绘图 员显示图形，以及一个数字化仪界面，用 以代替绘图板和丁字尺。所有直线、折线 、矩
3、形、圆及曲线的描画、所有的几何计 算、所有的剖面图和辅助视图都可以用这 个CAD软件实现。 2.模块化原理 抽象层次II：任务需求的描述。列出“What” 而不是“How”。 CAD SOFTWARE TASKS: user interaction task; 2-D drawing creation task; graphics display task; drawing file management task; END 2.模块化原理 抽象层次III：程序过程表示。以2-D绘图生成任 务为例： PROCEDURE 2-D drawing creation REPEAT UNTILE (d
4、rawing creation task terminates) DO WHILE (digitizer interaction occurs) Digitizer interface task; DETERMINE drawing request CASE Line: line drawing task; Rectangle: rectangle drawing task; Circle: circle drawing task; END； DO WHILE (keyboard interaction occurs) keyboard interaction task; PROCESS an
5、alysis/computation CASE View: auxiliary view task; Section: cross sectioning task; END； END REPETITION； END PROCEDURE. 2.模块化原理 3、信息隐蔽(Information hiding) The clients of a module know about its services only through its interface; the implementation is hidden from them (hence may change without affec
6、ting the clients). 4、模块独立性(Module independence) 好设计的关键：每个模块完成一个相对独立 的子功能，并且与其它模块间的接口简单。 在这个抽象层次上，给出了初步的过程表示 ，所用的术语都已面向软件，而且模块化的工作 已经开始显露。 2.模块化原理 耦合(Coupling) Great deal of dependenceIndependent Highly coupled Loosely coupled Uncoupled 独立性的度量：耦合(Coupling)&内聚(Cohesion) (Yourdon & Constantine,1978) 2.
7、模块化原理 例1：A访问C的内 部数据或不通过 正常入口而转入C 的内部。 AB CD A: goto C1 C: C1: 独立性由弱到强排列为： 内容耦合(Content Coupling): One module modifies another. 2.模块化原理 例2：部分代码重 叠（常出现在 汇编程序中） B A 例3：一个模块有 多个入口（功能） A: entry 1: entry 2: The least desirable 2.模块化原理 公共耦合 (Common coupling)：Data are accessible from a common data store. Gl
8、obal : V1 V2 A: A1=V1+V2 B: V1=B1 Global : V1 V2 A: V1+ B: V2=B1+V1 问题： 公共部分的改动将影响所有调用它的模块； 公共部分的数据存取无法控制； 复杂程度随耦合模块的个数增加而增加。 2.模块化原理 控制耦合(Control coupling)：One module passes parameters to control the activity of another module. A B Flag F2 F1 Fn Flag 接口单一， 但仍然影响 被控模块的 内部逻辑。 数据耦合(Data coupling): Onl
9、y data are passed. It is easy to trace data and make changes. The most desirable. 原则：尽量使用数据耦合，少用控制耦合，限 制公共耦合的范围，完全不用内容耦合 。 2.模块化原理 低内聚： 巧合内聚（Coincidental cohesion）： Unrelated functions, processes, or data are found in the same module (for convenience). A: Read inputs from disk from tape from 逻辑内聚（Lo
10、gical cohesion）：Logically related functions or data are placed in the same module. 例如： 内聚 (Cohesion): The elements of a module are directed to perform the same task. Goal: as cohesive as possible. 2.模块化原理 时间内聚（Temporal cohesion）：The functions are related only by the timing involved. 例如：系统的初始化 问题：不同功
11、能混在一个模块中，有时共用部 分编码，使局部功能的修改牵动全局。 中内聚： 过程内聚（Procedural cohesion）：Functions are grouped together in a module to ensure a certain order of performance. 例如： enter data check data manipulate data 2.模块化原理 通信内聚（Communicational cohesion）：All the functions in a module operate on or produce the same data set.
12、 例如：从同一磁带上读取不相干的数据 可能破 坏独立性。 高内聚： 顺序内聚（Sequential cohesion）：The output from one part of a module is the input to the next part. 功能内聚（Functional cohesion）：Every processing element is essential to the performance of a single function. 3.启发式规则 2. 模块规模适中： 过大不易理解；太小则接口开销过大。注意 分解后不应降低模块的独立性。 3. 适当控制 深度 =
13、分层的层数。过大表示分工过细。 宽度 = 同一层上模块数的最大值。过大表 示系统复杂度大。 1. 争取低耦合、高内聚（增加内聚 减少耦合） 3.启发式规则 扇出 = 一个模块直 接调用控制的模块 数。 3 fan-out 9 A A的扇出 A A的扇入 扇入 = 直接调用该模 块的模块数 在不破坏独立性的前提 下，fan-in 大的比较好 。 3.启发式规则 4、作用域在控制域内 控制域 M AC B M的控制域为 M，A，B，C 作用域：M中的一个判定所影响的模块。 例如：A: if then goto B1 B: B1: 作用域在控制域内 A: if then goto M1 M: M1:
14、 goto C1 作用域超出了控制域 上例中A的作用超出了控制域。改进方法之一，可以 把A中的 if 移到M中；方法之二，可以把C移到A下面 。 3.启发式规划 5、降低接口的复杂程度：接口复杂可能表明模 块的独立性差。 6、单出单入，避免内容耦合。 7、模块功能可预测 相同输入必产生相同输 出。反例：模块中使用全局变量或静态变量， 则可能导致不可预测。 4.图形工具 1、Hierarchy和HIPO 例1：P.103 图5.4 例2： Users Interface Find a Room 2.0 Delete a Room 3.0 Enter a New Room 1.0 Establis
15、h a House 4.0 By Type of Floor 2.3 By Square Footage 2.2 By Room ID 2.1 Add a Room 4.1 Find a Room 4.2 Delete a Room 4.3 View House 4.4 By Room ID 4.2.1 4.图形工具 注意： 这里的hierarchy表现软件的结构，而非数据结 构； 每个矩形框代表一个模块，连线表示“调用”而 非“组成”； 所谓HIPO，即对每个模块附一张IPO图。每个 IPO图中应明确标出对应模块的编号。 2、结构图(Structured Diagram) 符号： 数据传递 ； 控制信息 ； 或； 循环. 4.图形工具 例： B A M M1M2M3 C D 注：此图一般 不入文档，仅 用于检查设计 的正确性和模 块独立性。 须检
