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1、第5章 系統模型 (System models)和春技術學院 資工系 李鴻鵬師2學習重點p認識程序塑模的工作。p學習系統模型的分析。p了解資料流程圖(DFD，data flow diagram)的繪製與使 用。p認識資料塑模(data modeling)的工作。p了解資料塑模程序。p學習資料塑模的方法。p認識ER model。p學習ER model的表示方法。35.1 資訊系統開發的架構p圖5-1顯示資訊系統開發的架構，裡頭的每個方格 都會產生各種模型，代表參與者在開發環境中運 用某些方法，針對系統特性所發展出來的模型。p雖然有很多方格，但這並不代表內容雜亂，因為 整個系統開發的過程有開發的方
2、法論來引導，每 一種模型出現的階段、提供的功能與扮演的角色 ，都已經有明確的規範。4圖5-1 資訊系統開發的架構55.1.1 系統模型 (System models) 的定 義p模型反應事實，是事實的一種表示方式，建立模 型就是在描述這個現實世界的某一部分，建立模 型的過程也常稱為塑模(modeling) 。p對現有的系統塑模(system models)來說，可以讓我 們更深入地了解這些系統。p對於尚未建立的系統塑模而言，等於是為未來的 系統進行規劃。p從另一個觀點來看，系統模型把原來取得的需求 資訊結構化，更清楚地描述一個軟體系統的特徵 。65.1.2 邏輯模型與實體模型p在系統分析與設計
3、的領域中，常會把各種模型區分為邏輯 模型(Logical model)與實體模型(Physical model)。p邏輯模型描述一個系統本身以及系統的功能，跟系統是如 何製作出來的是無關的。換句話說，有了邏輯模型以後， 系統用什麼方式製作都可以。p邏輯模型也常稱為概念模型(Conceptual model) 或商業模型 (Business model)，例如當我們想像室內的裝潢時，並不需 要確定找那一家裝潢公司。p實體模型所描述的可能會包括邏輯模型的內容，再加上系 統實際上製作的方法與技術，所以實體模型會跟製作的方 法與技術有關，必須考量技術上的限制，因此也常稱為實 作模型(Implement
4、ation model)或是技術模型(Technical model) 。例如真正要確定裝潢時，再跟裝潢公司討論材料 、屋齡、預算等。7邏輯模型的建立p系統分析師很早就發現邏輯模型跟實體模型應該要分開， 所以在實務上邏輯模型會用來描述商業與營運上的需求， 而實體模型則專注於技術上的設計與考量。系統分析師的 工作偏向於邏輯模型的建立，原因如下：p純粹邏輯模型的思考重視概念、需求與功能的了解，不受 製作方法與技術的干擾或誤導，邏輯模型鼓勵創意思考與 腦力激盪。p邏輯模型讓我們更專注於需求的了解，降低了忽略或誤解 實際需求的風險，讓需求的分析更完整、精確與一致。p邏輯模型可以用來跟真正的使用者或客戶
5、進行溝通，這種 溝通會排除技術性的細節，更容易掌握使用者的需求，提 昇溝通的效率。85.2 程序塑模 (Process modeling)p程序塑模是針對系統程序(system process)的結構 、資料流程(data flow)、邏輯(logic)與步驟加以組 織與記錄的技巧。p不同的系統開發方法也衍生出不一樣的程序塑模 的方式。95.2.1 程序 (Process) 的概念p程序可以看成是一個資訊系統的基本組成，所以把描述一個資 訊系統的程序都找出來，就能把資訊系統給拼湊出來。p程序本身會針對描述商業事件(business events)應該產生的回應 ，把資料轉變成有用的資訊。p在程
6、序塑模的過程中，除了了解程序本身的特性與功能以外， 還要確立程序與周圍環境、其他系統，以及其他程序的關係。p一個系統本身就是一個程序，圖5-2以一個長方形框出一個系統 的範圍，這個範圍之外的是系統的環境。系統與環境之間可以 透過輸入與輸出來進行溝通，由於環境持續在變化中，所以系 統要透過回饋與控制來調整自己，適應環境。p程序代表因應輸入或發生的事件而完成的一段工作在程序塑模 中同樣有邏輯程序塑模(Logical process modeling)與實體程序塑 模(Physical process modeling)之分。邏輯程序強調完成的是什麼 工作，實體程序則會更進一步地說明完成的方法(即如
7、何完成) ，以及由誰完成。10圖5-2 系統與程序的概念115.2.2 程序的分解p一個複雜的系統是很難用少數的程序來描述的，通常需要 分解成許多子系統 (Component subsystem)，甚至於要把子 系統在進一步地分解成更小的子系統，一直到子系統本身 在表示上沒什麼困難，不會因為太複雜而難以處理。125.2.3 資料流程圖(Data flow diagram, DFD)p程序塑模來自傳統的軟體工程方法，多年來衍生出各式 各樣的表示方法，包括程式結構圖、資料流程圖、邏輯 流程圖、與決策表格等等。以資料流程圖來說，主要是 用來描述系統裡頭資料的流動，以及系統所進行的工作 。p一般的資料
8、流程圖常使用以下的表示方式：1.圓角的方形代表程序(process)，程序會對資料進行處理。2.方形代表外部程式(external agents)，可能是資料的來源(source) 或是接受資料的地方(sink)。3.開放式的區域代表資料儲存區(data store)，表示檔案與資料庫。4.帶箭頭的線段表示程序的資料流(data flow)、輸入，或輸出。13圖5-3 資料流程圖的表示法pDFD表示法採用的是Gane & Sarson的表達方式，DeMarco & Yourdon也有提出類似的表達方式，雖然略有不同，但 適化出來的DFD大同小異，基本原則是一樣的。14圖5-4 資料流程圖繪製的
9、規則p資料流程圖的繪製必須遵循一些規則，圖5-4 顯示的是其 中的一個規則，這些規則的訂定是為了保持資料流程圖的 正確性，但是遵循規則並不保證資料流程圖是絕對正確的 。圖5-5顯示一個資料流程圖的實例。15圖5-5 資料流程圖的實例165.2.4 描述程序的邏輯p資料流程圖明確地找出系統的程序，也標示出程 序之間的關係。p但是每個程序內部詳細運作的狀況並沒有記錄， 這一部分要靠程序的邏輯塑模(logic modeling)來 發掘。p有一些工具可以運用，這些工具通常不必跟任何 的程式語言有關，主要用來當成分析者與使用者 之間的一種溝通方法。p常見的工具包括純粹結構化的語言描述、決策表 格(De
10、cision table)、決策樹(Decision tree)與狀態變 化圖(State-transition diagram)等。175.3結構化的資料流程圖p資料流程圖算是一種結構化分析的技巧。p進行系統分析的時候，可以配合分析的工作把資 訊系統的資料流的邏輯畫出來，由粗略到詳細， 形成一種類似於階層式的結構。p圖5-6顯示的是一個環境圖(Context diagram)，代 表一個組織資訊系統的概觀，只有單一的程序， 這個程序代表整個系統。p環境圖裡沒有資料儲存區，因為我們假設資料儲 存區包含在系統中，代表source/sink的實體描述系 統與所在環境之間的關係。18圖5-6 環境圖
11、 (Context diagram)19Level-0 DFDp系統分析師要了解process 0是由那些其他的程序所組成的 ，顯示第0層的資料流程圖 (Level-0 DFD)，原來的 source/sink都維持一樣，但是原來的process 0現在變成了3 個程序，這表示我們以這3個程序來表達原來process 0的功 能，等於有更多的細節。pLevel-0 DFD算是系統最頂曾的程序表示圖，從圖5-7 可以 看到data store也出現了。接下來系統分析師可以進一步地 深入了解資訊系統，並畫出Level-0 、Level-1、 、 Level -n的DFD ，產生詳細的系統程序模型，
12、這就是一種系統化 與結構化的系統分析方法。p要特別注意DFD中所描述的資料流並沒有說明發生的時間 、資料量或是資料流發生的頻率，所以有很多實際的細節 沒有包含在裡頭，這是因為DFD描述的是邏輯的資料流程 ，強調的重點不同。20圖5-7 第0層的資料流程圖 (Level-0 DFD)215.4 商業程序塑模(BPM, Business process modeling)p商業程序塑模(BPM)的目的在於描述企業現在與未來的程 序，讓目前進行中的程序能夠被分析與改善。pBPM通常由商業的分析師與管理階層負責，試著改善程序 的效率與品質，這種改善不見得需要資訊科技，不過資訊 科技常在BPM中扮演重要
13、的角色。p商業程序管理(BPM, Business process management)，可以 看成是涵蓋商業程序塑模的領域pUML可以用來描述BPM的結果，MDA(Model-driven architecture)與SOA(Service-oriented architecture)也都是跟 BPM相關的技術資訊。BPM強調的是企業架構中跟程序相 關的部分，當企業有大的變動時，BPM扮演重要的角色。 例如二個企業合併時，二者的程序都需要經過審慎的評估 ，這樣管理階層才能有效地避免一些重複的作業。22一個商業程序的特徵p一個商業程序有下列的特徵：1.有一個目標。2.有特定的輸入。3.有特定
14、的輸出。4.有使用的資源。5.包含一些工作或活動，而且是按照某種順序執行的 。6.可能對組織內部多個部門產生影響。7.對於組織內部或外部的參與者產生某種價值。23商業程序的重要性p一個商業程序包含一些活動，目的在於為客戶與 市場產生特定的輸出，強調的是工作在組織內完 成的方式，對於得到的產品不見得需要詳細地描 述，主要關心的是工作執行的時間、地點與順序 ，開始與結束的時機，以及輸入與輸出。p商業程序其實是整個企業架構的一部份，但是商 業程序的層次比較高，企業的應用、技術與資料 的存在是為了支援商業程序的進行，當企業要更 新再造時，關鍵也在於商業程序的再造，不是多 花錢改善硬體設備就能解決問題的
15、，所以軟體專 案的開發一定要跟商業程序的目標結合。245.5 資料塑模 (Data modeling)p資料塑模是針對系統資料的特性進行組織與記錄的技巧 ，也常稱為資料庫塑模(Databse modeling)，因為資料模 型在實作上通常都會選擇資料庫的技術。資料塑模也常 被稱為資訊塑模(Information modeling) 。很多人認為資料 塑模是各種塑模技術中最重要的，原因如下：1.資料是很多資訊系統的核心，由多個程序共用，反映出商業系 統的主要需求。2.資料的定義在整個資訊系統中是比較穩定而少有改變的，會比 系統的程序快確認，而且規模也比其他的模型要小。3.資料塑模建立了後續溝通的
16、共同術語與規則，一旦完成了資料 模型以後，系統分析者會更容易進一步地了解系統的各種需求。25ER模型 (Entity-relationship modeling)p在不同的方法論中採用的資料塑模的方法也會不 一樣，早期資訊系統的開發常用ER模型來進行資 料塑模，而ER模型正是一般資料庫系統中常用來 進行概念塑模的工具，以個體(entity)與關係 (relationship)的觀念為基礎，假使採用的是物件導 向的分析與設計，則以類別(class)與物件(object) 的觀念為基礎，跟ER模型有顯著的差異。p不過一般說來，有一些資料塑模的觀念與技巧是 不會因為資料模型的差異而不同的，例如溝通的 技巧、取得資訊的方式、分析的方式等。265.5.1 資料塑模的策略p在系統分析階段，通常會以邏輯資料塑模(Logic data modeling)為主，集中在使用者端需求的了解與分析，建 立所謂的應用資料模型。 對某些人來說，可能還是習慣 先畫出系統的程序模型，但是這個階段的資料塑模會有 下列好處：1.系統分析者可以從資料模型快速而完整地了解商業模 型與簡單的需求。2.資料模
