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1、,信息系统分析与设计管理学院 王建亚 ,,第五章 管理信息系统的系统设计,结构化系统设计是系统开发过程的第二个重要阶段 系统设计阶段的主要目的是将系统分析提出的反映用户需求的逻辑方案转换成科学合理、切实可行的物理方案。 即根据系统分析说明书中的系统逻辑模型，综合考虑各种约束，利用一切可行的技术手段和方法，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。,第五章序,,第五章 管理信息系统的系统设计,结构化系统设计要求自上而下的进行，首先进行总体结构设计，然后进行详细设计，利用标准工具和图表分析手段，确定系统的模块划分、系统输入、输出、数据处理、数据存储、系统硬件配置等环节的详细
2、设计，同时选择经济、合理的技术手段。,第五章序,,本章内容,5.1 系统设计概述5.2 系统总体设计5.3 系统详细设计5.4 编写系统设计说明书,,5.1 系统设计概述,系统设计是一种创造性、技术性与计算机实际操作密切相关的工作，也是系统开发过程中任务较为繁重的环节。,5.1.1 系统设计的目的 5.1.2 系统设计的主要任务 5.1.3 系统设计的依据 5.1.4 系统设计的特点与原则 5.1.5 系统设计的主要内容,,5.1.1 系统设计的目的,其目的就是将系统分析阶段提出的、充分反映用户需求的新系统的逻辑模型转换成可以实施的、基于计算机与网络技术的物理模型。 逻辑方案物理方案,,5.1
3、.2 系统设计的主要任务,从管理信息系统的总体目标出发，根据系统分析阶段对系统的逻辑功能的要求，并考虑到经济、技术和运行环境等方面的条件，确定系统的总体结构和系统各组成部分的技术方案，合理选择计算机和通信的软、硬件设备，提出系统的实施计划，确保总目标的实现。,,5.1.3 系统设计的依据,系统设计是建立在系统分析的基础上，由抽象到具体实现，同时还要考虑到系统实现的内外部环境和主客观条件。通常，系统设计阶段工作的开展可依据以下五方面:,1 系统分析说明书2 现行技术3 信息管理与技术标准、规范与有关法律技术 4 用户需求5 系统运行环境,,5.1.4 系统设计的特点与原则,特点： 管理与技术相结
4、合,原则：系统性灵活性可靠性经济性,,系统设计阶段的工作内容主要包括：系统总体设计、系统详细设计与系统设计说明书的编写。,总体设计：包括系统总体布局方案的设计、软件系统总体结构的设计、计算机物理系统配置方案的设计、数据存储的总体设计。,详细设计：代码设计、数据库设计、输出设计、输入设计、用户界面设计、处理过程设计。,系统设计说明书是系统设计阶段的成果，从系统设计的主要方面说明系统的指导思想、采用的技术方法和设计结果，是系统实施阶段工作的主要依据。,5.1.5 系统设计的主要内容,,5.2 系统总体设计,5.2.1 结构化设计方法 5.2.2 模块与模块的关联 5.2.3 系统总体结构设计 5.
5、2.4 控制构图设计 5.2.5 信息系统流程图的设计 5.2.6 系统总体布局方案设计 5.2.7 数据存储的总体结构设计,,系统设计的方法包括:结构化设计方法(Structured Design，SD)、Jackson方法、Parnas方法等。 常使用的设计工具主要有： HIPO(分层和输入-处理-输出)技术，总体结构图（又称结构图/控制结构图），信息系统流程图等。,系统设计的方法,,5.2.1 结构化设计方法,1 结构化设计的基本思想2 结构化设计的特点和内容,,1 结构化设计的基本思想,结构化设计的基本思想 根据数据流程图和数据字典，采用自顶向下、逐层分解的方法，把系统划分为若干子系统
6、，而子系统又划分为若干功能模块，模块又划分为子模块，层层划分直到每一个模块是相对独立、功能单一的独立程序为止。从而把复杂系统的设计转变为多个简单的、相对独立的模块的设计。 核心：模块化,,2 结构化设计的特点和内容,结构化系统设计的特点 对一个复杂的系统自顶向下、逐步求精的方法语义分解和化简。 划分成相对独立、功能单一的模块结构，有一组评价模块设计质量的标准和优化技术。 采用模块结构图的描述方式 （HIPO图、结构图、信息系统流程图）,,2 结构化设计的特点和内容,结构化系统设计的内容 (1) 合理地进行模块分解和定义，使一个复杂系统的设计转化为若干种基本模块的设计。 (2) 有效地将模块组织
7、成一个整体，从而体现系统的设计功能。,,5.2.2 模块与模块的关联,1 模块和模块化,模块是指一组程序语句，包括输入输出和逻辑处理功能、内部信息及其运行环境。 模块的属性输入输出、逻辑功能、内部信息、运行环境（条件及模块间的相互关系） 可以组合、分解和更换。 模块化就是将系统划分为子系统，子系统划分为若干模块，大模块再划分为小模块的过程。 目的降低开发难度、增加系统的可维护性,,采用模块化设计原理可以带来以下好处:（1）模块化使系统结构清晰，容易设计也容易阅读和理解。（2）程序错误通常局限在有关的模块及它们之间的接口中，所以模块化能使系统容易测试和调试，从而有助于提高系统的可靠性。（3）系统
8、的变动往往只涉及少数几个模块，所以模块化还能够提高系统的可修改性。（4）模块化使得一个复杂的大型程序可以由许多程序员分工编写，并且可以进一步分配技术熟练的程序员编写困难的模块，有助于系统开发工程的组织管理。（5）模块化还有利于提高程序代码的可重用性。,,但是不是模块划分得越多越好呢？虽然增加程序中的模块数可以降低开发每个模块的工作量，但同时却增加了设计模块接口的工作量。如图所示表达了模块数与系统开发成本之间的关系，可以看出当划分的模块数处于最小成本区时，开发系统的总成本最低。虽然目前还不能精确地算出M的数值，但是在考虑程序模块化的时候，总成本曲线确实是有用的指南。下面即将介绍的模块独立性原理和
9、启发规则，可以在一定程度上帮助决定合适的模块数目。,模块数与系统开发成本,,2 模块的关联,基于模块化划分的优缺点我们希望得到如下的系统结构： 每个模块完成一个相对独立的特定功能 模块之间的接口简单。 若想实现上述系统结构，需要模块具有独立性。即模块独立性是设计一个好系统的关键。 模块独立程度可以由两个定性标准度量。 模块凝聚性、模块耦合性 这也是模块化设计合理性的度量标准。,,（1）模块凝聚,模块凝聚是衡量一个模块内部各组成部分动作的组合强度。按照组合强度由高到低为： （1）功能凝聚：各部分处理动作为执行同一功能存在，且执行单一功能。判断一个模块是否功能凝聚，简单有效的办法是：从调用者的角度
10、看，能否用一个短语简单明了的描述这个模块做什么（不是怎么做！），分析这个短语就可以发现这个模块是否是完成一个具体的任务，还是多个任务，或者做一些彼此无关的杂事。“解方程、求平方根、计算利息”都是具体任务。,,（1）模块凝聚,（2）顺序凝聚：各部分处理功能密切相关，且要按顺序执行，模块内部各组成部分，前一部分处理动作的输出是后一部分处理动作的输入。,,（3）数据凝聚：各部分处理功能是对相同的数据输入进行处理或产生相同输出。（4）过程凝聚：各部分处理各不相同，但受同一控制流支配，决定其执行顺序。可能是选择、判断或循环。,（1）模块凝聚,,（1）模块凝聚,（5）时间凝聚：各部分关系不大，但处理动作必
11、须在同一时间内执行 （6）逻辑凝聚：由若干结构不同但具有逻辑相似关系的功能组合在一起，但功能上、用途上却彼此无关。取平均成绩或最高成绩模块 （7）偶然凝聚：由若干毫无联系的功能偶然组合在一起构成的模块将一些共同的操作组成一个模块。,凝聚程度的高低标志着模块内部构成的质量，在分解时应使其凝聚程度较高。其中功能凝聚最为理想。,,模块凝聚程度比较,,（2）模块耦合,耦合度：模块之间的联系程度。 耦合程度越低说明模块之间联系越简单，模块独立性就越强。 块间耦合程度直接影响系统的可读性，可维护性及可靠性。,,（2）模块耦合,耦合类型（1）非直接耦合（2）数据耦合：通过参数交换信息，且参数仅仅为数据。（3
12、）特征耦合：通过相同的模块特征进行连接。（4）控制耦合：传递的数据中有控制信息。可适当转化，转化成数据耦合。（5）外部耦合：外部耦合是指一组模块访问同一个全局变量。（6）公共耦合：通过一个公共数据区域传递信息（7）内容耦合：一个模块执行过程中直接转移到另一模块中运行。,,（1）非直接耦合非直接耦合是指两个模块之间没有直接关系，相互之间没有信息传递，它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的。因此，模块间的这种耦合性最弱，但模块独立性最高。,,（2）数据耦合 数据耦合是指若两个模块之间仅通过模块参数交换信息，且交换的信息全部为简单数据信息，相当于高级语言中的值传递，则称这种耦合为数据耦合
13、。数据耦合的耦合程度较低，模块的独立性较高。通常软件系统中都包含有数据耦合。,,（3）特征耦合特征耦合是指两个模块之间传递的是数据结构。其实模块间传递的是这个数据结构的地址，两个模块必须清楚这些数据结构，并按要求对其进行操作，这样就降低了可理解性。可采用“信息隐蔽”的方法，把该数据结构以及在其上的操作全部集中在一个模块，就可消除这种耦合，但有时因为还有其他功能的缘故，特征耦合往往是不可避免的。,,（4）控制耦合 控制耦合是指一个模块调用另一个模块时，传递的是控制变量(如开关、 标志等)，被调模块通过该控制变量的值有选择地执行块内某一功能。 因此被调模块内应具有多个功能，哪个功能起作用受其调用模
14、块的控制。控制耦合增加了理解、编程及修改的复杂性，调用模块必须知道被调模块内部的逻辑关系，即被调模块处理细节不能“信息隐藏”，从而降低了模块的独立性。,,（5）外部耦合外部耦合是指一组模块访问同一个全局变量。（6）公共耦合公共耦合是指一组模块访问同一个全局性数据结构。如果在模块之间共享的数据很多，且通过参数的传递很不方便时，才使用公共耦合，因为公共耦合会引起以下问题： 耦合的复杂程度随模块的个数增加而增加，无法控制各个模块对公共数据的存取，若某个模块有错，可通过公共区将错误延伸到其他模块， 则会影响到系统的可靠性。 使系统的可维护性变差。若某一模块修改了公共区的数据，则会影响到与此有关的所有模块。 降低了系统的可理解性。因为各个模块使用公共区的数据，使用方式往往是隐含的，某些数据被哪些模块共享，不易很快搞清。,,（7）内容耦合一个模块可以直接访问另一个模块的内部数据；一个模块不通过正常入口转到另一模块内部；一个模块有多个入口。内容耦合是最高程度的耦合，也是最差的耦合。它会使因模块间的联系过于紧密而对后期的开发和维护工作带来很大的麻烦。,,模块间耦合方式比较,,模块间耦合的原则,尽量使用非直接耦合、数据耦合和特征耦合，必要是才使用控制耦合和外部耦合，对公共耦合的模块数进行限制，坚决不用内容耦合。,
