Ch05GIS软件工程的总体设计2.pptx

《Ch05GIS软件工程的总体设计2.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Ch05GIS软件工程的总体设计2.pptx（27页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二节第二节 软件体系结构设计软件体系结构设计(shj)(shj)一、体系结构一、体系结构一、体系结构一、体系结构软件体系结构是软件系统中最本质的东西。软件体系结构是软件系统中最本质的东西。软件体系结构是软件系统中最本质的东西。软件体系结构是软件系统中最本质的东西。良好的体系结构必须是普适、高效和稳定的。良好的体系结构必须是普适、高效和稳定的。良好的体系结构必须是普适、高效和稳定的。良好的体系结构必须是普适、高效和稳定的。软件的体系结构包含软件构件、构件对外可见的性质软件的体系结构包含软件构件、构件对外可见的性质软件的体系结构包含软件构件、构件对外可见的性质软件的体系结构包含软件构件、构件对外

2、可见的性质(xngzh)(xngzh)(xngzh)(xngzh)以及它们之间的关系。以及它们之间的关系。以及它们之间的关系。以及它们之间的关系。1第一页，共27页。二、面向数据流的设计二、面向数据流的设计二、面向数据流的设计二、面向数据流的设计结构化开发方法（结构化开发方法（结构化开发方法（结构化开发方法（Structured Developing MethodStructured Developing MethodStructured Developing MethodStructured Developing Method）由：）由：）由：）由：结构化分析方法（结构化分析方法（结构化分析

3、方法（结构化分析方法（SASASASA法）、结构化设计方法（法）、结构化设计方法（法）、结构化设计方法（法）、结构化设计方法（SDSDSDSD法）法）法）法）及结构化程序设计方法（及结构化程序设计方法（及结构化程序设计方法（及结构化程序设计方法（SPSPSPSP法）构成法）构成法）构成法）构成(guchng)(guchng)(guchng)(guchng)的。的。的。的。面向数据流的设计方法又称结构化设计。面向数据流的设计方法又称结构化设计。面向数据流的设计方法又称结构化设计。面向数据流的设计方法又称结构化设计。结构化设计方法主要完成软件系统的总体结构设计。结构化设计方法主要完成软件系统的总体

4、结构设计。结构化设计方法主要完成软件系统的总体结构设计。结构化设计方法主要完成软件系统的总体结构设计。2第二页，共27页。SD方法的中心任务方法的中心任务(rn wu)：把用：把用DFD图表示的系图表示的系统分析模型方便地转换为软件结构的设计模型；统分析模型方便地转换为软件结构的设计模型；DFD System Hierarchy3第三页，共27页。三、数据流的分类与面向数据流的设计过程三、数据流的分类与面向数据流的设计过程在软件工程的需求分析阶段，信息流是一个在软件工程的需求分析阶段，信息流是一个关键考虑，通常用数据流图描绘信息在系统关键考虑，通常用数据流图描绘信息在系统(xtng)(xtng

5、)中加工和流动的情况。面向数据流的设中加工和流动的情况。面向数据流的设计方法定义了一些不同的计方法定义了一些不同的“映射映射”，利用这些映，利用这些映射可以把数据流图变换成软件结构。射可以把数据流图变换成软件结构。4第四页，共27页。Internal representationInternal representationInformationInformationTransform flowTransform flowOutgoingOutgoingflowflowIncomingIncomingflowflowExternal External representationreprese

6、ntationTimeTime1.数据流的分类数据流的分类(fn li)2.（1）变换流）变换流(Transform Flow)5第五页，共27页。输入输入输入输入(shr(shr)路径路径路径路径变换变换变换变换(bi(binhunhun)n)中心中心中心中心输出输出输出输出(shc(shch)h)路径路径路径路径变换中心的任务：就是通过计算或者处理，把系统的输入流变换中心的任务：就是通过计算或者处理，把系统的输入流变换中心的任务：就是通过计算或者处理，把系统的输入流变换中心的任务：就是通过计算或者处理，把系统的输入流变换为系统的输出流。变换为系统的输出流。变换为系统的输出流。变换为系统的输

7、出流。6第六页，共27页。（2 2）事务）事务）事务）事务(shw)(shw)流流流流(Transaction Flow)(Transaction Flow)n n 当当当当信信信信息息息息流流流流具具具具有有有有明明明明显显显显的的的的“发发发发射射射射中中中中心心心心”时时时时，可可可可归归归归结结结结为为为为事务流。事务流。事务流。事务流。n n 数数数数 据据据据 沿沿沿沿 输输输输 入入入入 通通通通 路路路路 到到到到 达达达达(dod)(dod)(dod)(dod)一一一一个个个个处处处处理理理理T T T T，这这这这个个个个处处处处理理理理根根根根据据据据输输输输入入入入数数

8、数数据据据据的的的的类类类类型型型型在在在在若若若若干干干干个个个个动动动动作作作作序序序序列列列列中中中中选选选选出出出出一个来执行。一个来执行。一个来执行。一个来执行。T TTransactionTransactionrequestrequest Action pathsAction paths 事务事务中心中心7第七页，共27页。事务事务事务事务(shw)(shw)型结构的系统基本模型型结构的系统基本模型型结构的系统基本模型型结构的系统基本模型n n 这这这这 类类类类 系系系系 统统统统 的的的的 特特特特 征征征征(tzhng)(tzhng)(tzhng)(tzhng)，是是是是具具

9、具具有有有有在在在在多多多多种种种种事事事事务务务务中中中中执执执执行行行行某某某某类类类类事事事事务务务务的能力。的能力。的能力。的能力。8第八页，共27页。T TTransactionTransactionrequestrequest Action pathsAction paths 事事事事务务务务中中中中心心心心事务中心完成下述任务：事务中心完成下述任务：事务中心完成下述任务：事务中心完成下述任务：（1 1）接收输入数据）接收输入数据）接收输入数据）接收输入数据(shj)(shj)（输入数据（输入数据（输入数据（输入数据(shj)(shj)又称为事务）；又称为事务）；又称为事务）；又称

10、为事务）；（2 2）分析每个事务以确定它）分析每个事务以确定它）分析每个事务以确定它）分析每个事务以确定它的类型；的类型；的类型；的类型；（3 3）根据事务类型选取一条）根据事务类型选取一条）根据事务类型选取一条）根据事务类型选取一条活动通路。活动通路。活动通路。活动通路。9第九页，共27页。“变换变换变换变换”“事务事务事务事务”精化数据流图精化数据流图精化数据流图精化数据流图流类型流类型流类型流类型区分事务中心和区分事务中心和区分事务中心和区分事务中心和数据接收通路数据接收通路数据接收通路数据接收通路区分输入和区分输入和区分输入和区分输入和输出分支输出分支输出分支输出分支映射成事务结构映射

11、成事务结构映射成事务结构映射成事务结构映射成变换结构映射成变换结构映射成变换结构映射成变换结构用启发式设计规用启发式设计规用启发式设计规用启发式设计规则精化软件结构则精化软件结构则精化软件结构则精化软件结构导出接口描述和导出接口描述和导出接口描述和导出接口描述和全程数据结构全程数据结构全程数据结构全程数据结构复复复复 查查查查详细设计详细设计详细设计详细设计变换分析变换分析变换分析变换分析事务分析事务分析事务分析事务分析2.2.面向数据流的设计面向数据流的设计面向数据流的设计面向数据流的设计(shj)(shj)过程过程过程过程10第十页，共27页。例：汽车例：汽车(qch)数字仪表板数字仪表板

12、的设计的设计功能：功能：功能：功能：通过模通过模通过模通过模-数转换实现传感器和微处理机接口；数转换实现传感器和微处理机接口；数转换实现传感器和微处理机接口；数转换实现传感器和微处理机接口；在发光二极管面板上显示数据；在发光二极管面板上显示数据；在发光二极管面板上显示数据；在发光二极管面板上显示数据；指示每小时英里数指示每小时英里数指示每小时英里数指示每小时英里数(mph)(mph)，行驶，行驶，行驶，行驶(xngsh)(xngsh)的里程，的里程，的里程，的里程，每加仑油行驶每加仑油行驶每加仑油行驶每加仑油行驶(xngsh)(xngsh)的英里数的英里数的英里数的英里数(mpg)(mpg)等

13、等；等等；等等；等等；指示加速或减速；指示加速或减速；指示加速或减速；指示加速或减速；如果车速超过如果车速超过如果车速超过如果车速超过55mph,55mph,则发出警告铃声。则发出警告铃声。则发出警告铃声。则发出警告铃声。四、变换分析四、变换分析 变换变换变换变换(binhun)(binhun)分析是一系列设计步骤的总称，经过这些步分析是一系列设计步骤的总称，经过这些步分析是一系列设计步骤的总称，经过这些步分析是一系列设计步骤的总称，经过这些步骤把具有变换骤把具有变换骤把具有变换骤把具有变换(binhun)(binhun)流特点的数据流图按预先确定的模式映流特点的数据流图按预先确定的模式映流特

14、点的数据流图按预先确定的模式映流特点的数据流图按预先确定的模式映射成软件结构。射成软件结构。射成软件结构。射成软件结构。11第十一页，共27页。设计步骤：设计步骤：第第1步：复查步：复查(fch)基本系统模基本系统模型；型；第第2步：复查步：复查(fch)并精化数据并精化数据流图；流图；12第十二页，共27页。n n 第第第第3 3步步步步 确定确定确定确定数据流图具有数据流图具有数据流图具有数据流图具有(jyu)(jyu)变换性变换性变换性变换性还是事务特性；还是事务特性；还是事务特性；还是事务特性；13第十三页，共27页。燃燃 料料(rnlio)(rnlio)流流 传感器信号传感器信号SP

15、S旋旋转转(xunzhun)信号信号读读旋转信旋转信号号收集和收集和求平均求平均确定加确定加/减速减速转换成转换成转转/分分计算里计算里程程计算计算mph,超超速值速值产生产生加加/减速减速显示显示计算燃计算燃料消耗料消耗计算计算gph读和校读和校核核产生产生mpg显显示示产生产生mph显显示示发出铃发出铃声声产生里产生里程显示程显示SPS SPS箭箭头头(jintu)指示指示燃烧流燃烧流上箭头上箭头水平线水平线下箭头下箭头rpmrpmgphmphmpgmph超速值超速值英里英里显示显示铃声铃声mph显示显示mpg显示显示n n 第第第第4 4步步步步 确定确定确定确定输入流和输出输入流和输出

16、输入流和输出输入流和输出流的边界，从流的边界，从流的边界，从流的边界，从而孤立出变换而孤立出变换而孤立出变换而孤立出变换中心；中心；中心；中心；14第十四页，共27页。n n 第第第第5 5步步步步 完成完成完成完成(wn chng)“(wn chng)“第一级分解第一级分解第一级分解第一级分解”第一级分解第一级分解第一级分解第一级分解(fnji)(fnji)的的的的方法方法方法方法 对于变换流的情况，数据流图被映射成一个对于变换流的情况，数据流图被映射成一个对于变换流的情况，数据流图被映射成一个对于变换流的情况，数据流图被映射成一个(y)(y)特殊的特殊的特殊的特殊的软件结构，这个结构控制输

17、入、变换和输出等信息处理过程。软件结构，这个结构控制输入、变换和输出等信息处理过程。软件结构，这个结构控制输入、变换和输出等信息处理过程。软件结构，这个结构控制输入、变换和输出等信息处理过程。控制模块控制模块控制模块控制模块 Cm Cm协调下述从协调下述从协调下述从协调下述从属的控制功能：属的控制功能：属的控制功能：属的控制功能：uu 输入信息处理控制模块输入信息处理控制模块输入信息处理控制模块输入信息处理控制模块 CaCa；uu 变换中心控制模块变换中心控制模块变换中心控制模块变换中心控制模块CtCt；uu 输出信息处理控制模块输出信息处理控制模块输出信息处理控制模块输出信息处理控制模块 C

18、eCe；15第十五页，共27页。数字仪表板系统数字仪表板系统数字仪表板系统数字仪表板系统(xtng)(xtng)的第一级的第一级的第一级的第一级分解分解分解分解16第十六页，共27页。第二级分解第二级分解第二级分解第二级分解(fnji)(fnji)的方法的方法的方法的方法n n 第第第第6 6步步步步 完成完成完成完成(wn chng)“(wn chng)“第二级分第二级分第二级分第二级分解解解解”所谓第二级分解就是把数据流图所谓第二级分解就是把数据流图所谓第二级分解就是把数据流图所谓第二级分解就是把数据流图中的每个处理映射成软件结构中中的每个处理映射成软件结构中中的每个处理映射成软件结构中中

19、的每个处理映射成软件结构中一个适当的模块。一个适当的模块。一个适当的模块。一个适当的模块。从变换中心的边界开始沿着输入从变换中心的边界开始沿着输入从变换中心的边界开始沿着输入从变换中心的边界开始沿着输入通路向外移动通路向外移动通路向外移动通路向外移动(ydng)(ydng)，把输入，把输入，把输入，把输入通路中每个处理映射成软件结构通路中每个处理映射成软件结构通路中每个处理映射成软件结构通路中每个处理映射成软件结构中中中中 Ca Ca控制下的一个低层模块；控制下的一个低层模块；控制下的一个低层模块；控制下的一个低层模块；然后沿输出通路向外移动然后沿输出通路向外移动然后沿输出通路向外移动然后沿输

20、出通路向外移动(ydng)(ydng)，把输出通路中每个处，把输出通路中每个处，把输出通路中每个处，把输出通路中每个处理映射成直接或间接受模块理映射成直接或间接受模块理映射成直接或间接受模块理映射成直接或间接受模块 Ce Ce控制的一个低层模块；控制的一个低层模块；控制的一个低层模块；控制的一个低层模块；最后把变换中心内的每个处理映最后把变换中心内的每个处理映最后把变换中心内的每个处理映最后把变换中心内的每个处理映射成受射成受射成受射成受CtCt控制的一个模块。控制的一个模块。控制的一个模块。控制的一个模块。17第十七页，共27页。数字仪表板数字仪表板控制控制数据转换数据转换控制控制驱动仪表板

21、驱动仪表板接收传感器接收传感器信号信号计算计算gph读燃料流读燃料流转换成转换成rpm收集收集sps读旋转信号读旋转信号确定确定加加/减速减速计算计算mph计算计算mpg计算计算里程里程加加/减速减速显示显示显示显示mpg显示显示mph显示显示里程里程发出发出铃声铃声发光二极管显示发光二极管显示未精化未精化未精化未精化(jn hu)(jn hu)的数字仪表板系统的软件结的数字仪表板系统的软件结的数字仪表板系统的软件结的数字仪表板系统的软件结构构构构18第十八页，共27页。mpg显显示示(xinsh)燃料流燃料流 传感器信号传感器信号SPS旋转信号旋转信号读读旋转信旋转信号号收集和收集和求平均求

22、平均确定加确定加/减速减速转换成转换成转转/分分计算里计算里程程计算计算mph,超超速值速值产生产生加加/减速减速显示显示计算燃计算燃料消耗料消耗计算计算gph读和校读和校核核产生产生mpg显显示示产生产生mph显显示示发出铃发出铃声声产生里产生里程显示程显示SPS SPS箭头指示箭头指示燃烧流燃烧流上箭头上箭头水平线水平线下箭头下箭头rpmrpmgphmphmpgmph超速值超速值英里英里显示显示铃声铃声mph显示显示19第十九页，共27页。n n 第第第第7 7步步步步 使用使用使用使用(shyng)(shyng)设计度量和启发式规则对得到的软件结设计度量和启发式规则对得到的软件结设计度量

23、和启发式规则对得到的软件结设计度量和启发式规则对得到的软件结构进一步精化；构进一步精化；构进一步精化；构进一步精化；精化精化精化精化(jn hu)(jn hu)后的数字仪表板系统的软件结构后的数字仪表板系统的软件结构后的数字仪表板系统的软件结构后的数字仪表板系统的软件结构20第二十页，共27页。四、事务四、事务四、事务四、事务(shw)(shw)(shw)(shw)分析分析分析分析事务分析的设计步骤和变换分析的设计步骤大部分相同或事务分析的设计步骤和变换分析的设计步骤大部分相同或事务分析的设计步骤和变换分析的设计步骤大部分相同或事务分析的设计步骤和变换分析的设计步骤大部分相同或类似，主要差别类

24、似，主要差别类似，主要差别类似，主要差别(chbi)(chbi)(chbi)(chbi)仅在于由数据流图到软件结构的映射仅在于由数据流图到软件结构的映射仅在于由数据流图到软件结构的映射仅在于由数据流图到软件结构的映射方法不同。方法不同。方法不同。方法不同。21第二十一页，共27页。n n 映射出接收分支映射出接收分支映射出接收分支映射出接收分支结构的方法：从事结构的方法：从事结构的方法：从事结构的方法：从事务中心的边界开始，务中心的边界开始，务中心的边界开始，务中心的边界开始，把沿着接收流通路把沿着接收流通路把沿着接收流通路把沿着接收流通路的处理映射成模块；的处理映射成模块；的处理映射成模块；

25、的处理映射成模块；n n 发送分支的结构发送分支的结构发送分支的结构发送分支的结构包含一个调度包含一个调度包含一个调度包含一个调度(diod)(diod)模块；模块；模块；模块；n n 然后把数据流图然后把数据流图然后把数据流图然后把数据流图中的每个活动流通中的每个活动流通中的每个活动流通中的每个活动流通路映射成与它的流路映射成与它的流路映射成与它的流路映射成与它的流特征相对应的结构；特征相对应的结构；特征相对应的结构；特征相对应的结构；22第二十二页，共27页。五、综合五、综合五、综合五、综合(zngh)(zngh)(zngh)(zngh)设计设计设计设计n n在实际的软件系统中，数据流图往

26、往在实际的软件系统中，数据流图往往(wngwng)是变换型和事务型的混合体，这就要用综合设计是变换型和事务型的混合体，这就要用综合设计的方法：的方法：n n 一般以一般以“变换分析变换分析”为主，为主，“事务分析事务分析”为辅进为辅进行设计。先找出主加工，设计出结构图的上层，行设计。先找出主加工，设计出结构图的上层，然后根据数据流图各部分的结构特点适当地运用然后根据数据流图各部分的结构特点适当地运用“变换分析变换分析”或或“事务分析事务分析”对下层模块进行设对下层模块进行设计，可得到初始结构图。计，可得到初始结构图。23第二十三页，共27页。设计设计(shj)优化优化n n 注意，结构简单通常

27、既表示设计风格优雅注意，结构简单通常既表示设计风格优雅注意，结构简单通常既表示设计风格优雅注意，结构简单通常既表示设计风格优雅(yu y)(yu y)，又表明效率高。设计优化应该力求做到在有效的模，又表明效率高。设计优化应该力求做到在有效的模，又表明效率高。设计优化应该力求做到在有效的模，又表明效率高。设计优化应该力求做到在有效的模块化的前提下使用最少量的模块，以及在能够满足信块化的前提下使用最少量的模块，以及在能够满足信块化的前提下使用最少量的模块，以及在能够满足信块化的前提下使用最少量的模块，以及在能够满足信息要求的前提下使用最简单的数据结构。息要求的前提下使用最简单的数据结构。息要求的前

28、提下使用最简单的数据结构。息要求的前提下使用最简单的数据结构。n n 软件软件软件软件(run jin)(run jin)设计人员应该致力于开发能够满足所有设计人员应该致力于开发能够满足所有设计人员应该致力于开发能够满足所有设计人员应该致力于开发能够满足所有功能和性能要求，而且按照设计原理和启发式设计规则衡功能和性能要求，而且按照设计原理和启发式设计规则衡功能和性能要求，而且按照设计原理和启发式设计规则衡功能和性能要求，而且按照设计原理和启发式设计规则衡量是值得接收的软件量是值得接收的软件量是值得接收的软件量是值得接收的软件(run jin)(run jin)。应该在设计的早期阶段。应该在设计

29、的早期阶段。应该在设计的早期阶段。应该在设计的早期阶段尽量对软件尽量对软件尽量对软件尽量对软件(run jin)(run jin)结构进行精化。结构进行精化。结构进行精化。结构进行精化。24第二十四页，共27页。SD方法方法(fngf)的特点的特点n nSDSD方法是从以下几个方面来获得质量较好的软件结构：方法是从以下几个方面来获得质量较好的软件结构：方法是从以下几个方面来获得质量较好的软件结构：方法是从以下几个方面来获得质量较好的软件结构：n n根据描述用户需求的数据流图导出了实现用户需求的结构图。根据描述用户需求的数据流图导出了实现用户需求的结构图。根据描述用户需求的数据流图导出了实现用户

30、需求的结构图。根据描述用户需求的数据流图导出了实现用户需求的结构图。n n为了控制大型软件系统复杂性，运用了下面两个手段：为了控制大型软件系统复杂性，运用了下面两个手段：为了控制大型软件系统复杂性，运用了下面两个手段：为了控制大型软件系统复杂性，运用了下面两个手段：n n将系统分解成许多个黑盒。将系统分解成许多个黑盒。将系统分解成许多个黑盒。将系统分解成许多个黑盒。n n将黑盒组织成适合于用计算机实现的一个层次结构。将黑盒组织成适合于用计算机实现的一个层次结构。将黑盒组织成适合于用计算机实现的一个层次结构。将黑盒组织成适合于用计算机实现的一个层次结构。n n用内聚和耦合作为评价软件结构质量的标

31、准用内聚和耦合作为评价软件结构质量的标准用内聚和耦合作为评价软件结构质量的标准用内聚和耦合作为评价软件结构质量的标准(biozhn)(biozhn)。n n给出一组设计技巧，如扇入和扇出、模块大小的掌握，作用范给出一组设计技巧，如扇入和扇出、模块大小的掌握，作用范给出一组设计技巧，如扇入和扇出、模块大小的掌握，作用范给出一组设计技巧，如扇入和扇出、模块大小的掌握，作用范围和控制范围等。围和控制范围等。围和控制范围等。围和控制范围等。六、六、SDSD方法方法(fngf)(fngf)小结小结25第二十五页，共27页。n n对数据结构对数据结构(jigu)、文件结构、文件结构(jigu)、数据库、数

32、据库结构结构(jigu)没有考虑充分。没有考虑充分。n n“高内聚、低耦合高内聚、低耦合”的原则虽已被广为接受，但这的原则虽已被广为接受，但这两个概念尚无严格的定义，更无健全的理论基础。两个概念尚无严格的定义，更无健全的理论基础。SD方法方法(fngf)的不足：的不足：26第二十六页，共27页。中从系统的输入流到系统的输出流的一连串连续变换形成一种信息中从系统的输入流到系统的输出流的一连串连续变换形成一种信息中从系统的输入流到系统的输出流的一连串连续变换形成一种信息中从系统的输入流到系统的输出流的一连串连续变换形成一种信息流，这种信息流可分为（流，这种信息流可分为（流，这种信息流可分为（流，这

33、种信息流可分为（）两类。）两类。）两类。）两类。控制流和变换流控制流和变换流控制流和变换流控制流和变换流 变换流和事务流变换流和事务流变换流和事务流变换流和事务流 事务流和事件流事务流和事件流事务流和事件流事务流和事件流 事件流和控制流事件流和控制流事件流和控制流事件流和控制流 2.2.下述有关模块独立性的各种模块内聚，内聚度下述有关模块独立性的各种模块内聚，内聚度下述有关模块独立性的各种模块内聚，内聚度下述有关模块独立性的各种模块内聚，内聚度 （强度）最高的是（强度）最高的是（强度）最高的是（强度）最高的是（）。）。）。）。巧合内聚巧合内聚巧合内聚巧合内聚 时间内聚时间内聚时间内聚时间内聚

34、功能内聚功能内聚功能内聚功能内聚 通信内聚通信内聚通信内聚通信内聚3.3.软件的开发工作经过需求分析阶段，以后就开始着手软件的开发工作经过需求分析阶段，以后就开始着手软件的开发工作经过需求分析阶段，以后就开始着手软件的开发工作经过需求分析阶段，以后就开始着手(zhushu)(zhushu)解决解决解决解决“怎么做怎么做怎么做怎么做”的问题。下面（的问题。下面（的问题。下面（的问题。下面（）不属于常用的软件设计方法。）不属于常用的软件设计方法。）不属于常用的软件设计方法。）不属于常用的软件设计方法。Jackson Jackson方法方法方法方法 LCPLCP（WanierWanier）方法）方法）方法）方法 SASA方法方法方法方法 SDSD方法方法方法方法27第二十七页，共27页。